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集成数字传感器接口:拯救生命的车辆安全测试技术

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在汽车行业里,车辆测试具有至关重要的作用,是验证车辆动力、轮胎、耐用性、安全性等关键指标的必要程序。车辆进行量产前,制造商必须确保整车及各个组件具有较高的安全性和适应力。车辆制造商和原始设备制造商(OEMs)一般会耗用大量时间对主要物理指标参数进行测试,通过评估这些指标参数来改进当前的车辆研发工作。

在车辆测试工作中,首要的是必须保证测量数据的精确,为此,测试配置与测试设备必须满足严苛标准。作为一家瑞士家族企业,奇石乐从1959年起就开始研发自己的传感器技术,通过这项开创性的技术,可轻松、精确地采集压力、力量、扭矩、加速度等数据。如今,奇石乐开发的测量与数据采集整体解决方案在世界范围内得到了广泛应用。

集成数字传感器接口:拯救生命的车辆安全测试技术

奇石乐DTI技术可确保大陆集团国际安全工程部进行高效的碰撞测试

传感器技术:车辆安全碰撞测试中假人的必备品

尤其是在车辆安全性方面,碰撞测试能让我们对整车及其组件的结构特性及能量吸收特性获得深入认识。此外,碰撞测试也能够表明碰撞对车辆乘客的潜在影响。验证车辆安全性的系列测试,均会用到内部装有特制传感器的碰撞测试用假人。在测试用车辆受到碰撞前、中、后,这些传感器会采集有关数据,作为将来对车辆安全性下重要结论时的依据。当车辆变得越来越复杂,数字化程度越来越高时,无论是在车身上还是位于假人体内,我们都需要越来越多的测量通道。20世纪90年代早期,碰撞测试中用到了250个模拟测量通道,而今天,所需的传感器通道数量通常超过600个。这也带来了另一个问题,由于车内可供安装传感器的空间越来越少,测试的设置正在变得愈加复杂。

随着测量各种测试指标的模拟传感器数量日益增多,我们必须安装更多的电缆用于供电和数据传输,结果,测试安装工作变得极度费时费钱。此外,输入通道过多,也增加了数据采集错误及遗漏的风险。为最大程度减少错误和安装时间,奇石乐部署了自家独有的数字传感器接口(DTI)技术。

单电缆设计让车辆测试安装工作变得更加快捷、高效

掀开了汽车行业制造商与供应商工艺效率崭新的一页。使这一切得以实现的是数字数据传输用智能总线。对每个连接端口,每条总线最高可支持12个测量通道。不同来源的所有信号通过数字化模块(DiMods)转换成一个数字输出信号。我们将这种DiMods直接集成在假人体内的传感器中,或者部署适宜的奇石乐DTI集成解决方案。

采集好的传感器数据之后会被传递给假人体内的奇石乐DTI中央数据记录器,再通过以太网继续传给COMBox/KiHUB数据接口设备。车内所有DTI系统通过该设备与中央网络相连。这种解决方案的亮点在于:同步数据、触发测试、供电仅需一根电缆。电缆始于假人,终于车载数据采集器。采集器一般通过随行电缆等与主机相连。

集成数字传感器接口:拯救生命的车辆安全测试技术

从模拟测量数据到数字测量数据,DTI记录器仅通过一根电缆连接一切

集成数字传感器接口:拯救生命的车辆安全测试技术

DTI数据记录器采集来自传感器的数字测量数据,然后通过以太网将该数据传递给数据接口设备

DTI技术集成到大陆安全工程公司现有工艺中

从1993年起,位于阿尔策瑙(Alzenau)的大陆安全工程国际有限公司(Continental Safety Engineering International GmbH)一直与奇石乐合作,重点致力于解决台车测试、碰撞测试、头部撞击测试(这里的头部指自由运动头部模型,即FMH)的数据采集问题。作为一家国际技术公司的子公司,大陆公司在德国法兰克尼亚下城区(Lower Franconia)设有自己的测试与开发中心。该中心创建于1992年,至今已完成了约300个系列开发项目、6000余次碰撞测试及200多个模拟项目。该中心的开发区每年要开展约550次台车测试和450次实车碰撞测试。公司测量与视频技术团队负责人汤玛斯·维尔德(Thomas Wild)表示:“鉴于要做的测试有很多,我们希望用最新技术升级测试设备,以便确保工艺效率和测量数据准确可靠。测试要求现在变得越来越高,车上的测试点也越来越多。”

