Leistungsanalyse von Skicrossern - mit SoMat und nCode GlyphWorks

Für einen siegreichen Start: robuste Messdatenerfassung und effiziente Messdatenanalyse

Skicross, das seit den Winterspielen von Vancouver 2010 olympische Disziplin ist, gehört zu den besonders spektakulären Wettbewerben – wie man bei den letzten Winterspielen in Sotschi sehen konnte. Mit einem französischen Dreifachsieg (Gold für Jean-Frédéric Chapuis, Silber für Arnaud Bovolenta d’Arêche-Beaufort und Bronze für Jonathan Midol) haben die Herren von jenseits des Rheins hier eine brillante Leistung gezeigt.

Für HBM bot sich die Möglichkeit, an einer der Maßnahmen zur Leistungsoptimierung teilzunehmen, die der französische Skiverband FFS (Fédération Française de Ski) durchgeführt hat. „Bei einem Wettbewerb dieses Typs ist der Start besonders wichtig und hat sehr starken Einfluss auf den weiteren Verlauf des Rennens. Um unsere Leistungen in diesem Bereich zu verbessern, haben wir ein System eingerichtet, mit dem man das Verhalten der Athleten in dem Moment analysieren kann, in dem sie sich auf den Griffen des Startgates abstützen. Hierfür setzen wir Technologien von HBM ein“, erklärt Nicolas Coulmy, Leiter der Abteilung Sport und Wissenschaft beim FFS.

In der ersten Phase hatte der FFS mit Hilfe eines Ergometers in einem Fitness-Raum an der Starttechnik gearbeitet. Um noch einen Schritt weiter zu gehen, wollte der Verband diese Versuche unter realen Wettkampfbedingungen im verschneiten Gebirge durchführen. Dazu mussten die Griffe der Startgates mit Messgeräten bestückt werden, um die von den Aufnehmern gelieferten Kraftdaten zu erfassen und anschließend zu verarbeiten.

Instrumentiertes Startgate bei einer dynamischen und kinematischen Untersuchung des Skicross-Starts

Für den robusten Einsatz bei Kälte und Schnee: SoMat

Um sein Vorhaben erfolgreich umzusetzen, wandte sich der FFS an die von Pierre Désarmaux geleitete Firma Des-i-D, die sich auf das Management anspruchsvoller Projekte spezialisiert hat. Ihr Schwerpunkt sind Projekte mit hohem Innovationspotenzial sowie die Unterstützung beim Management komplexer Projekte, die eine Vielzahl unterschiedlicher Kompetenzen erfordern. Der FFS hatte sich an die Firma Des-i-D gewandt, weil ihr Leiter eine erfolgreiche Karriere beim Sportartikelhersteller Salomon-Amer vorzuweisen hat und sich bestens in diesem Umfeld auskennt.

Nach den Worten von Pierre Désarmaux ist alles sehr zügig vorangegangen: „Zuerst haben wir das funktionelle Lastenheft erarbeitet, in dem die Erwartungen des FFS präzise festgelegt wurden. Für die Anwendung mussten Kraftaufnehmer an den Griffen angebracht werden, außerdem mussten die gewonnenen Daten erfasst und verarbeitet werden. Ich kenne HBM schon sehr lange und wusste, dass die Firma möglicherweise das richtige System bereitstellen konnte, um das gesamte Problem vom Aufnehmer bis zur Verarbeitung der Messwerte zu lösen. Also haben wir HBM bei der Ausarbeitung des Projekts hinzugezogen. HBM hat uns eine sehr gut geeignete technische Lösung vorgeschlagen und den Kontakt zur Firma Astrym hergestellt, die wir mit der Entwicklung der Erfassungsanwendung beauftragt haben.“

Die Lösung von HBM umfasst DMS-Aufnehmer für den Einsatz bei tiefen Temperaturen, ein SoMat-Messsystem und die Software nCode GlyphWorks für die Datenanalyse. Für dieses Projekt waren, wie Pierre Désarmaux erklärt, einige Sonderentwicklungen erforderlich: „Gemeinsam mit dem Kunden, also dem FFS, haben wir einen Entwurf erstellt. Anschießend haben wir, nicht zuletzt dank der Unterstützung von Claude Nanjod, einem anerkannten Experten für Präzisionsmechanik, eine maßgefertigte zylindrische Messfeder entwickelt und herstellen lassen, die zwischen den Griffen, auf denen sich die Skisportler abstützen, und dem Rahmen, der diese Griffe trägt, eingefügt wird. Diese Aufnehmer verfügen jeder über zwei aufgeklebte DMS-Brücken, die die Kräfte messen, die in zwei zueinander senkrecht stehenden Richtungen ausgeübt werden. Die Schwierigkeit bestand darin, mit den auf dem Markt verfügbaren Standardanschlüssen axiale Ausgänge zu konstruieren, damit im Bereich des Startgates, in dem sich die Skicrosser aufstellen, keine Drähte im Weg sind und so die Integrität der Vorrichtung sichergestellt wird.“ Zum Zeitpunkt des Starts wirken hohe Kräfte auf den Griff ein. Die Anwendung wurde für eine Kraft von insgesamt 200 daN, das heißt 100 daN für jeden Griff, ausgelegt.

