CN105423955B - 碳纤维复合材料车身构件测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳纤维复合材料车身构件测量装置，它是由一个工作平台、四组相同的PSD传感器阵列以及激光发射组件构成；四组相同的PSD传感器阵列的光敏面与工作平台上表面构成一个方体的四个侧面和底面的几何关系。激光发射组件包括一个基板、四个激光器以及三个球体。四个激光器发射的激光轴线位于同一平面内，且该平面平行于三个球体的球心连线形成的三角形所在的平面；四个激光器分成两组，每组中的两个激光器发射的激光轴线共线，两组激光器形成的两条线相交。本发明的测量装置结构简单，价格低廉，对操作者要求不高，而且可以达到很高的测量精度，完全能够替代三坐标测量机对碳纤维复合材料车身构件的测量。
Description
技术领域
本发明属于测量装置技术领域，具体涉及一种碳纤维复合材料车身构件测量装置。
背景技术
汽车车身的轻量化，对于降低汽车能耗具有重要意义。尤其是对于新能源汽车中的纯电动车，在目前电池性能远不如人意的情况下，在保证车身安全性的前提下，降低车身重量，更具有现实意义。宝马i3在这方面进行了率先尝试。外表并不瘦小的宝马i3，因为采用碳纤维复合材料车身，自重仅1224kg。
宝马i3的碳纤维复合材料车身是由若干碳纤维复合材料构件组合而成，生产一个碳纤维复合材料车身，首先要生产若干碳纤维复合材料构件，然后再将所有碳纤维复合材料构件组合而成。而生产过程中，必须对碳纤维复合材料构件外形尺寸和碳纤维复合材料车身整体外形尺寸进行测量。
常规的三坐标测量机，技术先进、功能强大、测量精度高，在科研、生产中广泛应用，能够满足很多产品外形尺寸的测量精度要求。但是也存在技术复杂、价格昂贵、设计制造难度大、对操作者要求高、测量效率偏低等问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种结构简单、价格低廉的碳纤维复合材料车身构件测量装置。
实现本发明上述目的的技术方案是：一种碳纤维复合材料车身构件测量装置，它是由一个工作平台、四组相同的PSD传感器阵列以及激光发射组件构成；每组PSD传感器阵列均由若干个光敏面位于同一平面内的PSD传感器组成。
所述四组相同的PSD传感器阵列与所述工作平台的位置关系满足以下条件：所述四组相同的PSD传感器阵列设置在所述工作平台上表面，并且所述四组相同的PSD传感器阵列的光敏面与所述工作平台上表面构成一个方体的四个侧面和底面的几何关系。
所述激光发射组件包括一个基板、固定安装在基板上方的四个激光器、固定安装在基板下方的三个支脚以及设置在每个支脚底端的球体。
所述四个激光器的位置关系满足以下条件：所述四个激光器的发射方向均朝向PSD传感器阵列；所述四个激光器发射的激光轴线位于同一平面内，且该平面平行于所述三个球体的球心连线形成的三角形所在的平面；所述四个激光器分成两组，每组中的两个激光器发射的激光轴线共线，两组激光器形成的两条线相交。
本发明具有的积极效果：本发明的测量装置结构简单，价格低廉，对操作者要求不高，而且可以达到很高的测量精度，完全能够替代三坐标测量机对碳纤维复合材料车身构件的测量。
附图说明
图1为本发明的测量装置的结构示意图。
图2为图1的俯视图。
具体实施方式
（实施例1）
见图1和图2，本实施例的碳纤维复合材料车身构件测量装置由一个工作平台1、四组相同的PSD传感器阵列2以及激光发射组件构成。
每组PSD传感器阵列2均由若干个（本实施例为400个，20×20阵列）光敏面位于同一平面内的PSD传感器21组成。
四组相同的PSD传感器阵列2设置在工作平台1上表面，并且四组相同的PSD传感器阵列2的光敏面与工作平台1上表面构成一个方体的四个侧面和底面的几何关系（图1中前后两组PSD传感器阵列2省略）。由此可以确定四组相同的PSD传感器阵列2上所有PSD传感器21的相对位置关系，记为M。
