CN104330268A - 车身安全性的多功能试验系统 - Google Patents
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Abstract
一种车身安全性的多功能试验系统，由试验台、加载控制系统和数据采集与处理系统构成，利用图像三维测量法精确地测量变形矢量，替代三台大型设备，测试侧门、车顶和防撞杆等关键零部件的强度及刚度，利用图像处理系统采集、再现、分析和评价整个试验过程。试验台可适应不同车型乘用车的测试，并具有位移控制、加载力控制、逻辑控制方法，其中互换型加载装置为柱式加载装置时，可进行侧门试验及防撞杆试验，当换装为平板式加载装置时，利用车身定位装置后可进行车顶试验。通过红外热像图可判断屈服点的分布；通过布置激光测量点可以取得基准点在试验前后的静态位置，以及变形点的插值移动位置，为有限元等理论计算提供更准确的边界条件。
Description
技术领域:
本发明涉及机械领域，尤其涉及汽车安全性能测试装置，特别是一种车身安全性的多功能试验系统。
背景技术:
汽车安全性是汽车最首要的性能。汽车碰撞事故可分为正面碰撞、侧面碰撞、追尾和翻滚等几种主要类型。据统计，侧面碰撞约占事故总数的31%，翻滚也占相当比例，而且由于车身横向刚度较差，因而乘员伤害特别严重。汽车被动安全性研究一般有交通事故分析法、理论计算法和试验法等三种方法，其中试验法最具说服力。提高汽车被动安全性的主要措施之一是调整车身不同部位的刚度，使得某些部位的刚度较小，利用其变形来吸收碰撞时的撞击能量，而乘员所在的部位（侧门和车顶附近）刚度则较大，变形较小。因此除了侧门和车顶强度以外，侧门和车顶刚度对乘员安全性也具有特别重要的意义。现有技术中，对侧门、车顶和关键零部件强度的试验分别利用侧面碰撞试验台和车顶碰撞试验台等3台不同的试验台进行，其中在侧门试验过程中，将汽车以规定的方式固定于台架上，用一个加载器对汽车侧面的指定位置进行撞击，利用拉线式位移传感器测量车身特征点主变形方向上的一维变形量；而车顶试验时，被试车辆被固定在刚性水平面上，在被试车辆上方，庞大车顶试验机的长达1830mm,宽760mm的平板式加载器是可调节加载力的方向，超过100kN加载力的液压动力装置“侧悬”在高空，还需任意调节加载方向和高度，其结构十分复杂，体积十分庞大。其次，由于侧门碰撞试验台和车顶碰撞试验台分别占用场地，因此试验成本较高。此外，拉线式位移传感器只能测量主变形方向上的一维变形量，不能精确测量车身的刚度即变形矢量。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种车身安全性的多功能试验系统，所述的这种车身安全性的多功能试验系统要解决现有技术中：（1）侧门碰撞试验、车顶碰撞试验和关键零部件的试验需要3台不同的昂贵的大型试验台，而且这些试验台需要分别占用较大场地，（2）车顶试验台结构十分复杂，体积十分庞大。本发明“逆向设计”，即平板式加载器加载的方向不变，而被试车辆定位可调，（3）不能测量车身附属零部件的强度和刚度、不能精确测量车身的刚度的技术问题。
本发明的这种车身安全性的多功能试验系统，包括试验台、加载控制系统和数据采集与处理系统，其中，所述的试验台包括台架总成、导向支承装置总成和动力加载系统总成，所述的导向支承装置总成包括导轨支架和两个平行设置的直线滚动导轨，所述的导轨支架固定设置在所述的台架总成中，所述的两个直线滚动导轨分别设置在导轨支架中，所述的动力加载系统包括加载器和油缸，所述的加载器连接在所述的两个直线滚动导轨的前端，所述的油缸包括缸体和活塞杆，所述的缸体和活塞杆分别与台架总成和加载器连接，所述的加载控制系统包括一个液压伺服系统和一个控制计算机，所述的液压伺服系统包括液压油箱、电机、液压油泵和活塞杆位移传感器，所述的液压油箱通过液压管道与所述的油缸的缸体连接，所述的液压油泵连接在所述的液压管道中，所述的电机的输出轴与液压油泵的输入轴连接，所述的活塞杆位移传感器设置在活塞杆或者缸体上，活塞杆位移传感器通过信号线与所述的控制计算机连接，控制计算机通过控制线与电机的控制端连接，所述的数据采集与处理系统包括一个图像处理系统，所述的图像处理系统包括一个图像处理计算机和三个摄像头，所述的图像处理计算机中设置有图像数据接口，所述的三个摄像头各自通过数据线与所述的图像数据接口连接，三个摄像头的镜头光轴分别位于三个方向上，三个摄像头的镜头视野均覆盖加载器，图像处理计算机与控制计算机之间设置有同步信号装置。
进一步的，油缸的缸体中设置有压力传感器或者温度传感器，所述的压力传感器或者温度传感器通过信号线与控制计算机连接。
进一步的，控制计算机连接有以太网络。
进一步的，所述的电机是步进电机。
进一步的，所述的液压油泵是双向液压油泵，所述的液压管道中设置有电磁阀，所述的电磁阀的控制端通过控制线与控制计算机连接。
进一步的，所述的同步信号装置包括一个同步闪光灯，所述的同步闪光灯与一个闪光控制器连接，所述的闪光控制器通过控制线与控制计算机连接。
