{"id":7809,"date":"2024-11-12T13:12:08","date_gmt":"2024-11-12T13:12:08","guid":{"rendered":"https:\/\/zm7h237e.web141.alfahosting-server.de\/nicht-kategorisiert\/basis-fuer-fahrerloses-baggern\/"},"modified":"2025-02-25T12:35:53","modified_gmt":"2025-02-25T12:35:53","slug":"basis-fuer-fahrerloses-baggern","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/microsys.de\/de\/news-de\/basis-fuer-fahrerloses-baggern\/","title":{"rendered":"Basis f\u00fcr fahrerloses Baggern"},"content":{"rendered":"\t\t
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Nicht nur PKW, Busse oder Lieferwagen werden k\u00fcnftig autonom agieren. F\u00fcr die Automatisierung mobiler Arbeitsmaschinen schuf MicroSys auf Basis aufgabenoptimierter System-on-Module aus eigener Entwicklung ein modulares einbaufertiges Gesamtsystem. Dank nur 60 W Leistungsaufnahme ohne aktive K\u00fchlung, eignet sich die Autonomous Control Unit (ACU) hervorragend f\u00fcr den jahrelangen Einsatz unter rauen Arbeitsbedingungen. <\/em><\/p>

Beim Thema \u201eautonomes Fahren\u201c sind meist Personenkraftwagen (PKW) gemeint, seltener Busse oder Lieferwagen, die sich fahrerlos im \u00f6ffentlichen Stra\u00dfenraum bewegen. Diese sind jedoch keineswegs die einzige Anwendung f\u00fcr diese komplexen Navigationsverfahren. Auch selbstfahrende Arbeitsmaschinen wie z. B. landwirtschaftliche Maschinen, Baumaschinen und Flurf\u00f6rderger\u00e4te haben ein erhebliches Automatisierungspotenzial. <\/p>

Ziel: hochautomatisierte Arbeitsmaschinen<\/h2>

Die Aufgabenstellung unterscheidet sich erheblich von der an autonome Fahrzeuge des Stra\u00dfenverkehrs. Landwirtschafts- und Baumaschinen bewegen sich bei ihrer gew\u00f6hnlichen Nutzung meist nicht im \u00f6ffentlichen Stra\u00dfenraum, sondern in abgegrenzten Baustellenbereichen, in die Unbeteiligte keinen Zugang haben. Dabei kann nicht vom Navigieren auf weitgehend ebenen Fl\u00e4chen ausgegangen werden, sondern von Fahrten im Gel\u00e4nde. Dieses \u2013 und damit die Basis f\u00fcr die \u00dcberpr\u00fcfung des Fahrkurses \u2013 ver\u00e4ndert sich durch den Baufortschritt st\u00e4ndig und muss laufend neu erkannt werden. Zudem sollen sich die autonomen Handlungen nicht auf die Fahrbewegungen beschr\u00e4nken, sondern ebenfalls die Lastaufnahme und -\u00fcbergabe umfassen. <\/p>

Bis auf unseren \u00c4ckern und Baustellen autonom navigierende und agierende Arbeitsmaschinen Normalit\u00e4t sein werden, sind noch einige grundlegende Voraussetzungen zu schaffen. Das deutsche Bundesministerium f\u00fcr Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) unterst\u00fctzt die Transformation der Branche mit dem F\u00f6rderprogramm KoPa 35c, welches bis 2024 unter anderem Fahrzeugherstellern und der Zulieferindustrie in Deutschland zugutekommt. <\/p>

Im Verbundprojekt POV.OS \u2013 Professional Vehicle Operating System soll dazu eine innovative Automatisierungsplattform als offene Architektur aus Hardware und Software f\u00fcr den Einsatz und die Funktionalisierung mobiler Arbeitsmaschinen entwickelt werden. Dabei geht es um die Schaffung einer anwendungs\u00fcbergreifenden Plattform mit modularen Systemkomponenten, die als Grundlage f\u00fcr eine Spezifizierung und Umsetzung anwendungsbezogener Automatisierungs-, Assistenz- und autonomer Fahrfunktionen genutzt werden kann. <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Autonomes Fahren beschr\u00e4nkt sich nicht auf PKW, Busse oder Lieferwagen. Auch selbstfahrende Arbeitsmaschinen, etwa Bagger oder Radlader, haben erhebliches Automatisierungspotenzial. <\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Wirtschaftlich durch Modularit\u00e4t<\/h2>

