Fraunhoferovi istraživači razvili su kacigu sa integrisanim senzorom ubrzanja za vozače građevinskih vozila. Senzor za kacigu meri štetne vibracije koje utiču na telo. Softver analizira signale senzora i pokazuje stres na pogođenoj osobi. Ovo omogućava preduzimanje odgovarajućih mera pomoći. Kao senzor služi fleksibilni piezo-elektretni film. Demonstracioni model za projekat Flekeras biće predstavljen na zajedničkom štandu Fraunhofer u Hanoveru (22–26. april 2024, hala 2, štand B24).
Ljudi koji voze teške građevinske mašine gotovo su neprekidno izloženi teškim vibracijama. Bageri, utovarivači na točkovima ili buldožeri generišu niskofrekventne vibracije koje putuju kroz ljudsko telo i mogu izazvati zdravstvene probleme na duži rok, uključujući oštećenje vida ili oštećenje kičmenog stuba i mozga, na primer.
Istraživači sa Fraunhofer instituta za konstrukcijsku izdržljivost i pouzdanost sistema LBF u Darmštatu razvili su rešenje za ovo kao deo svog Flekeras projekta: zaštitni šlem sa integrisanim senzorom ubrzanja registruje vibracije koje utiču na telo i prenosi ih preko predajnika ka spoljašnjem računara, gde se analiziraju i vizuelizuju.
Ovo omogućava da se u bilo kom trenutku identifikuje kada su dostignute granice stresa za osobu na sedištu vozača. Shodno tome, mogu se preduzeti mere za rasterećenje vozača bagera, kao što je bolje prigušivanje sedišta—ili obezbeđivanje da se pauze prave u pravo vreme.
Bjorn Seipel, stručnjak za elektromehaniku i automatizaciju u Fraunhofer LBF, kaže: „Vibracije celog tela kojima su izloženi vozači građevinskih mašina dostižu vrednosti ubrzanja od 0,2 m/s² do 1,5 m/s² u proseku; vršne vrednosti mogu biti znatno veće . Naš senzor za kacigu olakšava precizno merenje opterećenja vibracijama u svakodnevnim operacijama. Zdravstvena zaštita se može značajno poboljšati na osnovu toga.“
Pored Fraunhofer LBF, Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS u Erlangenu je takođe bio uključen kao projektni partner. Sistem će biti predstavljen kao demonstracioni model kacige na sajmu u Hanoveru 2024 (22-26. april 2024) na zajedničkom štandu Fraunhofer (Hala 2, štand B24).
Piezoelektretni film kao senzor ubrzanja
U osnovi ove tehnologije je piezo-elektretni pretvarač u obliku neupadljivog, fleksibilnog polipropilenskog filma koji služi kao senzor. Film je integrisan unutar kacige na vrhu glave u traku za pričvršćivanje. Vibracije koje emituju iz građevinskog vozila i putuju kroz telo udaraju u film kao sile ubrzanja i deformišu ga.
Stepen deformacije određuje napon piezo-elektretnog filma, koji se kao signal prenosi na elektronski modul. U elektronskom modulu se signali obrađuju, prenose na jedinicu predajnika pričvršćenu za telo i šalju na računar preko bežične veze. Softver instaliran tamo snima signale i prikazuje vibracije iz odabranih frekventnih opsega u realnom vremenu.
„Frekvencije između 4 i 6 Hz su opasne za kičmeni stub, na primer, a glava i oči su posebno ugroženi u opsegu između 20 i 30 Hz. Softver se može konfigurisati tako da emituje upozorenje kada su određene granice dostigli, na primer“, objašnjava stručnjak za Fraunhofer Denis Beker iz odeljenja za eksperimentalnu analizu i elektromehaničku.
Da bi analizirali podatke, stručnjaci iz Fraunhofer IIS-a su doprineli svojom stručnošću u oblasti analize podataka za sisteme medicinskih senzora. Analiza podataka takođe omogućava Fraunhoferovim stručnjacima da odrede u kom od relevantnih opsega frekvencije su vibracije posebno jake i da stvore neku vrstu profila vibracija za svako građevinsko vozilo.
Nova Fraunhofer tehnologija stvara osnovu za efikasnu zaštitu ljudi koji rade sa bagerima, traktorima ili drugim građevinskim mašinama. Na primer, sedišta mogu biti opremljena dodatnim elementima za prigušivanje ili se vozači podsećaju da naprave pauzu kada softver otkrije da je dostignuta granica naprezanja. U budućnosti, prijemna jedinica i softver bi takođe mogli da budu integrisani u elektroniku u vozilu građevinskih vozila.
„Kada se razvijaju nova građevinska vozila, ova tehnologija pomaže da se izmeri nivo vibracija, a zatim da se smanji putem ciljanih mera, čak i u ranim prototipovima“, dodaje Beker.
Sa Flekeras-om, Fraunhofer LBF je doprineo dugogodišnjoj stručnosti u oblasti sistema pretvarača. Stručnjaci razvijaju, između ostalog, koncepte i ideje za prenošenje postojećih sistema pretvarača, kao što su piezo-elektretni filmovi, u nove aplikacije.
Industrija ima veliko interesovanje za ovu Fraunhofer tehnologiju. Na kraju krajeva, zaposleni koji se razbole nakon predugog rada na građevinskom vozilu nisu problem za poslodavce samo u pogledu obaveze nege već i troškova. Senzor za kacigu pomaže medicinskim udruženjima i udruženjima za odgovornost poslodavaca u diferenciranoj proceni stvarnog stresa radnika zasnovanoj na podacima. Moguće su dalje aplikacije.
„Naša tehnologija je generalno pogodna za ljude u svim grupama zanimanja koji su često izloženi visokim biomehaničkim naprezanjima“, objašnjava Seipel.
