CN104390601B - 基于激光传导的车身变形检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于激光传导的车身变形检测装置，包括轿车的前桥、后桥、以及位于两侧的第一侧桥和第二侧桥，所述前桥上设有激光器和第一金属反射板，所述第一侧桥上设有第二金属反射板，所述后桥上设有第三金属反射板和第四金属反射板，所述第二侧桥上设有可检测激光位置的接收板，第一金属反射板、第二金属反射板、第三金属反射板、第四金属反射板、接收板竖向设置，激光器发出激光，经由第一金属反射板、第二金属反射板、第三金属反射板、第四金属反射板到达接收板，通过激光打在接收板上的位置判断车身的变形位置和变形程度。本发明优点：可快捷方便的检测车身变形位置和程度、能对车身的整体变形做出定位、检测成本低。

Description

基于激光传导的车身变形检测装置

技术领域

本发明涉及一种轿车的车身变形检测装置。

背景技术

当轿车在崎岖不平的道路上行驶时，车架可能产生扭转变形以及在纵向平面内的弯曲变形；当一边车轮遇到障碍时，还可能使整个车架扭曲成菱形；当发生碰撞时，碰撞的能量将被车身吸收，使之发生变形，这些变形将直接作用在和车架固连的车身上，载荷的反复作用会使车身变形。车身变形会影响安装在其上的各部件和总成的关系，使之产生干涉，还会影响车桥车轮的位置，加速轮胎的磨损，使车辆的燃油经济性下降，影响行驶性能，严重时车身会因为疲劳破坏而在某些部位产生裂纹而折断，产生严重的后果。因此，如何检测车身变形以及变形的程度就成了保障安全行驶的关键问题。

尽管车身变形的危害巨大，但是车身的变形是微小的，肉眼几乎无法识别，而且这种变形只有在积累到一定的程度后，其危害才会体现出来。目前用于车身变形检测的技术主要有以下几类——经验检测、工具检测、量规检测、机械式三维系统检测、电子式测量系统检测等。

经验检测，例如目测检测和手感检测，主要凭借维修人员的感觉和经验，比较粗糙，只能大致判断出车身较为明显的变形，有相当的误差，只能提供最原始的参考标准。工具检测有样板检测、车身锉检测、钢板尺检测以及钢卷尺检测等，利用工具对的一些关键部位进行检测，精确度比经验检测高，但是该检测技术只能着眼于“点”，无法对的整体变形做定位，而且对于那些难以用工具检测的部位“无能为力”。量规检测主要有轨道式量规检测、杆式中心量规检测、链式中心量规检测、麦弗逊撑杆式中心量规检测等，该技术按照检测位置的不同采取不同的检测方法，侧重于部分整体，能够较好地代表车身变形的程度。机械式三维系统检测通过专门的检测台，精确测量的各项尺寸，再和出厂数据作对比，来最终确定变形的程度，是目前较为通用的检测技术，但由于其精度受检测台检测工具的精度所限，该技术的精确度还比较有限。电子式测量系统检测使用计算机和传感器对变形进行检测，精度高，测量准确，但成本最高，实际应用不如机械式三维系统检测技术广泛。

发明内容

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种可快捷方便的检测车身变形位置和程度、能对车身的整体变形做出定位、检测成本低的基于激光传导的车身变形检测装置。

本发明采用以下的技术方案：

基于激光传导的车身变形检测装置，包括轿车的前桥、后桥、以及位于两侧的第一侧桥和第二侧桥，所述前桥上固定安装有激光器和第一金属反射板，所述第一侧桥上固定安装有第二金属反射板，所述后桥上固定安装有第三金属反射板和第四金属反射板，所述第二侧桥上固定安装有可检测激光位置的接收板，第一金属反射板、第二金属反射板、第三金属反射板、第四金属反射板、接收板竖向设置，激光器发出激光，经由第一金属反射板、第二金属反射板、第三金属反射板、第四金属反射板到达接收板，通过激光打在接收板上的位置判断车身的变形位置和变形程度；

