Unsere Messablauf Software Newim dient zur Verwaltung von Prüfplänen und zum Abarbeiten von Messabläufen in einer Industrie 4.0 Infrastruktur. Die Messmittel können über Module angebunden werden. Werte noch nicht digitalisierter Messmittel können als Handeingabe hinzugefügt werden.

Die Software richtet sich an professionelle Benutzer.

Features

  • Skalierbare Mehrbenutzer Anwendung in einer Client-/Server Architektur.
  • Serverseitige Cloud-Option.
  • MQTT Client zur Ankopplung an MQTT fähige Messgeräte.
  • REST Client zur Automatisierung über ein MES System.
  • Datenhaltung in einer SQL Datenbank.
  • Rich Client auf Windows Betriebssystem.
  • Prüfplanverwaltung mit Import-/Export zu QStat/QDas.
  • Visuelle Prüfablaufmodellierung.
  • Werkerführung zur Prüfplan-Abarbeitung.
  • Stammdatenverwaltung aller relevanter Stammdaten.
  • Schnittstelle zu SAP Stücklisten.
  • Internationalisierte Oberfläche für unterschiedliche Landessprachen und Zahlenformaten.
  • Optionale Versionierung von Prüfplänen.
Beispiel einer visuellen Modellierung eines Prüfablaufs

WLAN Modul für Bügelmessschrauben

Geeignet für digitale Bügelmessschrauben mit Digimatic-Datenausgang (z.B. Mitutoyo Bügelmessschrauben)

Unsere Wireless WLAN Funkmodule für Bügelmessschrauben ermöglichen es Messwerte des Messmittels über das MQTT IoT Protokoll zu versenden. Das Modul ist geeignet für alle Mitutoyo Messschrauben mit Digimatic Datenausgang. Wie unsere anderen Module unterstützt dieses Funkmodul MQTT als IIoT Standard und kann einfach und zuverlässig in eine MQTT Infrastruktur eingebunden werden.
Die Funktionen sind identisch zum Funk-Modul für die Messuhr:

  • Genaue und sichere Übertragung der Messwerte per Funk auch über große Distanzen in schwierigem Umfeld.
  • Echtes IoT durch Übertragung per TCP/IP direkt im Netzwerk.
  • Keine Kopplung wie bei Bluetooth Funkmodulen notwendig.
  • Sichere Anmeldung an einem WLAN/WiFi Netzwerk über WPA2/PSK.
  • Auslösung der Messungen per Funk über eine Fernauslösung (MQTT-Protokoll) oder über die Multi-Funktionstaste direkt am Modul an der Bügelmessschraube.
  • Überwachung des Akku-Ladestandes des Funkmoduls über MQTT.
  • Multi-Funktions-LED am Sendemodul zur Überwachung und Kontrolle der Modulzustands und der Signalübertragung der Funkeinheit.

Digitalisierung in der Messtechnik

Immer noch werden in der Messtechnik die Messergebnisse zwar digital ermittelt – z.B. mit einer Digitalen Bügelmessschraube – dann aber analog weiterverarbeitet. Im schlimmsten Fall über die händische Übertragung auf Papier. Auch das Ablesen von der Messeinrichtung und eintippen des Messwertes auf einem PC ist noch keine Digitalisierung. Es birgt das Problem der Ablesefehler, der Übertragungsfehler oder der Tippfehler. Mit schwerwiegenden Folgefehler für Qualität und die Prozesssicherheit. Die Lösung des Problems ist einfach: Mit einer Funkverbindung vom Messgerät zum weiterverarbeitenden System oder auch nur in die Datenablage zur Protokollierung, Archivierung oder Auditierung werden Fehler vermieden und die Werte fehlerfrei und sicher gespeichert.

Produktvarianten

Integrierter Akku

Modul in Ladestation

Unser Modul M6 besitzt einen integrierten Akku. Die Messuhr-Funkmodul Kombination ist in einer Ladehalterung abgelegt und wird nur für die Messung aus der Ladeschale genommen.

Das Modul ist für Situationen geeignet, in denen eine Ablage der Bügelmessschraube am Einsatzort gewünscht ist und die Bügelmessschraube nur für die Zeit der Messung aus der Ladeeinrichtung genommen wird.

Wechselakku

Modul M4BM mit Wechselakku

Das Modul M4BM ist kompatibel mit den Slim Akkus der M4 Modulreihe. Die Wechselakkus werden direkt auf das Modul gesteckt und liefern für eine längere Zeit genug Strom um das WLAN-Modul zu betreiben.

Das Modul ist für Situationen geeignet, in denen das Messmittel entweder in einer zentralen Messmittelablage abgelegt ist und nur gelegentlich für eine Messung ausgegeben wird oder wenn die Bügelmessschraube länger oder dauerhaft für mobile Messeinsätze benötigt wird und eine Ablage in einer Ladestation nicht zweckmäßig ist. Die Akkus werden zentral in einem unserer Ladegeräten geladen und können einfach an der Messschraube eingesteckt werden.

Modulinformation M6 (Integrierter Akku)

Das Modul M6 wird direkt an der Messschraube angebracht.
Ein eingebauter Lithium-Polymer Akku versorgt entweder nur das Modul oder optional auch die Bügelmessschraube mit Energie.
Die Akku-Kapazität reicht für ca. 100 Messungen aus.
In den Messpausen wird die Messgerät-Modul-Kombination einfach in der mitgelieferten Ladeeinrichtung abgelegt.

Über 2 Goldkontakte an der Unterseite des Module wird das Modul kontinuierlich geladen um jederzeit mit vollem Akku wieder Einsatzbereit zu sein.
Zusätzlich kann für einen dauerhaften Betrieb ohne Ladeschale die Funk-Einheit mit einem Magnetladekabel aufgeladen werden.

