Dynamiczna kalibracja systemu Asystent Pasa Ruchu

Do czego to służy

Wynalazek pozwala w innowacyjny sposób przeprowadzić dynamiczną kalibrację kamer przednich w nowoczesnych samochodach osobowych wyposażonych w system Asystent Pasa Ruchu (występujący pod różnymi nazwami w zależności od marki pojazdu). Przeprowadzenie kalibracji jest wymagane między innymi w przypadku wymiany przedniej szyby, uszkodzenia kamery lub jej elementu mocującego, modyfikacji geometrii zawieszenia pojazdu, zmiany średnicy kół oraz usterek samego układu. Dzięki wynalazkowi możliwe jest wyeliminowanie wad dotychczasowo wykorzystywanej metody, do których należy brak możliwości przeprowadzenia kalibracji podczas mgły, nocy, opadów deszczu, opadów śniegu oraz w przypadku złej jakości oznakowania pasów ruchu.

Twoja inspiracja

Wiedza i doświadczenie z zakresu budowy i zasady działania pojazdów samochodowych zdobyta podczas studiów i praktyk zawodowych pozwoliły mi odkryć niedoskonałość w serwisowaniu nowoczesnych pojazdów samochodowych wyposażonych w zaawansowane systemy wspomagania kierowcy (ADAS). Jednym z takich systemów jest Asystent Pasa Ruchu oferowany obecnie jako opcjonalne wyposażenie pojazdów samochodowych. Od 6 lipca 2022 roku na terenie Unii Europejskiej sytuacja ulegnie zmianie, ponieważ w życie wejdzie Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/2144 z dnia 27 listopada 2019 r. Jednym z wymogów nowych przepisów prawnych będzie wyposażenie wszystkich nowych samochodów osobowych i lekkich pojazdów użytkowych m. in. w system awaryjnego utrzymania pojazdu na pasie ruchu potocznie zwany Asystentem Pasa Ruchu. Skutkiem wprowadzenia zmian będzie pojawienie się na rynku większej ilości pojazdów wyposażonych w system Asystent Pasa Ruchu, co wywoła zwiększone zapotrzebowanie na usługi serwisowe tego systemu i powszechność występowania problemu.

Jak to działa

Działanie wynalazku opiera się na odwzorowaniu warunków poruszania się pojazdu po drodze szybkiego ruchu bez opuszczania serwisu samochodowego. Odbywa się to poprzez wprawianie w ruch mat kalibracyjnych za pośrednictwem napędu pojazdu samochodowego. Ruch mat kalibracyjnych jest zgodny z kierunkiem jazdy kalibrowanego samochodu. Przed kalibracją należy zmierzyć rozstaw osi pojazdu i odpowiednio wyregulować rozstaw rolek stanowiska. Do pozostałych czynności wstępnych należy wyregulowanie ciśnienia w oponach, upewnienie się, że stan techniczny pojazdu pozwala na przeprowadzenie kalibracji oraz zabezpieczenie pojazdu przed wyjazdem ze stanowiska pasami bezpieczeństwa do punktów mocowania na stanowisku. Procedurę kalibracji rozpoczyna się z wykorzystaniem urządzenia diagnostycznego podłączonego do komputera pokładowego pojazdu. Po uruchomieniu procedury kalibracji systemu Asystent Pasa Ruchu należy prowadzić pojazd z prędkością określoną przez producenta pojazdu. W trakcie przeprowadzania kalibracji przednie koła muszą być skierowane do jazdy na wprost. Podczas kalibracji koła pojazdu znajdują się na rolkach, połączonych ze sobą układem przeniesienia napędu o zmiennej długości. Możliwość zmiany odległości między rolkami przednimi i tylnymi pozwala na kalibrację pojazdów o różnych rozstawach osi. Wspomniany układ przeniesienia napędu jest połączony również z bębnami, na których przewijane są maty kalibracyjne z liniami. Linie te odwzorowują znaki poziome malowane na drogach. Dzięki odczytom z czujników prędkości obrotowej kół, komputer pokładowy otrzymuje informacje o poruszaniu się pojazdu mimo tego, że nadwozie pozostaje nieruchome, a dzięki ruchowi mat kalibracyjnych kamery odczytują zmiany obrazu. Jazda jest kontynuowana do chwili pojawienia się komunikatu o poprawnie przeprowadzonej kalibracji systemu – zazwyczaj kilkanaście minut.