进一步的，所述的闪光控制器包括一个继电器。
进一步的，所述的同步信号装置包括一个光感应开关，所述的光感应开关位于同步闪光灯的闪光覆盖范围内，光感应开关通过信号线与一个摄像控制器连接，所述的摄像控制器设置在图像处理计算机中或者通过控制线连接在摄像头的控制端上。
进一步的，所述的台架总成包括底座、第一立柱、第二立柱、支撑横梁、顶梁、第一斜支撑梁和第二斜支撑梁，所述的第一立柱的下端和第二立柱的下端分别与所述的底座的中部固定连接，所述的顶梁的两端分别与第一立柱的顶部和第二立柱的顶部固定连接，所述的第一斜支撑梁的下端和第二斜支撑梁的下端分别与底座的后部固定连接，第一斜支撑梁的上端和第二斜支撑梁的上端分别与第一立柱的上部和第二立柱的上部固定连接，所述的支撑横梁的两端分别与第一立柱的中部和第二立柱的中部固定连接，支撑横梁前方的底座上设置有一个箱体，所述的箱体的两端各自通过支架与底座连接，箱体的两端各自设置有两个以上数目的垂直分布的孔，所述的支架通过螺栓与所述的孔连接，导轨支架固定设置在所述的箱体的顶部，所述的动力加载系统总成还包括一个第一万向节和一个第二万向节，所述的第一万向节的前端与油缸缸体的后端连接，第一万向节的后端固定连接在支撑横梁的中部，油缸的活塞杆的前端与所述的第二万向节连接，第二万向节的前端与加载器连接。
进一步的，箱体任意一端中上下相邻的两个孔的间距均为40mm。
进一步的，所述的第一立柱的下端和第二立柱的下端均与所述的底座焊接。
进一步的，所述的第一斜支撑梁的上端和第二斜支撑梁的上端分别与第一立柱的上部和第二立柱的上部焊接，所述的第一斜支撑梁和的下端第二斜支撑梁的下端分别与所述的底座焊接。
进一步的，所述的加载器与第二万向节之间通过可拆卸结构连接。
进一步的，所述的加载器由一个柱式加载装置构成，所述的柱式加载装置包括一个加载体和一个连接端总成，所述的加载体包括一个空心半圆柱体构件，所述的空心半圆柱体构件的前侧为圆弧面，空心半圆柱体构件的后侧为平面，空心半圆柱体构件的后侧面中设置有开口，所述的开口的长度方向与空心半圆柱体构件的轴向平行或者重合，空心半圆柱体构件内沿径向上下平行设置有一个第一加强筋板和一个第二加强筋板，所述的第一加强筋板中设置有一个第一通孔，所述的第二加强筋板中设置有一个第二通孔，所述的第一通孔与第二通孔同轴，第一通孔和第二通孔中设置有一个丝杆，所述的丝杆与第二通孔之间通过轴承连接，丝杆的下端延伸到第二加强筋板的下侧并设置有限位双螺母，丝杆的上端设置有一个锁紧螺母，所述的锁紧螺母与第一加强筋板的上侧面相邻，所述的连接端总成包括一个第一连接构件，所述的第一连接构件的前侧面中上下平行设置有一个第一凸台和一个第二凸台，所述的第一凸台和第二凸台延伸到空心半圆柱体构件内，第一凸台中设置有一个螺纹孔，第二凸台中设置有一个第三通孔，丝杆穿过所述的螺纹孔和第三通孔并与螺纹孔通过螺纹配合。
进一步的，空心半圆柱体构件的上端设置有一个吊钩。
进一步的，第一连接构件的后侧与所述的两个直线滚动导轨的前端连接。
进一步的，空心半圆柱体构件的后侧平面的两侧边缘处平行于轴向各自设置有一个长条形压板，任意一个所述的长条形压板均通过螺栓与空心半圆柱体构件连接。
或者，所述的加载器由一个平板式加载装置构成，所述的平板式加载装置包括一个钢板和一个连接件，所述的钢板呈矩形，钢板的后侧沿其长度方向上下平行设置有两条横向加强肋板，所述的连接件呈矩形，连接件设置在钢板后侧的中心位置上并位于所述的两条横向加强肋板之间， 在连接件钢板的后侧之间、与沿连接件的对角线的延长线设置有四个加强筋。
进一步的，所述的横向加强肋板由呈梯形的钢板构成。
进一步的，所述的加强筋由呈楔形的钢板构成。
进一步的，所述的连接件中设置有两个以上数目的连接孔。
进一步的，连接件的后侧通过螺栓与所述的两个直线滚动导轨的前端连接。
进一步的，任意一个所述的直线滚动导轨均各自包括一个导轨体，所述的导轨体是横截面呈长方形的柱体，导轨体的四个侧面中沿其长度方向各自设置有一个轨道，所述的导轨支架的数目与直线滚动导轨的数目相等，任意一个导轨支架的上端均各自设置有支架顶盖，所述的支架顶盖与导轨支架构成四方形框架，导轨体及所述的轨道各自从一个所述的四方形框架中穿过，四方形框架的四个内侧壁中各自设置有一个滑块，任意一个所述的滑块与其相邻的轨道之间均设置有滚柱和滚柱保持器，任意一个滑块与其相邻的轨道均构成滚动副。
进一步的，所述的轨道的两个侧壁中均设置有凹槽，所述的滚柱位于所述的凹槽内。
进一步的，所述的滑块通过螺栓固定在导轨支架或者支架顶盖上。
进一步的，所述的导轨体中设置有复数个散热孔，所述的散热孔沿轨道的长度方向排列，任意一个散热孔均从轨道的一个侧壁贯穿到其相向侧壁。
进一步的，台架总成中设置有一个汽车车身定位装置，所述的汽车车身定位装置与加载器相向设置，汽车车身定位装置包括4个轮毂定位装置。
