Weg met de jitter in hoekmeting

Een inclinometer meet de hoek ten opzichte van een horizontale positie, waarbij de denkbeeldige lijn naar het middelpunt van de aarde als referentie dient. Tot zover de theorie. In de praktijk ‘vervuilen’ trillingen en schokken de hoekmeting met irrelevante pieken. De gebruikelijke oplossing is om filteralgoritmen en/of extra sensoren toe te voegen, maar dit verhoogt de complexiteit en de kosten. Een nieuw ontwikkelde dynamische hellingmeter op basis van MEMS technologie biedt een veel kostenefficiëntere optie voor de besturing en bewaking van machines en structuren onder dynamische omstandigheden.

Inclinometers (hellingmeters) zijn onmisbaar in tal van industriële toepassingen. Ze worden gebruikt in situaties waarbij een accurate positiebepaling en/of een constante bewaking van de hoek ten opzichte van de zwaartekracht noodzakelijk is. De toepassingsgebieden van inclinometers zijn legio, van lucht- en scheepvaart tot mobiele uitrusting in landbouw, mijnen, havens, logistiek, civil engineering … Maar ook robotica en mobiele automatisering doen in toenemende mate een beroep op inclinometers.

De juiste hoek

De geometrie van een werkende machine, of het nu om een kraan, vorkheftruck, graafmachine of  hoogwerker gaat, is niet statisch. Alle onderdelen van de machine zijn constant in beweging als gevolg van bedieningsopdrachten of externe factoren. Idealiter ontvangt het besturingssysteem continu perfect schone en betrouwbare hoekinformatie in real-time, om zo op elk moment de exacte geometrie te kunnen bepalen. Met deze informatie kan het besturingssysteem bedieningsopdrachten van de operator interpreteren en een veilige werking garanderen. Hiervoor wordt bij voorkeur een hellingmeter met een, twee of drie assen gebruikt, in combinatie met een versnellingsmeter om G-krachtversnellingen ten opzichte van de zwaartekracht te meten als een universele richtingsreferentie, zowel wanneer de sensor beweegt als wanneer deze stilstaat.

Weg met de ‘jitter’

Bij gebruik op een object dat onderhevig is aan plotselinge, intermitterende schokken of trillingen, zoals bijvoorbeeld op de arm van een mobiele graafmachine, genereren deze niet-functionele versnellingen talloze pieken in het hoeksignaal dat naar het besturingssysteem wordt gestuurd. Om deze ‘jitter’ te compenseren schakelt men filteralgoritmen en/of bijkomende sensoren, zoals  gyroscopen in. Helaas maakt elke extra sensor en filter het systeem trager en duurder. De komst van betaalbare MEMS technologie (Micro-Elektromechanische Systemen) en slimme softwarealgoritmen maakt het nu mogelijk om deze problemen op te lossen met een enkele sensormodule: de dynamische inclinometer. MEMS zijn geminiaturiseerde systemen die diverse elektronische en mechanische componenten bevatten en in een toestel (een versnellingsmeter, een gyroscoop of een hellingmeter) ingebed worden. De opbouw ervan gebeurt met dezelfde technieken als waarmee chips worden geproduceerd.

Dynamische hellingmeter

De nieuwe dynamische inclinometer is een nieuw hardwareplatform gebaseerd op een geavanceerde MEMS chip waarbij zowel versnellingsmeter als traagheidshoekmeting op drie assen tegelijkertijd worden gecombineerd. De krachtige geïntegreerde controller is extern aanpasbaar en verwerkt alle invoer- en uitvoersignalen. De hoek die als een afzonderlijk CANopen / J1939 object per as aan het besturingssysteem wordt doorgegeven, is al gyro-gecompenseerd en daarom schoon en vrij van de invloed van valse versnellingen en schokken. Om de aanpassing te vergemakkelijken, zijn vooraf gedefinieerde applicatie-profielen beschikbaar, evenals een gebruiksvriendelijke configuratietool.

Met dank aan DIS Sensors en Rotero