Die Messuhr mit Ladestation wird optional in der eigens dafür entwickelten maßgeschneiderten Aufbewahrungsbox ausgeliefert.

Ladestation

Die Ladestation ermöglicht neben dem Laden des eingebauten Lithium-Ionen Akkus auch die sichere und stabile Ablage der Messschraube mit Funkmodul. Die Ladestation kann direkt über ein USB (Mini- oder Micro-USB) Kabel mit dem mitgelieferten Netzteil verbunden werden oder an eine andere beliebige 5V Spannungsversorgung angeschlossen werden. Optional ist ein Magnetladekabel verfügbar um das WLAN-Modul der Bügelmessschraube auch in eingebauter oder eingespannter Messsituation mit Strom zu versorgen.

Bild der WLAN-Messschrauben-Ladestation, montiert auf einem Lochblech
Ablage der WLAN-Funk-Bügelmessschraube mit Ladefunktion über USB

Modulinformation M4BM (Wechselakku)

Das Modul M4BM wird mit Wechelakkus (Lithium-Ionen oder Lithium-Polymer Akkus) betrieben. Dadurch ist ein kontinuierlicher Betrieb z.B. mit mehreren Wechselakkus möglich. Ein Akku ist hierbei am Messmittel, die anderen in der Ladestation. Wenn vom Modul ein niedriger Ladezustand des LiIon-Akkus gemeldet wird, wird der Akku mit einem Akku in der Ladestation getauscht.

M4BM – Ansicht von vorne

Die Ansicht von vorne unterscheidet sich kaum vom Modul M6. Der Unterschied ist auf der Rückseite ersichtlich. Anstatt einem fest verbauten Akku kann der Akku einfach gewechselt und mit verschiedenen Kapazitäten ausgestattet werden.

M4BM – Rückseitige Ansicht

Der Akku wird an der Rückseite der Bügelmessschraube auf unsere Standard-Buchse aufgesteckt und kann leicht gewechselt werden. Auf die Universalbuchse können auch unseren anderen Module, wie z.B. unser externes Display angeschlossen werden.

Digimatic Datenanschluss

Der Digimatic Datenanschluss bei Bügelmessschrauben in IP67 Ausführung ist nicht mit einem normalen Digimatic Stecker mit Schleifkontakten versehen. Auch für diese Spezialstecker in IP67 bieten wir unsere Module an.

Rechtliches

Mitutoyo und Digimatic sind vermutlich eingetragene Warenzeichen von Mitutoyo. Wir verwenden diese Bezeichnungen hier zur Erklärung des IoT Moduls (der Hardware und Software). Wir stehen in keiner Verbindung zu Mitutoyo – setzen aber sehr gerne und wo immer möglich deren gute und zuverlässigen Messuhren ein.
Die Angaben über Mitutoyo Produkte sind ohne Gewähr. Im Zweifel bitte direkt bei Mitotoyo nachfragen oder direkt an der Messuhr oder am Messschieber nachsehen: Ein Digimatic Datenausgang kann an den 5 Goldkontaktflächen unter der Abdeckung oder an der Goldkontaktfläche am Boden der Buchse (Coolant Proof Modelle) erkannt werden.

Kontakt

rAAAreware GmbH – Steigerweg 49 – D-69115 Heidelberg – tel 06221 136 110 – e-mail: info@raaareware.de

WLAN Erweiterungsmodul mit MQTT oder WebSocket Client für digitale Messuhren

Geeignet für Messuhren mit Digimatic Schnittstelle (z.B. Mitutoyo Mess­uhren) und Messuhren mit serieller Schnittstelle (z.B. Mahr, Helios-Preisser).

Schnellübersicht

Wir haben verschiedene Modelle zur Auswahl welche wir spezifisch für unsere Industriekunden fertigen.
Unsere beiden Modelle M4 und M8 haben sich hierbei als Erfolgsmodelle herausgestellt. Das Modell M3 wird somit nur noch auf Kundenwunsch gefertigt.

Serie M4 und M8

Messuhr Wlan Modul M4

Das Modul M4 und M8 ersetzt die Rückabdeckung der Messuhr. Das Modul besitzt einen universellen Anschlussstecker. Über diesen können verschiedene Zusatzmodule oder Stromversorgungsmodule mit der gewünschten Funktion und in der gewünschten Leistung angeschlossen werden.

Die Module lassen sich über den Anschlussstecker mit einem Akku oder verschiedenen weiteren Modulen verbinden.

Zeigt eine Mahr Messuhr mit WLAN Modul, Rückseite
Zeigt eine Mahr MarCator 1087R Messuhr mit WLAN Modul an Schnittstelle eingesteckt von vorne

Variante des M8 Moduls für Mahr oder Helios-Preisser Messuhren mit Datenausgang.

Der Unterschied zwischen dem M4 und dem M8 Modul besteht in der Software des Funkmoduls.
Die M4 Module kommunizieren über MQTT, die M8 Module werden über TCP/IP und WebSockets im Client- oder Serverbetrieb angesprochen.

Einleitung und Zielsetzung

Mitutoyo Messuhren, Messschieber und Bügelmessschrauben sind gute und beliebte Messgeräte zur Längenmessung. Ein Feature vieler Mitutoyo Uhren ist, dass sie eine digitale Schnittstelle zum Auslesen der Messwerte besitzen.
Diese sogenannte Digimatic Schnittstelle liefert über einen einfachen aber proprietären 5 poligen Platinenstecker alle notwendigen Signale nach außen zur externen Verarbeitung.
Die vorhandene serielle Schnittstelle eröffnet die Möglichkeit die Mess­signale einer Messuhr oder eines Mess­schiebers digital in der Messtechnik weiter zu verarbeiten. Mit dieser Schnittstelle wird der Weg zur Digitalisierung einer Messuhr im industriellen Umfeld ermöglicht.