Hinsichtlich der Erfassung ist die Anwendung des FFS relativ einfach: Es gibt nur 4 Messkanäle (zwei Aufnehmer an jedem Griff) und weder große messtechnische Anforderungen noch hohe dynamische Belastungen. „Dafür war eine andere bedeutende Herausforderung zu meisten: Da das Messsystem im Gebirge und im Freien zum Einsatz kommen und dabei oft zwischen verschiedenen Aufstellungsorten versetzt werden sollte, musste es kompakt sein, batteriegestützt arbeiten und einer feindlichen Umgebung standhalten – Kälte, Stöße, Feuchtigkeit, Schnee“, erklärt Pierre Désarmaux. Das SoMat System kann bei Temperaturen bis -20 °C arbeiten und wurde dieser Anforderung daher voll und ganz gerecht. Und dies umso mehr, als es in einer Vielzahl von Varianten angeboten wird und die Konfiguration sehr gut an die jeweiligen Bedürfnisse angepasst werden kann. Erhältlich sind große oder kleine Systeme, die später jederzeit erweitert werden können.

Mit Dehnungsmessstreifen ausgestatteter Griff bei einer dynamischen und kinematischen Untersuchung des Starts. (Foto: Abteilung für Sport- und Wissenschaft des französischen Skiverbands FFS)
Das robuste Datenerfassungssystem HBM SoMat (Foto: Abteilung für Sport- und Wissenschaft des französischen Skiverbands FFS)

Äußerst benutzerfreundlich: nCode GlyphWorks

Die mit der Entwicklung der Anwendungssoftware beauftragte Firma Astrym hatte bereits mehrere Anwendungen mit HBM-Produkten erstellt, darunter für die Messung von Schwingungen an einer auf Schienen fahrenden Zugmaschine (für Wartungszwecke) und für die Messung der bei einer großen 65.000-Tonnen-Presse auftretenden Belastungen. „HBM ist für uns ein echter Partner. Über die Lieferung leistungsfähiger Produkte hinaus unterstützt uns HBM und begleitet uns in geschäftlichen Fragen, was für ein junges Unternehmen wie unseres sehr wertvoll ist“, freut sich Sylvain Tremouilhac, Geschäftsführer von Astrym.

Die Anwendung wurde auf einem klassischen PC entwickelt, der mit von HBM bereitgestellter Parametrierungs- und Verarbeitungssoftware ausgestattet war. In einem ersten Schritt wurden die Parametrierungen festgelegt: Anzahl der Kanäle, Skalen, Maßeinheiten, Unsicherheiten, Erfassungsfrequenz (500 Hz), Aufzeichnungsformat usw.
Die Messdatenanalyse erfolgte mit Hilfe der Software nCode GlyphWorks. „Wir suchten eine Software mit leistungsfähigen Verarbeitungsfunktionen, die gleichzeitig intuitiv und bedienerfreundlich ist und komfortable Funktionalitäten für die Erstellung von Berichten bietet. Man darf nicht vergessen, dass der eigentliche Zweck der Tests darin bestand, einfach zu analysierende Ergebnisse zu erhalten, ohne aufwändige Umrechnungen und Datenverarbeitungsschritte ausführen zu müssen. nCode GlyphWorks erfüllt alle diese Anforderungen“, erklärt Sylvain Tremouilhac. Bei einer Vorführung beim FFS hatte Astrym in gerade einmal einer Viertelstunde in GlyphWorks einen Analyseprozess entwickelt, für den man mit Excel-Tabellen zwei Tage gebraucht hätte.

Eine weitere besonders vorteilhafte Funktion ist „Run“ (Lauf), mit der die Aufzeichnungen der einzelnen Tests durch Inkrementierung organisiert werden. Das bedeutet, dass jedem Test automatisch ein Dateiname zugewiesen wird, was (bei der Analyse) wesentlich praktischer ist, als mehrere Aufzeichnungen in derselben Datei zu haben. Bei den Tests auf dem Skigelände wurde GlyphWorks- und SoMat-Software auf einem robusten Tablet-PC installiert, um die Ergebnisse der Analyse direkt steuern und anzeigen zu können. 

Der Kunde

"Ich kenne HBM schon sehr lange und wusste, dass die Firma möglicherweise das richtige System bereitstellen konnte, um das gesamte Problem vom Aufnehmer bis zur Verarbeitung der Messwerte zu lösen."

Französischer Skiverband (FFS)

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