CN105004502A - 安全气囊线性冲击试验平台及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全气囊线性冲击试验平台及其试验方法，所述安全气囊线性冲击试验平台包括气动装置模块、气囊线性冲击模块、气囊安装模块、待测安全气囊、坐标板以及试验台架，在试验台架上还安装有一光电速度传感器和两台高速摄像机；其试验方法，包括如下步骤：1）调节试验平台至初始状态；2）将待测气囊安装于气囊安装模上；3）调节调压阀至设定压强；4）启动气压泵；5）活塞气缸推动冲击块；6）记录安全气囊展开的全过程；7）冲击块与待测安全气囊的接触力通过加速度传感器检测；8）将记录的数据进行分析及信号处理；9）最终得出待测安全气囊动态特性参数。本发明能够有效测量冲击过程中气囊的动态特性，从而提高试验的准确性。

Description

安全气囊线性冲击试验平台及试验方法

技术领域

本发明涉及一种安全气囊试验平台，属于汽车零部件试验技术领域，尤其涉及一种安全气囊线性冲击试验平台及试验方法。

背景技术

汽车上常见的安全气囊可分为驾驶员气囊DAB、副驾驶气囊PAB，侧面气囊SAB，膝部气囊KAB和气帘CAB。在气囊的研发阶段需要通过试验来获取气囊的动态特性，而汽车安全气囊主要通过试验与仿真相结合的方法进行研究与开发，试验可以为仿真结果提供比较，以验证气囊仿真模型的准确性和有效性，用于气囊零部件的仿真对标。气囊试验按照气囊的种类，可以分为驾驶员气囊试验、副驾驶员气囊试验、膝部气囊试验、侧面气囊试验、气帘试验等。为了详细掌握每种气囊的充气特性以及气囊的展开形状等动态特性，通常需要对气囊完成以下三个实验：1)气体发生器试验；2)静态起爆试验；3)气囊动态冲击试验。

目前气囊动态冲击试验为获取不同的气囊动态特性分为：1）半球试验，2）跌落塔试验，3）摆锤试验，4）落锤冲击试验，5）胸块冲击试验。其中：落锤冲击试验：将气囊固定在铁板上，起爆气囊，落锤以一定的速度落下，使落锤在气囊完全展开的时候刚好和气囊接触上，其目的是获得落锤的加速度曲线，得到气囊的泄气特性。胸块冲击试验：在美国FMVSS203中，要求躯块仿型器以24KM/h的速度撞向展开的气囊，利用躯干模块发射器和线性冲击机进行向气囊模块发射冲击的冲击试验，试验的最终目的是获得躯块的加速度随时间变化的曲线。

但传统的试验装置只能对气囊进行一种试验，从而需要多个气囊试验装置，不仅试验成本高，并且资源浪费较大。同时，现有的试验装置及试验方法中，无法有效地获取气囊冲击时的动态特性，从而造成气囊试验的准确性较低。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于怎样解决现有试验装置功能单一，试验成本高，试验精确度低的问题，提供一种安全气囊线性冲击试验平台及试验方法，能够有效测量冲击过程中气囊的动态特性，从而提高试验的准确性；并且能够在该平台上进行多种试验，从而使试验平台的功能更多，以降低试验成本。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种安全气囊线性冲击试验平台，其特征在于：包括气动装置模块、气囊线性冲击模块、气囊安装模块、待测安全气囊、坐标板以及试验台架，所述气动装置模块安装于试验台架的一端，其包括气压泵、储气罐、活塞气缸和调节阀，所述气压泵与储气罐相连，储气罐经调节阀后与活塞气缸相连；所述气囊安装模块位于试验台架的另一端，其包括安装支架、气囊夹具和定位夹具，所述待测安全气囊通过气囊夹具安装于安装支架上，并能够在安装支架上上下以及左右移动，通过定位夹具能够对气囊夹具进行固定；

所述气囊线性冲击模块包括冲击块和冲击块支架，所述冲击块与冲击块支架固定连接，该冲击块支架通过导轨与试验台架滑动连接，且冲击块支架能够沿导轨从试验台架的一端移动到另一端；该试验台架上设有一触发开关，冲击块在滑动过程中能够打开触发开关；所述触发开关与一延时装置相连，该延时装置与待测安全气囊的气体发生器相连，通过延时装置能够点爆气囊中的气体发生器；

