Einsatz von Highspeed-Projektionsverfahren zur Bewegungs- und Deformationsanalyse von Sicherheitsversuchen

Für eine effiziente Entwicklung der Fahrzeugsicherheit von Automobilen ist es u.a. wichtig, die Bewegungs- und Deformationsvorgänge während eines Sicherheitsversuchs präzise und zuverlässig zu erfassen und mit den entsprechenden Simulationsprognosen zu dem Versuch abzugleichen. Bei der Volkswagen AG werden dafür standardmäßig Methoden der optischen Messtechnik eingesetzt, über die in Bildsequenzen von Highspeed-Kameras die Bewegungen und Deformationen der Versuchsobjekte erfasst werden. Dafür werden die Versuchsobjekte mit Marken oder Mustern signalisiert. Mit Hilfe dieser Muster und den entsprechenden Analyseverfahren lassen sich Trajektorien der Marken sowie Oberflächenmessdaten der signalisierten Flächen bestimmen. Es gibt aber auch Anwendungen, bei denen dürfen oder können die Versuchsobjekte nicht ausreichend signalisiert werden. Bisher konnten solche Anwendungen nicht analysiert werden oder es mussten durch Signalisierungen Einschränkungen bei der Versuchsanalyse hingenommen werden. Am Fraunhofer-Institut für angewandte Optik und Feinmechanik (IOF) wurde ein optisches Hochgeschwindigkeits-Messsystem entwickelt, welches Oberflächendaten von dynamischen Vorgängen ermittelt, ohne dass im Vorfeld ein Muster aufgebracht werden muss oder die Oberflächen eine bestimmte Textur aufweisen müssen. Die Weiterverarbeitung der Messdaten zur Analyse der Bewegungsvorgänge und zum Abgleich mit Simulationsprognosen wurde über neu entwickelte Verfahren vom Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen (SCAI) realisiert. Zusammen mit der Volkswagen AG wurden diese Verfahren im Themengebiet der Sicherheitsversuche unter verschiedenen Versuchsbedingungen analysiert, bewertet und optimiert. Im vorliegenden Artikel werden neben den Grundlagen des Messverfahrens Anwendungen aufgezeigt, die das Potential und die Leistungsfähigkeit belegen. Anwendungen sind beispielsweise die Analyse von Bewegungs- und Deformationsvorgängen in Fußgängerschutz- und in Airbagversuchen.