Download het artikel in 
ENGINEERINGNET.BE - Het systeem detecteert proactief elke put en ieder obstakel in of op het wegdek. Na detectie past de ophanging zich in minder dan een tiende seconde aan het wegdek aan. Daardoor blijft de passagiersruimte uiterst stabiel en comfortabel tijdens het rijden.
“Er bestaan twee goede redenen waarom actieve ophanging in opmars is”, legt Filip Geuens, CEO van het Leuvense bedrijf XenomatiX uit . “Ten eerste zullen naarmate zelfrijdende auto’s hun intrede doen, bestuurders andere activiteiten beginnen uit te voeren in hun wagens, bv. een mobiel apparaat gebruiken, een koffie drinken, …
Dat vereist dus meer comfort en een grotere stabiliteit van de passagiersruimte. Ten tweede zullen actieve ophangingssystemen een steeds grotere rol gaan spelen in actieve veiligheid. Dit leidt tot een evolutie van schadebeperking naar schadepreventie.
Met sensortechnologie zullen voertuigen het gevaar detecteren en vervolgens zullen ze daarop reageren. Actieve ophanging is in staat om de positie en de beweging van het zwaartepunt van de passagiersruimte te beïnvloeden. Daardoor zijn snellere en scherpere maneuvers mogelijk.”
Klassieke actieve ophangingen zijn reactieve systemen: ze reageren op impulsen van de weg. Maar voor een echt proactief systeem zijn er ogen nodig die zien wat er aan komt op de weg. Camerasystemen waren de logische eerste keuze maar die leveren slechts tweedimensionale beelden op.
De bepaling van de exacte dimensies en locatie en de voorspelling van een impact is zeer moeilijk op basis van 2D-afbeeldingen of zelfs stereo camerasystemen. Bovendien is het essentieel dat de systemen ook in het donker werken.
Previewsysteem
Bijgevolg ontstond er onder de fabrikanten van de ophangingen een toenemend bewustzijn van de waarde van ‘preview’ als onderdeel van de actieve ophanging.
In deze context ontwikkelde XenomatiX het wegmeetsysteem XenoTrack, een geavanceerde technologie die niet alleen reactief maar proactief inspeelt op variaties in het wegdek.
De gebruikte technologie is LIDAR (Laser Imaging Detection And Ranging), een methode die de afstand tot een object bepaalt door middel van laserpulsen. De techniek is vergelijkbaar met radartechnologie, die echter radiogolven gebruikt in plaats van licht. De golflengte van onzichtbaar laserlicht is veel kleiner (tussen 0,8µm en 10µm), waardoor ook kleinere objecten kunnen gedetecteerd worden.
Terwijl andere systemen de weg zien, gaat XenoTrack verder door de weg en de obstakels effectief op te meten. De XenoTrack-sensor maakt gebruik van duizenden laserstralen voor simultane digitalisering van het wegprofiel aan de voorzijde van het rijdende voertuig.
Een compacte laserbron lanceert een groot aantal stralen infrarood laserlicht, wat resulteert in een raster van laserpunten op de weg en op de daar aanwezige objecten. Een CMOS-camera registreert de reflecties van deze laserpunten en berekent de X-, Y- en Z-positie van elk punt ten opzichte van het coördinatenstelsel van de auto.
Voor elke straal meet het systeem het snijpunt met het wegdek tot 60 keer per seconde op (60 Hz). Dat resulteert in een driedimensionale puntenwolk die het wegdek in hoge resolutie en met grote nauwkeurigheid digitaliseert. Alle meetpunten worden verzameld in een grafische interface die een ‘rollend tapijt’ visualiseert.
Daarnaast worden snelheid en stuurhoek uit de CAN-bus van de wagen uitgelezen. Deze data dienen om het traject en de positie van de wielen op het rollend tapijt te berekenen. XenoTrack geeft voor elk wiel afzonderlijk een signaal door aan de controller van de actieve ophanging. Met dit controlesignaal, met tot 540Hz data voor elk wiel en met een nauwkeurigheid van ongeveer één millimeter, bereidt de controller de ophanging voor op aankomende obstakels.
Alles gebeurt quasi ogenblikkelijk: de actieve ophanging kan zich in minder dan een tiende seconde aanpassen. Het systeem is ook geschikt voor de berekening van de rol- en stampbewegingen (roll and pitch) van de passagiersruimte. De meetgegevens zijn veel nauwkeuriger dan data afkomstig van meer klassieke inertiële sensoren of accelerometers.
XenoTrack werkt in alle omstandigheden, zowel op een droog, nat of besneeuwd oppervlak. Dankzij de actieve belichting met een dichte bundel laserstralen kan het systeem ook in het donker het wegdek nauwkeurig digitaliseren. Ten slotte zijn er geen slijtagegevoelige mechanische onderdelen aanwezig, aangezien de individuele laserstralen geen scanbeweging hoeven te maken.
De toekomst
Tegenwoordig werken zowat alle fabrikanten van ophangingssystemen en de voornaamste automobielconstructeurs aan systemen voor actieve ophanging met preview. Een aantal grote spelers doet al intensieve testen met de XenoTrack-oplossing.
Daarnaast ontwikkelt XenomatiX nog diverse andere toepassingen van LIDAR-technologie. Zo wordt niet alleen de weg maar de volledige omgeving van het voertuig gedigitaliseerd.
“Deze technologie is uitermate belangrijk met het oog op de verdere ontwikkeling van zelfrijdende wagens”, merkt Geuens op. “Indien, bijvoorbeeld, een obstakel te groot is kan de zelfrijdende wagen zeer snel een gepaste stuurbeweging of een uitwijkmaneuver uitvoeren.”
“Bij de ontwikkeling van onze oplossingen besteden we steevast grote aandacht aan de veeleisende specificaties van de industrie op het vlak van betrouwbaarheid, afmetingen en kostprijs”, benadrukt Geuens ten slotte.
door Luc Franco, Engineeringnet Magazine