所述第一金属反射板、第三金属反射板、第四金属反射板具有成夹角布置的两块反射板，第二金属反射板为水平布置的单块反射板，激光在第一金属反射板、第三金属反射板、第四金属反射板上分别反射两次，在第二金属反射板上反射一次；

所述接收板具有位于中部的误差积累区以及位于误差积累区之外的车身变形区，车身变形区具有可检测激光位置的刻度线，刻度线以误差积累区为中心垂直布置，当激光位于误差积累区之内时判断车身变形在合理范围内，当激光位于车身变形区时可通过激光在车身变形区的刻度位置判断车身的变形位置以及变形程度；

所述误差积累区为椭圆；椭圆的长轴竖直设置，以在长轴方向上消除由于轿车轮胎胎压不等或路面不平而产生的误差。

作为优选，所述激光器位于第一金属反射板的上端，第一侧桥位于上端，第二侧桥位于下端，第三金属反射板位于第四金属反射板的下端。

或者，所述激光器位于第一金属反射板的下端，第一侧桥位于下端，第二侧桥位于上端，第三金属反射板位于第四金属反射板的上端。

进一步，所述车身变形区为方形。

优选的，所述激光器为小功率激光器。

优选的，所述第一金属反射板、第二金属反射板、第三金属反射板、第四金属反射板为光洁金属反射板。

优选的，所述接收板为半透明刻度接收板。

本发明的有益效果在于：轿车的车桥包括前桥、后桥、第一侧桥、第二侧桥，前桥连接两个前轮，后桥连接两个后轮，第一侧桥、第二侧桥通过车身和前桥、后桥固连在一起，在前桥上设置激光器和第一金属反射板，在第一侧桥上设置第二金属反射板，在后桥上设置第三金属反射板和第四金属反射板，在第二侧桥上设置接收板，激光经由第一金属反射板、第二金属反射板、第三金属反射板、第四金属反射板到达接收板，通过激光打在接收板上的位置判断车身的变形位置和变形程度。

本发明主要利用激光的高方向性、高单色性和光的反射规律，最大限度地保证光线在传播过程中具有较高的方向性和较低的发散性，以提高最终打在接收板上的精确度，驾驶员或检修人员只要查看激光光束打在接收板的最终位置，就可以大致判断出车桥的变形程度，也就可以判断出车身的变形程度，十分快捷和方便，检测成本不高。

激光的最终反射位置随光程的增大而变化得越明显。在相同的发射点和反射终点距离下，随着反射面的增多，光程越长，本发明在前桥上设置第一金属反射板，在第一侧桥上设置第二金属反射板，在后桥上设置第三金属反射板和第四金属反射板，并将第一金属反射板、第三金属反射板、第四金属反射板设置成呈夹角布置的两块反射板，以增大光程和实现本方案。车身变形会影响车桥的变形，只要车桥上的某一反射面具有微小的变形或者转动，则反射终点的位置将会发生比较明显的移动变化，也就是说激光传导具有微变形放大作用，可以很方便地运用在车身变形检测技术上。

由于轿车的车桥和车身车架固连为一体，车身变形会直接影响车桥的位置，从而影响车轮的位置，而车轮的位置将直接决定轿车的转向性能、制动性能以及安全性能。车身变形过大会导致车轮位置变异过大，这不仅会造成车辆行驶方向偏离中心，转向失调，还会加速轮胎的磨损，在高速状况下，还可能导致轮胎爆裂的严重事故。本发明着眼于车桥的变形，因为车桥是连接车身和车轮的中间载体，既可以直接反映车身变形的位置和程度，也可以预测车轮的位置精度，而且在安装检测装置时比较方便。

误差积累区设置成为一个具有一定面积的椭圆。由于轿车在复杂多变的行驶过程中，车桥或多或少会处于扭转、弯曲、拉伸、压缩等状态下，长期下来，难免会造成车桥的变形，而这种变形尚未影响到轿车的正常安全行驶，因此有必要设置一个误差积累区来缓和车桥的正常变形。另外，轿车如果发生了轻微的碰撞，由于缓冲吸能的原因，碰撞能量将直接被车身吸收，进而使车身车桥发生变形，但是这种变形由于比较微小，尚未影响到整车的结构和性能，因此也有必要设置一个误差积累区以免造成误判。