Es existieren einige Projekte und Produkte um diese seriellen und digitalen Mess­signale weiter zu verarbeiten. Alle diese Projekte und Lösungen sind soweit uns bekannt jedoch entweder per Kabel verbunden oder nur per spezieller Funkverbindung möglich. Solch eine spezielle Funkverbindung ist z.B. Bluetooth (Bluetooth Standard oder Bluetooth Low Energy / BLE), ZigBee oder auch Wireless Protokolle im 868 MHz Frequenzband. Auch das von Mitutoyo angebotene U-Wave oder U-Wave fit Datenübertragungssystem basiert auf solch einem einfachen Funkprotokoll mit geringer Sendeleitung und entsprechend geringer Reichweite.

Die per Kabel oder Funk übertragenen Messwerte können mit einem Empfänger oder einer Software in ein vom PC verständliches Format gewandelt werden. Als Datenschnittstelle ist hier RS232 oder USB möglich. In der PC oder auf einem Embedded-System können diese Daten dann weiterverarbeitet werden.
Unser Ziel war es jedoch die Messuhr um ein Modul zu erweitern welches die Messwerte direkt kabellos weitergibt. Weiter soll die Verbindung nicht nur für sehr kurze Distanzen sondern über beliebige Strecken übertragbar sein.
Zudem soll die Verbindung nicht gekoppelt werden müssen – wie es z.B. bei allen Wireless Bluetooth Standards zwingend notwendig ist.

Aus der Messuhr soll also eine Industrie 4.0 taugliche InternetOfThings(IIoT) Device werden. Der direkte Standard für das Internet ist TCP/IP und der dazugehörige Funkstandard ist W-LAN nach IEEE-802.11.
Es soll also möglich sein, die Messuhr direkt in ein vorhandenes WLAN Netzwerk einzubinden. Um direkt und ohne Umwege mit der Messuhr eine Funkverbindung herzustellen. Über diese Verbindung können dann nicht nur Mess­signale empfangen werden sondern auch Konfigurationseinstellungen oder Messaufgaben an die Device gesendet werden können.
Als Entwicklungsprojekt hatte das Ing.Büro Keil den Auftrag für einen Konzern diese Aufgabe industrietauglich für einen Prototypen umzusetzen.
Wir als rAAAreware GmbH fertigen diesen Prototypen einer WLAN-Messuhr Erweiterung nun in Kleinserie.

Nur ein Vorteil dieser Lösung ist, dass die vorhandene Messuhr weiterverwendet werden kann. Die Anschaffung einer neuen Wireless Messuhr oder eines Messtasters entfällt. Hiermit werden nicht nur die Kosten für eine neue Messuhr gespart, sondern auch eventuelle Sekundärkosten durch die Anpassung der Messeinrichtung auf eine neue Messuhr.
Durch die Verwendung von MQTT als Datenprotokoll zum Auslesen der Messuhr vermeiden Sie zudem Kosten welche durch eine kabelgebundene Anbindung entstehen – z.B. externe Einheiten welche das Digimatic-Protokoll auf ein Feldbusprotokoll umsetzen.

Einen Produktflyer des WLAN Messuhr Moduls finden Sie hier.

Hauptfunktionen:

  • Messergebnisse per Funk übertragen (Drahtlose Messdatenerfassung, Kabellose Längenmessung).
  • Netzwerkfunktion der Messuhr über WLAN.
  • OLED Display zur Anzeige von Bedienhinweisen und Status.
  • Direkte Anbindung der Messuhr an einen MQTT Server (M4).
  • Direkte Anbindung in ein TCP/IP Netzwerk über WebSockets (M8).
  • Optionale Steuerung der Messuhr über ein REST Protokoll (REST Client/REST Server).
  • Optional: Mobiler Betrieb der Messuhr. Stromversorgung durch Akku mit langer Laufzeit.

Weitere Funktionen:

  • Hohe Konfigurationsmöglichkeit
  • Möglichkeit der Paarung zwischen Messclient und Messgerät.
  • Anzeige langer Displaytexte als Lauftext (Scrollfunktion).
  • Anzeige von WLAN- und Batteriestatus.
  • Datenausgabe im MQTT Protokoll.
  • PowerManagement mit StandBy Funktion.
  • Einfach austauschbarer Akku.
  • Möglichkeit zur stationären Stromversorgung.
  • Implementation der Digimatic Schnittstelle mit aktiver Datenanforderung.
  • Hohe Messfrequenz und Quasi-Echtzeit Messungen möglich.
  • Hohe Reichweite des Funksignals (Funkreichweite von bis zu 300 Metern).

Die Messwertübertragung kann über verschiedene Arten ausgelöst werden:

  • Direkt über die Messuhr – für solche Mitutoyo Messuhren, welche eine Data-Taste besitzen.
  • Über eine optionale Taste am Modul.
  • Über eine MQTT-Anforderung, also Remote ausgelöst (M4).
  • Remote über eine WebSockets Botschaft (M8).
  • Zyklisch über einen MQTT Befehl (M4; z.B. alle 1 Min), z.B. für Langzeitmessungen.
  • Echtzeitgesteuert über Zeitserver (NTP/PTP) – z.B. für zeitsynchrone Messung an verschiedenen Messpunkten.

In den Pausezeiten kann die Messuhr dann optional in den Standby-Modus versetzt werden.

