ROLSbike - Messradsystem für Lastdatenermittlung

Hersteller: AIM Arnold Intelligente Messsysteme GmbH & Co. KG

Produktbeschreibung

Das Messradsystem ROLSbike ist ein speziell für leichte Zweiräder, wie Fahrräder und Pedelecs, entwickeltes Messsystem zur Untersuchung von fahrdynamischen Manövern sowie der Erfassung von Betriebslasten. Die Entwicklung wurde dabei hinsichtlich der speziellen Anforderungen bei Zweirädern, wie eingeschränktes Platzangebot und geringe Stromaufnahme, optimiert.
Außer dem Anschlusskabel zur Fahrzeugbatterie sowie zum Datenlogger benötigt ROLSbike keine weiteren externen Komponenten. Sämtliche Steuerfunktionen (Winkel- und Signaloffset, Konfiguration, etc.) sowie die Datenausgabe werden über die CAN-FD Schnittstelle ausgeführt.

Aufbau und Funktion

Die Radlasten werden in einem einteiligen Messelementring, bestehend aus drei oder vier DMS-basierten Dreikomponenten-Messstellen, erfasst. Der komplette Kraftfluss wird von der Fahrbahn über den Reifen, die Felge sowie die Speichen in den Messelementring eingeleitet.
Im Zentrum des Messelementrings befindet sich die Radnabe, die sämtliche elektronischen Komponenten sowie eine Telemetrieeinheit beinhaltet. Über einen Rundsteckverbinder auf der nicht rotierenden Seite erfolgt die Energiezufuhr sowie der Datentransfer.

Die bis zu 12 Brückensignale aus den Messstellen werden in der mitrotierenden Nabenelektronik verstärkt, digitalisiert und in einem Hochleistungs-DSP weiterverarbeitet. Dabei werden zunächst die individuellen Kalibrierinformationen verrechnet und die daraus gewonnenen Kräfte in physikalischen Einheiten, unter Einbeziehung der Radgeometrie, zu Radkräften und -momenten zusammengefasst.

Zusätzlich zu den Radkräften und -momenten werden die Beschleunigungen entlang der X- und Z-Achse sowie die Drehbeschleunigung ermittelt. Mit dem aus dem Signal des integrierten optischen Encoders ermittelten Drehwinkel erfolgt die Transformation ins nicht rotierende Koordinatensystem.
Die Ausgabe der Daten erfolgt mit einer Auflösung von 16/32 Bit über eine CAN-FD Schnittstelle. Zur Synchronisation mit weiteren Systemen dient eine zusätzliche Leitung, die im Master- oder Slave-Modus betrieben werden kann.

Anwendungsgebiete

Das Messradsystem ROLSbike ermöglicht die Erfassung der Betriebslasten im realen Fahrversuch. Diese dienen als Vergleichs- oder Eingangsgrößen für:

Festigkeitsanalysen
Prüfstände
Bauteilberechnungen (FEM)
Regelungsschleifen (ABS, Anfahrhilfe, …)

Durch seine hohe Kompatibilität und den modularen Aufbau eignet sich ROLSbike zudem für herstellerübergreifende Vergleichsfahrten zwischen unterschiedlichen Radmodellen bzw. -konfigurationen.

Typ	Einheit	Wert
A/D Wandler	Bit	SAR 16
Abtastrate	MHz	1, synchron
Ausgabeformat	–	CAN(-FD) 16/32 Bit, weitere auf Anfrage
Ausgaberate	Hz	250…4000
Ausgabekanäle	–	Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz, Ang, Asp, ACCLx, ACCLz, ACCLrot, Prot
Messbereich	–	Fx & Fz → 8kN; Fy → 1kN, Mx & Mz → 350Nm; My → 600Nm, ACCL → 100g
Signalverarbeitung	–	DSP (Steuerung der Abtastung, digitale Filterung, Kalibrierung, Berechnung der Radkräfte, Transformation, Ausgabeformatierung)
Versorgungsspannung	V	18…60
Stromaufnahme	mA	≈ 150 (bei 24V)
Temperaturbereich	°C	−20…80
Gewicht Hinterrad*	kg	≈ 2.8
Kompatibilität	–	Freilaufkörper: alle gängigen Hersteller Rahmenbreite: ≥ 135 mm hinten, ≥ 100 mm vorne Bremsscheibenaufnahme: 6-Loch Achsdurchmesser: ≤ 15 mm