winADAM (Automatisierte DAtenerfassung im Mobilen Einsatz)

Realistische Fahrzyklen haben eine große Bedeutung für die Vorhersage von Lebensdauer, Emissionen und Kraftstoffverbrauch. Das speziell dafür entwickelte Messdatenerfassungssystem winADAM erfasst neben diversen fahrdynamischen und mechanischen Größen auch Videodaten und die Position. Unser eigenes Messfahrzeug (MB CLA 180 d Shooting Brake) steht für Testfahrten zur Verfügung.

winADAM ist ein Messdatenerfassungssystem, das

• innerhalb von ca. 1 Minute im Fahrzeug installiert und die Messung gestartet werden kann,
• umfangreiche Einsatzdaten erfasst, ohne dass zusätzliche Sensoren installiert werden müssen,
• extrem robust ist. Panzereinsätze und Fahrten auf dem Nürburgring erfolgten problemlos 

Messdaten von winADAM werden zur Beurteilung von Fahrzeugantrieben, Fahrerverhaltensweisen, zur Steuerung von Leistungsprüfständen oder zur Erfassung von Basisdaten für Simulationen verwendet.

Messystem winADAM

Messsystem winADAM, geschlossen für Transport

Aufbau des Messsystems

winADAM besteht aus einem Messkoffer (Bild 1), in dem neben einem Notebook-Rechner folgende Sensoren installiert sind: 

• Gierratensensor
• GPS-Empfänger
• Drucksensor
• Videokamera
• 3 Beschleunigungssensoren in längs-, quer und vertikaler Richtung
• Temperatur- und Feuchte Sensor.

vorbereitete Anschlüsse für weitere Messgrößen

Ein Analog-Digital-Wandler ermöglicht die Erfassung weiterer 5 analoger Kanäle mit einer Spannung zwischen -10 und + 10 V. Die Aufzeichnung dieser 5 Kanäle erfolgt immer, auch wenn keine externen Eingangssignale vorliegen.

Ein CAN-Interface ist integriert und die Aufzeichnung von 20 CAN-Signalen erfolgt ebenfalls immer. Die Konfiguration der CAN-Daten wird aus der vom Kunden definierbaren *.dbc-Datei ausgelesen. Damit ist es dem Benutzer möglich, die auszulesenden Daten selbst festzulegen.

Der Anschluß weiterer Temperaturmessstellen über USB ist vorbereitet.

Messfrequenzen

winADAM kann sowohl für Langzeitmessungen über mehrere Tage oder gar Wochen mit niedriger Abtastrate als auch für hochdynamische Kurzzeitmessungen eingesetzt werden. Die Abtastraten können dazu in folgenden Grenzen eingestellt werden:

• Video, 1-24 Hz
• Analog-Kanäle, 1-200 Hz
• CAN-Kanäle, 1-200 Hz
• USB ( z.B. Temperatur) 1 Hz

Einbau in das Fahrzeug

Beim Einbau des Messkoffers sind folgende Aktionen nötig:

• Der Koffer muss horizontal im Fahrzeug angeordnet werden,
• die GPS-Antenne mit Magnetfuss muss auf dem Dach fixiert werden,
• die Kamera wird mit einem Saugstativ an der Windschutzscheibe befestigt,
• falls CAN-Daten aufgezeichnet werden sollen, muss das CAN-Interface mit dem Fahrzeug-CAN verbunden werden, was mit Hilfe eines USB-Steckers erfolgt. Nach dem Einschalten des Rechners wird das Messprogramm automatisch gestartet. Das Fahrzeug sollte dabei möglichst waagerecht stehen, da zunächst eine Kalibrierung der Beschleunigungsaufnehmer erfolgt. Bei schiefstehendem Fahrzeug ist eine nachträglich Korrektur möglich.