Mobile Arbeitsmaschinen werden in deutlich geringeren St\u00fcckzahlen produziert als g\u00e4ngige Automobile. Eine vollst\u00e4ndige Neuentwicklung der zentralen Steuerungselektronik w\u00e4re daher f\u00fcr ihre Hersteller wirtschaftlich nur schwer darstellbar. Deshalb bevorzugen diese kommerziell verf\u00fcgbare sogenannte COTS-Plattformen (f\u00fcr commercial off-the-shelf). Diese erm\u00f6glichen den Entwickelnden, individuelle L\u00f6sungen zu schaffen, ohne sich bei der Ger\u00e4teentwicklung mit den einzelnen Komponenten auseinandersetzen zu m\u00fcssen. <\/p>

Als probates Mittel dazu entwickelt die MicroSys Electronics GmbH (MicroSys) als Gold Partner des Prozessorherstellers NXP System-on-Module (SoM). Diese in kleinen Formfaktoren hergestellten Baugruppen enthalten neben dem Mikroprozessor und dem Speicher sowie zahlreichen Kommunikationsschnittstellen alle Komponenten, die f\u00fcr die Applikationsentwicklung und Zertifizierung ben\u00f6tigt wird. So erm\u00f6glichen SoMs als zentrale Recheneinheiten mit standardisierten Schnittstellen Herstellern professioneller Arbeitsmaschinen die rasche Entwicklung ihrer Produkte. Die anwendungsspezifische Spezialisierung erhalten SoMs hardwareseitig durch zielgerichtete Tr\u00e4gerplatinen, sogenannte Carrierboards. Diese dienen unter anderem der Stromversorgung der Module und der \u00dcbersetzung der Ein- und Ausgangssignale in branchenspezifische Formate. <\/p>

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Ein starkes Herz<\/h2>

Nicht nur f\u00fcr mobile Arbeitsmaschinen, sondern f\u00fcr ein breites Spektrum an Anwendungen mit \u00e4hnlichen Performance- und Sicherheitsanspr\u00fcchen entwickelte MicroSys das SoM miriac\u00ae MPX-LX2160A. Basierend auf dem LX2160A als derzeit schnellstem Embedded Multi-Core-Prozessor aus dem Hause NXP mit 16 Arm\u00ae Cortex\u00ae-A72 Prozessorkernen, bietet das Modul im Standard 32 GB aufgel\u00f6tetes DDR4 RAM, das auf bis zu 128 GB erweiterbar ist. Die prozessorintegrierten Ethernet-Controller erm\u00f6glichen eine h\u00f6chst performante High-End Kommunikation mit bis zu 100 Gbit\/s Ethernet und integriertem 122-Gbit\/s Layer 2 Ethernet Switching. Damit lassen sich alle Vernetzungsaufgaben im Fahrzeug integrieren, bis hin zu GigEVision Kamerasystemen. <\/p>

Vier PCIe 3.0 Schnittstellen erm\u00f6glichen die Ausstattung des SoM mit dem daf\u00fcr erforderlichen, gro\u00dfen SSD-Massenspeicher. Die integrierte Security Engine des NXP-Prozessors LX2160A erm\u00f6glicht bis zu der maximalen \u00dcbertragungsbandbreite eine l\u00fcckenlose Daten-Verschl\u00fcsselung. Sie stellt mittels Secure Boot sicher, dass \u2013 etwa bei Software-Updates \u2013 nur Software aus zertifizierter Quelle geladen wird. Mit mindestens 15 Jahren Verf\u00fcgbarkeit bietet das f\u00fcr einen Temperaturbereich von mindestens -40\u00b0 C bis +85\u00b0 C spezifizierte miriac\u00ae MPX-LX2160A Herstellern mobiler Arbeitsmaschinen eine hohe Versorgungssicherheit der Kernkomponente. <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Das auf dem NXP LX2160A Prozessor basierende, ebenso leistungsf\u00e4hige wie energieeffiziente SoM miriac\u00ae MPX-LX2160A von MicroSys Electronics bietet 16 Arm\u00ae Cortex\u00ae-A72 Cores und robust verl\u00f6teten Arbeitsspeicher und bildet eine Grundlage f\u00fcr die Fahrzeugautomatisierung. <\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Aufgabenoptimiertes Carrierboard<\/h2>

Das zentrale Prozessormodul allein ist nicht alles. Viele Hersteller mobiler Arbeitsmaschinen verf\u00fcgen nicht \u00fcber die erforderlichen Kompetenzen oder Kapazit\u00e4ten zum Aufbau eines von diesem angetriebenen Gesamtsystems. F\u00fcr die Entwicklung einer aufgaben-, aber nicht kundenspezifischen Steuerungsplattform f\u00fcr mobile Arbeitsmaschinen nutzte MicroSys einerseits Erkenntnisse, die das Unternehmen in POV.OS (Professional Operating Vehicles Operating System POVOS) gewinnt. Ebenso l\u00e4sst der bayerische Hersteller seine jahrelange Branchenerfahrung und weitere Kundenanforderungen, beispielsweise aus dem Baumaschinen-Segment, mit einflie\u00dfen. <\/p>

