Регулировка параметров надувных подушек безопасности при помощи устройств в сиденьях автомобиля

Когда-то на счету надувных подушек безопасности числились не только спасенные жизни, но, к сожалению, и пострадавшие (вследствие неисправности подушек безопасности), и даже жертвы (ребенок в неправильной позе в пассажирском кресле во время ДТП и т. п.). Трагедии, однако, можно избежать, изменяя, к примеру, силу срабатывания подушки в зависимости от размеров тела и массы пассажира на переднем сиденье. Сегодня на максимизацию безопасности работают тщательно продуманные испытательные и калибровочные стенды, укомплектованные сверхсовременными системами датчиков.

С целью получения необходимых данных для соответствующей корректировки параметров надувной подушки безопасности в передние сиденья автомобиля встраиваются различные системы определения габаритов пассажира (например, коврики с датчиками давления или датчики массы). Полученные результаты измерения позволяют подстроить интенсивность срабатывания подушки под конкретного человека.

Специалистом в данной области является компания «Stankowitz Test Equipment» (г. Дипхольц, Германия). Вот уже более 30 лет это семейное предприятие мирового уровня занимается разработкой и производством систем для испытаний и оптимизации не только в автомобилестроении, но и в авиации, химической и пищевой отраслях. Сегодня испытательными и калибровочными стендами для встраиваемых классификационных систем настоящего и будущего пользуются все производители сидений для автомобилей.

Автоматический контроль положения с высочайшей точностью

Испытательные и калибровочные системы, как правило, встраивают непосредственно в сборочную линию. Они гибко работают с различными видами сидений в любой последовательности. Производственные поддоны со специальным полностью автоматическим зажимным устройством для точного размещения сиденья транспортируют в механическую станцию на испытательном стенде. Лазерные датчики расстояния контролируют корректную установку сиденья, измеряя вертикальный и горизонтальный углы наклона, а также высоту сидений.

Датчики расстояния также служат для измерения расстояния до поверхности сиденья в нескольких точно определенных местах. Показатели по конкретному сиденью с необходимыми пояснениями регистрируются в компьютере стенда. Если результаты измерений свидетельствуют о правильном положении сиденья, то начинается испытание либо калибровка. Далее сиденья подвергаются воздействию различных сил. Лазерные датчики расстояния при этом продолжают работать.

Для проверки правильности калибровки и объективности результатов испытаний датчики постоянно контролируют положение сиденья, а это требует очень хороших рабочих характеристик. Отсюда — высокие требования к используемой системе датчиков.

«Мы предъявляем очень высокие требования к сходимости результатов, — объясняет генеральный директор «Stankowitz Test Equipment GmbH» Райнхардт Штанковиц (Reinhard Stankowitz). — Для испытания либо калибровки функциональных характеристик и последующей проверки показателей необходимо очень точно отрегулировать положение сиденья. В конце концов, речь идет о безопасности людей! Кроме того, различия в отражающей способности разных поверхностей сиденья не должны отрицательно сказываться на работе системы. Мы рассчитываем на достоверные результаты измерений вне зависимости от типа обивки, будь это ткань, натуральная или искусственная кожа. Светлые или темные тона, с узором или без, глянцевая или матовая поверхность — все это ни коим образом не должно отражаться на качестве результатов!»

Также датчики должны быть нечувствительны к посторонним источникам света, а время отклика должно быть минимально возможным. «Для удовлетворения этих требований мы нашли не просто подходящие, но и оптимальные, с точки зрения себестоимости и рабочих характеристик, устройства среди широкого ассортимента продуктов для измерения ведущего специалиста в области автоматизации, компании «Omron Electronics», — подводит итог Райнхардт Штанковиц.

В зависимости от назначения на испытательных и калибровочных стендах для классификационных систем передних пассажирских сидений используют до четырех лазерных датчиков расстояния. Датчики позволяют фиксировать расстояние до 300 мм с точностью до 300 мкм (средняя величина за 4096 циклов измерений). В основе измерения расстояния лежит принцип триангуляции.

Встречаясь с предметом, луч лазера отражается в сторону чувствительного элемента датчика положения. Специально разработанная электронная система оценки вычисляет расстояние до предмета исходя из распределения отраженного света на приемном элементе. Система подавляет паразитные отражения, поэтому даже при испытании проблематичных предметов (например, сидений с неоднородной обивкой) удается получить достоверные результаты измерения расстояния, которые преобразуются в выходные сигналы и передаются на систему управления более высокого уровня. Воздействие посторонних источников света до 3000 лк (плотность светового потока стандартной настольной лампы составляет, приблизительно, 500 лк) на рабочих характеристиках не сказывается.

Компактность, простота установки и надежность

На этом возможности лазерных датчиков расстояния далеко не ограничиваются. Измерительные головки датчика исключительно компактны и по своим геометрическим параметрам (высота 39 мм, ширина 17 мм, глубина 33 мм) соответствуют традиционным световым барьерам. Поэтому проблем с нехваткой места при установке не возникает — лазерные датчики расстояния легко монтируются в испытательные и калибровочные стенды. В этом плане датчикам ничем не уступают и миниатюрные усилители.

Их ширина всего лишь 31 мм, высота — 30 мм, длина — 64 мм. Но при этом они обладают множеством интеллектуальных и весьма удобных функций, среди которых: выбор масштаба, чувствительности, угла вращения, различных параметров, программирование путем обучения и т. п. Специалисты по испытаниям компании «Diepholz» своим выбором датчиков остались очень довольны. «Помимо высокой надежности лазерных датчиков расстояния, — признается Штанковиц, — нас также привлекла их долговечность. Ведь стоит датчику неожиданно выйти из строя, мгновенно остановится вся испытательная система. Поэтому мы стали одними из первых, кто применил в своих системах новейшие измерительные головки Omron». — продолжает он. Благодаря большому расстоянию до центральной точки зоны измерения (2000 мм) лазерный датчик смещения можно без проблем установить прямо в головку испытательного оборудования. Это экономит место и ускоряет процесс проведения испытаний и (или) калибровки.

Испытательный и калибровочный стенды могут выиграть еще больше благодаря дополнительному оптическому датчику. Датчик технического зрения, проверяющий наличие и положение пружин и болтов на донной части сиденья, одновременно контролирует установку испытательных заглушек, без которых работа испытательной системы невозможна. Небольшая система обработки изображений со встроенной подсветкой легко программируется и может использоваться в комбинации с различными видами камер. При подключении двух камер изображения могут обрабатываться либо последовательно, либо одновременно. Таким образом, системы оптических датчиков различных конфигураций позволяют значительно повысить безопасность механических транспортных средств для пассажиров.