傳感器技術:車輛安全碰撞測試中假人的必備品

尤其是在車輛安全性方面,碰撞測試能讓我們對整車及其組件的結構特性及能量吸收特性獲得深入認識。此外,碰撞測試也能夠表明碰撞對車輛乘客的潛在影響。驗證車輛安全性的系列測試,均會用到內部裝有特制傳感器的碰撞測試用假人。在測試用車輛受到碰撞前、中、后,這些傳感器會采集有關數據,作為將來對車輛安全性下重要結論時的依據。當車輛變得越來越復雜,數字化程度越來越高時,無論是在車身上還是位于假人體內,我們都需要越來越多的測量通道。20世紀90年代早期,碰撞測試中用到了250個模擬測量通道,而今天,所需的傳感器通道數量通常超過600個。這也帶來了另一個問題,由于車內可供安裝傳感器的空間越來越少,測試的設置正在變得愈加復雜。

隨著測量各種測試指標的模擬傳感器數量日益增多,我們必須安裝更多的電纜用于供電和數據傳輸,結果,測試安裝工作變得極度費時費錢。此外,輸入通道過多,也增加了數據采集錯誤及遺漏的風險。為最大程度減少錯誤和安裝時間,奇石樂部署了自家獨有的數字傳感器接口(DTI)技術。

單電纜設計讓車輛測試安裝工作變得更加快捷、高效

掀開了汽車行業制造商與供應商工藝效率嶄新的一頁。使這一切得以實現的是數字數據傳輸用智能總線。對每個連接端口,每條總線最高可支持12個測量通道。不同來源的所有信號通過數字化模塊(DiMods)轉換成一個數字輸出信號。我們將這種DiMods直接集成在假人體內的傳感器中,或者部署適宜的奇石樂DTI集成解決方案。

采集好的傳感器數據之后會被傳遞給假人體內的DTI中央數據記錄器,再通過以太網繼續傳給COMBox/KiHUB數據接口設備。車內所有DTI系統通過該設備與中央網絡相連。這種解決方案的亮點在于:同步數據、觸發測試、供電僅需一根電纜。電纜始于假人,終于車載數據采集器。采集器一般通過隨行電纜等與主機相連。

從模擬測量數據到數字測量數據,DTI記錄器僅通過一根電纜連接一切

DTI數據記錄器采集來自傳感器的數字測量數據,然后通過以太網將該數據傳遞給數據接口設備

將DTI技術集成到大陸安全工程公司現有工藝中

從1993年起,位于阿爾策瑙(Alzenau)的大陸安全工程國際有限公司(Continental Safety Engineering International GmbH)一直與奇石樂合作,重點致力于解決臺車測試、碰撞測試、頭部撞擊測試(這里的頭部指自由運動頭部模型,即FMH)的數據采集問題。作為一家國際技術公司的子公司,大陸公司在德國法蘭克尼亞下城區(Lower Franconia)設有自己的測試與開發中心。該中心創建于1992年,至今已完成了約300個系列開發項目、6000余次碰撞測試及200多個模擬項目。該中心的開發區每年要開展約550次臺車測試和450次實車碰撞測試。公司測量與視頻技術團隊負責人湯瑪斯·維爾德(Thomas Wild)表示:“鑒于要做的測試有很多,我們希望用最新技術升級測試設備,以便確保工藝效率和測量數據準確可靠。測試要求現在變得越來越高,車上的測試點也越來越多。”

奇石樂的DTI技術為客戶現有碰撞測試用測量設備實現全面現代化提供了一套簡單的解決方案。2015年,大陸安全工程公司委托奇石樂擴展其數據采集系統(DAS),并將現有假人體內傳感器系統升級至新的DTI技術。

2015年初,奇石樂首先對10個現有H3假人進行了DTI技術集成,年終時又對WorldSID假人進行了升級。前者的難點在于要將技術集成到現有工藝和基礎設施內。使用模擬測量技術情況下,每個傳感器都要手動插拔到數據采集系統內,安裝時間長,出錯可能性大。對于車載系統的數據采集,大陸公司選用了奇石樂的最新技術——KiDAU數據采集器。不僅原硬件與新集成硬件之間完全兼容,奇石樂還修改并擴展了其CrashDesigner軟件以滿足需要。

未來的高品質碰撞測試

由于DTI技術可以安裝到THOR-M等所有假人模型內,大陸公司可以放心地聯用新硬件、已通過測試的硬件等大批不同設備,無需將所有技術設備都轉為新技術,為該公司節省了大量時間和金錢。湯瑪斯·維爾德在總結大陸公司與奇石樂的合作時表示:“在這個項目里,奇石樂利用了它在車輛安全性方面的專業技術知識和多年經驗,有力地證明了DTI技術是市場上最適合在假人體內安裝的測量系統。奇石樂很清楚在高度復雜的碰撞測試中,尤其是在采用DTI技術進行測試時,什么重要什么不重要。因此,我們相信,不止只是現在,在未來我們開展的碰撞測試肯定也會滿足最高標準。除提供精確的測量數據外,奇石樂傳感器也十分安全、耐用。對于我們而言,奇石樂的DTI技術和傳感器是完美的搭配。鑒于此,雙方已經在深入探討一些未來項目了。”

奇石樂的測量技術適應力強,讓大陸公司受益良多,不但提高了可靠性和數據質量,更減少了空間占用等。一根電線從假人接出,布線工作也少得多。該技術的優勢體現在兩方面:測試準備工作所需的時間更少;系統更少出問題,同時也提升了測量精度。

使用DTI技術測試車輛動力、輪胎、耐用性

車輛安全碰撞測試如今用到了4萬多個DTI通道。就測試車輛動力、輪胎和耐用性而言,進行系列測試所需的安裝工作既費時又費錢,無論是測試臺架的安裝還是車內應用的安裝均是如此。在位于韋茨拉爾(Wetzlar)的技術中心,奇石樂利用自身積累的車輛安全專業知識不斷開發專有DTI技術,使其滿足車輛動力和耐用性測試的嚴苛要求。

自動傳感器檢測功能讓測試的安裝工作變得前所未有簡單。KiCenter(奇石樂的測量軟件)可以自動檢測安裝位置、標定值及相關物理參數,客戶可以在GUI(圖形用戶界面)中對這些參數進行配置。可以肯定地說,該功能不僅能高效利用時間,還最大程度提高了工藝可靠性。

DTI技術的智能總線接口設計簡化了車輛安全測試的安裝工作

例如,針對DIN 70028標準規定的ABS剎車的剎車路徑測量,奇石樂提供了一套基于其DTI技術的完美整體測量解決方案。該方案由傳感器、觸發器、DTI記錄器及KiCenter測量軟件構成。“一根電纜解決一切”的設計確保了所有相連傳感器能夠快捷、高效地通過KiCenter完成端到端配置等測試安裝工作。該測量軟件可以引導用戶完成整個測試,這樣,用戶就可以完全專注于自己的工作,節省下寶貴時間。

DTI傳感器技術最大程度提高了ABS剎車的工藝效率

互連降低成本:測量錯誤更少,安裝時間更短

可靠的測試和尖端的測量技術是優化車輛研發與制造的必要基礎。測試配置應盡可能簡化,以確保測量數據的完整采集。在車輛安全測試、動力測試及耐用性測試中,利用了“一根電纜解決一切”設計的DTI技術不僅提升了測量結果,降低了材料成本,還縮短了測試時間。