Plataforma de Pruebas para Sistemas de Pruebas de Actuación de Aeronaves

"El diseño modular del sistema ofrece el más alto rendimiento, con niveles superiores de escalabilidad y capacidad de actualización. Esta arquitectura redujo nuestros esfuerzos de desarrollo de software, pruebas e integración en un 70%."

- Balaji PK, Moog India Technology Center

El Reto:

Desarrollar una plataforma de pruebas de software (STP) rápida, flexible, confiable, sostenible y fácil de actualizar para probar sistemas de actuación de vuelo; desarrollar un sistema de pruebas automatizadas capaz de realizar de manera simultánea pruebas de aceptación y calificación para múltiples unidades bajo prueba; y controlar sistemas de carga aerodinámica y de actuador, con exactitud en tiempo real en límites rigurosos.

La Solución:

Usar una potente combinación de software NI LabVIEW, NI TestStand y NI VeriStand para desarrollar un gestor de pruebas (TE) sofisticado que ejecuta pasos de pruebas escritos en cualquier lenguaje de programación y diseñar la plataforma de pruebas de hardware modular, reconfigurable y robusto, la consola electrónica de pruebas (ETC), usando tecnología NI PXI con un controlador en tiempo real para probar múltiples sistemas de actuación en paralelo y reducir los costos y ahorrar espacio en la planta de producción.

Autor(es):

Balaji PK - Moog India Technology Center
Joesamuel S - Moog India Technology Center
Kumar B - Moog India Technology Center

 

 

Moog Inc. es un diseñador, fabricante e integrador mundial de productos y sistemas de control de movimiento de precisión. Moog Aircraft Group es uno de los líderes del mercado en el diseño e integración de sistemas de actuación de aviones. Moog India Technology Center (MITC) Pvt. Ltd., ubicado en Ciudad Electrónica, Bangalore, es una subsidiaria propiedad absoluta de Moog Inc., USA. MITC diseña y prueba sistemas de actuación de control de vuelo comercial para los principales fabricantes de aviones comerciales. Una plataforma común de pruebas de hardware y software fue diseñada para probar una variedad de productos aeroespaciales.

 

Nuestra meta fue proporcionar soluciones de sistemas que combinan extensas habilidades de diseño, integración y certificación con una combinación incomparable de conocimientos en sistemas y componentes. Estamos excepcionalmente capacitados para crear soluciones optimizadas para cumplir las metas del cliente de costo, peso, fiabilidad, seguridad y rendimiento.

 

 

Plataforma de Pruebas de Software

Moog diseñó y desarrolló nuestro sistema usando software NI LabVIEW, NI TestStand y NI VeriStand. El diseño modular del sistema ofrece el más alto rendimiento, con niveles superiores de escalabilidad y capacidad de actualización. Esta arquitectura redujo nuestros esfuerzos de desarrollo de software, pruebas e integración en un 70%.

 

El TE es un modelo de proceso secuencial personalizado de NI TestStand para crear, editar y ejecutar los pasos pruebas escritas en cualquier lenguaje de programación. Tiene flexibilidad en secuenciar pasos de pruebas usando las opciones de ciclo, acciones previas y posteriores y expresiones del Editor de Secuencias de NI TestStand. Este TE genera automáticamente reportes de pruebas en formatos pre-definidos. NI TestStand también tiene la opción integrada para permitir procesamiento en paralelo y grupal y fáciles procedimientos de iniciación y de apagado de hardware.

 

El TE también utiliza NI VeriStand para importar algoritmos de control servo y modelos de simulación de vuelo desde diferentes entornos de software. Las aplicaciones de control de tiempo crítico fueron desplegadas en el dispositivo de tiempo real. NI VeriStand tiene la opción integrada para monitorear e interactuar con estas tareas usando una interfaz de usuario para edición en tiempo de ejecución que incluye varias herramientas útiles para mejorar el valor, monitoreo de alarmas, calibración de E/S y edición de perfil de estímulo.

 

Los datos de pruebas son analizados con la ayuda del software NI DIAdem. Pueden ser impresos y analizados grandes volúmenes de datos usando Technical Data Management Streaming. El TE tiene una arquitectura flexible para dar cabida a las facilidades y cumplir con los requerimientos de pruebas aeroespaciales.

