Handschuhbedienbar, passiv gekühlt und mit Zehn-Finger-Multitouch-PIT-Technologie: Der kompakte Panel-PC kommt in Prüfplätzen bei der Endabnahme von Fahrzeugen zum Einsatz.

Handschuhbedienbar, passiv gekühlt und mit Zehn-Finger-Multitouch-PIT-Technologie: Der kompakte Panel-PC kommt in Prüfplätzen bei der Endabnahme von Fahrzeugen zum Einsatz.Extra Computer

Langzeitverfügbarkeit, Ausfall­sicherheit und Robustheit – diese Anforderungen gelten für Bedien­einheiten an Produktionsmaschinen, CNC-Eingabeeinheiten oder Anzeige­einheiten für Produktionsstadien ebenso wie bei Statusanzeigen für Kommissionieraufträge oder HMIs für Prüfstände. Entsprechend lauteten auch die Vorgaben eines deutschen Automobilherstellers für die Firma Extra Computer bei der Entwicklung eines HMI für den Prüfstand am Ende der Fertigungslinie.

Bei der Qualitätssicherung vor der Überführung eines fertig montierten Fahrzeugs kommt es darauf an, den zuständigen Mitarbeiter möglichst effizient und fehlerfrei durch die Endabnahme zu führen. Zu Beginn dieses Prozesses muss er sich via Smart Card am Prüfstand authentifizieren. Nur dann zeigt ihm ein ausstattungsspezifisches Prüfprogramm über eindeutige grafische Signale an, welche Fahrzeugkomponenten und Teile in ­jedem Arbeitsschritt zu prüfen sind. Der Mitarbeiter bekommt dazu ein 3D-­Modell des Kfz angezeigt, an dem die ­jeweils aktuell zu prüfenden ­Bereiche hervorgehoben sind. Zusätzlich zeigen Pfeile, was genau zu tun ist. Den Abschluss jedes Prüfschrittes muss der Mitarbeiter bestätigen, bevor er die nächste Aufgabe angehen kann. Zusätzliche Sicherheit bietet die Bestätigung über eine Kombination mehrerer Buttons. Darüber hinaus können über die grafische Benutzerschnittstelle via Gestensteuerung alle erforderlichen Dokumente aufgerufen werden. Bei Beanstandungen im Rahmen der Fehlerdiagnose erfolgt automatisch eine Rückmeldung an die zuständige Fachabteilung. Um das Interieur des Neuwagens nicht zu verschmutzen, arbeiten die Prüfer in der Regel mit speziellen Schutzhandschuhen. Mitunter tragen die Fahrzeugbauer aber auch Montagehandschuhe, zum Beispiel wenn Sitze nochmals ein- und ausgebaut werden müssen. Aus diesem Bedien-Szenario leiteten die Entwickler von Extra Computer die Eckdaten für das Bedienpanel ab:

Eine Displaygröße von 21,5″ mit Full-HD-Auflösung, um neben hochwertigen 3D-Visualisierungen möglichst viele ausreichend groß dimensionierte Bedienelemente unterzubringen, ohne dass der Nutzer zum Scrollen gezwungen ist. Dies fordert dem Panel-PC wiederum eine entsprechende Grafikperformance ab. Pflicht ist ebenso ein entspiegeltes, sogenanntes Non-Glare-Display, damit die Beleuchtung in den Werkshallen keine Reflexionen erzeugt, die den Mitarbeiter irritieren könnten und somit eine potenzielle Fehlerquelle darstellen. Hinzu kommen Zehn-Finger-Touch, um mit einer hohen Genauigkeit und kurzen Reaktionszeiten mehrere Berührungen gleichzeitig erfassen zu können, sowie die zuverlässige Bedienbarkeit mit unterschiedlichen Handschuhen und Werkzeugen. Selbstredend ist die Robustheit, um dieser Art der Bedienung, etwa mit dem Schraubendreher, und den bei der Endreinigung der Fahrzeuge eingesetzten Reinigungsmitteln standzuhalten.

Von zentraler Bedeutung in der Endmontage eines Automobilherstellers ist die Ausfallsicherheit im Dreischichtbetrieb. Daher wurde sowohl im Gerät als auch bei der Bedienung auf mechanische Teile verzichtet und eine eigens entwickelte passive Kühllösung eingesetzt.

Der Panel-PC basiert auf einem robusten Infrarot-Touchsystem, das zehn Finger detektiert.

Der Panel-PC basiert auf einem robusten Infrarot-Touchsystem, das zehn Finger detektiert.Extra Computer

PIT anstatt PCT: Zehn-Finger-Touch

Um die intuitive Bedienbarkeit bei gleichzeitig hoher Widerstandsfähigkeit zu erreichen, wurde eine vom Display unabhängige Touch-Technologie gewählt: Projected Infrared Touch (PIT): Die IR-Strahlen bilden eine ebene Lichtfläche über der Displayfront, die durch den Finger des Nutzers oder einen anderen Gegenstand durchbrochen wird. In Verbindung mit dem Touchcontroller können bis zu zehn Berührungspunkte zur gleichzeitigen Bedie­nung detektiert werden – mehr als ausreichend für das Bedienkonzept des Prüfstands.