所述坐标板竖直设置于试验台架一侧，其坐标指示面靠近试验台架，用于测量高速摄像机所拍摄画面中冲击快与待测安全气囊之间以及待测安全气囊本身展开过程的相对位置关系；在试验台架上还安装有一光电速度传感器和两台高速摄像机，所述光电速度传感器通过传感器支架安装于试验台的一侧，通过速度传感器能够对冲击块与待测安全气囊接触前的速度进行检测；两高速摄像机分别通过一摄像机支架固定于地面，其中，一台高速摄像机位于试验台架远离座板板的一侧，能够对待测安全气囊展开过程的侧视方向进行摄像，另一高速台摄像机位于试验台架远离气囊安装模块的一端，能够对待测安全气囊展开过程的正视方向进行摄像。

进一步地，在冲击块上布置有加速度传感器。

进一步地，在实验台架上设有数个光源，通过光源发出的光能够将实验台架照亮，以便于高速摄像机进行摄像。

进一步地，所述速度传感器采用光电速度传感器，所述高速摄像机的录像的帧速率为1000FPS。

一种基于上述安全气囊线性冲击试验平台的试验方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）调节试验平台至初始状态；

2）将待测气囊安装于气囊安装模块的定位夹具上，并通过调节定位夹具的位置，使待测安全气囊的位置与冲击块的位置相对应；

3）调节调压阀至设定压强；

4）启动气压泵，通过气压泵对储气罐进行充气，当储气罐内气压大于等于调节阀所设定的气压值时，储气罐通过调节阀向活塞气缸恒定供气；

5）活塞气缸通过活塞杆推动冲击块，使冲击块以一定的加速度朝气囊方向移动，直至冲击块与活塞杆脱离；

6）当冲击块在滑动过程中打开了触发开关后，通过延时装置延时后给待测安全气囊发送信号，点爆待测安全气囊，并通过高速摄像机记录安全气囊展开的全过程；

7）当待测安全气囊完全展开时，冲击块和待测安全气囊接触；当冲击块和待测安全气囊接触后，冲击块与待测安全气囊的接触力通过安装在冲击块上的加速度传感器检测；

8）关闭气压泵，开始观测试验结果，并将记录的数据进行分析及信号处理：具体包括光电传感器采集的速度信号、加速度传感器采集的加速度信号、以及高速摄像机采集的信号；对所采集的速度信号和加速度信号进行A/D转换、去直流以及滤波处理，最后得到速度波形与加速度波形，利用以上数据建立气囊模型；将两高速摄像机采集的信号传送到计算机，在计算机上同步观察两高速摄像机采集的待测安全气囊点爆后展开形态，从而检验待测安全气囊的技术性能；

9）重复步骤1）—8）数次，对气囊模型进行优化改进，最终得出待测安全气囊动态特性参数。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、结构简单，通过调节气囊夹具的位置并通过定位夹具进行定位，能够实现不同位置的安全气囊的试验，从而使整个试验平台的功能更多，适用范围更广，从而降低试验成本。

2、整个过程中采用动态测量，从而能够更好地对安全气囊进行检查，并得到安全气囊冲击时的动态特性，从而提高安全气囊试验的准确性。

3、本试验平台还能进行胸块冲击试验，从而使本试验平台的功能更多，进一步提高适用性，从而降低试验成本。

附图说明

图1为本发明中试验平台的俯视图。

图中：1—试验台架，2—气压泵，3—储气罐，4—活塞气缸，5—安装支架，6—冲击块，7—冲击块支架，8—坐标板，9—光电速度传感器，10—高速摄像机，11—待测安全气囊。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例：参见图1，一种安全气囊线性冲击试验平台，包括气动装置模块、气囊线性冲击模块、气囊安装模块、待测安全气囊11、坐标板8以及试验台架1。所述气动装置模块安装于试验台架1的一端，其包括气压泵2、储气罐3、活塞气缸4和调节阀，所述气压泵2与储气罐3相连，储气罐3经调节阀后与活塞气缸4相连；所述气囊安装模块位于试验台架1的另一端，其包括安装支架5、气囊夹具和定位夹具，所述待测安全气囊11通过气囊夹具安装于安装支架5上，并能够在安装支架5上上下以及左右移动，通过定位夹具能够对气囊夹具进行固定。

所述气囊线性冲击模块包括冲击块6和冲击块支架7，所述冲击块6与冲击块支架7固定连接，该冲击块支架7通过导轨与试验台架1滑动连接，且冲击块支架7能够沿导轨从试验台架1的一端移动到另一端。该试验台架1上设有一触发开关，冲击块6在滑动过程中能够打开触发开关；所述触发开关与一延时装置相连，该延时装置与待测安全气囊11的气体发生器相连，通过延时装置能够点爆气囊中的气体发生器；从而对待测安全气囊11充气，使待测安全气囊11展开。