 

 

Las siguientes son utilerías destacadas de LabVIEW del TE:

  • Secuenciador de Pruebas: Al usar el TE, el usuario puede crear, editar y ordenar la secuencia de ejecución conforme a los requerimientos del cliente. Los usuarios autorizados pueden editar, liberar y revocar cualquier instrucción de trabajo. En el entorno de producción, únicamente las instrucciones de trabajo publicadas (aprobadas) pueden tener acceso de los técnicos, lo cual reduce errores humanos. Los operadores privilegiados pueden comenzar, interrumpir, reanudar, volver a probar y detener la secuencia de pruebas.
  • Generador de Reportes: El módulo de generación de reportes TE ofrece la ventaja de generar y guardar el reporte de pruebas en múltiples formatos (MHT, HTML, XML, ARC, .bin y .xls).
  • Administrador de Configuración de Hardware: El TE utiliza una capa de abstracción de hardware para aislar las dependencias del módulo de software. La conexión mecánica ofrece capacidad de intercambio de hardware, sin ninguna modificación en el código fuente.
  • Calibración: El TE ofrece una característica integrada para calibrar una variedad de transductores y sensores conectados con el sistema de pruebas.
  • Análisis Estadístico: El TE genera archivos de resultados compatibles con la habilidad de proceso estadístico para monitorear y controlar el proceso de producción. Si las fuentes de variación son detectadas y medidas, que pueden ser susceptibles. A su vez, la corrección de variaciones pueden reducir los residuos en producción y pueden mejorar la calidad del producto que llega al cliente
  • Sistema de Administración de Datos de Pruebas: El TE maneja las hojas de especificaciones de pruebas en un servidor común con la interfaz de web. Ayuda a mantener y recuperar rápidamente las hojas de especificaciones de pruebas en todo el mundo.
  • Sistema de Sincronización Proporcional Integral Derivativo: El TE tiene su propio algoritmo de sincronización del sistema. Esto ayuda a sintonizar sistemas complejos en tiempo mínimo.
  • Otras Características Relevantes del TE: El TE también tiene un módulo de panel de control hidráulico (HCP), administración de cuenta, administración de memoria y una interfaz de comunicación con la máquina de control de vuelo (MIL-STD-1553 and ARINC 429).

 

 

Plataforma de Pruebas de Hardware

El ETC es el equipo de prueba automatizado propiedad de MOOG. El ETC consiste en un controlador en tiempo real, sistema multifunción de adquisición de datos, acondicionadores de señales, demoduladores de señal programable, lineal variable diferencial (LVDT), interfaces de comunicación de vuelo, fuentes de alimentación programables y multímetros digitales y escáners de hardware. Nuestra ETCs de nueva generación están diseñados para probar múltiples sistemas de actuación en paralelo con la ayuda de un controlador NI PXI quad-core en tiempo real, el cual reduce el costo del equipo de pruebas en comparación con nuestra ETC primera generación.

 

El ETC usa controladores de NI en tiempo real para rendimiento determinístico y confiable. Los controladores embebidos NI PXI-8196 y NI PXI-8110 son usados para controlar el sistema de control servo hidráulico con el sistema de carga de actuación. Los actuadores en el sistema pueden ser controlados en ciclos abiertos y cerrados. El algoritmo de control personalizado Moog tiene mayor control de este sistema de actuación y este algoritmo de control fue desplegado en el objetivo en tiempo real.

 

El sistema de adquisición de datos fue diseñado con dispositivos multifuncionales de adquisición de datos para muestrear datos desde diferentes sensores y transductores conectados con el sistema de pruebas. El hardware demodulador de señal LVDT programable y personalizado fue diseñado usando tarjetas NI FPGA. Los interruptores fueron diseñados para escanear hardware y para conectar cualquier entrada a cualquier salida, de manera individual o en combinación.

 

En vuelo real, la comunicación entre la máquina de control de vuelo (FCC) y el actuador se establece a través de protocolos de comunicación ARINC y MIL-STD-1553. Los módulos de canal de datos de visualización PXI MIL-STD-1553 de terceros son usados para simular la comunicación FCC con actuadores. Los módulos PXI de terceros ayudan a controlar motores hidráulicos. El ETC controla las fuentes de alimentación programables a través de GPIB. Los controladores de lógica programable (PLCs) son usados para controlar el HCP. El ETC se comunica con el PLC a través de OLE para control de procesos.

 

Ventajas de Usar Productos de NI

Hemos recibido varias ventajas al usar los productos de NI NI tiene hardware confiable y robusto, el cual nos ayudó a diseñar sin problemas sistemas de adquisición de datos y control. Los controladores de hardware ofrecen la mayor flexibilidad y control sobre el hardware. El entorno de programación gráfica nos ahorró horas de desarrollo, depuración e integración de sistemas. Además, el "Intercambio de Ideas" en los foros de NI nos ayudó a alcanzar nuestras metas a tiempo.

 

Información del Autor:

Balaji PK
Moog India Technology Center
Moog India Technology Center, Plot No 1, 2 & 3, Electronic City
Bangalore
India
Tel: +91-9663133991
pbalaji2@moog.com

Figura 1. Sistema de Actuación MOOG para un Boeing 787 Dreamliner
Figura 2. Pantalla Principal del TE
Figura 3. Editor de Secuencias
Figura 4. Vista Frontal del ETC