进一步的，利用一个汽车车身定位装置将待测车辆装上台架总成，根据被测位置，进行X向、Y向以及绕Z轴的调节，使待测车辆与加载器垂直，根据加载器与车身的相对高度差，对加载器的进行调节，在待测车辆的侧门框架上布置一个以上数目的变形参考点和典型特征点，同时记录所述的变形参考点和典型特征点X、Y、Z坐标，将三个摄像头的镜头视野覆盖加载器及变形参考点和典型特征点，利用控制计算机启动液压伺服系统，对加载器进行加载，同时，利用同步信号装置向图像处理计算机发出同步信号或者启动摄像头，利用摄像头摄取全部加载行程中的变形参考点和典型特征点的位置，利用控制计算机计算并在显示器上显示以运动距离为变量的载荷曲线，在加载行程到达终点时，利用同步信号装置向图像处理计算机再次发出同步信号或者关闭摄像头，利用控制计算机控制液压伺服系统换向，将加载器复位。
进一步的，利用图像三维测量法根据三个摄像头的空间位置及其各自摄取的变形参考点和典型特征点的图像，计算得到任意一个变形参考点和典型特征点的X、Y、Z向坐标及其位移数据。
进一步的，所述的图像处理系统还包括红外热像图采集装置，利用所述的摄像头红外热像图采集装置采集车身结构件的红外热像图，根据所述的红外热像图可判断车身结构件屈服点的分布。
进一步的，所述的控制计算机还连接有激光测距仪，利用所述的激光测距仪取得车身结构件上的基准点或者关键参考点在试验前后的静态位置，用作计算边界，并采集车身结构件上的变形点的插值移动位置。
进一步的，本发明还可以用于车顶的强度试验，台架总成中设置有一个用于车顶试验的汽车车身定位装置，汽车车身定位装置与平板式加载装置相向设置，汽车车身定位装置包括一个固定板8001，固定板中设置有汽车车身连接装置或者汽车轮毂连接装置，固定板的下侧固定设置有一个轴，轴的两端各自设置有一个轴承装置，任意一个轴承装置均各自固定设置在一个连接块上，任意一个连接块均与试验室大平台连接，固定板背向平板式加载装置的一侧铰接有三根支撑杆，任意一个支撑杆的下端均各自铰接有一个连接板，任意一个连接板均可在试验室大平台上任意定位。
除了平板式加载装置是加载在车顶，其余工作原理与侧门的强度试验相同。在此不再赘述。
本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明利用试验台、加载控制系统和数据采集与处理系统构成被动安全性试验系统，不但能测试侧门或车顶强度、实时计算并显示平均力、最大力和被测汽车所吸收的能量，而且能采用图像测量法精确地测量车身刚度（变形矢量），从而实现了现有技术中的传感器法所不能实现的变形矢量测量，利用图像处理系统采集、再现、分析和评价整个试验过程。本发明中的试验台可适应不同车型乘用车的测试，并具有位移控制、加载力控制、逻辑(条件、矩阵、混合)控制等方法，具有参数可调性，可用于车身和零部件的试验，利用柱式加载装置可进行侧门试验及防撞杆试验，换装平板式加载装置并配合可调待测车身角度和位置的车身定位装置后可进行车顶试验。本发明结构强度高，测量精度好，性能稳定。
本发明还通过增加红外热像图可判断薄弱（屈服）点的分布；通过布置激光测量点可以取得基准点（关键参考点）试验前后的静态位置（作为计算边界），以及其他变形点的插值移动位置。以利于对不同试验作进一步对比，并增加有限元的计算边界条件，提高准确性。
附图说明：
图1是本发明的车身安全性的多功能试验系统的原理图（侧门试验工况）。
图2是本发明的车身安全性的多功能试验系统中的试验台的结构示意图（安装柱式加载装置）。
图3是本发明的车身安全性的多功能试验系统中的试验台的俯视图（安装柱式加载装置）。
图4是图2中的A-A方向剖视图。
图5是图2中的局部B放大示意图。
图6是本发明的车身安全性的多功能试验系统（安装柱式加载装置）中的空心半圆柱体构件的剖视图。
图7是本发明的车身安全性的多功能试验系统（安装柱式加载装置）中的空心半圆柱体构件的俯视图。
图8是本发明的车身安全性的多功能试验系统（安装柱式加载装置）中的空心半圆柱体构件的右视图。
图9是本发明的车身安全性的多功能试验系统（安装柱式加载装置）中的连接端总成的结构示意图。
图10是本发明的车身安全性的多功能试验系统（安装柱式加载装置）中的连接端总成的俯视图。
图11是本发明的车身安全性的多功能试验系统（安装柱式加载装置）中的连接端总成的左视图。
图12是本发明的车身安全性的多功能试验系统中的柱式加载装置的结构示意图。
图13是本发明的车身安全性的多功能试验系统中的柱式加载装置的俯视图。
图14是本发明的车身安全性的多功能试验系统中的柱式加载装置的一个实施例的工作示意图。
图15是本发明的车身安全性的多功能试验系统中的平板式加载装置的结构示意图。
图16是本发明的车身安全性的多功能试验系统中的平板式加载装置的使用示意图。
图17是本发明的车身安全性的多功能试验系统中的直线滚动导轨的结构示意图。
图18是本发明的汽车车身定位装置结构示意图（车身试验工况）。
具体实施方式：
实施例1:
如图1、图2和图3所示，本发明的车身安全性的多功能试验系统，包括试验台、加载控制系统和数据采集与处理系统，其中，试验台包括台架总成、导向支承装置总成和动力加载系统总成，导向支承装置总成包括导轨支架1007、导轨支架1008、导轨支架1017、导轨支架1018以及平行设置的右直线滚动导轨1009和左直线滚动导轨1015，导轨支架1007、导轨支架1008、导轨支架1017、导轨支架1018固定设置在台架总成中，右直线滚动导轨1009设置在导轨支架1007和导轨支架1008中，左直线滚动导轨1015设置在导轨支架1017和导轨支架1018中，动力加载系统包括加载器1004和油缸1016，加载器1004连接在右直线滚动导轨1009和左直线滚动导轨1015的前端，油缸1016包括缸体和活塞杆，缸体和活塞杆分别与台架总成和加载器1004连接，加载控制系统包括一个液压伺服系统3000和一个控制计算机2000，液压伺服系统3000包括液压油箱、电机、液压油泵和活塞杆位移传感器，液压油箱通过液压管道与油缸1016的缸体连接，液压油泵连接在液压管道中，电机的输出轴与液压油泵的输入轴连接，活塞杆位移传感器设置在活塞杆或者缸体上，活塞杆位移传感器通过信号线4005与控制计算机2000连接，控制计算机2000通过控制线4004与电机的控制端连接，数据采集与处理系统包括一个图像处理系统，图像处理系统包括一个图像处理计算机4000和三个摄像头4001，图像处理计算机4000中设置有图像数据接口，三个摄像头4001各自通过数据线与图像数据接口连接，三个摄像头4001的镜头光轴分别位于三个方向上，三个摄像头4001的镜头视野均覆盖加载器1004，图像处理计算机4000与控制计算机2000之间设置有同步信号装置。
进一步的，油缸1016的缸体中设置有压力传感器或者温度传感器，压力传感器或者温度传感器通过信号线与控制计算机2000连接。
进一步的，控制计算机2000连接有以太网络。
进一步的，电机是步进电机。
进一步的，液压油泵是双向液压油泵，液压管道中设置有电磁阀，电磁阀的控制端通过控制线与控制计算机2000连接。
进一步的，同步信号装置包括一个同步闪光灯4002，同步闪光灯4002与一个闪光控制器连接，闪光控制器通过控制线与控制计算机2000连接。
进一步的，闪光控制器包括一个继电器。
进一步的，同步信号装置包括一个光感应开关，光感应开关位于同步闪光灯4002的闪光覆盖范围内，光感应开关通过信号线与一个摄像控制器连接，摄像控制器设置在图像处理计算机4000中或者通过控制线连接在摄像头4001的控制端上。
如图2、图3、图4和图5所示，台架总成包括底座1013、第一立柱1010、第二立柱1011、支撑横梁1002、顶梁1001、第一斜支撑梁1012和第二斜支撑梁1014，第一立柱1010的下端和第二立柱1011的下端分别与底座1013的中部固定连接，顶梁1001的两端分别与第一立柱1010的顶部和第二立柱1011的顶部固定连接，第一斜支撑梁1012的下端和第二斜支撑梁1014的下端分别与底座1013的后部固定连接，第一斜支撑梁1012的上端和第二斜支撑梁1014的上端分别与第一立柱1010的上部和第二立柱1011的上部固定连接，支撑横梁1002的两端分别与第一立柱1010的中部和第二立柱1011的中部固定连接，支撑横梁1002前方的底座1013上设置有一个箱体1006，箱体1006的两端各自通过支架1005与底座1013连接，箱体1006的两端各自设置有两个以上数目的垂直分布的孔，支架1005通过螺栓与孔连接，导轨支架1007、导轨支架1008、导轨支架1017、导轨支架1018固定设置在箱体1006的顶部，动力加载系统总成还包括一个第一万向节1003和一个第二万向节1019，第一万向节1003的前端与油缸1016缸体的后端连接，第一万向节1003的后端固定连接在支撑横梁1002的中部，油缸1016的活塞杆的前端与第二万向节1019连接，第二万向节1019的前端与加载器1004连接。
进一步的，箱体1006任意一端中上下相邻的两个孔的间距均为40mm。
进一步的，第一立柱1010的下端和第二立柱1011的下端均与底座1013焊接。
进一步的，第一斜支撑梁1012的上端和第二斜支撑梁1014的上端分别与第一立柱1010的上部和第二立柱1011的上部焊接，第一斜支撑梁1012和的下端第二斜支撑梁1014的下端分别与底座1013焊接。
进一步的，加载器1004与第二万向节1019之间通过可拆卸结构连接。