Modellbeschreibungen

Modell M4 und M8

Das Modell M4 und M8 ersetzt die rückseitige Abdeckung der Messuhr.
Als universelle Modulschnittstelle ist das Gerät mit einem 10 poligen Wannenstecker versehen.
Über diesen können verschiedene Zusatzmodule oder Stromversorgungsmodule in der gewünschten Leistung angeschlossen werden.

Montiertes Modul M4 mit einigen Zusatzmodulen (vlnr: Akkupack; 5,5mm Kaltgeräte-Steckverbindung; OLED-Display)
Montiertes Modul M4 mit einigen Zusatzmodulen (vlnr: Akkupack; 5,5mm Kaltgeräte-Steckverbindung; OLED-Display)

In der Übersicht der verfügbaren Module oder in unserem Shop sind die verschiedenen Module dargestellt.

Das Modul ist geeignet für hohe Stückzahlen, wenn nicht in jedem Modul eine eigene Stromversorgung und nicht in jedem Modul ein eigenes Display benötigt wird. Dadurch verringert sich die Modulgröße und die Herstellungskosten.

Die Höhe der der Messuhr wird durch das Modul um lediglich ca. 8 mm erhöht.

Modul M4 mit angeschlossenem OLED-Display zur Diagnose und für Servicefunktionen.
Modul M4 mit angeschlossenem OLED-Display zur Diagnose und für Servicefunktionen.

Bedienfunktionen

Das Modul besitzt diese Signal- und Bedienelemente:
Taster oben mittig: Menütaster.
Taster oben rechts: Messtaster.
Status-Led oben zwischen den beiden Tastern.
Hauptschalter unten mittig.

Montage des Moduls

Zunächst wird die werkseigene Rückabdeckung der Messuhr abgeschraubt. Diese ist mit 4 Kreuzschlitzschrauben befestigt. Anschliessend wird das Modul mit den mitgelieferten V2A Inbusschrauben an dieser Position aufgelegt und verschraubt.
Abschließend wird das Digimatic-Kabel in die Digimatic-Buchse der Messuhr gesteckt.

Modul M4 mit aufgestecktem Akku (650mAh) und angeschlossenem Magnetladekabel.
Modul M4 mit aufgestecktem LiPo-Akku hoher Leistung und angeschlossenem Magnetladekabel.

Modell M4 und M8 für Mahr oder Helios-Preisser

Wir haben unsere Modelle M4 und M8 angepasst auf die unterschiedliche Gehäuseform dieser Messuhren und das unterschiedliche Schnittstellenformat der Mahr und Helios-Preisser Messuhren.

Diese Messuhren können das Digimatic Protokoll nur über ein spezielles Kabel – welches dann die Umsetzung der internen Schnittstelle auf das Digimatic Protokoll vornimmt. Weiter können bestimmte Modelle dieser Messuhren auch schon direkt ein Funkprotokoll (Ant+).
Dieses Funkprotokoll ist aber natürlich nicht direkt WLAN und entsprechend kann es nicht direkt an einen MQTT Broker senden. Es ist eine spezifische Gegenstelle oder Empfangsstation als eigene Hardware erforderlich, welche dann den weiteren Datentransport in eine spezifische Anwendung oder einen universellen MQTT Server vornimmt.
Ein weiteres großes Problem der eingebauten Funktechnik ist, dass der Sender auch über die interne 3V Knopfzellenbatterie CR2032 gespeist wird. Diese Knopfzelle kann die Messuhr selbst sicherlich für ein oder mehrere Jahre mit Energie versorgen – nicht mehr jedoch, wenn das Funkmodul aktiv ist. Eine Funkfunktion – solange es nicht gerade Bluetooth LE mit einer sehr bescheidenen Reichweite ist – braucht einfach mehr Energie. Und diese Energie spenden wir unserem Modul mit einem reichlich bemessenen und einfach austauschbaren und wiederaufladbaren LiIon-Akku.

Als zusätzliches Feature haben wir die Bereitschafts- und Status-LED in den Schnittstellenstecker am Schnittstellenkabel untergebracht. So kann der Status des WLAN-Senders direkt von vorne einfach und schnell erkannt werden, auch wenn kein Display an das MQTT-Modul angeschlossen ist.

Modul M8 an MarCator 1087R Messuhr

Modell M3

Das Modell M3 ist für Messuhren mit feststehendem Display geeignet. Dies sind z.B. die beliebten Mitutoyo Messuhren ID-S1012XB oder ID-S1012SB. Dieses Modul wird oben an der Messuhr aufgeschraubt. Optional kann das Modul über eine rückseitige Platte zusätzlich gesichert werden.
Die rückseitige Platte kann optional eine Akku-Stromversorgung mit einem LiIon oder LiPo Akku bereitstellen. Ein Display zur Anzeige von Messwert, Benutzerinformationen und Statusinformationen ist fest in diesem Modul verbaut.

Messuhr WLAN Modul M3 mit Akkupack
Messuhr WLAN Modul M3 mit Akkupack

Die Verbindung von WLAN-Modul zur Messuhr ist über einen internen Goldkontakt-Stecker gesteckt oder wird von uns direkt verlötet. Das Funk-Modul wird verschraubt und ist somit fest und relativ dauerhaft mit der Messuhr verbunden. Es sind Varianten für alle gebräuchlichen Messuhren der Mitutoyo Serie 543 möglich.
Optional kann bei diesem Modell auch die Stromversorgung der Messuhr über die Modulstromversorgung erfolgen.

Das Funkmodul für die Messuhr wird über die Kappe festgeschraubt.
Das Funkmodul für die Messuhr wird über die Abdeckkappe des Messtasters zusätzlich gesichert.

