Prestazioni ottimizzate dello ski cross - con SoMat ed nCode GlyphWorks

Per conquistare l'arrivo: robusta acquisizione ed efficiente analisi dei dati

Sport olimpico dai giochi di Vancouver del 2010, lo ski cross è una gara particolarmente spettacolare come si è vista durante le giornate finali dei Giochi Olimpici di Soci 2014. La squadra francese si è comportata in modo realmente brillante e la bandiera tricolore ha dominato il podio quando Jean-Frédéric Chapuis ricevette la medaglia d'oro, Arnaud Bovolenta d’Arêche-Beaufort quella d'argento e Jonathan Midol la medaglia di bronzo.

La HBM ebbe l'opportunità di partecipare al progetto di ottimizzazione delle prestazioni intrapreso dalla Federazione Francese Sci (la FFS). "In questo genere di competizioni, lo start è particolarmente critico ed ha un notevole impatto sul resto della gara. Allo scopo di migliorare le nostre prestazioni a tale livello, abbiamo realizzato un sistema per analizzare il comportamento degli atleti quando hanno le mani sulle maniglie di start. Per questo, abbiamo utilizzato la tecnologia HBM," nota Nicolas Coulmy, direttore del Dipartimento Sport e Scienze della FFS.

Inizialmente, la FFS ha lavorato sulla tecnica di partenza con un ergometro nella sala di addestramento. Per rilevare i dati per il successivo livello, si vollero eseguire queste prove in condizioni di gara della vita reale su montagne ricoperte di neve. Ciò richiedeva la strumentazione delle maniglie di start, per registrare e poi elaborare i valori di forza forniti dai sensori.

Cancello di start strumentato durante lo studio dinamico e cinematico della partenza dello ski cross. (Foto del Dipartimento Sport e Scienze della FFS)

Per applicazioni robuste nella neve e nel ghiaccio: SoMat

Per assicurare il successo operativo, la FFS chiese il supporto della Des-I-D, società diretta da Pierre Désarmaux, il quale possiede un'elevata specializzazione nella gestione dei progetti. Questa società sostiene progetti aventi alto potenziale d'innovazione e fornisce la gestione di progetti complessi o multi-disciplinari. L'esperienza del direttore con la società Salomon-Amer e la sua conoscenza dell'ambiente spinse la FFS a contattare la  Des-I-D.

Le cose si muovevano rapidamente, come spiega Pierre Désarmaux: "Iniziammo a redigere il programma funzionale dei requisiti in cui si definivano chiaramente le aspettative della FFS. L'applicazione richiedeva l'installazione di sensori di forza sulle maniglie e la registrazione ed elaborazione delle informazioni ricevute. Conoscendo da lungo tempo la HBM, sapevo che questa società sapevo che questa società avrebbe avuto un soluzione totale per affrontare l'intero problema, dal sensore all'elaborazione delle misurazioni. Indi la invitammo ad unirsi al progetto. La HBM propose una soluzione tecnica ben adatta allo scopo e ci mise in contatto con la Astrym, a cui affidammo lo sviluppo del sistema di registrazione".

La soluzione HBM comprendeva sensori ad estensimetri per basse temperature, un sistema di acquisizione dati SoMat ed il software per analisi dati nCode GlyphWorks. In questo sistema, il sensore richiedeva uno sviluppo speciale, come spiega Désarmaux della Des-I-D: "Insieme alla FFS e con l'assistenza di Claude Nanjod, un noto esperto in meccanica di alta precisione, progettammo, sviluppammo e costruimmo un elemento sensore cilindrico personalizzato da inserire fra il supporto delle maniglie per gli sciatori ed il telaio di bloccaggio di queste impugnature.  Ogni sensore era munito di due estensimetri incollati per misurare la forza esercitata in due direzioni perpendicolari. per garantire l'integrità del dispositivo, si dovette porre particolare attenzione alla struttura delle uscite assiali con connettori standard di mercato, in modo che i cavetti non passassero dalla zona del cancello di start in cui si posizionano gli sciatori.” La  forza esercitata sulle maniglie al momento della partenza è alta. L'applicazione fu progettata per una forza totale di 200 daN o 100 daN per ogni maniglia.

La registrazione nell'applicazione FFS è relativamente semplice, con solo 4 canali dati (due sensori per ogni maniglia) e nessun altro più importante requisito metrologico o vincolo dinamico. "Sebbene tecnicamente semplice, esisteva un vincolo significativo. Il sistema di acquisizione dati doveva essere impiegato all'aperto in montagna e con frequenti spostamenti, per cui doveva essere compatto ed alimentato a batteria. Doveva inoltre essere in grado di resistere a condizioni ambientali ostili come il freddo, gli urti, l'umidità e la neve," afferma Désarmaux. Per soddisfare queste necessità fu scelto il SoMat grazie alla sua portabilità e capacità di funzionare a temperature di -20 °C. Fu una scelta particolarmente felice poiché esso è disponibile con un'ampia gamma di varianti e con configurazione scalabile, grande o piccola, senza menzionare anche l'opzione per una futura espansione. 

Maniglie munite di estensimetri per rilevare le deformazioni durante lo studio iniziale dinamico e cinematico. (Foto del Dipartimento di Sport e Scienze della FFS)
Alloggiamento della robusta unità di registrazione SoMat della HBM (Foto del Dipartimento di Sport e Scienze della FFS)

Estremamente facile da usare: nCode GlyphWorks

La Astrym, sotto contratto per lo sviluppo del software applicativo, ha già creato numerose applicazioni con i prodotti HBM, come la misurazione delle vibrazioni su una motrice ferroviaria (per scopi di manutenzione) e la misurazione delle deformazioni di una grande pressa da 65.000 tonnellate. "La HBM è un vero partner per noi. Oltre a fornirci prodotti di alta qualità, ci supporta nella commercializzazione, il che significa molto per un'azienda giovane come la nostra," annuncia Sylvain Tremouilhac, Manager della Astrym.

Il software applicativo sviluppato dalla Astrym fu completato su un PC tradizionale insieme al software di parametrizzazione ed elaborazione fornito ed installato dalla HBM. Innanzi tutto fu definita la parametrizzazione comprendente i numero di canali, scalature, unità di misura, incertezze, frequenza di acquisizione (500 Hz), formato di registrazione dei dati, ecc.
I dati registrati furono analizzati usando il software nCode GlyphWorks. "Volevamo un software che fosse facile da usare, con potente elaborazione e caratterizzato da una buona funzionalità di relazionamento, poiché lo scopo delle prove era quello di produrre risultati che fossero facili da analizzare senza perdere tempo nella conversione e gestione dei dati. Lo nCode GlyphWorks offre tutte queste caratteristiche," nota Sylvain Tremouilhac. Durante la dimostrazione alla FFS, la Astrym sviluppo una procedura di analisi col GlyphWorks in appena 15 minuti, mentre aveva richiesto due giorni di lavoro con il foglio di calcolo Microsoft Excel®.

Una caratteristica particolarmente degna di nota del GlyphWorks è la capacità di gestire ogni prova individuale (o sua fase) e di assegnare automaticamente il nome e la data ai file, che è il modo più pratico per trovarli per la successiva elaborazione dei dati. Durante le prove sul campo di gara, i software GlyphWorks e SoMat erano installati in un robusto tablet per controllare e visualizzare direttamente i risultati dell'analisi.

Il Cliente

"Conoscendo da lungo tempo la HBM, sapevo che questa società avrebbe avuto un soluzione totale per affrontare l'intero problema, dal sensore all'elaborazione delle misurazioni."

Federazione Francese Sci (FFS)

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