| Auswahlkriterien |
|
| Bewertung
und Art der verwendeten Drehraten- sensoren |
Die wichtigsten
Kenngrössen zur Bewertung von unterschiedlichen Drehratensensoren sind: |
|
Drift |
Die Drift ist eine zufällige
Abweichung der Drehrate, die sich beim Einschalten eines Drehratensensors
einstellt. Durch Abgleichen zu Beginn einer Messung kann dieser Offset
reduziert werden. Allerdings ändert sich die Abweichung geringfügig auch
während der Messung.
Dieser geringe Fehler addiert sich bei der Berechnung des Winkels mit der
Zeit auf, so dass mit zunehmender Messdauer der Winkelfehler größer
wird. Viele Versuche (z.B. in der Fahrdynamik) sind sowieso von kurzer
Dauer (< 1 min) und es kann mit den in den Datenblättern genannten
Genauigkeiten gerechnet werden.
Bei längerer Versuchsdauer kann das Messsystem mit einem Wegsensor
(Odometer) "gestützt" werden, d.h. das Signal eines Wegsensors
kann als zusätzliche Information in das inertiale System eingespeist
werden. In diesem Fall spielt die Messdauer keine Rolle mehr und die im
Datenblatt angegebenen Genauigkeiten bzgl. der Winkel gelten ohne
Einschränkung. |
|
|
|
Bandbreite |
Ein weiteres Kriterium ist die
Bandbreite. Die Bandbreite ist die Differenz zwischen der höchsten und
der tiefsten noch durchgelassenen Frequenz. Im Falle der hier besprochenen
Drehratensensoren und Beschleunigungsaufnehmer ist die tiefste Frequenz 0
Hz, d.h. die Bandbreite ist gleich der höchsten noch durchgelassenen
Frequenz (Grenzfrequenz). |
|
|
|
allgemein |
Die mechanische Belastbarkeit,
Handhabbarkeit und Wartungsfreiheit sind Eigenschaften, die bei
piezovibrierenden, faseroptischen und bei Ringlaser-Kreiseln vergleichbar
sind.
Im Gegensatz dazu sind mechanische Kreisel empfindlich gegen Schock, sind
dadurch schlechter zu handhaben und verursachen deutlich höhere
Betriebskosten. |
 |
|
| Signalaufbereitung |
Der integrierte Microcontroller
(iDIS-xC) verrechnet die Signale der Sensoren in Echtzeit und gibt 10
Signale (3 Beschleunigungen, 3 Drehraten, 3 Winkel, Anzahl Umdrehungen um
die Hochachse z) als Analogsignal aus (±
10 V,12 Bit). Eine Stützung für Wank- und Nickwinkel ist
optional möglich. Die Nordausrichtung erfolgt vor der Messung durch
Eingabe des aktuellen Kurswinkels oder alternativ über einen integrierten
GPS-Empfänger. Die Bedienung des Systems kann wahlweise über ein
optionales Terminal oder über PC mit Bediensoftware unter Windows®
erfolgen.
Systeme mit integriertem Pentium-Prozessor (iDIS-xP) verrechnen die Signale
der Sensoren in Echtzeit und geben 10 Messgrößen (3 Beschleunigungen, 3
Drehraten, 3 Winkel, Anzahl Umdrehungen um die Hochachse z) als serielles
Signal aus. Die Geräte enthalten 2 PCMCIA-Slots, über welche eine
flexible Ausgabeschnittstelle der Daten geschaffen wird.
Optional sind folgende Ausgaben möglich: Analog, SiliconDisk, Ethernet/IPX,
CAN-Bus, MIL-1553B, IEC-Bus, RS232 etc. Zur Bestimmung des
Anfangskurswinkels ist ein GPS-Empfänger standardmäßig integriert.
Die
Bedienung des Systems kann wahlweise über ein optionales Terminal oder
über PC unter Windows® erfolgen. Weitere Optionen sind eine
Post-processing-Software zur Ermittlung von Geschwindigkeit, Position oder
Höhenprofilen, DGPS-Kopplung, VGA-Karte (in diesem Fall kann das System
direkt mit einer angeschlossenen Tastatur und VGA-Monitor bedient werden)
u.a. Der optional anschließbare Wegsensor ermöglicht online eine
Korrektur von Wank- und Nickwinkeldrift, so dass die Messdauer durch die
Kreiseldrift nicht limitiert ist.
