Hintergrund
In der Luftfahrt sind Flugsimulatoren sowohl für Piloten als auch für Ingenieure ein unverzichtbares Werkzeug. Sie ermöglichen die Ausführung von Tests und Ausbildung der Piloten auf sicherem Boden.
Für Kunden aus dem Spitzenmotorsport und dem Automobilsektor hat Dynisma Ltd. mit dem DMG-1 eine neue Klasse von Bewegungsgeneratoren entwickelt, die Bewegungsabläufe bis ins kleinste Detail simulieren und so ein absolut realistisches Fahrerlebnis ermöglichen. Das DMG-1 wurde zudem für Fahrdynamiktests und NVH (Noise, Vibration und Harshness-)Anwendungen zur Optimierung von Geräuschen, Vibrationen und Rauheit in der Automobilentwicklung entwickelt.
Dynisma wurde von Ash Warne gegründet, der zuvor die Simulatorenteams in den für die Formel 1-Rennen zuständigen Abteilungen von McLaren und dann Ferrari leitete. Ziel von Dynisma ist es, hochleistungsfähige Fahrsimulatoren zu entwickeln, die sowohl den Formel-1-Fahrern als auch Automobilingenieuren, die das Fahrverhalten eines neuen Fahrzeugs bewerten, bevor es gebaut wird, realistische Fahrzeugbewegungen bieten.
Ash Warne, leitender Ingenieur und CEO von Dynisma, stellt das DMG-1 vor: “Der Bewegungsgenerator DMG-1 wird in der Automobilprüfung und im Motorsport eingesetzt. Mit dieser Technologie können Motorsportteams und Automobilkunden erstmals Tests durchführen, die realistischer und detailgetreuer sind als je zuvor. Diese Technologie zeichnet sich besonders durch ihre hohe Bandbreite und sehr kurze Latenzzeit aus. Das bedeutet, dass unsere Kunden ihren Bewegungsgenerator mit mehr Informationen füttern können und damit ein realistischeres und immersiveres Szenario zu schaffen, als es jemals zuvor möglich war.”
Ash Warne, leitender Ingenieur und CEO von Dynisma, stellt das DMG-1 vor: “Der Bewegungsgenerator DMG-1 wird in der Automobilprüfung und im Motorsport eingesetzt. Mit dieser Technologie können Motorsportteams und Automobilkunden erstmals Tests durchführen, die realistischer und detailgetreuer sind als je zuvor. Diese Technologie zeichnet sich besonders durch ihre hohe Bandbreite und sehr kurze Latenzzeit aus. Das bedeutet, dass unsere Kunden ihren Bewegungsgenerator mit mehr Informationen füttern können und damit ein realistischeres und immersiveres Szenario zu schaffen, als es jemals zuvor möglich war.”
DMG-1 Bewegungsgenerator
Joshua Bell, leitender DMG-1 Entwickler bei Dynisma, erklärt: “Integriert in den Bewegungsgenerator ist das Vision-System. Wenn die Fahrer im Fahrzeug sitzen, tauchen sie völlig ein in die Welt, die sie sehen. Während der Fahrt spüren sie die Bewegungssignale des Simulators und sehen gleichzeitig die optischen Signale des Vision-Systems. Die beiden Systeme arbeiten simultan zusammen.”
Ash Warne, leitender Ingenieur und CEO von Dynisma
Herausforderung
Viele Bewegungssimulatoren für den professionellen High-End-Einsatz in der kommerziellen Luftfahrt und im militärischen Bereich sind groß, schwer, komplex und teuer. Derzeit werden erhebliche Anstrengungen unternommen, um Systeme zu entwickeln, die kleiner und leichter sind, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.
Kurze Latenzzeiten sind ebenfalls von entscheidender Bedeutung, vor allem im Motorsport, wo der Fahrer versucht, seinen Rennwagen bis an die Grenze der Bodenhaftung zu fahren. Latenz ist die Verzögerung, die zwischen dem Senden von Bewegungsbefehlen an den Bewegungssimulator und dem Ausführen der befohlenen Bewegung auftritt. Wenn der Fahrer das Übersteuern korrigiert, kann er dies nur so schnell tun, wie das Bewegungssystem Rückmeldung gibt. Dank der kurzen Latenzzeit kann der Fahrer das simulierte Fahrzeug präziser steuern.
Bei einigen Simulatoren, in denen die Latenzzeit höher ist, muss beispielsweise zusätzliches Untersteuern in das Fahrzeugmodell programmiert werden, um das Fahrzeug kontrollierbar zu machen. Die kurze Latenzzeit ermöglicht die Verwendung eines vollständig korrelierten Fahrzeugmodells, das dem Fahrer eine genaue Simulation des realen Fahrverhaltens bietet.
In der Automobilentwicklung ist die Simulation eines genauen Modells des gesamten Fahrzeugs unerlässlich, um das Fahrzeugverhalten in Bezug auf die dynamische Systemleistung wie Fahrkomfort und Fahrverhalten darzustellen.
“Die unglaublich kurze Latenzzeit unserer Technologie ist besonders nützlich, wenn der Fahrer sehr schnell auf die vom Bewegungsgenerator ausgehenden Impulse reagieren muss. Die Informationen, die wir über den Bewegungsgenerator bereitstellen, hängen stark von dem Anwendungsfall ab, den unser Kunde evaluiert. Bei der Fahrsimulation von Fahrzeugen geht es beispielsweise um die vertikale Dynamik des Fahrzeugs beim Überfahren von Unebenheiten, Schlaglöchern und Rüttelstreifen und darum, dem Fahrer und den Insassen im Fahrzeug eine sehr genaue Darstellung dieser Situationen zu vermitteln”, erklärt Ash Warne.
