CN106625717A - 一种用于汽车噪声源识别的数控扫描式机器人 - Google Patents

一种用于汽车噪声源识别的数控扫描式机器人 Download PDF

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张智
程海龙
张言
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Abstract

本发明涉及一种用于汽车噪声源识别的数控扫描式机器人，包括固定支架、导轨、滑块、传声器支架主杆、传声器支架延长杆和传声器卡具；所述导轨固定于固定支架内部，滑块安装在导轨上，传声器通过所述传声器支架主杆、传声器支架延长杆和传声器卡具与能够在导轨上移动的滑块相连接。本发明使用三个级别的导轨和三个级别的滑块配合，传声器支架安装在滑块上，传声器支架可安装单个传声器或传声器阵列，传声器阵列可以为线阵列或平面阵列，实现整排或分块扫描。通过计算机编程驱动，传声器或传声器阵列可在三维空间自由扫描，可根据需要输入扫描间距和轨迹，满足汽车整车及各总成部件噪声源识别对测量范围、识别精度、频率范围，效率和安全的需求。

Description

一种用于汽车噪声源识别的数控扫描式机器人
技术领域
本发明属于汽车噪声源识别技术领域，具体涉及一种可编程控制的用于汽车噪声源识别的扫描式机器人，适用于整车及各总成部件噪声源识别测量。
背景技术
在应用近场声全息对汽车进行噪声源识别时，全息声压测量面至少需要和被测对象一样大，分析上限频率fmax和阵元的间距d成反比，fmax＝c/2d，其中c为空气中的声速，如果要分析到5kHz，那么阵元的间距就不能大于3.4cm。当进行整车侧面噪声源识别时，阵列尺寸至少为4m×2m，如果采用快照法一次测量全息声压，需要用到近7000个阵元，这几乎是不可能实现的。若采用线阵列扫描法，则可利用60阵元的线阵列沿车身x方向扫描117次能完成全息声压的测量。在进行台架试验时，由于安全问题，需要汽车停止运行时才能进去移动阵列进行下一个位置的布置，完成一个位置的测量需要至少数分钟时间，完成整个全息声压的测量需要近10个小时，从汽车运行的工况一致性而言，是不可靠的。此外，每次人工移动阵列的误差也会给全息声压引入测量误差，影响噪声源识别的精度。因此，如何用一套设备对各种类型汽车或总成进行大范围、高精度、高效安全的噪声测量，是应用近场声全息对汽车进行噪声源识别需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于汽车噪声源识别的数控扫描式机器人。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，现结合附图说明如下：
一种用于汽车噪声源识别的数控扫描式机器人，包括固定支架1、导轨、滑块、传声器支架主杆41、传声器支架延长杆42和传声器卡具43；所述导轨固定于固定支架1内部，滑块安装在导轨上，传声器通过所述传声器支架主杆41、传声器支架延长杆42和传声器卡具43与能够在导轨上移动的滑块相连接。
所述导轨根据自由度级别分为一级导轨21、二级导轨22和三级导轨23；所述滑块分为一级滑块31、二级滑块32和三级滑块33，并分别安装在一级导轨21、二级导轨22和三级导轨23上，并能够在对应级别的导轨上滑动；所述一级导轨21固定在固定支架1上，二级导轨22固定在一级滑块31上，并随一级滑块31同时沿直线滑动，三级导轨安23固定在在二级滑块32上，并随二级滑块32同时在平面滑动；所述传声器支架主杆41安装在三级滑块33上，且能够在导轨有效范围内在三维空间移动。
所述一级导轨21、二级导轨22和三级导轨23可以是横向导轨、竖向导轨以及变距导轨三者的任意组合。
所述传声器支架主杆41和传声器支架延长杆42有多种组合方式，能够安装单个传声器或通过连接传声器支架延长杆42安装多个传声器，传声器间距可调节。
所述传声器支架主杆41能够与连接传声器卡具43相连，并于传声器卡具43上安装传声器。
所述传声器支架主杆41也可与不同长度的传声器支架延长杆42相连，并于传声器支架延长杆42上安装一个或多个传声器卡具43，且多个传声器卡具43之间间距可调。