奇石乐的DTI技术为客户现有碰撞测试用测量设备实现全面现代化提供了一套简单的解决方案。2015年,大陆安全工程公司委托奇石乐扩展其数据采集系统(DAS),并将现有假人体内传感器系统升级至新的DTI技术。

2015年初,奇石乐首先对10个现有H3假人进行了DTI技术集成,年终时又对WorldSID假人进行了升级。前者的难点在于要将技术集成到现有工艺和基础设施内。使用模拟测量技术情况下,每个传感器都要手动插拔到数据采集系统内,安装时间长,出错可能性大。对于车载系统的数据采集,大陆公司选用了奇石乐的最新技术——KiDAU数据采集器。不仅原硬件与新集成硬件之间完全兼容,奇石乐还修改并扩展了其CrashDesigner软件以满足需要。

未来的高品质碰撞测试

由于DTI技术可以安装到THOR-M等所有假人模型内,大陆公司可以放心地联用新硬件、已通过测试的硬件等大批不同设备,无需将所有技术设备都转为新技术,为该公司节省了大量时间和金钱。汤玛斯·维尔德在总结大陆公司与奇石乐的合作时表示:“在这个项目里,奇石乐利用了它在车辆安全性方面的专业技术知识和多年经验,有力地证明了DTI技术是市场上最适合在假人体内安装的测量系统。奇石乐很清楚在高度复杂的碰撞测试中,尤其是在采用DTI技术进行测试时,什么重要什么不重要。因此,我们相信,不止只是现在,在未来我们开展的碰撞测试肯定也会满足最高标准。除提供精确的测量数据外,奇石乐传感器也十分安全、耐用。对于我们而言,奇石乐的DTI技术和传感器是完美的搭配。鉴于此,双方已经在深入探讨一些未来项目了。”

奇石乐的测量技术适应力强,让大陆公司受益良多,不但提高了可靠性和数据质量,更减少了空间占用等。一根电线从假人接出,布线工作也少得多。该技术的优势体现在两方面:测试准备工作所需的时间更少;系统更少出问题,同时也提升了测量精度。

使用DTI技术测试车辆动力、轮胎、耐用性

车辆安全碰撞测试如今用到了4万多个DTI通道。就测试车辆动力、轮胎和耐用性而言,进行系列测试所需的安装工作既费时又费钱,无论是测试台架的安装还是车内应用的安装均是如此。在位于韦茨拉尔(Wetzlar)的技术中心,奇石乐利用自身积累的车辆安全专业知识不断开发专有DTI技术,使其满足车辆动力和耐用性测试的严苛要求。

自动传感器检测功能让测试的安装工作变得前所未有简单。KiCenter(奇石乐的测量软件)可以自动检测安装位置、标定值及相关物理参数,客户可以在GUI(图形用户界面)中对这些参数进行配置。可以肯定地说,该功能不仅能高效利用时间,还最大程度提高了工艺可靠性。

集成数字传感器接口:拯救生命的车辆安全测试技术

奇石乐DTI技术的智能总线接口设计简化了车辆安全测试的安装工作

例如,针对DIN 70028标准规定的ABS刹车的刹车路径测量,奇石乐提供了一套基于其DTI技术的完美整体测量解决方案。该方案由传感器、触发器、DTI记录器及KiCenter测量软件构成。“一根电缆解决一切”的设计确保了所有相连传感器能够快捷、高效地通过KiCenter完成端到端配置等测试安装工作。该测量软件可以引导用户完成整个测试,这样,用户就可以完全专注于自己的工作,节省下宝贵时间。

集成数字传感器接口:拯救生命的车辆安全测试技术

DTI传感器技术最大程度提高了ABS刹车的工艺效率

互连降低成本:测量错误更少,安装时间更短

可靠的测试和尖端的测量技术是优化车辆研发与制造的必要基础。测试配置应尽可能简化,以确保测量数据的完整采集。在车辆安全测试、动力测试及耐用性测试中,利用了“一根电缆解决一切”设计的奇石乐DTI技术不仅提升了测量结果,降低了材料成本,还缩短了测试时间。

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