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Platten ade: Entwicklung eines extrinsischen Reifendruck-Messverfahrens für Fahrräder

Mechatronik-Projekt: Studierende schätzen Luftdruck durch Bilderkennungsverfahren


Was wäre, wenn Fahrradfahrer in Zukunft ohne eigenes Zutun über ihren Reifendruck informiert würden? Und zwar während ihrer Fahrt, dank Teststationen im öffentlichen Raum? „Viele Leute sind mit platten Reifen oder zumindest mit unzureichendem Druck unterwegs und merken es durch die ansteigende elektrische Unterstützung nicht mehr – was eine Gefahr für sie selbst und auch für andere darstellt“, so Alexander Hetznecker, Professor an der Fakultät für Technik der Hochschule Pforzheim. Er motivierte drei seiner Studierenden, dieser Vision im Rahmen einer Projektarbeit einen Schritt bzw. eine Reifenumdrehung näher zu kommen: Sven Bittl, Alexander Choroschawzew und Martin Marincek, Studierende des Bachelorstudiengangs „Mechatronik“, entwickelten ein „extrinsisches Reifendruckmessverfahren für Fahrräder“ auf Grundlage von Bilderkennungsverfahren. „An unserer Teststation werden sowohl Hinter- als auch Vorderachse jeweils seitlich sowie von unten mit der Kamera festgehalten. Die Auswertung der jeweils vier Aufnahmen pro Messung ergab bei niedrigen Drücken eine Kohärenz zum Reifenluftdruck. Das heißt die Kamera hält fest, was für das menschliche Auge nicht zwingend unmittelbar erkennbar ist“, so Martin Marincek.
 

Der Versuchsausbau der Studierenden zur statischen Beurteilung des Fahrrades, bestehend aus Plexiglas und Aluminiumprofilen, funktioniert folgendermaßen: In den Boden eingebracht, wird die Teststation überfahren, und erfasst durch integrierte Sensorik das Gesamtgewicht von Fahrer und Fahrzeug sowie die Außentemperatur. In Kombination mit der Auswertung der vier Kamerabilder werden so verschiedene Druckstufen von 0 bis 5 bar ermittelt. „Hierzu werden an den Auflagestellen des Vorder- und Hinterrades durch gläserne Waagen gleichzeitig das Gewicht und die optische Verformung des Reifens gemessen. Aus den Kamerapixeln werden Kenngrößen des Reifens abgeleitet“, so Prof. Dr.-Ing. Alexander Hetznecker. Ziel ist es, bei Erkennung einer kritischen Schwelle eine Meldung an die Fahrer zu übermitteln, um sie auf den nicht korrekten Luftdruck und das dadurch steigende Sicherheitsrisiko hinzuweisen.

Über mehrere Wochen werteten die Studierenden zahlreiche Versuche mit unterschiedlicher Gewichtsverteilung unter Variation des Reifenluftdruckes aus. In zukünftigen Arbeiten soll diese Untersuchung auf dynamische Fahrten ausgeweitet werden. „Würde der entstandene Prototyp weiter optimiert und an entsprechend frequentierten Strecken angebracht, könnte das, in Kombination mit einer Mitteilungssystematik oder Hinweistafel, die Verkehrssicherheit in Zukunft drastisch erhöhen“, blickt Alexander Hetznecker, Experte für Sensorik und Aktorik, in die Zukunft.

Studierende des Bachelorstudiengangs „Mechatronik“ erlernen Grundlagen in Elektronik, Informatik, Mathematik, Mechanik, Software-Entwicklung und Physik. Im Verlaufe ihres Studiums stehen ihnen fachliche Vertiefungen in den Bereichen Dynamik, Sensorik und Aktorik, Steuerungs- und Regelungstechnik, Signalverarbeitung, Software-Engineering, Produktentwicklung oder Betriebswirtschaftslehre zur Auswahl. Im fünften Semester sammeln die Studierenden durch das „Praxissemester“ berufliche Erfahrungen in der Industrie – Sven Bittl, Alexander Choroschawzew und Martin Marincek sind in diesem Rahmen aktuell für die Friedrich Binder GmbH in Mönsheim, die Porsche AG in Weissach sowie die Richard Wolf GmbH in Knittlingen aktiv.