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成功案例| Kistler助力先進車輛試驗臺實現(xiàn)全數(shù)字化測量

2021-03-11 20:38:22·  來源：奇石樂  作者：市場部  
　
AB Dynamics采用奇石樂Kistler全新的數(shù)字式電荷放大器5074A，以面對車輛工程領域中運動學及彈性學試驗設備日益現(xiàn)代化的挑戰(zhàn)。該產品包含一組載荷單元的數(shù)字化測量鏈，實現(xiàn)了輪胎力和力矩的實時測量，無懼任何可能的復雜測試需求。 今天的汽車是高性能的技術樞
AB Dynamics采用奇石樂Kistler全新的數(shù)字式電荷放大器5074A，以面對車輛工程領域中運動學及彈性學試驗設備日益現(xiàn)代化的挑戰(zhàn)。該產品包含一組載荷單元的數(shù)字化測量鏈，實現(xiàn)了輪胎力和力矩的實時測量，無懼任何可能的復雜測試需求。

今天的汽車是高性能的技術樞紐，各種機電一體化部件促使輔助駕駛水平源源不斷地提升；這些系統(tǒng)甚至可以自主執(zhí)行一些駕駛操作。然而，如此令人印象深刻的特性和功能，都需要通過由特定設備和專業(yè)技術支持的全面測試。這些測試資源的主要提供者之一便是AB Dynamics公司，一家位于英格蘭西南部風景如畫的Bradford on Avon鎮(zhèn)的英國公司。它隸屬AB Dynamics國際集團，該集團為測量和分析系統(tǒng)、仿真及試驗場自動化提供整體解決方案。
“近年來，我們公司經歷了一個高速增長的階段，因此我們位于Bradford on Avon鎮(zhèn)的新總部已經不能滿足使用了。”AB Dynamics市場經理Joanna Maddams表示。“這正是我們在總部辦公室對面增加新辦公樓的原因。我們全球的雇員人數(shù)已經從2015年的70人增加到如今超過200人。我們也在歐洲，日本和美國設立了辦公室來向全球汽車主機廠，零部件供應商乃至汽車測試中心的業(yè)務提供車輛驗證和可靠性的解決方案。”

與前沿機器設計的無縫集成
AB Dynamics試驗室測試系統(tǒng)產品經理Matthew Dustan列舉了當前汽車測試領域的一些趨勢：“測試先進駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)的進展引發(fā)了對復雜路徑跟蹤測試解決方案的更高需求，并為試驗場地測試自動化創(chuàng)造了一些激動人心的機會。在車輛研發(fā)和建模方面，也有向仿真方向更進一步的趨勢——這在新的電動汽車制造商中尤為明顯。”
▲AB Dynamics的懸架參數(shù)測量機(SPMM)為汽車研發(fā)提供關鍵數(shù)據——數(shù)據由Kistler傳感器測量，經數(shù)字式電荷放大器處理▲
 
世界各地的許多汽車開發(fā)者都在應用AB Dynamics的領先解決方案之一：懸架參數(shù)測量機(SPMM)，這是一種復雜的試驗臺，可以通過在移動平臺上施加側傾、俯仰、彈跳和橫擺運動來模擬汽車的行為。在每個四輪站下，壓電載荷單元組成的多分量力測量鏈確保了所有力和力矩的精確測量：Kistler 9366CC系列是一個可定制的工具包，具有四個傳感元件，它們極高的剛性和固有頻率確保了最大的測量精度。“來自Kistler的載荷傳感器一直是該產品成功的關鍵部分，并高度集成到整個系統(tǒng)中。當車輛在試驗臺上安裝時，它們以高分辨率提供零值輔助安裝；在運動學和彈性學測試期間，承擔著精確測量所有施加于車輪上的高載荷力的任務。此外，也有助于防止超載和潛在的損壞，”Dustan解釋說。
▲AB Dynamics SPMM系統(tǒng)每個車輪平臺裝備一套Kistler提供的由壓電載荷單元組成的多分量力測量鏈，用以輪胎力和力矩的精確測量▲
 
