Laserdistanzsensor Klassifizierungssysteme für Autositze testen

Kennt der Autositz Gewicht und Größe des Beifahrers, löst der Airbag im Einsatzfall genau darauf abgestimmt aus – Fehlfunktionen mit tragischen Folgen sollen so vermieden werden. Diese sogenannten Klassifizierungssysteme, integriert in die Autositze, werden mit Hilfe von Laserdistanzsensoren getestet. Christian Beede, Ellen Reiff*

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Airbags haben in der Vergangenheit nicht nur als Lebensretter Schlagzeilen gemacht. In Einzelfällen kam es aufgrund von Fehlfunktionen auch zu Verletzungen oder sogar Todesfällen, z.B., wenn sich bei einem Unfall Kinder in falscher Position auf dem Beifahrersitz befanden. Solche tragischen Vorfälle lassen sich jedoch vermeiden, wenn die Airbag-Aktivierung auf Körpergröße und Körpergewicht des Beifahrers abgestimmt ist. Ausgeklügelte Test- und Kalibrieranlagen mit moderner Sensorik tragen hier heute zur maximalen Sicherheit bei.

Um die für die entsprechende Airbag-Anpassung notwendigen Daten zu erhalten, werden in Beifahrer-Autositzen verschiedene Personen-Klassifizierungssysteme integriert. Das können drucksensitive Belegungsmatten oder Gewichtssensoren sein, die den Druck oder das Gewicht messen, das eine darauf sitzende Person ausübt. Aufgrund der erfassten Messwerte lässt sich die erforderliche Auslösung von Airbags an den jeweiligen Passagier anpassen.

Auf Test- und Kalibrieranlagen für die in aktuellen und zukünftigen Autositzen integrierten Klassifizierungssysteme ist die Stankowitz Test Equipment, Diepholz, spezialisiert. Seit mehr als dreißig Jahren entwickelt und fertigt das auf dem Weltmarkt etablierte Familienunternehmen Test- und Optimierungssysteme, nicht nur für Automobile, sondern auch für Luftfahrt, Chemie und Lebensmitteltechnologie.

Meist sind die Prüf- und Kalibriersysteme direkt in die Automatisierungslinie eingebunden. Sie können die verschiedenen Sitztypen flexibel in beliebiger Reihenfolge „bearbeiten“. Die Produktions-Werkstückträger sind mit einer vollautomatischen Klemmeinrichtung zur exakten Positionierung des Sitzes ausgestattet und werden bis zu einem mechanischen Anschlag in die Testanlage transportiert.

Laserdistanzsensoren kontrollieren die Einstellung der Sitzposition

Laserdistanzsensoren kontrollieren dann, dass die Sitzpositionen (Sitzneigung, Lehnen- und Höheneinstellung) richtig eingestellt sind. Die Distanzsensoren messen dazu an mehreren genau festgelegten Stellen den Abstand zu den Oberflächen der Sitze. Die für den jeweiligen Sitztyp geltenden Werte sind im Anlagenrechner in einer entsprechenden Legende hinterlegt.

Zeigen die Messwerte der Sensoren an, dass die richtigen Positionen erreicht sind, startet der Test oder die Kalibrierung. An den Sitzen werden nacheinander verschiedene Krafteinleitungen durchgeführt. Auch während dieses Prozesses sind die Laserdistanzsensoren aktiv. Um zu gewährleisten, dass Kalibrierung und Testergebnisse richtig sind, kontrollieren sie ständig die Sitzposition.

Stankowitz hat sich für Geräte aus dem Sensorikprogramm von Omron electronics entschieden. An den Test- und Kalibrieranlagen für die Beifahrer-Klassifizierungssysteme sind je nach Ausführung bis zu vier Laserdistanzsensoren der Serie ZX-LD300L im Einsatz. Die Sensoren eignen sich für Distanzen bis 300 mm, wobei die Auflösung bei 300 µm liegt (gemittelter Wert über 4.096 Messzyklen).

Entfernungsmessung basiert auf Triangulationsprinzip

Die Entfernungsmessung basiert auf dem Triangulationsprinzip. Der Laserstrahl trifft also auf das Objekt und wird auf ein PSD-Element reflektiert. Eine speziell entwickelte Auswerteelektronik berechnet aus der Verteilung des reflektierten Lichts auf diesem Empfängerelement die Distanz zum Objekt.

Störende Reflexionen unterdrückt die Auswerteelektronik, sodass die Distanzmessung auch bei kritischen Objekten – wie den unterschiedlich bezogenen Autositzen – zuverlässige Messergebnisse liefert. Die Werte werden in entfernungsproportionale Ausgangssignale umgesetzt und an die übergeordnete Steuerung weitergeleitet. Fremdlichteinflüsse bis 3000 lx beeinträchtigen die Funktion nicht.

Darüber hinaus sind die Sensorköpfe kompakt; ihre Abmessungen entsprechen mit 39 mm Höhe, 17 mm Breite und 33 mm Tiefe denen konventioneller Lichtschranken. Platzprobleme beim Einbau sind dadurch nicht zu befürchten und auch an den Test- und Kalibieranlagen lassen sich die Laserdistanzsensoren gut montieren. Gleiches gilt für die kleinformatigen Verstärker. Sie sind 31 mm breit, 30 mm hoch und 64 mm lang. Zu ihren Funktionen gehören u.a. Skalierung, drehbare Anzeige, Empfindlichkeitsauswahl, verschiedene Parametriermöglichkeiten oder Teach-in.

Sensor arbeitet zuverlässig und lange

Die Testspezialisten aus Diepholz sind mit ihrer Sensorwahl zufrieden. „Neben der Zuverlässigkeit hat uns auch die Langlebigkeit der Laserdistanzsensoren überzeugt“ erläutert Geschäftsführer Reinhard Stankowitz. Schließlich würden unerwartete Sensorausfälle das komplette Testsystem vorübergehend lahm legen. „An unseren Testsystemen setzen wir deshalb als einer der ersten Anwender heute auch einen ganz neuen Sensorkopf von Omron ein,“ berichtet Stankowitz weiter.

Aufgrund der großen Tastweite von 2000 mm lässt sich dieser Sensor fest im Kopfrahmen der Prüfanlage installieren. Dadurch spart man die Mechanik für die Verfahreinheit, gewinnt Platz und beschleunigt obendrein auch noch den Prüf- bzw. den Kalibiervorgang.

Auch ein weiterer optischer Sensor konnte mittlerweile in den Test- und Kalibrieranlagen seine Zuverlässigkeit beweisen. Ein Vision-Sensor der Serie F150 überprüft Federn und Bolzen an der Unterseite der Autositze auf Vorhandensein und Positionierung.

Gleichzeitig kontrolliert er, ob die Prüfstecker am Sitz gesteckt sind, denn erst dann kann das Testsystem seine Arbeit aufnehmen. Das kleine Bilderfassungssystem mit integrierter Beleuchtung ist einfach zu programmieren und lässt sich mit unterschiedlichen Kamera-Einheiten kombinieren. Sind zwei Kameras angeschlossen, lassen die Bilder sich wahlweise nacheinander verarbeiten oder miteinander kombinieren. Optische Sensorik in unterschiedlichen Ausführungen trägt damit wesentlich dazu bei, im Kraftfahrzeug die Sicherheit für die Passagiere deutlich zu verbessern.

Omron

Tel. +49(0)2173 68000

*Christian Beede ist Vertriebsingenieur bei Omron electronic, Ellen Reiff freiberufliche Autorin beim Redaktionsbüro Stutensee.

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