Durchführung der Messung

winADAM erfordert während der Messung keine Bedienung durch den Benutzer. Während der Messung wird durch Sprachausgabe die einwandfreie Funktion signalisiert. Auftretende Fehler werden durch Sprachausgabe im Klartext (z.B. „Versorgungsspannung fehlt“) gemeldet, so dass winADAM allein akustisch überwacht werden kann. Es kann auch dort eingesetzt werden, wo nur der Fahrer das System überwachen soll

Während der Messung können Benutzereingaben gemacht werden, die bei der Messdatendarstellung dem Ort zugeordnet werden. Dadurch lässt sich die Strecke umfassend dokumentieren. Dies sind:

• Texteingaben: über die Tastatur (z.B. Ortsnamen)
• Funktionstasten: z.B. zur Beschreibung von Verkehrsbeschränkungen

Es wird ein GPS-Tracking durchgeführt, bei dem der gefahrene Kurs dargestellt wird und damit eine Kontrolle der Funktionsweise des GPS visuell möglich ist. winADAM kann bis zu 4 h mit Hilfe der Akkus betrieben werden. Bei längeren Messzeiten ist der Anschluss an den Zigarettenanzünder zu empfehlen. Die Abtastrate der Messgrößen kann unterschiedlich gewählt werden: Das GPS-Signals wird 1x pro Sekunde abgetastet, wird ein DGPS-Empfänger verwendet, so wird 10 x pro Sekunde abgetastet. Das Video-Bild kann mit maximal 20 Bildern pro Sekunde aufgezeichnet werden, bei Langzeitmessungen über mehre Tage wird man sich wegen des Speicherplatzes auf weniger Bilder , z.B. 1 Bild pro Sekunde, beschränken. Die Abtastrate der Analogsignale ist für alle Analog-Kanäle identisch einstellbar mit maximal 200 Hz pro Kanal. Die CAN-Daten sind ebenfalls identisch einstellbar jedoch ebenfalls mit maximal 200 Hz.

Auswertesoftware

Die leistungsfähige Auswertesoftware stellt folgende Funktionen zu Verfügung.

Plausibilitätsprüfung und Erzeugung von Dateien für weitere Anwendungen:

In einem ersten Schritt werden die gemessenen Daten und deren Verfügbarkeit und Plausibilität geprüft, eventuell fehlerhafte Bereiche markiert und ggf. interpoliert. Bei diesem Schritt werden auch Dateien für eine optionale Verwendung in den Programmen EXCEL und DIADEM geschrieben und Dateien zur Simulation und Prüfstandssteuerung mit winEVA erzeugt.

Datenvisualisierung:

Die Visualisierung der Messdaten erfolgt in folgenden drei weg/zeit-synchronen Fenstern (Bild 2), was die Nachvollziehbarkeit der Ereignisse während der Messung wesentlich erleichtert.

• über dem Kursverlauf (in der Karte),
• als Signalverlauf über Weg und Zeit und
• als Videobild

Datennachbearbeitung:

Die Messung kann interaktiv grafisch nachbearbeitet werden. Es können Teilstrecken erzeugt werden, die dann in beliebiger Reihenfolge kombiniert werden können. Werden mehrere Strecken aneinander gehängt, so wird automatisch eine Korrektur der Zeit und Wegkoordinate vorgenommen.

Die gemessenen GPS-Koordianten werden mit Hilfe einer Spline-Funktion verbunden.

Da bei vielen Messfahrten der Fahrer allein ist und keine Marken während der Fahrt eingegeben werden können, kann dies auch bei der Nachbearbeitung erfolgen, in dem an Hand des Videobildes die Verkehrsbeschränkungen, Ortsnamen, Verkehrseinflüsse etc. ermittelt werden.

Die Auswertesoftware ermöglicht es, dass eine geografische Karte in die Zwischenablage kopiert wird und dem Kurs hinterlegt wird. Weiterhin wird automatisch eine Datei erzeugt, die unmittelbar in Google-Earth darstellbar ist. Auf diese Weise können sehr detaillierte Informationen noch nachträglich gewonnen werden, die ein sehr umfassendes Bild über die Messfahrten ergeben. Es können auch in Google-Earth einzelne oder die Gesamtheit aller gemessenen Strecken dargestellt werden, so das man eine geografische Datenbank der Messfahrten erhält.