如图6、图7、图8、图9、、图10、图11、图12、图13和图14所示，进一步的，加载器1004由一个柱式加载装置构成，柱式加载装置包括一个加载体5003和一个连接端总成，加载体5003包括一个空心半圆柱体构件，空心半圆柱体构件的前侧为圆弧面，空心半圆柱体构件的后侧为平面，空心半圆柱体构件的后侧面中设置有开口，开口的长度方向与空心半圆柱体构件的轴向平行或者重合，空心半圆柱体构件内沿径向上下平行设置有一个第一加强筋板5071和一个第二加强筋板5072，第一加强筋板5071中设置有一个第一通孔5073，第二加强筋板5072中设置有一个第二通孔5074，第一通孔5073与第二通孔5074同轴，第一通孔5073和第二通孔5074中设置有一个丝杆5062，丝杆5062与第二通孔5074之间通过轴承5063连接，丝杆5062的下端延伸到第二加强筋板5072的下侧并设置有限位螺母5064和限位螺母5065，丝杆5062的上端设置有一个锁紧螺母5061，锁紧螺母5061与第一加强筋板5071的上侧面相邻，连接端总成包括一个第一连接构件5005，第一连接构件5005的前侧面中上下平行设置有一个第一凸台5051和一个第二凸台5052，第一凸台5051和第二凸台5052延伸到空心半圆柱体构件内，第一凸台5051中设置有一个螺纹孔5053，第二凸台5052中设置有一个第三通孔5054，丝杆5062穿过螺纹孔5053和第三通孔5054并与螺纹孔5053通过螺纹配合。
进一步的，空心半圆柱体构件的上端设置有一个吊钩5008。
进一步的，第一连接构件5005的后侧与右直线滚动导轨1009和左直线滚动导轨1015的前端连接。
进一步的，空心半圆柱体构件的后侧平面的两侧边缘处平行于轴向各自设置有一个长条形压板5010，任意一个长条形压板5010均通过螺栓5009与空心半圆柱体构件连接。
具体的，空心半圆柱体构件的后侧平面的两侧边缘处各自设置有台阶5031，长条形压板5010设置在台阶5031内。
进一步的，第一连接构件5005通过一个第二连接构件5004与右直线滚动导轨1009和左直线滚动导轨1015的前端连接，第二连接构件5004通过螺栓5011连接在第一连接构件5005的后侧，第二连接构件5004通过螺栓5012与右直线滚动导轨1009和左直线滚动导轨1005的前端连接。
如图15和图16所示，加载器1004由一个平板式加载装置构成，平板式加载装置包括一个钢板6003和一个连接件6004，钢板6003呈矩形，钢板6003的后侧沿其长度方向上下平行设置有两条横向加强肋板6005，连接件6004呈矩形，连接件6004设置在钢板6003后侧的中心位置上并位于两条横向加强肋板6005之间， 在连接件6004和钢板6003的后侧之间、与沿连接件6004的对角线的延长线设置有四个加强筋6006。
进一步的，横向加强肋板6005由呈梯形的钢板构成。
进一步的，加强筋6006由呈楔形的钢板构成。
进一步的，连接件6004中设置有两个以上数目的连接孔。
进一步的，连接件6004的后侧通过螺栓与右直线滚动导轨1009和左直线滚动导轨1005的前端连接。
如图17所示，进一步的，右直线滚动导轨1009和左直线滚动导轨1015均各自包括一个导轨体7011，导轨体7011是横截面呈长方形的柱体，导轨体7011的四个侧面中沿其长度方向各自设置有一个轨道7012，导轨支架1007、导轨支架1008、导轨支架1017、导轨支架1018的上端均各自设置有支架顶盖7022，支架顶盖7022与导轨支架1007、导轨支架1008、导轨支架1017、导轨支架1018各自构成四方形框架，导轨体7011及轨道7012各自从一个四方形框架中穿过，四方形框架的四个内侧壁中各自设置有一个滑块7023，任意一个滑块7023与其相邻的轨道7012之间均设置有滚柱和滚柱保持器，任意一个滑块与其相邻的轨道7012均构成滚动副。
进一步的，轨道7012的四个侧壁中均设置有凹槽，滚柱位于凹槽内。
进一步的，滑块通过螺栓固定在支架顶盖7022上。
进一步的，导轨体7011中设置有复数个散热孔，散热孔沿轨道7012的长度方向排列，任意一个散热孔均从轨道7012的一个侧壁贯穿到其相向侧壁。
进一步的，台架总成中设置有一个用于侧门试验的汽车车身定位装置，汽车车身定位装置与加载器1004相向设置，汽车车身定位装置包括4个轮毂定位装置。
进一步的，利用一个汽车车身定位装置将被测车辆8000装上台架总成，根据被测位置，进行X向、Y向以及绕Z轴的调节，使被测车辆8000与加载器1004垂直，根据加载器1004与车身的相对高度差，对加载器1004的进行调节，在被测车辆8000的侧门框架上布置一个以上数目的变形参考点和典型特征点，同时记录变形参考点和典型特征点X、Y、Z坐标，将三个摄像头4001的镜头视野覆盖加载器1004及变形参考点和典型特征点，利用控制计算机2000启动液压伺服系统3000，对加载器1004进行加载，同时，利用同步信号装置向图像处理计算机4000发出同步信号或者启动摄像头4001，利用摄像头4001摄取全部加载行程中的变形参考点和典型特征点的位置，利用控制计算机2000计算并在显示器上显示以运动距离为变量的载荷曲线，在加载行程到达终点时，利用同步信号装置向图像处理计算机4000再次发出同步信号或者关闭摄像头4001，利用控制计算机2000控制液压伺服系统3000换向，将加载器1004复位。