椭圆的长轴竖直设置，和轿车的纵向轴线相垂直。由于轿车的四个轮胎胎压很难做到完全一样，尽管在平坦的路面，轿车的底盘各处距离地面的高度也不会是完全相同的，而金属反射板是安装在车桥上的，这也导致了在不同胎压差之下，激光光束并不总是沿着相同一水平面进行传播，即激光光束打在接收板的位置可能是上下跳动的，每次检测它不一定都打在同一个基准点上，因此，椭圆的长轴竖直设置，设置成和轿车纵向轴线相互垂直，以在长轴方向上更多地消除由于轿车轮胎胎压不等或路面不平而产生的误差。

反射板选择金属反射板的原因：理论上而言，只要具有光滑反射面的物质都可以作为该检测技术的反射板，如玻璃、金属、光洁陶瓷、水面等。考虑到反射板是安装在轿车车桥的，而且轿车的行驶状况复杂多变，决定了反射板要经常承受各种力和振动，还可能会被灰尘、污水等污染，因此反射板要具有较高的强度、韧性、抗变形能力以及便于安装和清洁，综合以上几点，金属反射板是较为合适的反射装置。

选择小功率激光发射器的原因：首先，该车身变形检测技术最终的评判标准是激光束打在接收板的终点位置，因此只要能够看清楚激光束的打点位置便可。其次，大功率的激光发射器成本高，尺寸大，安装不便，使轿车的路面通过性下降，耗能严重，而且人眼不可直接接触，还可能会聚集能量对接收板造成一定的损害；而小功率的激光发射器成本较低，尺寸精致，安装快捷简单，几乎不影响轿车的路面通过性，耗能不大，人眼可以短时间直接接触，也不会对接收板造成损害，因此选择小功率的激光发射器。

本发明可快捷方便的检测车身变形位置和程度、能对车身的整体变形做出定位、检测成本低。

附图说明

图1为本发明实施例一的整体结构示意图。

图2为本发明的接收板的结构示意图。

附图标号：1-前桥；2-激光器；3-第一金属反射板；4-第一侧桥；5-第二金属反射板；6-接收板；7-第三金属反射板；8-第四金属反射板；9-后桥；10-第二侧桥；11-误差积累区；12-车身变形区；13-刻度线；14-前轮；15-后轮

具体实施方式

实施例一

参照图1-2：基于激光传导的车身变形检测装置，包括轿车的前桥1、后桥9、以及位于两侧的第一侧桥4和第二侧桥10，所述前桥1上固定安装有激光器2和第一金属反射板3，所述第一侧桥4上固定安装有第二金属反射板5，所述后桥9上固定安装有第三金属反射板7和第四金属反射板8，所述第二侧桥10上固定安装有可检测激光位置的接收板6，第一金属反射板3、第二金属反射板5、第三金属反射板7、第四金属反射板8、接收板6竖向设置，激光器2发出激光，经由第一金属反射板3、第二金属反射板5、第三金属反射板7、第四金属反射板8到达接收板6，通过激光打在接收板6上的位置判断车身的变形位置和变形程度；

本实施例中，所述激光器2位于第一金属反射板3的上端，第一侧桥4位于上端，第二侧桥10位于下端，第三金属反射板7位于第四金属反射板8的下端。所述第一金属反射板3、第三金属反射板7、第四金属反射板8具有成夹角布置的两块反射板，第二金属反射板5为水平布置的单块反射板，激光在第一金属反射板3、第三金属反射板7、第四金属反射板8上分别反射两次，在第二金属反射板5上反射一次；

所述接收板6具有位于中部的误差积累区11以及位于误差积累区11之外的车身变形区12，车身变形区12具有可检测激光位置的刻度线13，刻度线13以误差积累区11为中心垂直布置，分成四个象限，当激光位于误差积累区11之内时可判断车身变形在合理范围内，当激光位于车身变形区12时可通过激光在车身变形区的刻度位置判断车身的变形位置以及变形程度。本实施例中，所述误差积累区11为椭圆，椭圆的长轴竖直设置，和轿车的纵向轴线相垂直。车身变形区12呈方形。