所述坐标板8竖直设置于试验台架1一侧，其坐标指示面靠近试验台架1，用于测量高速摄像机10所拍摄画面中冲击快与待测安全气囊11之间以及待测安全气囊11本身展开过程的相对位置关系。具体实施时，所述坐标指示面由若干交替分布的（黄黑相间）两色方格构成，从而能够准确地反映出冲击快与待测安全气囊11之间以及待测安全气囊11本身展开过程的相对位置变化。

在试验台架1上还安装有一光电速度传感器9和两台高速摄像机10。所述光电速度传感器9通过传感器支架安装于试验台远离坐标板8的一侧，通过速度传感器能够对冲击块6与待测安全气囊11接触前的速度进行检测；由于冲击块6被气动装置加速度后速度较为稳定（匀速运动），而待测安全气囊11展开速度也基本一致，因此，实际制作时，将光电速度传感器9布置在距离气囊安装模块0.8—1.2m处。在冲击块6上安装有加速度传感器，以获取冲击时冲击块6的加速度曲线。两高速摄像机10分别通过一摄像机支架固定于地面，其中，一台高速摄像机10位于试验台架1远离座板板的一侧，能够对待测安全气囊11展开过程的侧视方向进行摄像，另一高速台摄像机位于试验台架1远离气囊安装模块的一端，能够对待测安全气囊11展开过程的正视方向进行摄像。通过两台高速摄像机10在冲击块6分别在待测安全气囊11正视方向与侧视方向对待测安全气囊11的展开过程进行摄像，能够分别对待测安全气囊11的X、Y、Z三个方向的展开过程进行摄像，以全方位的对待测安全气囊11的展开过程进行记录。所述速度传感器采用光电速度传感器9，所述高速摄像机10的录像的帧速率为1000FPS，以更好地记录待测安全气囊11的整个展开过程。在实验台架上设有数个光源，通过光源发出的光能够将实验台架照亮，以便于高速摄像机10进行摄像。

一种基于上述安全气囊线性冲击试验平台的试验方法，包括如下步骤：

1）调节试验平台至初始状态；即将活塞气缸4内的气体排出，使活塞杆完全收缩，并使冲击块6与活塞杆的端部紧贴。

2）将待测安全气囊11安装于气囊安装模块的定位夹具上，并通过调节定位夹具的位置，使待测安全气囊11的位置与冲击块6的位置相对应，即冲击时冲击块6能够与安全气囊所要求的位置相接触。

3）调节调压阀至设定压强。

4）启动气压泵2，通过气压泵2对储气罐3进行充气，当储气罐3内气压大于等于调节阀所设定的气压值时，储气罐3通过调节阀向活塞气缸4恒定供气。

5）活塞气缸4通过活塞杆推动冲击块6，使冲击块6以一定的加速度朝待测安全气囊11方向移动，直至冲击块6与活塞杆脱离。此时，注意要控制冲击块6和待测安全气囊11接触时速度（即冲击快与活塞杆脱离后的速度），防止速度过大，将待测安全气囊11击穿。

6）当冲击块6在滑动过程中打开了触发开关后，通过延时装置延时后给待测安全气囊11发送信号，点爆待测安全气囊11，并通过高速摄像机10记录待测安全气囊11展开的全过程。

7）当待测安全气囊11完全展开时，冲击块6和待测安全气囊11接触；当冲击块6和待测安全气囊11接触后，冲击块6与待测安全气囊11的接触力通过安装在冲击块6上的加速度传感器检测。

8）关闭气压泵2，开始观测试验结果，并将记录的数据进行分析及信号处理：具体包括光电传感器采集的速度信号、加速度传感器采集的加速度信号、以及高速摄像机10采集的信号；对所采集的速度信号和加速度信号进行A/D转换、去直流以及滤波处理，最后得到速度波形与加速度波形，利用以上数据建立气囊模型。高速摄像机10用来拍摄记录冲击块6与待测安全气囊11接触瞬间待测安全气囊11的展开状态（其中一摄像机记录待测安全气囊11的正视图方向也就是YOZ平面的展开状况，另一摄像机记录待测安全气囊11侧视图也就是XOZ平面的展开情况），将两高速摄像机10采集的信号传送到计算机，在计算机上同步观察两高速摄像机10采集的待测安全气囊11点爆后展开形态，具体观察其充气展开过程、展开时间、充气饱满度及泄气过程等，从而检验气体待测安全气囊11（的发生器和气囊组件）的技术性能。