进一步的，利用图像三维测量法根据三个摄像头4001的空间位置及其各自摄取的变形参考点和典型特征点的图像，计算得到任意一个变形参考点和典型特征点的X、Y、Z向坐标及其位移数据。数据通过连接在图像处理计算机4000上的打印机4003输出。
进一步的，所述的图像处理系统还包括红外热像图采集装置，利用所述的摄像头红外热像图采集装置采集车身结构件的红外热像图，根据所述的红外热像图可判断车身结构件屈服点的分布。
进一步的，所述的控制计算机还连接有激光测距仪，利用所述的激光测距仪取得车身结构件上的基准点或者关键参考点在试验前后的静态位置，用作理论计算的边界条件，并采集车身结构件上的变形点的插值移动位置。
进一步的，本发明还可以用于车顶的强度试验，台架总成中设置有一个用于车顶试验的汽车车身定位装置如图18，汽车车身定位装置与平板式加载装置6003相向设置，汽车车身定位装置包括一个固定板8001，固定板8001中设置有汽车车身连接装置或者汽车轮毂连接装置，固定板8001的下侧固定设置有一个轴8002，轴8002的两端各自设置有一个轴承装置8003，任意一个轴承装置8003均各自固定设置在一个连接块8004上，任意一个连接块8004均与试验室大平台8005连接，固定板8001背向平板式加载装置6003的一侧铰接有三根支撑杆8006，任意一个支撑杆8006的下端均各自铰接有一个连接板8007，任意一个连接板8007均可在试验室大平台8005上任意定位。
除了平板式加载装置6003是加载在车顶，其余工作原理与侧门的强度试验相同。在此不再赘述。
Claims (33)
1.一种车身安全性的多功能试验系统，包括试验台、加载控制系统和数据采集与处理系统，其特征在于：所述的试验台包括台架总成、导向支承装置总成和动力加载系统总成，所述的导向支承装置总成包括导轨支架和两个平行设置的直线滚动导轨，所述的导轨支架固定设置在所述的台架总成中，所述的两个直线滚动导轨分别设置在导轨支架中，所述的动力加载系统包括加载器和油缸，所述的加载器连接在所述的两个直线滚动导轨的前端，所述的油缸包括缸体和活塞杆，所述的缸体和活塞杆分别与台架总成和加载器连接，所述的加载控制系统包括一个液压伺服系统和一个控制计算机，所述的液压伺服系统包括液压油箱、电机、液压油泵和活塞杆位移传感器，所述的液压油箱通过液压管道与所述的油缸的缸体连接，所述的液压油泵连接在所述的液压管道中，所述的电机的输出轴与液压油泵的输入轴连接，所述的活塞杆位移传感器设置在活塞杆或者缸体上，活塞杆位移传感器通过信号线与所述的控制计算机连接，控制计算机通过控制线与电机的控制端连接，所述的数据采集与处理系统包括一个图像处理系统，所述的图像处理系统包括一个图像处理计算机和三个摄像头，所述的图像处理计算机中设置有图像数据接口，所述的三个摄像头各自通过数据线与所述的图像数据接口连接，三个摄像头的镜头光轴分别位于三个方向上，三个摄像头的镜头视野均覆盖加载器，图像处理计算机与控制计算机之间设置有同步信号装置。
2.如权利要求1所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：油缸的缸体中设置有压力传感器或者温度传感器，所述的压力传感器或者温度传感器通过信号线与控制计算机连接。
3.如权利要求1所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：控制计算机连接有以太网络。
4.如权利要求1所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：所述的电机是步进电机。
5.如权利要求1所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：所述的液压油泵是双向液压油泵，所述的液压管道中设置有电磁阀，所述的电磁阀的控制端通过控制线与控制计算机连接。
6.如权利要求1所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：所述的同步信号装置包括一个同步闪光灯，所述的同步闪光灯与一个闪光控制器连接，所述的闪光控制器通过控制线与控制计算机连接。
7.如权利要求6所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：所述的闪光控制器包括一个继电器。
8.如权利要求6所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：所述的同步信号装置包括一个光感应开关，所述的光感应开关位于同步闪光灯的闪光覆盖范围内，光感应开关通过信号线与一个摄像控制器连接，所述的摄像控制器设置在图像处理计算机中或者通过控制线连接在摄像头的控制端上。