本实施例中，所述激光器2为小功率激光器，所述第一金属反射板3、第二金属反射板5、第三金属反射板7、第四金属反射板8为光洁金属反射板，所述接收板6为半透明刻度接收板。

本实施例的工作原理是：轿车的车桥包括前桥、后桥、第一侧桥、第二侧桥，前桥1连接两个前轮14，后桥9连接两个后轮15，第一侧桥、第二侧桥通过车身和前桥、后桥固连在一起，本实施例在前桥1上设置激光器和第一金属反射板3，在第一侧桥4上设置第二金属反射板5，在后桥9上设置第三金属反射板7和第四金属反射板8，在第二侧桥10上设置接收板6，激光经由第一金属反射板3、第二金属反射板5、第三金属反射板7、第四金属反射板8到达接收板6，通过激光打在接收板6上的位置判断车身的变形位置和变形程度；

本发明主要利用激光的高方向性、高单色性和光的反射规律，最大限度地保证光线在传播过程中具有较高的方向性和较低的发散性，以提高最终打在接收板上的精确度，驾驶员或检修人员只要查看激光光束打在接收板的最终位置，就可以大致判断出车桥的变形程度，也就可以判断出车身的变形程度，十分快捷和方便，检测成本不高。

激光的最终反射位置随光程的增大而变化得越明显。在相同的发射点和反射终点距离下，随着反射面的增多，光程越长，本发明在前桥上设置第一金属反射板，在第一侧桥上设置第二金属反射板，在后桥上设置第三金属反射板和第四金属反射板，并将第一金属反射板、第三金属反射板、第四金属反射板设置成呈夹角布置的两块反射板，以增大光程和实现本方案。车身变形会影响车桥的变形，只要车桥上的某一反射面具有微小的变形或者转动，则反射终点的位置将会发生比较明显的移动变化，也就是说激光传导具有微变形放大作用，可以很方便地运用在车身变形检测技术上。

由于轿车的车桥和车身车架固连为一体，车身变形会直接影响车桥的位置，从而影响车轮的位置，而车轮的位置将直接决定轿车的转向性能、制动性能以及安全性能。车身变形过大会导致车轮位置变异过大，这不仅会造成车辆行驶方向偏离中心，转向失调，还会加速轮胎的磨损，在高速状况下，还可能导致轮胎爆裂的严重事故。本发明着眼于车桥的变形，因为车桥是连接车身和车轮的中间载体，既可以直接反映车身变形的位置和程度，也可以预测车轮的位置精度，而且在安装检测装置时比较方便。

误差积累区设置成为一个具有一定面积的椭圆。由于轿车在复杂多变的行驶过程中，车桥或多或少会处于扭转、弯曲、拉伸、压缩等状态下，长期下来，难免会造成车桥的变形，而这种变形尚未影响到轿车的正常安全行驶，因此有必要设置一个误差积累区来缓和车桥的正常变形。另外，轿车如果发生了轻微的碰撞，由于缓冲吸能的原因，碰撞能量将直接被车身吸收，进而使车身车桥发生变形，但是这种变形由于比较微小，尚未影响到整车的结构和性能，因此也有必要设置一个误差积累区以免造成误判。

椭圆的长轴竖直设置，和轿车的纵向轴线相垂直。由于轿车的四个轮胎胎压很难做到完全一样，尽管在平坦的路面，轿车的底盘各处距离地面的高度也不会是完全相同的，而金属反射板是安装在车桥上的，这也导致了在不同胎压差之下，激光光束并不总是沿着相同一平面进行传播的，即激光光束打在接收板的位置可能是上下跳动的，每次检测它不一定都打在同一个基准点上，因此，椭圆的长轴竖直设置，设置成和轿车纵向轴线相互垂直，以在长轴方向上更多地消除由于轿车轮胎胎压不等或路面不平而产生的误差。