Das im POV.OS Kontext angedachte COTS-Carrierboard von MicroSys bietet 3 M.2 Slots und kann mit folgenden Modulen best\u00fcckt werden: ein miriac\u00ae MPX-LX2160A, ein FPGA-Beschleunigermodul, bis zu drei SSD-Speichermodule oder ein bis zwei Hailo-8\u2122 KI-Prozessormodule. F\u00fcr den Fall, dass im Projektkontext eine separate Safety Insel ben\u00f6tigt wird, bietet MicroSys basierend auf dem miriac\u00ae MPX-S32G274A oder miriac\u00ae MPX-S32G399A eine L\u00f6sung zur Erweiterung an. Das schafft zus\u00e4tzliche Rechenleistung f\u00fcr komplexe Aufgaben und eine unabh\u00e4ngige Kontrollinstanz. <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Der aufgabenoptimierte COTS-Carrier von MicroSys kann mit einem miriac\u00ae MPX-LX2160A, einem FPGA-Beschleunigungsmodul, bis zu drei SSD-RAM-Modulen oder einem oder zwei Hailo-8\u2122 AI-Prozessormodulen best\u00fcckt werden. F\u00fcr eine separate Sicherheitsinsel bietet MicroSys eine Erweiterung auf Basis des miriac\u00ae MPX-S32G274A oder miriac\u00ae MPX-S32G399A. <\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Einbaufertiges Gesamtsystem<\/h2>

Zu einem einbaufertigen ruggedized Gesamtsystem wird die Elektronik durch das v\u00f6llig neu entwickelte Geh\u00e4use. Staub- und wasserfest nach Schutzart IP 68, f\u00fchrt es in der Basisversion zehn GB Ethernet-Schnittstellen \u00fcber M12-Stecker sowie serielle Datenbusse \u00fcber einen robusten Fischer-Steckverbinder aus. \u00dcber einen betriebsbew\u00e4hrten Deutsch-Steckverbinder erfolgt die Stromversorgung und die Ausf\u00fchrung von drei CANbus-Str\u00e4ngen. Eine wesentliche Aufgabe des Geh\u00e4uses ist neben dem Schutz der verbauten Elektronik die W\u00e4rmeableitung. Die dabei entstehende Abw\u00e4rme wird in erster Linie \u00fcber die Grundplatte an das Fahrzeugchassis abgegeben, an die das Ger\u00e4t geschraubt ist. Ein kleinerer Teil der Abw\u00e4rme gelangt \u00fcber K\u00fchlrippen an der Geh\u00e4useoberseite direkt in die Umgebungsluft. <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Ein neu entwickeltes Geh\u00e4use macht die modulare Elektronik zum einbaufertigen Gesamtsystem, das dank nur 60 W Leistungsaufnahme im Vollausbau ohne aktive L\u00fcftung oder K\u00fchlung auskommt. <\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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MicroSys ist es gelungen, die Leistungsaufnahme der voll best\u00fcckten Einheit trotz der extrem hohen Verarbeitungsleistung und der Vielfalt an Schnittstellen auf 60 W zu begrenzen. So kommt die Einheit nicht nur ohne bewegliche Teile, sondern auch ohne aktive K\u00fchlung aus. \u201eDie bisherigen Tests best\u00e4tigen die hinreichende K\u00fchlwirkung bis zu einer Umgebungstemperatur von mindestens 55\u00b0C\u201c, best\u00e4tigt J\u00f6rg Stollfu\u00df, Applikationsingenieur bei der MicroSys Electronics GmbH. \u201eMit der neuen Autonomous Control Unit auf Basis des SoM-Moduls miriac\u00ae MPX-LX2160A k\u00f6nnen wir Herstellern mobiler Arbeitsmaschinen ein einbaufertiges Gesamtsystem f\u00fcr die Automatisierung ihrer Produkte anbieten.\u201c „Mit der neuen Autonomous Control Unit auf Basis des SoM-Moduls miriac\u00ae MPX-LX2160A k\u00f6nnen wir Herstellern mobiler Arbeitsmaschinen ein einbaufertiges Gesamtsystem f\u00fcr die Automatisierung ihrer Produkte anbieten.“<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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