Utrip doma
››
Roman Potočnik
Dr. sc. Nenad Drvar
Dosežki in novosti
Preizkušanje in meritve sistema
aktivne varnosti pešca s
3D-optično merilno tehniko
Po podatkih Evropske komisije o varnosti v prometu je na evropskih
cestah v prometnih nesrečah leta 2009 izgubilo življenje 34 500 ljudi.
Med žrtvami je bilo 20 odstotkov pešcev.
Cilj in namen komisije za naslednje desetletje je prepoloviti
število žrtev cestnega prometa tako, da se poveča varnost udeležencev v prometu. Za doseganje cilja je svetovno združenje
UN sprejelo direktivo GTR 9. Tako se je oblikovalo izhodišče za
svetovno usklajeni zakon o varnosti pešcev.
Proizvajalci avtomobilov so zaradi zakonskih sprememb in
tudi zaradi povečanih zahtev, kot je EuroNCAP, prisiljeni uvajati nove sisteme za izboljšanje varnosti udeležencev v prometu. Varnost pešca je ena od zahtev, na podlagi katere se je Cimos
leta 2002 vključil v globalni razvoj sistemov varnosti pešcev z
razvojem in proizvodnjo tečajev za pokrov motorja.
PULSE proizvajalca Bruel&Kjaer, s katerim upravljavec tvori
dva sprožilna signala, ki prek namensko izdelanega vmesnika
z ustreznimi časovnimi zamiki prožita naslednje sklope: DSD
HyperG Actuator (naprava za pospeševanje modela glave pešca v pokrov motorja), snemanje stereokamer sistema GOM
Pontos HS za meritve deformacij, snemanje s kamero i-Speed
(velike hitrosti).
Potek preizkusa kinematike sistema – Deployment
Namen sistemov je varovanje pešcev pred hudimi telesnimi
poškodbami. Sistem aktivne varnosti pri aktivaciji poveča področje deformacije in s tem zmanjša nevarnost poškodbe pešca.
Sistem aktivne varnosti sestavljajo pokrov motorja, posebna tečaja pokrova z aktivatorjema, senzorji za merjenje pospeškov/
pojemkov ter kontrolna enota (krmilje signala). V primeru trka
avtomobila s pešcem senzorji pošljejo informacijo kontrolni
enoti, ki sproži delovanje pirotehničnih aktivatorjev in nato s
kinematiko tečajev dvigne pokrov motorja za približno 50 mm
proti sprednji šipi avtomobila.
Oprema in testiranje.
Sestavni elementi sistema aktivne varnosti: pokrov motorja (1 kos), burnik (2 kosa), ključavnica pokrova motorja (2
kosa), tečaj pokrova motorja (2 kosa), plinski blažilec (2 kosa),
aktivator (2 kosa), vpenjalna priprava (1 kos). Vpenjalna priprava je neposredno pod strojem DSD. Na vpenjalno pripravo
so pritrjeni tečaja in ključavnici. Pokrov motorja je pritrjen na
gibljivi ročici tečaja. Plinska blažilca in pirotehnična aktivatorja so med ročicama tečaja. Operater upravlja z instrumentom
››
30
Roman Potočnik • Cimos d. d.
Dr. sc. Nenad Drvar • Topomatika d. o. o.
Februar • 37 (1/2012) • Letnik 7
Upravljavec tvori prožilni signal prek Trigger Boxa Messer
HuDe do aktivatorjev, ki izvedeta dvig pokrova motorja. Signal
istočasno sproži tudi stereomerilni sistem GOM Pontos HS in
snemanje s hitro kamero.
Potek preizkusa trka modela glave – Head impact
Po končanem procesu aktivacije sistema sledi trk modela
glave v predhodno določeno mesto pokrova motorja. Med letom in trkom modela glave v pokrov motorja se merijo in shranjujejo vrednosti pospeška modela glave v treh pravokotnih
smereh prek senzorjev, vgrajenih v model glave. Iz rezultante
teh treh komponent se naknadno izračuna merilo za verjetnost
poškodbe glave – HIC-vrednost (angl. Head Injury Criterion),
ki mora biti v mejah predpisane vrednosti. Veliki pospeški so
lahko dopustni le za zelo kratek čas. Preizkus, ki smo ga izvedli
na Cimosu, je bil izveden v točki, pri kateri lahko pričakujemo
najvišjo HIC-vrednost. To je področje na pokrovu motorja z najnižjo stopnjo deformabilnosti. Izmerjena vrednost pri izvedenem preizkusu v Cimosu pa
je znašala veliko manj od zakonske
zahteve.
Meritve v Cimosu so se izvajale
z merilnim sistemom GOM Pontos HS, ki deluje po načelu »brez
Dosežki in novosti
kontakta«. Sistem je sestavljen iz visokohitrostne kamere
in sprožilca z LED-razsvetljavo. Omogoča merjenje položaja, pomika, hitrosti, pospeškov in deformacije merjenih površin. Kamere omogočajo snemanje parov slik
s frekvenco 500 Hz, resolucije 1,3 Mpiks. Spremembe
velikosti frekvence so možne do 4000 Hz, a s posebnimi
kamerami in do 1 MHz. Kameri sta bili pritrjeni na nosilec iz karbonskih vlaken in usmerjeni v merjeni objekt, v
pokrov motorja na razdalji 2,5 m.
Za določanje položaja neke točke, ki je istočasno snemana in prepoznavna z dvema fiksno postavljenima kamerama, morajo biti prej določeni smer in položaj kamer
ter tip objektiva. Umerjanje merilnih kamer se za 2 minuti izvede z merilnim križem, katerega kraki so veliki 1,7
m. Da bi zmanjšali popačenje slike (distorzijo), smo kameri postavili tako, da sta snemali natanko isto področje
velikosti ~1,5 x 1,5 m2 pokrova motorja.
Na merjencu na pokrovu motorja je bilo 23 samolepilnih označevalcev bele barve, ki so merilne točke
za izvajanje optičnih meritev. Analiza pomika je izvedena na
referenčni osnovi, ki je bila posneta pred aktivacijo pokrova
motorja. Frekvenca snemanja slik med meritvijo je bila 500 Hz,
shranjevala pa se je v delovni spomin računalnika. Po končani
meritvi se je zapis shranil ter preučil in tvoril diagrame pomika
točk v smereh Z in X glede na koordinatni sistem avtomobila.
Rezultate merjenja lahko prikažemo grafično ali v obliki diagramov. Posnetki meritev se lahko uporabijo tudi za nadaljnje
analize v formatu ASCII, kot grafični vektorski pomiki ali kot
videoposnetki. Skupaj s pripadajočimi diagrami sta omogočena
zelo jasna in zanimiva analiza in prikaz rezultatov. Preizkus smo
Utrip doma
izvedli, da tudi sami preizkusimo, kako v praksi deluje sistem,
ki smo ga razvili skupaj s kupcem in ga serijsko izdelujemo v
Cimosu. Preveriti in preizkusiti smo želeli obstoječo opremo za
preizkušanje z vključitvijo dodatne merilne opreme Pontos HS.
Dosegli smo rezultate preizkusov v okviru kupčevih zahtev za
pomik pokrova motorja in vrednosti HIC (angl. Head Injury Criterion). Ugotovili smo, da sistem varovanja pešca deluje v okviru
predpisanih zahtev kupca in direktive 78/2009EC. Preizkus je še
pokazal, da sta oprema in strokovnost sodelavcev Cimosovega
preizkusnega laboratorija ustrezni, tako da lahko tudi v prihodnje izvajamo preizkuse varnosti pešcev.
Februar • 37 (1/2012) • Letnik 7
31