Wir messen Bewegung mit unserem
FiberTire
Patentiert ist die Erfindung von CLE, mit der Bewegungen mittels einer faseroptischen Sensorik gemessen werden. Dabei wird ein Lichtwellenleiter eingesetzt, um mit Licht das Schwingungsspektrum von Objekten zu erfassen.
Die Anwendung dieser Technologie kann bahnbrechend für völlig neue Einsatzfelder eingesetzt werden, z.B. für die Erfassung des Schwingungsspektrums von Autoreifen. Dieses Schwingungsspektrum enthält alle relevanten Informationen, wie z.B.:
- Geschwindigkeit
- Temperatur
- Druck
- Fahrbahnoberfläche
- Schlupf
des Reifens und kann damit wesentlich zur Reifenentwicklung oder zum autonomen Fahren beitragen.
Das Team der CLE hat dieses System bereits einem Praxistest und einem Vergleichstest zu herkömmlichen Systemen zur Fahrbahnerkennung unterzogen – die Ergebnisse waren vielversprechend. Unser faseroptisches System erkennt kleinste Veränderungen an der Fahrbahnbeschaffenheit, liefert exakte Daten in Echtzeit und ist dabei noch äußerst robust. Es arbeitet unabhängig von äußeren Einflüssen und kann Temperaturen von – 60°C bis zu 300°C aushalten. Darüber hinaus lassen sich so erstmals Kräfte wie Haftreibung von Reifen, – also der Schlupf – messen.
Hierzu werden einer oder mehrere rein passive Lichtleiter im Reifeninneren entlang der inneren Gummibeschichtung der Karkasse fixiert. Die Lichtleiter bilden eine faseroptische Sagnac-Schlaufe. In der fahrzeugseitigen Optronik befindet sich u.a. ein konventioneller cw-Laser (Wellenlänge z.B. 1550 nm), Zirkulator, sowie Fotodioden und AD-Wandler zwecks Digitalisierung der gemessenen Zeitreihen. Im rollenden Fahrzeug werden so radindividuell die Laufzeit-unterschiede links und rechts umlaufender Sagnac-Signale in jedem Augenblick interferometrisch (sehr breitbandig und robust) gemessen und abgespeichert, wobei die Synthese der Phasendifferenz aus den Signalen des Interferometers auf Basis des Pound-Drever-Hall Verfahrens in der optoelektronischen Box erfolgt.
Auf diese Weise gelingt eine sehr genaue Bestimmung der Rotationsbewegung jedes einzelnen rollenden Reifens sowie die Erfassung des translatorischen Dehn- und Abrissgeschehens des Reifengummis im Bereich der Radaufstandsfläche (Latsch) hochaufgelöst (Sample Rate > 1 Mhz). Zugleich erfasst das Messsystem für jedes Rad sein charakteristisches hochfrequentes Vibrationsspektrum und registriert dessen instantane Änderung bei wechselnder Fahrbahnbeschaffenheit (mue-Sprung). Die Abnutzung der Reifen kann ebenfalls als charakteristische Änderung dieses Spektrums registriert werden.
Alle im Reifeninneren und auch auf der Felge verbauten Komponenten sind rein passiv und faseroptisch. Alle zum Einsatz kommenden aktiven Komponenten, also Lichtquellen, Fotodioden, AD-Wandler, FPGA oder CPU oder GPU-Einheiten, wobei letztere der (permanenten) vollständigen Abspeicherung der digitalisierten Zeitreihen oder eventuell auch der Übertragung geeignet verdichteter Daten per Telemetrie dienen, befinden sich im Fahrzeuginneren.