Die Stromversorgung erfolgt über den rückseitigen Akku oder über einen MCX Stecker an der Rückseite des Moduls (siehe Bilder am Ende des Artikels).
Ein MCX Stecker ist sehr unkonventionell für eine Stromversorgung, bietet jedoch einige Vorteile:

  1. Vergoldete Kontakte, daher sehr langfristig wartungs- und verschleissfrei.
  2. Sichere Steckverbindung durch Schnappverbindung.
  3. Leicht drehbar, ideal für abgewinkelte Stecker.

Für die vorkommenden Ströme bis max. 200mA bei 3.3V ist dieser Stecker somit hervorragend geeignet.

Eine Ergänzung zur externen Stromversorgung des Moduls mit 5V oder 3.3V Versorgungsspannung finden Sie in der Zusatzdokumentation Stromversorgung.

Montage M3

Das Funkmodul wird direkt an der Messuhr oder besser um die Messuhr herum angebracht.
2 Schrauben M3x12 verbinden die rückseitige Abdeckung mit dem Hauptmodul.

Zusätzlich  wird das Hauptmodul über die Haltekappe des Messtasters gesichert.

Variante M4 SMA

M4 SMA Rückansicht
M4 SMA Ansicht von der Seite

Variante des M4 Moduls (M4-SMA) mit externem Antennenanschluss (RP-SMA) und montierter 6dBi Antenne zur Erweiterung der Funkreichweite von 100-300m auf bis zu 800 Meter.

Technische Details zum WLAN-Messuhr-Modul

Hardware und Elektronik

Im Modul verbaut ist ein Mikrocontroller zur Steuerung der Einheit.
Über ein WLAN Modul kann sich das Subsystem direkt mit einem WLAN Netzwerk verbinden (WPA2/PSK).
Das hochauflösende Display zeigt programmierbare Informationen an. Zusätzlich werden Geräteinformationen sowie der WLAN- u. Akku-Status angezeigt.
Ein programmierbarer Taster ermöglicht es zusätzliche Eingaben vorzunehmen oder das Modul in einen bestimmten Zustand zu versetzen.
Das Modul wird abhängig vom Modul und der Bauart entweder intern direkt in der Messuhr verlötet oder über die externe Messgeräte-Schnittstelle (z.B. Digimatic) über eine Kabelverbindung mit der Messuhr verbunden.

Das Gehäuse wird auf Kundenwunsch aus ABS oder PLA gefertigt.

Modulsoftware

Die Microcontroller-Software beinhaltet diese Bestandteile:

  • Verarbeitung und Wandlung der Binärwerte der Messgeräte Schnittstelle (Digimatic, Mahr oder anderes Protokoll).
  • Steuerung des Displays.
  • Steuerung des WLAN Kommunikationsflusses.
  • Implementation des MQTT Datenprotokolls.
  • Optionale Implementation einer REST API (REST Server) zum direkten Abruf der Messwerte oder zur Übertragung der Konfigurationswerte.
  • Powermanagement des Systems (Standby/DeepSleep nach Übertragung; WakeUp bei Messbeginn).
  • Möglichkeit zum sicheren Update/Flash der Software über eine WLAN Verbindung
    (OTA -Update, On the air upate, nur M3 und M4).
  • Möglichkeit zur eindeutigen Hinterlegung der Messgeräte-ID in der Software.

Für M3 und M4:

  • Implementation des MQTT Datenprotokolls.
  • Möglichkeit zum sicheren Update/Flash der Software über eine WLAN Verbindung
    (OTA -Update, Over the air upate).
  • Konfiguration unsere eigene Konfigurationssoftware oder über CURL.

Für M8:

  • Bereitstellung eines eigenen Accesspoints oder Verbindung mit einem bestehenden WLAN.
  • Konfiguration über eine Web-Oberfläche im Browser.
  • Implementation eines WebSockets Servers.

Auswertungssoftware

Um die Messdaten der Messuhr über WLAN auswerten zu können kann ein beliebiger MQTT Client verwendet werden. Kunden welche die Software zum Auslesen der Messwerte weder selbst entwickeln noch auf einen Drittanbieter für MQTT Software können aus einer Reihe von uns entwickelter Software wählen.

Die von uns entwickelte Software ist speziell auf die MQTT Botschaften unserer Messuhren abgestimmt und kann direkt und unkompliziert in einem Messprojekt eingesetzt werden.

MQTT 2 File Anwendung

Die Software mqtt2file deckt den einfachsten Anwendungsfall ab:
Messungen werden über die Messuhr durchgeführt und per WLAN an die Anwendung übertragen. Dort werden die Ergebnisse angezeigt und optional abgespeichert. Das Speichern erfolgt im CSV Format. Somit können die Daten einfach in einer Tabellenkalkulation wie LibreOffice Calc oder Microsoft Excel importiert und weiterverarbeitet werden.
Die Software ist für Mobile Geräte wie Smartphone oder Tablet (Android Betriebssystem) und MS Windows verfügbar.

Übersicht über die Messsoftware für WLAN-Messuhr Module. Übertragen der Messwerte per MQTT. Anzeige und speichern der Messwerte in CSV auf MS Windows oder Android Betriebssystem.
Messsoftware für WLAN-Messuhr Modul

Ein eigener Artikel mit weiteren Informationen zur Messsoftware finden Sie hier.

Das Produktdatenblatt kann hier heruntergeladen werden.
Die Benutzerdokumentation der Messsoftware kann hier heruntergeladen werden.

MQTT Datenlogger

Mit unserem universellen Datenlogger für MQTT Messwerte können Werte aufgezeichnet und gespeichert werden. Ein integriertes Visualisierungmodul erlaubt die grafische Darstellung von vielen gleichzeitig erfassten Messwerten.