所述固定支架1由刚性材料构成稳定牢固的六面体框架，固定支架1底部安装有万向轮5和支撑底脚6。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明的用于汽车噪声测量的数控扫描式机器人中的传声器支架可安装单个传声器或传声器阵列，传声器阵列可以为线阵列或平面阵列，实现整排或分块扫描，提高扫描速度，且各传声器间距可根据需要进行调节；通过传声器支架延长杆，可以完成大型货车这种尺寸较高的整车噪声源识别测量。
2、本发明的用于汽车噪声测量的数控扫描式机器人，其传声器支架通过三个级别的导轨和三个级别的滑块，可在三维空间范围内连续移动，当x-y-z轴导轨行程为2m×0.5m×2m时，其重复定位精度为0.1mm。若按单点进行全息面扫描，扫描间距最小可为0.2mm，最高分析频率为85kHz。若以线阵列进行整车噪声源识别时，按每次测量需时30s，半个车身的测量仅需半小时，效率相比人工扫描提高20倍。
3、所述扫描机器人对于给定的传声器位置坐标，由程序自动控制对滑块进行组合驱动，使传声器到达指定位置。对于尾气排放条件差的试验室内整车测量、高速运转的总成台架测量，扫描机器人可替代人员操作，避免高危环境对人员造成伤害。
4、所述固定支架底部安装有万向轮，便于扫描机器人的移动；固定支架底部安装有支撑底脚，在使用时调节底脚，可稳固支架并且能调节支架平衡姿态。
附图说明
图1为本发明用于汽车噪声源识别的扫描式机器人扫描机器人的正视图；
图2为图1的左视图；
图3为图1的轴测图；
图4为本发明用于汽车噪声源识别的扫描式机器人扫描机器人隐藏固定支架后的正视图。
图5为图4的左视图；
图6为图4的俯视图；
图7为图4的轴测图。
图中：1.固定支架 21.一级导轨 22.二级导轨 23.三级导轨 31.一级滑块 32.二级滑块 33.三级滑块 41.传声器支架主杆 42.传声器支架延长杆 43.传声器卡具 5.万向轮 6.支撑底脚。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。为便于说明，分别列出扫描机器人整体结构和扫描机器人隐藏固定支架后内部主体结构的附图。
如图1-图7所示，本发明的用于汽车噪声测量的数控扫描机器人包括阵列固定支架1，一级导轨21、二级导轨22和三级导轨23、一级滑块31、二级滑块32和三级滑块33、传声器支架主杆41、传声器延长杆42、传声器卡具43、万向轮5和支撑底脚6。
所述一级导轨21、二级导轨22和三级导轨23是以自由度区分。所述固定支架1内安装一级导轨21，一级滑块31、二级滑块32和三级滑块33分别安装在一级导轨21、二级导轨22和三级导轨23上，并能在相应的导轨上滑动，其中，二级导轨22固定在一级滑块31上，并随一级滑块31同时沿直线滑动；三级导轨安23固定在在二级滑块32上，并随二级滑块32同时在平面滑动；所述传声器支架主杆41安装在三级滑块33上，且能够在导轨有效范围内在三维空间移动。
传声器通过所述传声器支架主杆41、传声器支架延长杆42和传声器卡具43与能够在导轨上移动的滑块相连接。所述传声器支架主杆41和传声器支架延长杆42有多种组合方式，能够安装单个传声器或通过连接传声器支架延长杆42安装多个传声器。所述传声器支架主杆41可直接连接传声器卡具43，传声器卡具43上可安装传声器；传声器支架主杆41也可连接不同长度的传声器支架延长杆42，在传声器支架延长杆42上安装一个或多个传声器卡具43，多个传声器卡具43之间间距可以调节，以适应不同的测量需求。
所述固定支架1由刚性材料构成稳定牢固的六面体框架，固定支架1底部安装有万向轮5和支撑底脚6，万向轮5方便扫描机器人的搬运移动；在使用时，通过调整支撑底脚6使阵列保持稳定平衡状态。本发明的扫描机器人通过编程控制，三个滑块进行组合移动，控制传声器移动到指定空间坐标并进行测量，传声器通过指定逻辑顺序和时间间隔的移动和测量，实现用于噪声源识别扫描测量。
所述一级导轨21、二级导轨22和三级导轨23可以是横向导轨、竖向导轨以及变距导轨三者的任意组合。三个级别的导轨可以是横向导轨、竖向导轨、变距导轨三者的任意组合，除对生产成本、装配方式和机器人程序控制策略的影响外，不影响本发明的技术效果的实现。
所述用于汽车噪声源识别的数控扫描式机器人使用三个级别的导轨和三个级别的滑块配合，传声器支架安装在滑块上，传声器支架可安装单个传声器或传声器阵列，传声器阵列可以为线阵列或平面阵列，实现整排或分块扫描。通过计算机编程驱动，传声器或传声器阵列可在三维空间自由扫描，可根据需要输入扫描间距和轨迹。本发明设计的机器人满足汽车整车及各总成部件噪声源识别对测量范围、识别精度、频率范围，效率和安全的需求。