9）重复步骤1）—8）数次，对气囊模型进行优化改进，最终得出待测安全气囊11动态特性参数。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种安全气囊线性冲击试验平台，其特征在于：包括气动装置模块、气囊线性冲击模块、气囊安装模块、待测安全气囊、坐标板以及试验台架，所述气动装置模块安装于试验台架的一端，其包括气压泵、储气罐、活塞气缸和调节阀，所述气压泵与储气罐相连，储气罐经调节阀后与活塞气缸相连；所述气囊安装模块位于试验台架的另一端，其包括安装支架、气囊夹具和定位夹具，所述待测安全气囊通过气囊夹具安装于安装支架上，并能够在安装支架上上下以及左右移动，通过定位夹具能够对气囊夹具进行固定；

所述气囊线性冲击模块包括冲击块和冲击块支架，所述冲击块与冲击块支架固定连接，该冲击块支架通过导轨与试验台架滑动连接，且冲击块支架能够沿导轨从试验台架的一端移动到另一端；该试验台架上设有一触发开关，冲击块在滑动过程中能够打开触发开关；所述触发开关与一延时装置相连，该延时装置与待测安全气囊的气体发生器相连，通过延时装置能够点爆气囊中的气体发生器；

所述坐标板竖直设置于试验台架一侧，其坐标指示面靠近试验台架，用于测量高速摄像机所拍摄画面中冲击快与待测安全气囊之间以及待测安全气囊本身展开过程的相对位置关系；在试验台架上还安装有一光电速度传感器和两台高速摄像机，所述光电速度传感器通过传感器支架安装于试验台的一侧，通过速度传感器能够对冲击块与待测安全气囊接触前的速度进行检测；两高速摄像机分别通过一摄像机支架固定于地面，其中，一台高速摄像机位于试验台架远离座板板的一侧，能够对待测安全气囊展开过程的侧视方向进行摄像，另一高速台摄像机位于试验台架远离气囊安装模块的一端，能够对待测安全气囊展开过程的正视方向进行摄像。

2.根据权利要求1所述的安全气囊线性冲击试验平台，其特征在于：在冲击块上布置有加速度传感器。

3.根据权利要求1所述的安全气囊线性冲击试验平台，其特征在于：在实验台架上设有数个光源，通过光源发出的光能够将实验台架照亮，以便于高速摄像机进行摄像。

4.根据权利要求1所述的安全气囊线性冲击试验平台，其特征在于：所述速度传感器采用光电速度传感器，所述高速摄像机的录像的帧速率为1000FPS。

5.一种基于上述任一权利要求所述的安全气囊线性冲击试验平台的试验方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）调节试验平台至初始状态；

2）将待测气囊安装于气囊安装模块的定位夹具上，并通过调节定位夹具的位置，使待测安全气囊的位置与冲击块的位置相对应；

3）调节调压阀至设定压强；

4）启动气压泵，通过气压泵对储气罐进行充气，当储气罐内气压大于等于调节阀所设定的气压值时，储气罐通过调节阀向活塞气缸恒定供气；

5）活塞气缸通过活塞杆推动冲击块，使冲击块以一定的加速度朝气囊方向移动，直至冲击块与活塞杆脱离；

6）当冲击块在滑动过程中打开了触发开关后，通过延时装置延时后给待测安全气囊发送信号，点爆待测安全气囊，并通过高速摄像机记录安全气囊展开的全过程；

7）当待测安全气囊完全展开时，冲击块和待测安全气囊接触；当冲击块和待测安全气囊接触后，冲击块与待测安全气囊的接触力通过安装在冲击块上的加速度传感器检测；

8）关闭气压泵，开始观测试验结果，并将记录的数据进行分析及信号处理：具体包括光电传感器采集的速度信号、加速度传感器采集的加速度信号、以及高速摄像机采集的信号；对所采集的速度信号和加速度信号进行A/D转换、去直流以及滤波处理，最后得到速度波形与加速度波形，利用以上数据建立气囊模型；将两高速摄像机采集的信号传送到计算机，在计算机上同步观察两高速摄像机采集的待测安全气囊点爆后展开形态，从而检验待测安全气囊的技术性能；

9）重复步骤1）—8）数次，对气囊模型进行优化改进，最终得出待测安全气囊动态特性参数。