Um die gemessene Topografie so genau wie nur möglich zu erfassen, wird diese mit Hilfe des GPS-Signals, des Drucksignals und optional mit Hilfe weiterer Messgrössen bestimmt. Die Genauigkeit der Daten hängt von verschiedenen Bedingungen ab und wird ständig beurteilt und daraus die optimale Korrektur berechnet.

Veröffentlichungen

[10] Willmerding, G.: Jehlicka, E.: Verbrauchsuntersuchungen an Stadtbussen; Der Nahverkehr Heft 5 1986

[11] Willmerding, G.: A simulation system to study the working conditions of vehicles and to develop fuel efficient drivetrains, publication on the FISITA-congress 1992, Institution of mechanical engineers, London 1992

[12] Willmerding, G.: Ein Simulationsmodell für Kraftfahrzeuge im Verkehrsfluß, publication on ASIM-congress TU-Berlin 1993, Fortschritte in der Simulationstechnik, 8. Symposium 1993, Band 6, ISBN 3-528-06555-9

[13] Böhm, Jehlicka, Willmerding: research of a modern freight traffic-system by using computer simulation, publication on the FISITA-congress in Peking 1994

[14] Willmerding, G.; Trübswasser, F.; Häckh, J.: A simulation system to predict fuel consumption and emissions considering the traffic flow. 5. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik 1995. Tagungsband.

[18] Willmerding, G.; Dietzel, B.; Körner, T.: Rechnergestützte Entwicklung von Schaltprogrammen für Automatikgetriebe, 3. Stuttgarter Symposium Kraftfahrwesen und Verbrennungsmotoren 1999, Universität Stuttgart, Seite 843 - 856, ISBN-Nr. 3-8169-1751-8

[19] Willmerding G.: Vorhersage der Lebensdauer dynamisch belasteter Bauteile durch Kombination von Lebensdauerberechnung mit Finite Element Methode, Vortrag Nr. 14 auf der Tagung Fahrwerk-Tech 99 Adaptive Fahrwerksysteme, 4-5. März, München, Tagungsunterlagen TÜV-Akademie München.

[22] Willmerding, G; Häckh, J; Berthold, A:Driving Cycle, Load and Fatigue Life Predictions based on measured Route Data , Vortrag auf der ATT-Tagung in Barcelona 2001, SAE-Paper 01ATT120

[23] Häckh, J.; Willmerding, G.; Kley, M.; Binz, H.; Körner, T.: Rechnerische Lebensdauerabschätzung von Getriebegehäusen unter Einbeziehung realer multiaxialer Belastungen, DVM-Tagung Fulda vom 5. bis 6.6.2002, VDI-Berichte N2. 1689, 2002 Seite 303 - 317

[24] Körner, T.; Depping, H.; Häckh, J.; Willmerding, G.; Klos, W.: Rechnerische Lebensdauerabschätzung unter Berücksichtigung realer Belastungskollektive für die Hauptwelle eines Nutzfahrzeuggetriebes, DVM-Tagung Fulda vom 5. bis 6.6. 2002, VDI-Berichte N2. 1689, 2002 Seite 275 - 285

[25] Körner, T.; Depping, H.; Häckh, J.; Willmerding, G.: Fatigue Life Prognosis for Transmissions based on critical Component Spectrum, World Automotive Congress FISITA 2002, Helsinki, Paper Nr. F02V091

Lieferbare Konfigurationen

Zwei Versionen sind verfügbar:

• Standard-Konfiguration:

In der Standard Konfiguration wird winADAM mit einem GPS Empfänger mit einer Abtastrate on 1 Sekunde geliefert.

• Erweiterte Version

Die erweiterte Version verwendet einen DGPS-Empfänger mit Korrekturdaten, die über Satellit gesendet werden. Dabei wird die Position und die Geschwindigkeit 10 Mal pro Sekunde gemessen. Es ist zum Betrieb eine Lizenzgebühr zur Nutzung der Satellitendaten nötig.

Einsatz von Steinbeis Fahrzeugen für Messungen

Steinbeis verfügt über 3 Messfahrzeuge unterschiedlicher Antriebsstrangkonfiguration, die Messungen und Fahrversuche nach Kundenvorgabe durchführen.

Vermietung des Systems

Kaufpreis des Systems