Dafür geeignete Wegsensoren sollten mindestens 400 TTL-Pulse/m liefern.
Einsetzbar dafür sind einachsige
korrelationsoptische Sensoren oder der DATRON-MicroStar-Mikrowellensensor
bzw. Radimpulsgeber. |
|
|
|
|
|
| Standardversionen |
|
|
System-
bezeichnung |
System-
konfiguration |
Anwendungsbeispiele |
| iDIS-FOC |
Open-loop-FOG
Microcontroller |
 | Messung
von Beschleunigung, Drehraten und Winkel in bzw. um bis zu 3
Achsen an beliebig bewegten Körpern |
| Kurs-
und Lagebestimmung von Wasserfahrzeugen |
| Fahrkomfortmessungen |
| Fahrwerkoptimierung |
|
| iDIS-FOP |
Open-loop-FOG
Pentium-Prozessor |
| iDIS-FC |
Closed-loop-FOG
Microcontroller |
| Lage-
und Fahrdynamikanalyse von Pkw, Lkw, Motorrädern,
Schienenfahrzeuge gemäß
DIN/ISO 70 000 |
|
| iDIS-FP |
Closed-loop-FOG
Pentium-Prozessor |
| iDIS-RP |
Ringlaser-Kreisel
Pentium-Prozessor |
| Stabilisierung
von Plattformen |
| Navigation
und Regelung von Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen |
|
| iDIS-RAP |
hochgenauer
Ringlaser-Kreisel Pentium Prozessor |
| Hochgenaue
Richtungsreferenz |
| Vermessung
und Kalibrierung von Werkzeugmaschinen und Industrierobotern |
| Kinematische
Vermessung von Bauwerken und dynamisch beanspruchten
Strukturen |
| Geodätische
Vermessung |
|
|
|
|
|
iDIS-FP ist das
klassisch in der Fahrdynamik eingesetzte Messsystem.
Für hochgenaue Bahnvermessungen mit Kreiselsystemen wird i.d.R. das
System iDIS-RAP eingesetzt.
Standardmäßig sind in der iDIS-Baureihe keine inertialen Systeme mit
piezo- vibrierenden Drehratensensoren (erfüllen noch nicht die
Genauigkeitsanforderungen der Fahrzeugmesstechnik) und keine mit
mechanischen Kreiseln (nicht mehr Stand der Technik, schlechte
Handhabbarkeit) vorgesehen.
Auf Kundenwunsch können jedoch auch solche
Systeme angeboten werden.
|
| |
|
| Optionen |
|
|
Zur Anpassung der
einzelnen Systeme der iDIS-Baureihe an die Anforderungen des Kunden sind
nachfolgend beschriebene Optionen verfügbar: |
| Geschwindigkeitsstützung
für Nick-, Wank- bzw. Gierwinkel |
Die
Genauigkeitsangaben bezüglich der Winkel gelten nur für eine begrenzte
Messdauer (< ca. 1 Min).
Da der Winkel durch Integration aus dem
Drehratensignal errechnet wird, nimmt mit zunehmender Messdauer auch der
Winkelfehler zu.
Der optional anschließbare Geschwindigkeitssensor
ermöglicht online eine Korrektur der Winkeldrift, so dass
die Messdauer durch die Kreiseldrift nicht limitiert ist.
Dafür geeignete Wegsensoren sollten mindestens 400 TTL-Pulse/m liefern.
Einsetzbar dafür sind einachsige
korrelationsoptische Sensoren oder der DATRON-MicroStar-Mikrowellensensor
bzw. Radimpulsgeber.
|
| Geschwindigkeitsstützung
mit Sensor für Längs- und Quergeschwindigkeit |
Zusätzlich zur
linearen Geschwindigkeitsstützung kann mit dieser Option in Verbindung
mit der Post-processing-Software der echte Schwimmwinkel im
Fahrzeugschwerpunkt ohne Einschränkungen bezüglich der Versuchsdauer
gerechnet werden.
