Vehicle Dynamics. Berührungslose Hochgeschwindigkeitsmessung von Rad- und Aggregatbewegungen VORSPRUNG IST MESSBAR

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1 Vehicle Dynamics Berührungslose Hochgeschwindigkeitsmessung von Rad- und Aggregatbewegungen VORSPRUNG IST MESSBAR

2 WheelWatch EngineWatch In der Entwicklungsphase von Neufahrzeugen werden umfangreiche Untersuchungen zur Optimierung von Fahrdynamik und Aggregatbewegung durchgeführt. Zu den Fahrdynamikuntersuchungen zählen Radfreigangsmessung, Bestimmung der Radparameter Spur, Sturz, Federweg und Lenkwinkel sowie die gleichzeitige Vermessung mehrerer Achsen in einem Koordinatensystem. Die Aggregatbewegung ist entscheidend für die Bauraumoptimierung von Motor und Getriebe. Die optischen Messsysteme WheelWatch und EngineWatch ersetzen mechanische Sensoren. Aufgrund ihres Funktionsprinzips sind die Dynamik-Versuche nicht nur effizienter gestaltet, sondern liefern auch wesentlich genauere Messergebnisse. EINSATZBEREICHE Messung von Rad- und Aggregatbewegungen in 6D Messung von Spur- und Sturzänderungen (z. B. in Slalomtests) Überprüfung von Lenk- und Lenkradwinkel Messung der absoluten Radpositionen bei verschiedenen Fahrmanövern Validierung von Simulationsmodellen Radfreigangsmessung Messung der Federwege Prüfstandsanwendungen (z.b. FKE, K & C, Achsvermessung) Messung Sturzwinkeländerungen bzgl. Querdynamik und Lenkrückstellung DYNAMIC TESTING

3 Optische 3D Messsysteme für Anwendungen in der Fahrwerkund Aggregatentwicklung Wir haben bereits mehr als 100 Testfahrten mit dem WheelWatch-System durchgeführt und sehen die generierten Daten als wertvolle Ergänzung zu den anderen Messdaten. Es lässt sich wirklich einfach mit anderen Sensoren kombinieren. Theo Geluk, LMS International, Leuven (Belgien)

4 Zentrale Komponente der optischen Messsysteme WheelWatch und EngineWatch ist eine Hochgeschwindigkeitskamera. Mit einer Frequenz von fast 500 Hz verfügt diese über die für Fahrversuche notwendige Robustheit und Langzeitstabilität. Workflow WheelWatch erfasst mit einer Kamera das Rad und referenziert sich gleichzeitig an dem umgebenden Karosseriebereich. EngineWatch erfasst mit einer Kamera den Motorblock und eine Referenzfläche, die mithilfe einer Halterung an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist. Die Position der Kamera zum Fahrzeug muss dabei nicht stabil sein. WheelWatch und EngineWatch referenzieren sich selbst mit Messfrequenz zum Fahrzeug. Die Ergebnisse wie Position, Winkel und Trajektorien stehen schon kurz nach der Aufnahme zur Verfügung. Hohe Messgenauigkeit Die Rad- und Aggregatbewegungen eines fahrenden Fahrzeugs lassen sich bis zu einer Geschwindigkeit von 250 km/h messen. Auch extreme Fahrmanöver können überwacht werden. Die Positionsgenauigkeit liegt bei ca. ± 0,1 mm, die Winkelgenauigkeit bei ca. ± 0,015. Synchronisation unterschiedlicher Sensoren Mehrere Kameras lassen sich untereinander und mit anderen Messaufnehmern synchronisieren. Dabei können die Kameras entweder von einem externen Synchronisationssignal gesteuert werden oder selbst das Mastersignal für alle verwendeten Sensoren liefern. Zusätzlich wird jeder einzelne Messwert mit einem digitalen Zeitstempel gekennzeichnet. So ist der synchronisierte Einsatz an mehreren Achsen und mit anderen Messsensoren möglich. Beide Systeme liefern alle sechs Freiheitsgrade der Rad- bzw. Aggregatbewegung absolut im Fahrzeugkoordinatensystem. Die Ergebnisse können über eine Schnittstelle direkt in eine weiterverarbeitende Software exportiert werden (z. B. zur Visualisierung der gemessenen Bewegung mittels CAD). Kurze Montagezeiten Die Hochgeschwindigkeitskamera lässt sich schnell, einfach und ohne aufwändige Hilfsmittel am Fahrzeug montieren. Für die vollständige WheelWatch-Instrumentierung eines Fahrzeugs mit vier Kameras, Radadaptern, Einmessung, Kalibrierung sowie Referenzierung zum Fahrzeugkoordinatensystem benötigt der Anwender weniger als zwei Stunden. Die Einrichtung von Engine Watch liegt bei unter 60 Minuten. Integration in Prüfstände WheelWatch und EngineWatch sind auch für die Integration in einen Fahrzeugprüfstand konzipiert. Die synchrone Datenerfassung aller Kameras zusammen mit anderen Sensoren gewährleistet eine taktgleiche Messwerterfassung für alle Räder und Aggregate. Alle Messdaten werden sowohl digital gespeichert als auch in Echtzeit über eine Analog- oder eine Digitalschnittstelle (z. B. TCP/IP) den übergeordneten Steuerrechnern zur Verfügung gestellt. Der optionale AICON Data Router erlaubt via TCP/IP die Steuerung aller Funktionen von einem zentralen Prüfstandrechner aus.