激光发射组件包括一个基板3、固定安装在基板3上方的四个激光器41、42、43、44、固定安装在基板3下方的三个支脚5以及设置在每个支脚5底端的球体6。
四个激光器41、42、43、44的发射方向均朝向PSD传感器阵列2。
四个激光器41、42、43、44发射的激光轴线位于同一平面内，且该平面平行于三个球体6的球心连线形成的三角形所在的平面。
其中，激光器41和激光器43发射的激光轴线共线（以下记为A线），激光器42和激光器44发射的激光轴线共线（以下记为B线），A线和B线相交。
由此可以确定四个激光器41、42、43、44发射的激光轴线（也即A线和B线）与三个球体6之间的相对位置关系，记为N1。
采用上述碳纤维复合材料车身构件测量装置对碳纤维复合材料车身构件进行测量的方法具体包括以下步骤：
①将碳纤维复合材料车身构件7置于工作平台1上，并位于四组相同的PSD传感器阵列2内，将激光发射组件的三个球体6在某一位置（记为A处）与碳纤维复合材料车身构件7的表面实现三点接触。
②先将激光器41打开（其余三个激光器处于关闭状态），使发出的激光被PSD传感器阵列2中的某个PSD传感器21感应，测出该激光感应点（记为Z1）在该PSD传感器21中位置，记为M41，由M41以及上述M即可得到Z1的空间位置，记为M11。
激光器41关闭，激光器42打开，重复上述过程，得到激光器42发射的激光在某个PSD传感器21上的激光感应点Z2的空间位置M12。
激光器42关闭，激光器43打开，重复上述过程，得到激光器43发射的激光在某个PSD传感器21上的激光感应点Z3的空间位置M13。
激光器43关闭，激光器44打开，重复上述过程，得到激光器44发射的激光在某个PSD传感器21上的激光感应点Z4的空间位置M14。
由M11～M14即可得到四个激光器41、42、43、44发射的激光轴线的空间位置M1，再结合上述N1，即可得到A处三个球头6的空间位置X1。
③将激光发射组件的三个球体6在另一位置（记为B处）与碳纤维复合材料车身构件7的表面实现三点接触；重复步骤②，从而计算出B处三个球头6的空间位置X2。
④重复步骤③，得到若干处三个球头6的空间位置X3、X4、……、Xn。
由X1、X2、……、Xn即可得到碳纤维复合材料车身构件7的外形尺寸数据。
上述测量方法实际等同于一台采用球头测头的三坐标测量机对碳纤维复合材料车身构件7表面进行测量，计算出若干个与碳纤维复合材料车身构件7表面相切的球头测头的球心坐标，从而得到碳纤维复合材料车身构件7外形尺寸数据。
Claims (1)
1.一种碳纤维复合材料车身构件测量装置，其特征在于：由一个工作平台（1）、四组相同的PSD传感器阵列（2）以及激光发射组件构成；
每组PSD传感器阵列（2）均由若干个光敏面位于同一平面内的PSD传感器（21）组成；
所述四组相同的PSD传感器阵列（2）与所述工作平台（1）的位置关系满足以下条件：所述四组相同的PSD传感器阵列（2）设置在所述工作平台（1）上表面，并且所述四组相同的PSD传感器阵列（2）的光敏面与所述工作平台（1）上表面构成一个方体的四个侧面和底面的几何关系；
所述激光发射组件包括一个基板（3）、固定安装在基板（3）上方的四个激光器（41、42、43、44）、固定安装在基板（3）下方的三个支脚（5）以及设置在每个支脚（5）底端的球体（6）；
所述四个激光器（41、42、43、44）的位置关系满足以下条件：所述四个激光器（41、42、43、44）的发射方向均朝向PSD传感器阵列（2）；所述四个激光器（41、42、43、44）发射的激光轴线位于同一平面内，且该平面平行于所述三个球体（6）的球心连线形成的三角形所在的平面；所述四个激光器（41、42、43、44）分成两组，每组中的两个激光器发射的激光轴线共线，两组激光器形成的两条线相交。
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