Claims (7)

1.一种用于汽车噪声源识别的数控扫描式机器人，其特征在于：包括固定支架(1)、导轨、滑块、传声器支架主杆(41)、传声器支架延长杆(42)和传声器卡具(43)；所述导轨固定于固定支架(1)内部，滑块安装在导轨上，传声器通过所述传声器支架主杆(41)、传声器支架延长杆(42)和传声器卡具(43)与能够在导轨上移动的滑块相连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于汽车噪声源识别的数控扫描式机器人，其特征在于：所述导轨根据自由度级别分为一级导轨(21)、二级导轨(22)和三级导轨(23)；所述滑块分为一级滑块(31)、二级滑块(32)和三级滑块(33)，并分别安装在一级导轨(21)、二级导轨(22)和三级导轨(23)上，并能够在对应级别的导轨上滑动；所述一级导轨(21)固定在固定支架(1)上，二级导轨(22)固定在一级滑块(31)上，并随一级滑块(31)同时沿直线滑动，三级导轨安(23)固定在在二级滑块(32)上，并随二级滑块(32)同时在平面滑动；所述传声器支架主杆(41)安装在三级滑块(33)上，且能够在导轨有效范围内在三维空间移动。
3.根据权利要求2所述的一种用于汽车噪声源识别的数控扫描式机器人，其特征在于：所述一级导轨(21)、二级导轨(22)和三级导轨(23)可以是横向导轨、竖向导轨以及变距导轨三者的任意组合。
4.根据权利要求1所述的一种用于汽车噪声源识别的数控扫描式机器人，其特征在于：所述传声器支架主杆(41)和传声器支架延长杆(42)有多种组合方式，能够安装单个传声器或通过连接传声器支架延长杆(42)安装多个传声器，传声器间距可调节。
5.根据权利要求4所述的一种用于汽车噪声源识别的数控扫描式机器人，其特征在于：所述传声器支架主杆(41)能够与连接传声器卡具(43)相连，并于传声器卡具(43)上安装传声器。
6.根据权利要求4所述的一种用于汽车噪声源识别的数控扫描式机器人，其特征在于：所述传声器支架主杆(41)也可与不同长度的传声器支架延长杆(42)相连，并于传声器支架延长杆(42)上安装一个或多个传声器卡具(43)，且多个传声器卡具(43)之间间距可调。
7.根据权利要求1所述的一种用于汽车噪声源识别的数控扫描式机器人，其特征在于：所述固定支架(1)由刚性材料构成稳定牢固的六面体框架，固定支架(1)底部安装有万向轮(5)和支撑底脚(6)。
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