Mikroprocesorska implementacija razvijenih algoritama
Ova projektna aktivnost je počela u 15. mesecu projekta i planirano je da traje 15 meseci. Cilj ove aktivnosti je da se razvije jeftina mikroprocesorska platforma bazirana na Raspberry Pi kontroleru koja može da snima zvučne signale i na kojoj može da bude implementiran opisani algoritam. Finalni rezultat je mali mobilni uređaj koji može da detektuje stanje bilo kog rotacionog aktuatora a koji je komercijalno vrlo pristupačan.
Industrijski senzori i sistemi za akviziciju podataka koji se koriste za detekciju stanja mašina u industrijskom okruženju često su veoma skupi i kompleksni. Takođe, njihov rad uglavnom zavisi od drugih hardverskih i softverskih sistema, što može dovesti do dodatnih troškova i problema u komunikaciji. Platforma koja se razvija u ovoj projektnoj aktivnosti može da otkloni pomenute probleme koristeći komercijalne komponente i integrišuči ih u jedan kompaktan uređaj. Ovo bi smanjilo troškove proizvodnje, rada i održavanja celokupnog sistema za praćenje stanja mašina, a uvelo bi i novi koncept upotrebe jednog integrisanog sistema koji sadrži sve potrebne funkcionalnosti umesto više odvojenih podsistema.
Trenutno je razvijena jeftina mobilna platforma koja ima sposobnost da snima akustičke signale u industrijskom postrojenju koristeći USB mikrofon i da ispisuje obaveštenja na LCD displeju. Uređaj prikazan na slici ispod se sastoji od četiri glavne komponente: Raspberry Pi mikrokompjuter, USB mikrofon, LCD displej i baterija za njihovo napajanje.
Još jedna prednost opisanog uređaja u odnosu na tradicionalne sisteme za akviziciju podataka u industriji je što je mnogo više fleksibilan i mobilan, u smislu da se isti uređaj može koristiti za merenja na različitim mašinama sa rotacionim elementima jer se lako može rekonfigurisati i prilagoditi. Ovo nije toliko jednostavno kod sistema koji su usko specijalizovani i povezani za jednu određenu mašinu.
Osnova hardverskog sistema je Raspberry Pi mikrokompjuter koji je komerijalno dostupan i veoma popularan, što ga čini jednostavnijom i prilagodljivijom alternativom za industrijske kompjutere i kontrolere. Zbog svoje široke namene, moguće ga je koristiti sa velikim brojem različitih senzora i aktuatora, tako da se svi povežu i formiraju jedan nezavisan uređaj. Pored toga, lako se može konfigurisati i programirati što je dodatna prednost ako je potrebno unaprediti ili proširiti sistem, ili ga prilagoditi za malo drugačiji zadatak ili drugačiju mašinu.
Akvizicija podataka vrši se preko komercijalnog USB mikrofona. Industrijsko okruženje u kojem sistem treba da radi je takvo da postoji mnogo pozadinske buke i šuma. Izabran je ovakav jednostavan, neusmeren mikrofon da bi se pokazalo da se podaci koji su njime snimljeni mogu koristiti skoro podjednako dobro u algoritmu za detekciju stanja rotacionog elementa kao i podaci snimljeni profesionalnim usko usmerenim mikrofonom. Ovaj izbor smanjuje kompleksnost i cenu celokupnog sistema, na štetu kvaliteta zvuka koji je i dalje podjednako informativan.
Interfejs uređaja čine dva tastera i LCD displej povezan sa mikrokompjuterom preko I2C magistrale. Na displeju se ispisuje trenutni korak u procesu akvizicije podataka, kao i potrebne komande za početak ili zaustavljanje snimanja. Nakon završetka snimanja, podaci se čuvaju i spremni su za dalju obradu. Rad uređaja je veoma jednostavan, što doprinosi njegovim prednostima u odnosu na sisteme koji se koriste u industriji. Pri uključivanju, mikrokompjuter pokreće Python skriptu koja objedinjuje komunikaciju sa displejom, komande sa tastera i akviziciju podataka. Poruke na ekranu sve vreme prate proces snimanja i daju informacije koji taster je potrebno pritisnuti kako bi se snimanje započelo ili zaustavilo. Kad se snimanje završi podaci se čuvaju i displej se vraća na početni ekran, spreman za ponovno pokretanje procesa snimanja. Izgled ovog prototipa može se videti na slikama ispod.
