High Speed I-Scan - system do błyskawicznych pomiarów

Rys. 1.

High Speed I-Scan jest udoskonaloną wersją systemu pomiaru ciśnienia i siły I-Scan, który obsługuje szybsze prędkości skanowania (do 20 kHz). System idealnie nadaje się do pomiaru dużej siły uderzenia, szczególnie w sztukach walki i testach zderzeniowych.

Ze względu na swoją zdolność rejestrowania bardzo szybkich zdarzeń o wysokiej częstotliwości, czujniki I-Scan zostały przedstawione w różnych programach telewizyjnych, w Polsce w znanej produkcji stacji Discovery Channel oraz Discovery Science "Pogromcy mitów". Na system pomiarowy High Speed I-Scan składa się elektronika skanująca Tekscan, oprogramowanie oraz opatentowane, cienkowarstwowe czujniki ciśnienia (patrz rys. 1).

Uchwyt czujnika typu Evolution Handle stanowi część elektroniczną całego systemu Tekscan. Umożliwia połączenie foliowego czujnika nacisku z komputerem PC poprzez port USB - uchwyt ten ma zintegrowany przewód USB. Zbiera on informacje z czujnika i przesyła je w postaci cyfrowej do komputera PC, na którym zainstalowane jest oprogramowanie I-SCAN umożliwiające wizualizację, archiwizację oraz dalszą analizę wyników.

System High Speed I-Scan zawiera oprogramowanie badawcze pracujące w oparciu o platformę Microsoft Windows, powiązany sprzęt i opatentowane czujniki firmy Tekscan.

System jest tak wszechstronny, że umożliwia kopiowanie danych o rozkładzie nacisku i wklejanie ich do innych aplikacji (np. MS Excel), zachowywanie ich jako plik tekstowy (ASCII) i eksportowanie do innych programów lub też drukowanie na dowolnej drukarce kompatybilnej z systemem Windows.

Poza tym program ten pozwala na rejestrację pomiarów do odpowiednich plików, m.in. plików z rozszerzeniem *.avi, które pozwalają na zamieszczanie wyników badań między innymi w prezentacjach multimedialnych. Zapisane pliki z rozszerzeniem *.fsx umożliwiają ponowne odtworzenie pomiarów w programie I-SCAN w celu głębszej ich analizy.

Rys. 2.

Wybór odpowiedniego czujnika zależy od wymagań konkretnej aplikacji. Czujniki ciśnienia Tekscan mają około 5-mikrosekundowy czas reakcji, zapewniając prawie natychmiastowe przesyłanie danych. High Speed I-Scan wykorzystuje opatentowane cienkowarstwowe, dotykowe czujniki ciśnienia, które łatwo mieszczą się w ciasnych przestrzeniach, np. pod zgięciami stawów.

Czujniki te mają postać matrycy, dlatego nazywane są matami pomiarowymi. Każda taka mata składa się z pojedynczych punktów pomiarowych (tzw. senseli) - maty o najwyższej rozdzielczości mają aż 248 punktów pomiarowych na 1 cm².

Najczęściej stosowanymi czujnikami w systemie High-Speed I-Scan są modele 9500 i 9550, które charakteryzują się mniejszą liczbą punktów pomiarowych umieszczonych na macie, pozwalając przez to na uzyskanie większej szybkości przetwarzania danych pomiarowych. Zakres mierzonego ciśnienia dla modelu 9500 wynosi od 1200 do 2000 psi.

ZASTOSOWANIA

Rys. 3.

Kluczowymi cechami charakteryzującymi system High Speed I-Scan są szybkie, dokładne i powtarzalne pomiary, trwałość i możliwość wielokrotnego użytkowania, łatwa konfiguracja i przenośność systemu. Te znakomite właściwości sprawiają, że jest to idealny system do testów zderzeniowych.

Najczęściej wykonywanymi testami zderzeniowymi są testy w zderzeniu czołowym, gdyż badania statystyczne na całym świecie wykazują, że jest to najczęstszy rodzaj wypadku. Producenci samochodów wykonują testy elementów konstrukcyjnych, jak ramy pojazdów czy zderzaki, i elementów wewnętrznych, do których można zaliczyć m.in. fotele, zagłówki, pasy bezpieczeństwa itp.

Szerokiej analizie poddaje się również zachowanie ciała człowieka w sytuacji zderzenia. Czujniki High Speed I-Scan wykorzystuje się do testowania elementów wewnętrznych.

Rys. 4.

Zespół dokonujący pomiarów umieszcza czujniki High Speed I-Scan w newralgicznych punktach na manekinach, czyli na kolanach, głowie oraz na ramionach, by sprawdzić ułożenie manekinów i wpływ siły uderzenia na fantomy podczas zderzenia przy różnych prędkościach pojazdu.

Wartości siły podczas zderzenia są błyskawicznie przekazywane z czujnika do uchwytu czujnika, skąd dalej są przesyłane do komputera. Dla tak wymagających aplikacji Tekscan daje także możliwość bezprzewodowego przesyłania wyników za pomocą rejestratora VersaTek bezpośrednio do komputera.

Poza testowaniem wpływu zderzenia na pasażerów za pomocą systemu High Speed I-Scan można sprawdzać jakość siedzisk i fotelików samochodowych dla dzieci czy poduszki powietrzne. Testy poduszek powietrznych są niezwykle ważne, gdyż według statystyk 35% urazów w zderzeniach to urazy głowy i twarzy, natomiast urazy gardła wynikają z rozprężania poduszek powietrznych.

Dzięki wykonywaniu testów elementów ochronnych możliwe jest podniesienie poziomu bezpieczeństwa pasażerów, co wpływa na zmniejszenie śmiertelności w wypadkach samochodowych oraz doznawanie mniej poważnych urazów pod warunkiem stosowania środków zapewniających bezpieczeństwo jazdy przez pasażerów.

Innym ciekawym zastosowaniem dla systemu pomiarowego High Speed I-Scan są testy kasków i odzieży ochronnej w sztukach walki jak również innych rodzajach sportu wymagających ochraniaczy. W takich aplikacjach umieszcza się czujniki w miejscach potencjalnie najbardziej narażonych na obrażenia, a następnie działa się na nie siłą, by określić zakres możliwych urazów oraz stopień ochrony, jaki daje odzież ochronna.

Rys. 5.

Poza sztukami walki można również testować ochraniacze na kostki noszone przez piłkarzy grających w piłkę nożną czy na przykład ochraniacze noszone przez sportowców uprawiających hokej lub futbol amerykański.

Potencjalną aplikacją, w której można zastosować system pomiarowy High Speed I-Scan, jest testowanie różnego rodzaju automatów do gier dla parków rozrywki, w których zwiedzający mogą sprawdzić swoją siłę uderzenia pięścią czy młotem. System pomiarowy High Speed I-Scan doskonale sprawdzi się również w badaniu różnego rodzaju drgań, w których potrzebny jest bardzo szybki pomiar sił czy ciśnienia.

WObit
www.wobit.com.pl