PIT ermöglicht es, die Bildschirmoberfläche durch eine zusätzliche, nicht spiegelnde Glasfront zu schützen. Die Gerätevorderseite erreicht damit die für diese Anwendung geforderte Schutzart IP54. Falls erforderlich, können Multitouch-Panel-PCs aus der Produktfamilie Calmo frontseitig so in das Bediengehäuse eingelassen werden, dass sie Schutzart IP65 erfüllen.

Nicht nur wegen der Grafikleistung hat Extra das System auf dem Mini-ITX-Industrie-Mainboard D3313-S3 der Firma Fujitsu aufgebaut. Dessen Kern bildet ein AMD Embedded GX-420CA SOC (Quadcore, 2 GHz) mit integrierter Radeon-HD-8400E-Grafik. Die zahlreichen Schnittstellen des Boards wurden für den Prüfstand nicht ausgenutzt: Die Ansteuerung des Touch-Displays erfolgt über eine 24-Bit-Dual-Channel-LVDS-Schnittstelle. Die Spannungsversorgung erfolgt über das Bordnetz des Fahrzeugs; ein Standard-Netzteil war nicht gewünscht. Der am Gehäuse angebrachte Smart-Card-Reader zur Mitarbeiteridentifikation ist über einen externen USB-Anschluss mit dem Mainboard verbunden und wird per Plug and Play gesteuert. Die Übertragung der Daten ins Firmennetzwerk erfolgt über RJ45. Über einen Mini-PCIe-Steckplatz, können Signale ebenso über Schnittstellen wie RS232/RS485 oder CAN erfasst werden.

Bei den Panel-PCs kommen Industrie-Mainboards der Firma Fujitsu zum Einsatz. Die langzeitverfügbaren Mini-ITX-Boards (D-3313-S) sind speziell für den 24/7-Betrieb im erweiterten Temperaturbereich von 0 bis 60 °C entwickelt.

Bei den Panel-PCs kommen Industrie-Mainboards der Firma Fujitsu zum Einsatz. Die langzeitverfügbaren Mini-ITX-Boards (D-3313-S) sind speziell für den 24/7-Betrieb im erweiterten Temperaturbereich von 0 bis 60 °C entwickelt.Extra Computer

Langzeitverfügbarkeit und Ausfallsicherheit

Ein für Anwendungen mit größerer Produktionsnähe interessantes Feature ist die optionale Dash-Karte (Desktop and mobile Architecture for System Hardware). Der Standard für die webbasierte Fernwartung von Clients ermöglicht über ein Out-of-Band-Management die hardware-seitige Wartung auch bei nicht gestartetem Betriebssystem. Zudem sorgt die Power-­auto-on-Funktion für selbstständiges Booten bei Stromzufuhr, überwacht von einem Watchdog.

Individuelle Passivkühlung

Die Rechenleistung bei geringem Energieverbrauch, die die Ein-Chip-Lösung der AMD Embedded G-Series ermöglicht, hat einen weiteren Vorteil: Weniger Leistung bedeutet auch weniger Wärmeentwicklung, daher sind die Embedded G Mainboards für lüfterlose Systeme prädestiniert. Der Verzicht auf bewegliche Teile bei der Lüftermechanik und der Einsatz einer rüttelfest mit dem Board verlöteten CPU erhöhen die Zuverlässigkeit zusätzlich – und machen den Betrieb darüber hinaus leise. Den Kühlkörper für die Passivkühlung hat Extra Computer eigens für diese Anwendung entwickelt. Im ­Innern ist ein Aluminiumblock mit Kupferkern montiert, der die Hitze von den temperaturempfindlichen Bauteilen und der CPU zu einer passiven Heatpipe auf der Geräterückseite ableitet.

Im Grunde zeigt die Entwicklung dieses Panel-PCs für den Automobil-Prüfstand exemplarisch, wie Extra seit mittlerweile zwei Jahrzehnten arbeitet: Meist gibt die konkrete Anfrage eines Kunden, der akuten Bedarf für eine Sonderlösung hat, aber aufgrund der zu erwartenden geringen Stückzahl keine passende Standard­lösung erwarten kann, den Anstoß zu einer Produktentwicklung. Als mittelständisches Unternehmen hat Extra Computer die nötige Flexibilität, solche Lösungen in kurzer Zeit auch an die Anforderungen anderer Branchen und Kunden anzupassen. Im Fall des 21,5‘‘-Panel-PCs liegen die Einsatzbereiche überall dort, wo Anwen­der intensiv mit dem Gerät interagieren und das System gleichzeitig mit dem Backend verbunden sein muss.

Da das zugrunde liegende Board noch über Schnittstellen verfügt, besteht hier Spielraum für die Kombination mit RFID-Readern, Barcode-Scannern oder anderen Peripheriekomponenten. Auch die Voraussetzungen für den unabhängigen Betrieb eines zweiten Displays bringt die Embedded-G-Series-Plattform mit.

Cold-Swap-Service

Ein wichtiger Aspekt, warum sich der Auto­mobilhersteller für Extra entschieden hat, ist die räumliche Nähe und der Service in Bezug auf die Ausfallsicherheit: Im Rahmen des Cold-Swap-Service stellt Extra ein oder mehrere komplette Austauschgeräte zur Verfügung – das spart Zeit, da die neuen Geräte bereits vor Ort sind und einfach in Betrieb genommen werden können.