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成功案例| Kistler助力先进车辆试验台实现全数字化测量

2021-03-11 20:38:22·  来源：奇石乐  作者：市场部  
　
AB Dynamics采用奇石乐Kistler全新的数字式电荷放大器5074A，以面对车辆工程领域中运动学及弹性学试验设备日益现代化的挑战。该产品包含一组载荷单元的数字化测量链，实现了轮胎力和力矩的实时测量，无惧任何可能的复杂测试需求。 今天的汽车是高性能的技术枢
AB Dynamics采用奇石乐Kistler全新的数字式电荷放大器5074A，以面对车辆工程领域中运动学及弹性学试验设备日益现代化的挑战。该产品包含一组载荷单元的数字化测量链，实现了轮胎力和力矩的实时测量，无惧任何可能的复杂测试需求。

今天的汽车是高性能的技术枢纽，各种机电一体化部件促使辅助驾驶水平源源不断地提升；这些系统甚至可以自主执行一些驾驶操作。然而，如此令人印象深刻的特性和功能，都需要通过由特定设备和专业技术支持的全面测试。这些测试资源的主要提供者之一便是AB Dynamics公司，一家位于英格兰西南部风景如画的Bradford on Avon镇的英国公司。它隶属AB Dynamics国际集团，该集团为测量和分析系统、仿真及试验场自动化提供整体解决方案。
“近年来，我们公司经历了一个高速增长的阶段，因此我们位于Bradford on Avon镇的新总部已经不能满足使用了。”AB Dynamics市场经理Joanna Maddams表示。“这正是我们在总部办公室对面增加新办公楼的原因。我们全球的雇员人数已经从2015年的70人增加到如今超过200人。我们也在欧洲，日本和美国设立了办公室来向全球汽车主机厂，零部件供应商乃至汽车测试中心的业务提供车辆验证和可靠性的解决方案。”

与前沿机器设计的无缝集成
AB Dynamics试验室测试系统产品经理Matthew Dustan列举了当前汽车测试领域的一些趋势：“测试先进驾驶辅助系统 (ADAS)的进展引发了对复杂路径跟踪测试解决方案的更高需求，并为试验场地测试自动化创造了一些激动人心的机会。在车辆研发和建模方面，也有向仿真方向更进一步的趋势——这在新的电动汽车制造商中尤为明显。”
▲AB Dynamics的悬架参数测量机(SPMM)为汽车研发提供关键数据——数据由Kistler传感器测量，经数字式电荷放大器处理▲
 
世界各地的许多汽车开发者都在应用AB Dynamics的领先解决方案之一：悬架参数测量机(SPMM)，这是一种复杂的试验台，可以通过在移动平台上施加侧倾、俯仰、弹跳和横摆运动来模拟汽车的行为。在每个四轮站下，压电载荷单元组成的多分量力测量链确保了所有力和力矩的精确测量：Kistler 9366CC系列是一个可定制的工具包，具有四个传感元件，它们极高的刚性和固有频率确保了最大的测量精度。“来自Kistler的载荷传感器一直是该产品成功的关键部分，并高度集成到整个系统中。当车辆在试验台上安装时，它们以高分辨率提供零值辅助安装；在运动学和弹性学测试期间，承担着精确测量所有施加于车轮上的高载荷力的任务。此外，也有助于防止超载和潜在的损坏，”Dustan解释说。
▲AB Dynamics SPMM系统每个车轮平台装备一套Kistler提供的由压电载荷单元组成的多分量力测量链，用以轮胎力和力矩的精确测量▲
 
面对日益复杂汽车测试需求，AB Dynamics 的工程师希望将整个SPMM系统数字化，为未来的高级测试需求提供更高的带宽。“我们的目标是基于全数字测量链和闭环力控制系统创造一个升级的SPMM，”Dustan 继续介绍。
“我们花了2年时间完成项目的开发，Kistler数字电荷放大器对项目成功起到重要作用。”
 
AB Dynamics试验室测试系统产品经理 Matthew Dustan
在新的SPMM 5000e中，来自每个车轮站的信号由两个5074A数字电荷放大器（每个具有四个通道）实现数字化；它们构成了分布式EtherCAT拓扑的一部分，实现高频下的力测量。
“目前，我们机器以2kHz的周期运行，但是Kistler放大器能够做得更多——项目瓶颈在其他地方，” Dustan解释道。“我们计划在不久的将来将运行周期提升至4kHz。我们还将电器柜的尺寸减少了大约40%；这台机器现在需要的电缆和布线要少得多，安装工作量也大幅降低。其他优点例如：它具有高带宽、低延迟和即使在潮湿环境下也能适应漂移。“AB Dynamics 已经向欧洲和亚洲的几个客户提供了其最新的先进的解决方案。
 
实时力和力矩测量：精确，可靠以及高分辨率
Kistler 5074A数字放大器的一个突出优点是它的测量范围可切换。这使得精确的测量覆盖了50倍程的幅值范围，为许多应用提供了更大的灵活性。它也是优化测量链的一种实用仪器：“测量范围的设定可以确保设备以最佳负载能力和分辨率适应不同测试需求。使用16位信号，我们可以从估计负载开始，然后根据首次的测量数据进行调整，“Dustan解释说。这一过程确保了高的数据质量，这对AB Dynamics的客户十分关键，他们在整个车辆研发过程中将使用这些数据来完成他们的设计决策。
▲无缝集成到AB Dynamics先进的测试台架中的奇石乐5074A数字式电荷放大器提供了精确，高分辨率的实时测量▲
 
Dustan总结了两家公司之间的合作：“如果没有Kistler的数字电荷放大器，我们就不可能完成这台新机器项目。它允许我们在高频下实现闭环力控制，而且，由于放大器的合适的外形因素，我们能够将完整的测量链封装到机器的各个部分中。更重要的是，Kistler为我们定制了载荷单元，以确保顺利地集成到新的设备中。简而言之，他们满足了你对市场领导者的期望：创新产品和定制解决方案。”
 
创新，定制化解决方案驱动汽车测试走向极致
未来十年汽车测试市场将如何发展？Matthew Dustan表示：“总体来讲，车辆将变得更加复杂和计算机化。而且对于测试来说，这既是挑战，也是机遇。我们感受到向仿真和电气化转变的强大推力，以改善车辆性能和ADAS功能支持。特别是，仿真是数据驱动的，因此，良好的测量设备，作为具备高附加值的数据库的源头，比以往任何时候都更关键。历经25年，与Kistler密切合作，我们现在正在开发一种新型的轴悬架NVH分析试验台，它还将包括Kistler专门为完成这些测量任务而设计的加速度计。”
▲在AB Dynamics生产的SPMM测试台架上安装被测车辆时，奇石乐传感器（集成于每个车轮测量平台中）给予精确的反馈以确保车辆的无约束安装，亦即台架与车无预作用力▲
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