反射板选择金属反射板的原因：理论上而言，只要具有光滑反射面的物质都可以作为该检测技术的反射板，如玻璃、金属、光洁陶瓷、水面等。考虑到反射板是安装在轿车车桥的，而且轿车的行驶状况复杂多变，决定了反射板要经常承受各种力和振动，还可能会被灰尘、污水等污染，因此反射板要具有较高的强度、韧性、抗变形能力以及便于安装和清洁，综合以上几点，金属反射板是较为合适的反射装置。

选择小功率激光发射器的原因：首先，该车身变形检测技术最终的评判标准是激光束打在接收板的终点位置，因此只要能够看清楚激光束的打点位置便可。其次，大功率的激光发射器成本高，尺寸大，安装不便，使轿车的路面通过性下降，耗能严重，而且人眼不可直接接触，还可能会聚集能量对接收板造成一定的损害；而小功率的激光发射器成本较低，尺寸精致，安装快捷简单，几乎不影响轿车的路面通过性，耗能不大，人眼可以短时间直接接触，也不会对接收板造成损害，因此选择小功率的激光发射器。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于：所述激光器位于第一金属反射板的下端，第一侧桥位于下端，第二侧桥位于上端，第三金属反射板位于第四金属反射板的上端。本实施例相当于实施例一相对于水平线的镜面反射结构。

上述实施例仅是本发明的较佳实施例而已，本发明的保护范围不仅限于上述实施例，本发明的保护范围可延伸至本领域技术人员根据本发明的技术构思所能想到的等同技术手段。

Claims (7)

1.基于激光传导的车身变形检测装置，其特征在于：包括轿车的前桥、后桥、以及位于两侧的第一侧桥和第二侧桥，所述前桥上固定安装有激光器和第一金属反射板，所述第一侧桥上固定安装有第二金属反射板，所述后桥上固定安装有第三金属反射板和第四金属反射板，所述第二侧桥上固定安装有可检测激光位置的接收板，第一金属反射板、第二金属反射板、第三金属反射板、第四金属反射板、接收板竖向设置，激光器发出激光，经由第一金属反射板、第二金属反射板、第三金属反射板、第四金属反射板到达接收板，通过激光打在接收板上的位置判断车身的变形位置和变形程度；

所述第一金属反射板、第三金属反射板、第四金属反射板具有成夹角布置的两块反射板，第二金属反射板为水平布置的单块反射板，激光在第一金属反射板、第三金属反射板、第四金属反射板上分别反射两次，在第二金属反射板上反射一次；

所述接收板具有位于中部的误差积累区以及位于误差积累区之外的车身变形区，车身变形区具有可检测激光位置的刻度线，刻度线以误差积累区为中心垂直布置，当激光位于误差积累区之内时判断车身变形在合理范围内，当激光位于车身变形区时可通过激光在车身变形区的刻度位置判断车身的变形位置以及变形程度；

所述误差积累区为椭圆；椭圆的长轴竖直设置，以在长轴方向上消除由于轿车轮胎胎压不等或路面不平而产生的误差。

2.如权利要求1所述的基于激光传导的车身变形检测装置，其特征在于：所述激光器位于第一金属反射板的上端，第一侧桥位于上端，第二侧桥位于下端，第三金属反射板位于第四金属反射板的下端。

3.如权利要求1所述的基于激光传导的车身变形检测装置，其特征在于：所述激光器位于第一金属反射板的下端，第一侧桥位于下端，第二侧桥位于上端，第三金属反射板位于第四金属反射板的上端。

4.如权利要求2或3所述的基于激光传导的车身变形检测装置，其特征在于：所述车身变形区为方形。

5.如权利要求4所述的基于激光传导的车身变形检测装置，其特征在于：所述激光器为小功率激光器。

6.如权利要求5所述的基于激光传导的车身变形检测装置，其特征在于：所述第一金属反射板、第二金属反射板、第三金属反射板、第四金属反射板为光洁金属反射板。

7.如权利要求6所述的基于激光传导的车身变形检测装置，其特征在于：所述接收板为半透明刻度接收板。