5 Keine mechanische Kopplung zum Rad oder Aggregat Die optischen Messsysteme WheelWatch und EngineWatch haben keine mechanische Verbindung zum Messobjekt. Das Bewegungsverhalten von Rad oder Aggregat ist also unbeeinflusst von der Messausrüstung. Insbesondere der Lenkwinkel wird nicht beschränkt. Im Gegensatz zu anderen Verfahren ist eine Messwertverfälschung durch die mechanische Kopplung mit dem Sensor ausgeschlossen. Geringes Gewicht WheelWatch und EngineWatch benötigen keine schweren Auswerteeinheiten, Batterien oder Controller, die das Fahrverhalten beeinflussen können. Die Anforderungen an den Montagerahmen hinsichtlich seiner Festigkeit sind gering. Deshalb haben weder das Gewicht des Montagerahmens noch das geringe Kameragewicht einen Einfluss auf das Fahrverhalten. Gleiche Referenz für alle Räder und Motoren Mit WheelWatch und EngineWatch werden alle vier Räder und der Motor in einem gemeinsamen Koordinatensystem erfasst. Somit können auch Bewegungen der Räder zueinander ermittelt werden. Erweiterbar für zusätzliche Messaufgaben Die bei WheelWatch und EngineWatch eingesetzte Hochgeschwindigkeitskamera ist auch für andere Bewegungsanalysen geeignet, selbst bei einer großen Anzahl von Messpunkten. Zur 3D Analyse sind in diesem Fall mindestens zwei Kameras notwendig, die aus verschiedenen Winkeln auf den Prüfling blicken. Zu den Anwendungsfeldern gehören u. a. Türschlagversuche, Untersuchungen des Schließverhaltens von Klappen (z. B. Kofferraum), Verdecken und Fenstern oder auch Materialprüfungen. VORTEILE Einsatz auf der Teststrecke und am Prüfstand Kurze Montagezeiten 6-DOF Messung der Bewegungen in Echtzeit Hohe Messgenauigkeit (X, Y, Z: ± 0,1mm, Winkelmessung: ± 0,015 ) Hohe Messfrequenz von bis zu 490 Hz bei unendlicher Messzeit Ausgabe der Messergebnisse als Absolutwerte im Fahrzeugkoordinatensystem Keine mechanische Kopplung zwischen Sensor und Rad bzw. Aggregat Geringe Stabilitätsanforderungen an die Kamerahalterung Weitere Anwendungsfelder zur Bewegungsanalyse beliebiger Starrkörper

6 Unsere Philosophie Eine effiziente und hochgenaue Produktionsüberwachung, Qualitätssicherung und -kontrolle sowie zuverlässiges Reverse Engineering sind heute ein absolutes Muss, um im internationalen Wettbewerb bestehen zu können. Daher erlangen auch über die industrielle Messtechnik hinaus optische und mobile berührungslose 3D Messsysteme zunehmend an Stellenwert. Wir bieten Ihnen optimierte Lösungen rund um Ihre Inspektions- und Digitalisieraufgaben, damit die Qualität Ihrer Produkte stets die Spitze des technisch Möglichen markiert. VORSPRUNG IST MESSBAR AICON 3D Systems GmbH Hauptsitz Biberweg 30 C D Braunschweig tel. +49 (0) info@aicon.de Scanner Innovation Center Torenstraße Meersburg tel. +49 (0) AICON Americas Inc Plymouth, Michigan, USA tel americas@aicon3d.com AICON Asia LLC Seongnam, Gyeonggi-do (Seoul Area), Korea tel asiapacific@aicon.de Änderungen vorbehalten. Stand: 06/2015 AICON Japan K.K. Kohoku-ku, Yokohama, Kanagawa, Japan tel japan@aicon3d.com Breuckmann Shanghai Ltd. Shanghai, China tel china@breuckmann.com