Dafür geeignete Wegsensoren sollten mindestens 400 TTL-Pulse/m liefern.
Einsetzbar dafür sind zweiachsige
korrelationsoptische Sensoren.
|
| Einbinden
von DGPS |
Mit dieser
Option ist es möglich, online oder offline die absolute Position mit
verschiedenen Genauigkeiten von ± 5 m bis zu ± 1 cm zu bestimmen.
Für diese Option wird die Stützung mit einem Geschwindigkeitssensor
vorausgesetzt. |
LCD-Terminal
 |
Das LCD-Terminal
ermöglicht die Bedienung und die Parametrierung des Systems und die Online-Anzeige der Messdaten ohne PC.
Mittlerweile steht alternativ komfortable Anwender-Software unter Windows
zur Verfügung. |
| Messwertausgabe |
Die Systeme
mit integriertem Pentium Prozessor geben die Messdaten standardmäßig als
serielles (RS 232)
Signal mit einer Ausgabefrequenz von max. 50 Hz aus. Dieses Signal kann
über die COM-Schnittstelle eines PC eingelesen und als ASCII- oder
Binärdatei gespeichert werden. Optional kann bei diesen Systemen das
Signal auch in anderer Form ausgegeben werden: |
| Analog |
Diese Option
ermöglicht es, die Messwerte ( 3 x Drehrate, 3 x Beschleunigung, 3 x
Winkel, 1 x Anzahl Umdrehungen [aufsummiert] um die z-Achse) als analoge Signale, ± 10
V, 12 Bit Auflösung, auszugeben. Ausgabefrequenz abhängig vom
Gerätetyp. |
| CAN-Interface |
Messwerte werden
als CAN-Signal ausgegeben (single oder double precision, max. 300 Hz). Zur
Synchronisierung werden die Signale mit einem Zeitstempel versehen. Zu
diesem Zweck ist ein externer periodischer Synchronisationspuls notwendig. |
| Ethernet-Interface |
Messwerte werden
als Ethernet-Signal (IPX-Protokoll) ausgegeben (Auflösung, max. 500 Hz).
Zur Synchronisierung werden die Signale mit einem Zeitstempel versehen. Zu
diesem Zweck wird ein Synchronisationspuls von der Messdatenerfassung
benötigt. |
| Serielles
Interface |
Messwerte werden
als serielles Signal ausgegeben (Auflösung, 100 Hz). Zur Synchronisierung
werden die Signale mit einem Zeitstempel versehen. Zu diesem Zweck ist ein
Synchronisationspuls von der Messdatenerfassung erforderlich. |
|
|
| Virtueller
Messpunkt |
Mit
dieser Option ist es möglich, in Echtzeit den Bezugspunkt der gemessenen
Daten in jeden beliebigen Punkt des Fahrzeuges zu transformieren, z.B.
können die Messwerte auf den (statischen) Fahrzeugschwerpunkt bezogen
werden, obwohl das inertiale System im Kofferraum installiert wurde
(vorausgesetzt, das Fahrzeug kann als starrer Körper betrachtet werden). |
| VGA-Grafikkarte |
Die Grafikkarte
ermöglicht es, einen Monitor (z.B. LCD-Display) und eine Tastatur
anzuschließen und so das System zu bedienen und zu parametrieren und
online die Messwerte anzuzeigen |
| Postprocessing
Geschwindigkeit |
Softwarepaket, das
es ermöglicht, anhand der gemessenen Daten die Geschwindigkeit offline zu
errechnen (z.B. zur Ermittlung des echten Schwimmwinkels im
Fahrzeugschwerpunkt). Die Genauigkeit ist abhängig von Messdauer und
Fahrmanöver. |
| Postprocessing
Geschwindigkeit + Position |
Softwarepaket, das
es ermöglicht, anhand der gemessenen Daten sowohl die Geschwindigkeit als
auch die Position offline zu errechnen (z.B. zur Ermittlung des echten
Schwimmwinkels im Fahrzeugschwerpunkt). Die Genauigkeit ist abhängig von
Messdauer und Fahrmanöver. |