9.如权利要求1所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：所述的台架总成包括底座、第一立柱、第二立柱、支撑横梁、顶梁、第一斜支撑梁和第二斜支撑梁，所述的第一立柱的下端和第二立柱的下端分别与所述的底座的中部固定连接，所述的顶梁的两端分别与第一立柱的顶部和第二立柱的顶部固定连接，所述的第一斜支撑梁的下端和第二斜支撑梁的下端分别与底座的后部固定连接，第一斜支撑梁的上端和第二斜支撑梁的上端分别与第一立柱的上部和第二立柱的上部固定连接，所述的支撑横梁的两端分别与第一立柱的中部和第二立柱的中部固定连接，支撑横梁前方的底座上设置有一个箱体，所述的箱体的两端各自通过支架与底座连接，箱体的两端各自设置有两个以上数目的垂直分布的孔，所述的支架通过螺栓与所述的孔连接，导轨支架固定设置在所述的箱体的顶部，所述的动力加载系统总成还包括一个第一万向节和一个第二万向节，所述的第一万向节的前端与油缸缸体的后端连接，第一万向节的后端固定连接在支撑横梁的中部，油缸的活塞杆的前端与所述的第二万向节连接，第二万向节的前端与加载器连接。
10.如权利要求9所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：箱体任意一端中上下相邻的两个孔的间距均为40mm。
11.如权利要求9所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：所述的直线滚动导轨均采用滚动直线滚动导轨副。
12.如权利要求9所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：所述的第一立柱的下端和第二立柱的下端均与所述的底座焊接。
13.如权利要求9所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：所述的第一斜支撑梁的上端和第二斜支撑梁的上端分别与第一立柱的上部和第二立柱的上部焊接，所述的第一斜支撑梁和的下端第二斜支撑梁的下端分别与所述的底座焊接。
14.如权利要求9所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：所述的加载器与第二万向节之间通过可拆卸结构连接。
15.如权利要求1所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：所述的加载器由一个柱式加载装置构成，所述的柱式加载装置包括一个加载体和一个连接端总成，所述的加载体包括一个空心半圆柱体构件，所述的空心半圆柱体构件的前侧为圆弧面，空心半圆柱体构件的后侧为平面，空心半圆柱体构件的后侧面中设置有开口，所述的开口的长度方向与空心半圆柱体构件的轴向平行或者重合，空心半圆柱体构件内沿径向上下平行设置有一个第一加强筋板和一个第二加强筋板，所述的第一加强筋板中设置有一个第一通孔，所述的第二加强筋板中设置有一个第二通孔，所述的第一通孔与第二通孔同轴，第一通孔和第二通孔中设置有一个丝杆，所述的丝杆与第二通孔之间通过轴承连接，丝杆的下端延伸到第二加强筋板的下侧并设置有限位双螺母，丝杆的上端设置有一个锁紧螺母，所述的锁紧螺母与第一加强筋板的上侧面相邻，所述的连接端总成包括一个第一连接构件，所述的第一连接构件的前侧面中上下平行设置有一个第一凸台和一个第二凸台，所述的第一凸台和第二凸台延伸到空心半圆柱体构件内，第一凸台中设置有一个螺纹孔，第二凸台中设置有一个第三通孔，丝杆穿过所述的螺纹孔和第三通孔并与螺纹孔通过螺纹配合。
16.如权利要求15所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：空心半圆柱体构件的上端设置有一个吊钩。
17.如权利要求15所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：第一连接构件的后侧与所述的两个直线滚动导轨的前端连接。
18.如权利要求15所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：空心半圆柱体构件的后侧平面的两侧边缘处平行于轴向各自设置有一个长条形压板，任意一个所述的长条形压板均通过螺栓与空心半圆柱体构件连接。
19.如权利要求1所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：所述的加载器由一个平板式加载装置构成，所述的平板式加载装置包括一个钢板和一个连接件，所述的钢板呈矩形，钢板的后侧沿其长度方向上下平行设置有两条横向加强肋板，所述的连接件呈矩形，连接件设置在钢板后侧的中心位置上并位于所述的两条横向加强肋板之间， 在连接件钢板的后侧之间、与沿连接件的对角线的延长线设置有四个加强筋。
20.如权利要求19所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：所述的横向加强肋板由呈梯形的钢板构成。
21.如权利要求19所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：所述的加强筋由呈楔形的钢板构成。