面對日益復雜汽車測試需求，AB Dynamics 的工程師希望將整個SPMM系統(tǒng)數(shù)字化，為未來的高級測試需求提供更高的帶寬。“我們的目標是基于全數(shù)字測量鏈和閉環(huán)力控制系統(tǒng)創(chuàng)造一個升級的SPMM，”Dustan 繼續(xù)介紹。
“我們花了2年時間完成項目的開發(fā)，Kistler數(shù)字電荷放大器對項目成功起到重要作用。”
 
AB Dynamics試驗室測試系統(tǒng)產品經理 Matthew Dustan
在新的SPMM 5000e中，來自每個車輪站的信號由兩個5074A數(shù)字電荷放大器（每個具有四個通道）實現(xiàn)數(shù)字化；它們構成了分布式EtherCAT拓撲的一部分，實現(xiàn)高頻下的力測量。
“目前，我們機器以2kHz的周期運行，但是Kistler放大器能夠做得更多——項目瓶頸在其他地方，” Dustan解釋道。“我們計劃在不久的將來將運行周期提升至4kHz。我們還將電器柜的尺寸減少了大約40%；這臺機器現(xiàn)在需要的電纜和布線要少得多，安裝工作量也大幅降低。其他優(yōu)點例如：它具有高帶寬、低延遲和即使在潮濕環(huán)境下也能適應漂移。“AB Dynamics 已經向歐洲和亞洲的幾個客戶提供了其最新的先進的解決方案。
 
實時力和力矩測量：精確，可靠以及高分辨率
Kistler 5074A數(shù)字放大器的一個突出優(yōu)點是它的測量范圍可切換。這使得精確的測量覆蓋了50倍程的幅值范圍，為許多應用提供了更大的靈活性。它也是優(yōu)化測量鏈的一種實用儀器：“測量范圍的設定可以確保設備以最佳負載能力和分辨率適應不同測試需求。使用16位信號，我們可以從估計負載開始，然后根據首次的測量數(shù)據進行調整，“Dustan解釋說。這一過程確保了高的數(shù)據質量，這對AB Dynamics的客戶十分關鍵，他們在整個車輛研發(fā)過程中將使用這些數(shù)據來完成他們的設計決策。
▲無縫集成到AB Dynamics先進的測試臺架中的奇石樂5074A數(shù)字式電荷放大器提供了精確，高分辨率的實時測量▲
 
Dustan總結了兩家公司之間的合作：“如果沒有Kistler的數(shù)字電荷放大器，我們就不可能完成這臺新機器項目。它允許我們在高頻下實現(xiàn)閉環(huán)力控制，而且，由于放大器的合適的外形因素，我們能夠將完整的測量鏈封裝到機器的各個部分中。更重要的是，Kistler為我們定制了載荷單元，以確保順利地集成到新的設備中。簡而言之，他們滿足了你對市場領導者的期望：創(chuàng)新產品和定制解決方案。”
 
創(chuàng)新，定制化解決方案驅動汽車測試走向極致
未來十年汽車測試市場將如何發(fā)展？Matthew Dustan表示：“總體來講，車輛將變得更加復雜和計算機化。而且對于測試來說，這既是挑戰(zhàn)，也是機遇。我們感受到向仿真和電氣化轉變的強大推力，以改善車輛性能和ADAS功能支持。特別是，仿真是數(shù)據驅動的，因此，良好的測量設備，作為具備高附加值的數(shù)據庫的源頭，比以往任何時候都更關鍵。歷經25年，與Kistler密切合作，我們現(xiàn)在正在開發(fā)一種新型的軸懸架NVH分析試驗臺，它還將包括Kistler專門為完成這些測量任務而設計的加速度計。”
▲在AB Dynamics生產的SPMM測試臺架上安裝被測車輛時，奇石樂傳感器（集成于每個車輪測量平臺中）給予精確的反饋以確保車輛的無約束安裝，亦即臺架與車無預作用力▲
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