MQTT 2 Key

Die Software mqtt2key ermöglicht es, Messwerte direkt über die Tastaturschnittstelle an beliebige Anwendungen weiter zu geben.

Messablaufsoftware Newim

Unsere Messablaufsoftware ist eine Anwendung zur Abbildung komplexer Messabläufe im industriellen Umfeld. Es lassen sich eigene Messabläufe sehr frei definieren, welche dann Benutzergeführt abgearbeitet werden. Die Visualisierung des Messablaufs stellt sicher, dass definierte Abläufe zu einem Prüfplan der Qualitätssicherung eingehalten werden.
Das Display der Messuhr wird aktiv in die Messabläufe eingebunden und kann Bedieneranweisungen weitergeben.
Es können beliebige Messmittel per MQTT oder auch über ander Industrieschnittstellen eingesetzt werden. Auch eine proprietäre Schnittstelle kann über ein eigenes Modul umgesetzt werden.
Alle relevanten Daten werden auf einem SQL Datenbankserver gespeichert und können von dort aus einfach weiterverarbeitet werden.
Über eine REST Automatisierungsschnittstelle können wesentliche Funktionen von einem Prozessleitsystem oder einer übergeordneten Leittechnik ferngesteuert werden.

Die Produktübersicht der Messablaufsoftware kann hier heruntergeladen werden.

Funktionsweise des Messuhr-Moduls

M3 und M4

Das Modul kennt 2 Betriebsarten:

  • Konfiguration
  • MQTT Betrieb

M8

Das Funkmodul kann direkt über eine Web-Oberfläche konfiguriert werden. Hierbei ist es möglich, das Modul im Access-Point Modus zu betreiben oder das Modul so zu konfigurieren, dass es sich mit einem vorhandenen WLAN verbindet. Im Accesspoint-Modus stellt die Messuhr einen eigenen WLAN-Accesspoint bereit. So dass mit einem Endgerät wie PC oder Tablet direkt eine Verbindung mit dem Funkmodul hergestellt werden kann. Diese Betriebsart eignet sich somit für autonome Anwendungen ohne externe IT-Infrastruktur. Die Verbindung kann über MQTT oder HTTP (WebSockets) hergestellt werden.

Aktualisierung der Firmware

Die Firmware der Messgeräte-Erweiterung kann über WLAN aktualisiert werden (OTA-Update/Over The Air Update).
Der Aktualisierungsvorgang wird auf dem Display angezeigt.
Die Aktualisierung wird nur dann aktiviert wenn die gesamte Firmware fehlerfrei über das WLAN in das Modul übertragen werden konnte.
Die Aktualisierung der Firmware wird über verschiedene optionale Mechanismen geschützt:

  1. Über eine explizite geschütze Freischaltung über eine entsprechende MQTT Botschaft.
  2. Über eine Tastenkombination am Modul.

Inbetriebnahme

Das Modul wird über die [Data] Taste des Mitutoyo Devices oder einen Druck auf die Taste am Modul eingeschaltet. Nach dem Einschalten erscheint auf dem Display der Versionsstand und eine Startmeldung.
Wenn noch keine Konfiguration geladen wurde ist das Modul im Modus [Konfiguration].
Dies ist auch daran sicher erkennbar, dass ein neuer WLAN Accesspoint für andere WLAN Clients sichtbar ist. Dieser Name besteht aus [KundenID][GeräteID].
Nach Verbindung mit diesem AP kann die Konfiguration über unser Konfigurationstool an das Modul gesendet werden.
Hier werden Angaben zum WLAN-Netzwerk und MQTT-Broker gemacht. Diese werden dann über die Senden-Funktion an die Messuhr gesendet.

Stromverbrauch

Zum Stromverbrauch der IoT Messuhr Erweiterung.
Im eingeschalteten und aktiven Betrieb verbraucht die Messuhr ca. 100mA Strom bei 3.3 Volt.
Direkt während der sehr kurzen Sendephase des Messwerts kann der Stromverbrauch kurz auf 190mA ansteigen.
Bei fortlaufender Messung und Übertragung alle 10 sek. wird ein mittlerer Stromverbrauch von 110mA ermittelt.
Bei ununterbrochener Messung mit Übertragung des Messwerte wird ein 1000mA Akku somit ca. 9 Stunden die erforderliche Leistung bereitstellen.
Wenn im praktischen Betrieb nicht kontinuierlich gemessen wird verlängert sich die Akku-Laufzeit entsprechend:
Wenn z.B. alle 10 min. eine Messung über eine Minute durchgeführt wird ist von einer ca. 10 mal längeren Akku-Betriebszeit auszugehen. Eine volle Akku-Ladung sollte also für ca. 90 Stunden genügend Energie liefern.

Der Stromverbrauch im StandBy Modus ist mit einigen wenigen mA fast vernachlässigbar. Für eine z.B. längere Lagerung des Moduls kann direkt am Akku die Stromversorgung über einen mechanischen Schalter vollständig getrennt werden.

MQTT Funktionen

Die MQTT Botschaften werden an den konfigurierten MQTT Server gesendet (MQTT Broker). Dieser speichert die Daten der Messuhren und gibt Sie auf Anforderung an die anderen Clients zur Verarbeitung weiter.
Am Markt sind viele MQTT Broker Implementationen vorhanden. Viele davon sind OpenSource / Freeware und somit kostenlos verfügbar. Der Broker läuft oft auf einem Linux Server Betriebssystem, kann aber auch auf Windows oder vielen anderen Betriebssystemen problemlos betrieben werden. Sehr beliebt und verbreitet sind die beiden MQTT Broker  mosquitto Server und mosca MQTT Broker.