“Latency is a key USP for us. The whole round-trip latency is important – any latency in our feedback is then going to feed through to the driver.”
Joshua Bell, DMG-1 Engineering Lead
Lösung
Dynisma entschied sich für das absolute magnetische Wegmesssystem LA11, um eine präzise Positionskontrolle der riemengetriebenen Aktuatoren zu ermöglichen, die den Antrieb der für große Bewegungen (Ausschläge) zuständigen LFP bilden.
Die LFP besteht aus drei riemengetriebenen, in einem Dreieck angeordneten Aktuatoren (Bodenschienen), die über drei passive Radialschienen mit der Dreier-Basis der HFP verbunden sind. Die drei Bodenschienen ermöglichen eine Bewegung mit drei Freiheitsgraden (in Längsrichtung, seitlich, Gieren) über einen großen Ausschlag. Die HFP verfügt dagegen über sechs Aktuatoren, die sechs Freiheitsgrade in einem kleineren Bewegungsbereich, aber mit höherer Genauigkeit ermöglichen.
Die Elektronik des LA11 Absolut-Messsystems ist für kurze Ansprech- und Regelzeiten ausgelegt. Das LA11 Messsystem bietet außerdem optionale Kommunikationsschnittstellen, welche die zeitgleiche Ausgabe von absoluten Positionsmesswerten (über serielle Kommunikation) und inkrementellen Positionsmesswerten ermöglichen.
Joshua Bell erklärt es so: “Die LA11 Geber befinden sich alle auf der Niederfrequenzplattform. Bei unserem Demonstratorsystem haben wir sechs auf den drei Bodenschienen, die radial nach außen führen, und bei den Kundensystemen haben wir neun. Die Messsystemsignale werden an Beckhoff SPS mit Sicherheitsfunktion ausgegeben und fließen in unser Sicherheitsprogramm ein, wo wir die Position und Geschwindigkeit des Systems überwachen. Wir können daher jedes System, das sein sicheres Leistungsspektrum überschreitet, sicher abschalten.”
“Die Hauptanforderung für den DMG-1 war, dass wir ein Messsystem brauchten, das Rückmeldungen in Form von Absolut- und Inkrementalsignalen in ein und demselben Abtastkopf liefert. Wir strebten im Wesentlichen eine direkte Rückmeldung an das Sicherheitssystem sowohl für die Position als auch für die Geschwindigkeit der betreffenden Achse an. Wenn wir dies mit einem Messsystem tun müssten, das uns nur ein absolutes Signal liefert, müssten wir ein weiteres für das Inkrementalsignal einbauen, was mehr Bauraum beanspruchen würde. Das LA11 war durch seinen minimalen Platzbedarf ideal, da es sowohl Absolut- als Inkrementalsignale von einem Abtastkopf und einem Maßband erzeugte”, erklärt Joshua Bell.
RLS LA11-Geber auf dem DMG-1 von Dynisma
Die LFP besteht aus drei riemengetriebenen Aktuatoren (Bodenschienen)
Ergebnisse
RLS und Renishaw boten Dynisma technische Unterstützung darin, die beste Messsystemlösung für ihre Anwendung zu finden und zu implementieren. DMG-1 macht starken Eindruck bei den Kunden und die Zukunft sieht vielversprechend aus.
“Anfänglich wandten wir uns an Renishaw wegen einer speziellen Anforderung für ein früheres System, für das sie uns das LA11 Messsystem von RLS empfahlen. Danach haben wir festgestellt, dass es sich auch sehr gut für den DMG-1 eignen würde. Wir werden in den nächsten 6 bis 12 Monaten drei DMG-1-Systeme an Kunden im Automobil- und Motorsportsektor ausliefern. Darüber hinaus warten weitere Aufträge in der Pipeline und wir gehen davon aus, dass wir die Zusammenarbeit mit Renishaw und RLS fortsetzen werden”, sagt Joshua Bell.
Seit Jahren pflegen RLS und Renishaw eine partnerschaftliche Zusammenarbeit mit Dynisma. Sie zeichnet sich durch ein umfangreiches, vielfältiges Produktangebot sowie eine ausgezeichnete technische und konstruktive Unterstützung aus, die wesentlichen Einfluss auf die Geschäfte der Kunden hat.
Ash Warne fährt fort: “Dynisma führt weltweit Projekte für seine Kunden aus dem Motorsport und der Automobilindustrie aus, in Europa, Nordamerika und darüber hinaus. Es gibt also bereits einen starken Markt für neue Dynisma-Produkte wie den DMG-1. Wir haben eine enge Arbeitsbeziehung zu Renishaw und RLS – ihre Produkte eignen sich sehr gut für unsere Anforderungen und Anwendungsfälle. Außerdem haben uns beide Unternehmen hervorragende Unterstützung bei der Produktauswahl und technischen Fragen geboten. Bei uns steht die Entwicklung und Erweiterung unserer Produktentwicklung stets im Fokus. Wir haben daher Pläne zur Weiterentwicklung unserer Technologie in den kommenden Jahren und wir freuen uns darauf, zusammen mit Renishaw und RLS an unseren nächsten Produkten zu arbeiten.”
Panoramic screen in Dynisma driving simulator
About Dynisma
Dynisma Ltd is a company that specializes in providing high-performance driving simulators to customers in the motorsports and automotive industries. Their flagship product, the DMG-1, is a motion generator that accurately simulates motion sequences to provide a realistic driving experience. The product is also designed for vehicle dynamics testing and NVH applications. The company was founded by Ash Warne with the goal of providing realistic vehicle motion to both Formula One drivers and automotive engineers.
For more information about Dynisma visit: www.dynisma.com