22.如权利要求19所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：所述的连接件中设置有两个以上数目的连接孔。
23.如权利要求19所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：连接件的后侧通过螺栓与所述的两个直线滚动导轨的前端连接。
24.如权利要求1所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：任意一个所述的直线滚动导轨均各自包括一个导轨体，所述的导轨体是横截面呈长方形的柱体，导轨体的四个侧面中沿其长度方向各自设置有一个轨道，所述的导轨支架的数目与直线滚动导轨的数目相等，任意一个导轨支架的上端均各自设置有支架顶盖，所述的支架顶盖与导轨支架构成四方形框架，导轨体及所述的轨道各自从一个所述的四方形框架中穿过，四方形框架的四个内侧壁中各自设置有一个滑块，任意一个所述的滑块与其相邻的轨道之间均设置有滚柱和滚柱保持器，任意一个滑块与其相邻的轨道均构成滚动副。
25.如权利要求24所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：所述的轨道的两个侧壁中均设置有凹槽，所述的滚柱位于所述的凹槽内。
26.如权利要求24所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：所述的滑块通过螺栓固定在导轨支架或者支架顶盖上。
27.如权利要求24所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：所述的导轨体中设置有复数个散热孔，所述的散热孔沿轨道的长度方向排列，任意一个散热孔均从轨道的一个侧壁贯穿到其相向侧壁。
28.如权利要求15所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：台架总成中设置有一个汽车车身定位装置，所述的汽车车身定位装置与加载器相向设置，汽车车身定位装置包括4个轮毂定位装置。
29.如权利要求15所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：利用一个汽车车身定位装置将待测车辆装上台架总成，根据被测位置，进行X向、Y向以及绕Z轴的调节，使待测车辆与加载器垂直，根据加载器与车身的相对高度差，对加载器的进行调节，在待测车辆的侧门框架上布置一个以上数目的变形参考点和典型特征点，同时记录所述的变形参考点和典型特征点X、Y、Z坐标，将三个摄像头的镜头视野覆盖加载器及变形参考点和典型特征点，利用控制计算机启动液压伺服系统，对加载器进行加载，同时，利用同步信号装置向图像处理计算机发出同步信号或者启动摄像头，利用摄像头摄取全部加载行程中的变形参考点和典型特征点的位置，利用控制计算机计算并在显示器上显示以运动距离为变量的载荷曲线，在加载行程到达终点时，利用同步信号装置向图像处理计算机再次发出同步信号或者关闭摄像头，利用控制计算机控制液压伺服系统换向，将加载器复位。
30.如权利要求1所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：利用图象三维测量法根据三个摄像头的空间位置及其各自摄取的变形参考点和典型特征点的图像，计算得到任意一个变形参考点和典型特征点的X、Y、Z向坐标及其位移数据。
31.如权利要求1所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：所述的图像处理系统还包括红外热像图采集装置，利用所述的摄像头红外热像图采集装置采集车身结构件的红外热像图，根据所述的红外热像图可判断车身结构件屈服点的分布。
32.如权利要求1所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：所述的控制计算机还连接有激光测距仪，利用所述的激光测距仪取得车身结构件上的基准点或者关键参考点在试验前后的静态位置，用作计算边界，并采集车身结构件上的变形点的插值移动位置。
33.如权利要求1所述的车身安全性的多功能试验系统，其特征在于：本发明还可以用于车顶的强度试验，台架总成中设置有一个用于车顶试验的汽车车身定位装置，汽车车身定位装置与平板式加载装置相向设置，汽车车身定位装置包括一个固定板，固定板中设置有汽车车身连接装置或者汽车轮毂连接装置，固定板的下侧固定设置有一个轴，轴的两端各自设置有一个轴承装置，任意一个轴承装置均各自固定设置在一个连接块上，任意一个连接块均与试验室大平台连接，固定板背向平板式加载装置的一侧铰接有三根支撑杆，任意一个支撑杆的下端均各自铰接有一个连接板，任意一个连接板均可在试验室大平台上任意定位。
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