Eine Besonderheit für komplett autarke mobile Anwendungsfälle ist der Betrieb eines MQTT Brokers auf Android.

Als Testclient der Botschaften kann ein MQTT Client wie mqttfx verwendet werden. Zusätzlich liefern wir eine Eigenentwicklung eines Test-Client mit dem Modul aus, so dass die spezifischen MQTT Botschaften direkt empfangen und interpretiert werden können.

Alle möglichen MQTT Topics stehen detailiert in der Bedienungsanleitung des Messuhr-Moduls.

Zubehör und optionale Erweiterungen für alle Modelle

Messuhr-Spannungsversorgung

Zusätzlich zum Modul kann auch die Messuhr selbst über das Modul mit Spannung versorgt werden. Hierzu wird im Modul noch ein 1.5V Konverter integriert, welcher dann direkt anstatt der Batterie (Knopfzelle L1154 oder 303/307) die Messuhr mit Energie versorgt. Diese Stromquelle ist zudem nicht über den Hauptschalter des Moduls gesteuert, so dass die Messuhr ununterbrochen versorgt wird, auch wenn das Modul selbst ausgeschaltet ist oder sich im StandBy-Modus befindet. Dadurch bleibt der gesetzte Nullpunkt der Messuhr wie bei der Stromversorgung über die Knopfzelle dauerhaft erhalten.

Digimatic-Datenkabel

Ein Modul kann auch extern an die Messuhr angeschlossen werden.
Der Anschluss der externen Module erfolgt entweder über das original Digimatic Datenkabel
oder über unser eigenes Kabel mit einem abgewinkelten Digimatic Stecker.

Abgewinkelter Digimatic Stecker mit Spiraldatenkabel (Digimatic Anschluss)

Die von uns erstellten Stecker haben vergoldete Kontakte und lassen sich einfach und zuverlässig mit der Messuhr verbinden. Die Kabellängen können nach Wunsch gefertigt werden. Der Anschluss kann offen oder mit einer 2-reihigen Steckerleiste (10-polig) ausgeführt werden. Auch besondere Kundenwünsche wie andere Abschlussstecker oder Silikonkabel sind möglich.

Stromversorgungsmodul

Das WLAN Modul wird wahlweise mit Akku, 3.3 oder 5 Volt gespeist.
Als Stromversorgungsmodule sind möglich:

  • Direkte Stromversorgung über 3.3 oder 5 Volt, 250mA.
  • Akkupack.

Neben den modellspezifischen Akkus sind auch externe Akkustationen möglich.
Diese können auch über eine Powerbank oder mehrere Powerbanks realisiert werden.
Über diese Möglichkeit lassen sich einfach und kostengünstig stabile Stromversorgungen realisieren.

Option eines externen Stromversorgungsmoduls mit zusätzlicher WLAN-LAN Bridge

WLAN/LAN/WLAN Router und Gateway

Soll die Messuhr in einem Sub-WLAN-Netz (WLAN-Insel) betrieben werden kann über ein WLAN Gateway eine sichere Verbindung in ein LAN oder WLAN Netzwerk geschaffen werden.
Das von uns angebotene Gateway basiert auf einer Raspberry Pi Hardware mit Linux Software und stellt neben dem eigenen WLAN-Access-Point einen weiteren externen Port auf WLAN Seite sowie einen RJ45-Port auf LAN/WAN Seite.
Über eine RP-SMA Steckverbindung kann eine externe Antenne angeschlossen werden um die WLAN Reichweite zu erhöhen.

In der Betriebsart [Konfiguration] funktioniert das Modul als WLAN Server und stellt einen WLAN Access Point bereit.
Somit kann über einen beliebigen Client eine Verbindung zum Modul hergestellt werden – z.B. wenn ein bereits konfigurierter Zugang zu einem bestehenden Netzwerk nicht mehr möglich ist.
Über die Verbindung zu diesem Access-Point kann eine Konfiguration in das Modul geladen werden.
Der primäre Sinn der Konfiguration besteht darin, das Modul für den Zugriff auf einen MQTT Server zu konfigurieren.
Die Konfiguration wird idealerweise über einen CURL Upload einer JSON Konfigurationsdatei durchgeführt.

Nach erfolgreichem Laden einer Konfiguration startet das Modul im MQTT Betrieb.
Der eigene WLAN Accesspoint wird deaktiviert.
Stattdessen versucht das Modul sich mit dem zuvor konfigurierten WLAN Accesspoint zu verbinden. Die Authentifizierung erfolgt hierbei über WPA2/PSK.
Nach erfolgreicher Verbindung mit dem Accesspoint wird versucht eine Verbindung mit dem zuvor konfigurierten MQTT Server herzustellen.
Ist diese Verbindung erfolgreich kann das Messgerät direkt über MQTT Botschaften versenden und empfangen.

Über eine Softwarefunktion lässt sich das Modul wieder in den Konfigurationsmodus versetzen.

Anwendungsbeispiele aus dem Bereich automatisierte Längenmesstechnik

Einige Anwendungsbeispiele aus dem Bereich der Messtechnik für unser Modul zum Messuhr automatisieren.
Unsere Kunden haben bereits vielen Anwendungen für industrielle Messaufgaben mit Messuhren in der Praxis umgesetzt.