Proces projektowania

Podstawowym problemem, który musiałem rozwiązać było stworzenie uniwersalnego stanowiska dla wszystkich samochodów osobowych dostępnych na rynku. W tym celu musiałem określić wymogi, które takie stanowisko musiało spełniać. Na samym początku zebrałem informacje dotyczące wymiarów samochodów. Podstawowym parametrem był rozstaw osi pojazdów należących do różnych segmentów. Zmiana odległości między rolkami przednimi i tylnymi przy pomocy przekładni przekazującej napęd z przedniej osi na tylną (lub odwrotnie) pozwala na wykonanie kalibracji niezależnie od tego czy pojazd jest kompaktowym autem miejskim czy też długim sedanem klasy premium. Porównywałem ze sobą również wielkości kół od najmniejszego do największego, aby wysokość pojazdu od mat kalibracyjnych była niemal identyczna dla każdego pojazdu na świecie. Ustalenie średnic rolek i ich odległości między sobą pozwoliło uzyskać pomijalnie niskie różnice w przypadku kół o skrajnie zróżnicowanej wielkości. Kolejny etapem było zaprojektowanie układu napędowego wraz z dobraniem odpowiednich przełożeń, aby prędkość obrotowa rolek po których porusza się pojazd odpowiadała prędkości liniowej mat kalibracyjnych. Ostateczną częścią projektowania było narysowanie schematu stanowiska, a następnie stworzenie modelu 3D w programie CAD na podstawie zgromadzonych danych i obliczeń oraz pomysłów na rozwiązanie problemów z przekazaniem napędu. Do moich pozostałych spostrzeżeń należy uwzględnić możliwość rozbudowy stanowiska o dodatkowe elementy w postaci wentylatora do owiewania chłodnicy pojazdu oraz wyciągu spalin. Możliwa byłaby również modyfikacja układu napędowego, aby był w pełni napędzany przez zewnętrzny silnik elektryczny.

Jak to się różni

Prezentowany wynalazek łączy w sobie cechy obu rodzajów kalibracji i stanowi udoskonalenie metody dynamicznej wraz z pozbyciem się jej wad. Kalibracja statyczna polega na rozmieszczeniu wokół pojazdu w wyznaczonych miejscach dedykowanych mat kalibracyjnych, które pozwalają na stworzenie wzorcowego obrazu rejestrowanego przez kamery. Rozmieszczenie wszystkich elementów wokół pojazdu wymaga dokładności i przeprowadzenia precyzyjnych pomiarów. W przypadku kalibracji dynamicznej wymagane jest przeprowadzenie kilkunastominutowej jazdy ze stałą prędkością (określaną przez producenta) na drodze szybkiego ruchu ze znakami poziomymi wyznaczającymi pasy ruchu. Kalibracja dynamiczna nie może zostać przeprowadzona w przypadku wystąpienia niekorzystnych warunków atmosferycznych, niedostatecznego oświetlenia drogi bądź też złego stanu linii na drogach. Dodatkowym ograniczeniem brak zatorów drogowych podczas przeprowadzania kalibracji. Do marek pojazdów wykorzystujących dynamiczną metodę kalibracji należą m.in. BMW, Volvo, Ford, Opel. Rodzaj kalibracji uzależniony jest od rozwiązań konstrukcyjnych producenta danego pojazdu. Do pozostałych zalet prezentowanego rozwiązania należy również wymienić powtarzalność warunków, redukcję kosztów serwisowania oraz czasu potrzebnego na jej przeprowadzenie, a co za tym idzie oszczędność energii i redukcję śladu węglowego.

Plany na przyszłość

Dalszy rozwój mojego projektu byłby możliwy poprzez zbudowanie prototypowego stanowiska, co wiązałoby się z wysokimi kosztami, znalezieniem miejsca realizacji projektu i odpowiednim zapleczem technologicznym. W przyszłości chciałbym móc się rozwijać i spełniać zawodowo poprzez realizację projektów naukowych i rozwiązywanie problemów inżynieryjnych. Największą satysfakcją z wykonywanej pracy byłaby możliwość kreowania nowych rozwiązań oraz poczucie wpływu na polepszanie jakości życia społeczeństwa.

Nagrody