  1. Sicheres Erfassen von Messwerten zur Protokollierung der Messergebnisse in einem Daten­backend (z.B. einer Anwendung wie das in der Industrie weit verbreitete Produkt Qs-STAT der Fa. Q-DAS oder auch nur einer Excel-Tabelle).
  2. Automatisiertes Testen in der Qualitätssicherung zur Erhöhung der Qualität und zur Vermeidung von Übertragungsfehlern und Bedienfehlern durch halbautomatische oder manuelle Messvorgänge. Vollautomatische Testsysteme können zum Beispiel durch die Verwendung unserer Messuhranheber realisiert werden.
  3. Steuerung und Auswertung von komplexen Messvorgängen, inklusive der Benutzerführung über den gesamten Messvorgang über das im Modul eingebaute Display.
  4. Messen von Längenmaßen in automatisierten Prozessen mit Steuerung des Prozesses durch Auswertung des Messergebnisses.
    Diese Anwendung wird oft auch mit induktiven Messtastern durchgeführt. Ein Vorteil gegenüber diesen besteht bei dem Messuhr-Modul darin, dass Werte, Ergebnisse und Schlussfolgerungen direkt an der Mess­stelle mit angezeigt werden können.
    Durch den Einsatz des offenen Standards MQTT lassen sich Anbindungen an die Prozess­leittechnik zudem sehr einfach durchführen.

Generell sollte eine deutlich einfachere Projektkonfiguration als z.B. mit einem Mitutoyo Datenübertragungsgerät DMX-3 möglich sein welches die Daten seriell (RS232) oder über USB Schnittstelle überträgt.

WLAN Messuhren zum Einbau in eine Messvorrichtung. 7 Messuhren zur Achsvermessung sind direkt in die Messvorrichtung eingebaut und werden über eine zentrale Stromversorgung mit Energie versorgt. Eine 8. Messuhr wird über den eingebauten LiIon-Akku auf der Rückseite versorgt. Alle Messuhren senden ihre Daten an den zentralen MQTT Server und können von diesem gesteuert ausgelesen werden.
WLAN Messuhren zum Einbau in eine Messvorrichtung. 7 Messuhren zur Achsvermessung sind direkt in die Messvorrichtung eingebaut und werden über eine zentrale Stromversorgung mit Energie versorgt. Eine 8. Messuhr wird über den eingebauten LiIon-Akku auf der Rückseite versorgt. Alle Messuhren senden ihre Daten an den zentralen MQTT Server und können von diesem gesteuert ausgelesen werden.
Detailansicht einer Messuhr mit externem Stromanschluss über eine MCX Steckverbindung.
Detailansicht einer Messuhr mit externem Stromanschluss über eine MCX Steckverbindung.

Preise und Lieferzeiten

Kontaktieren Sie uns um ein individuelles Angebot zu erhalten. Optional können Sie unsere WLAN Module für Messuhren auch direkt in unserem Online-Shop kaufen.

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Messdienstleistungen (Messprojekte)

Unsere Kunden haben schon viele Herausforderungen der automatisierten Messtechnik mit unseren Produkten umgesetzt. Hierdurch konnten wir viele Beispiele aus der Praxis begleiten und konnten neben dem Wissen zu unseren Produkten auch eine große Wissensbasis der möglichen Anwendungen und Anforderungen in der Industrie aufbauen. Als Berater werden wir nun gerne konsultiert um mit unserer Erfahrung auch komplexe Messaufgaben der mobilen und digitalen Messdatenerfassung in neue Projekte einzubringen. Als Berater können wir Hilfe und Unterstützung zu einer effektiven und genauen Lösung der Messaufgabe beitragen. Beginnend mit einer Analyse der Messaufgabe, der Planung des Messvorhabens und der Dokumentation der Messsituation können wir dann die geeigneten Messmittel zur Verfügung stellen. In Projektaufträgen oder zusammen mit dem Kunden in einem Workshop kann die Messung durchgeführt werden. Mit unseren eigenen Softwareprodukten oder auch Produkten des Marktes oder der Kunden können die Ergebnisse erfasst, aufbereitet und visualisiert werden. Unsere Funklösungen eignen sich besonders für Situationen, in den viele Messergebnisse parallel erfasst und ausgewertet werden müssen: Die Funkübertragung per WLAN erlaubt das gleichzeitige Auslösen vieler paralleler Messungen bei minimalem Hardwareaufwand.

Für Sondermessungen und einmalige Messaufgaben können Messmitteln, Messhilfsmittel und Funkmodule auch Leihweise im Rahmen eines Projektes zur Verfügung gestellt werden.

Wo immer eine kabellose mobile Längenmessung über Funk gefordert ist kann unser einfaches Funk-Messsystem zuverlässig eingesetzt werden. Auch die Steuerung einer Messuhranwendung für Industrie 4.0 Anwendungen kann über das eingebaute Display und die Bidirektionalität der MQTT Schnittstelle umgesetzt werden.

Das erste Messuhr WLAN Modul M1 als Prototyp im Rahmen einer Auftragsentwicklung

Wir konnten in unseren Kundenprojekten viele Erfahrung mit Messuhren und MQTT sammeln. Gerne geben wir diese Erfahrungen in Projekten weiter. Zur Umsetzung eines individuellen Projekts unterstützen wir Sie als erfahrener Dienstleister mit individueller Programmierung, Projektdurchführung oder in der Projektplanung.

Wir freuen uns auf individuelle Anfragen!

Rechtliches

Bluetooth ist eine eingetragene Marke der Bluetooth SIG, Inc.
Wi-Fi ist eine eingetragene Marke der Wi-Fi Alliance.
Mitutoyo und Digimatic sind vermutlich eingetragene Warenzeichen von Mitutoyo. Wir verwenden diese Bezeichnungen hier zur Erklärung des IIoT Moduls (der Hardware und Software).
Wir stehen in keiner Verbindung zu Mitutoyo – setzen aber sehr gerne und wo immer möglich deren gute und zuverlässigen Messuhren ein.

Kontakt

rAAAreware GmbH – Steigerweg 49 – D-69115 Heidelberg – tel 06221 136110 – e-mail: info@raaareware.de