CN110186695A - 一种便携式汽车关门能量测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种便携式汽车关门能量测试系统及方法，该系统包括计算机、数据采集仪、遥控器、角度测量装置、力测量装置，角度测量装置、力测量装置均固定在汽车车门上，计算机与数据采集仪相连接，计算机用于显示和保存由数据采集仪采集的数据，并对这些数据进行计算处理，同时也作为整个测试系统的操作界面；数据采集仪分别与遥控器、角度测量装置、力测量装置相连接，数据采集仪用于采集遥控器及传感器的数字及模拟信号；遥控器用于远程启动测试；角度测量装置测量关门时的角度，力测量装置测量关门时作用在车门上的力；本发明简化了测试设备，方便随身携带，解决了现有关门能量测试设备体积大、使用不便的问题，增加了操作的便利性。

Description

一种便携式汽车关门能量测试系统及方法

[技术领域]

本发明涉及汽车测试技术领域，具体地说是一种便携式汽车关门能量测试系统及方法。

[背景技术]

在汽车的研发及生产过程中，对于车门关闭性能的研究一直受到各大汽车制造厂商的关注。对于客户而言，开关门的表现会给客户留下车辆设计的质量好坏的印象，这一点甚至在客户踏进车厢之前就能感觉，而车门开闭表现不佳也是客户经常抱怨的热点之一。

通常车门的关闭性能采用关门能量或关门速度来评价。目前，在国内汽车研发及生产过程中，对于关门能量或关门速度的测量主要分为两类：一类是门速测量仪，用于测量关门时的速度，这类设备便于携带，使用相对方便，但是只能测试关门过程中某位置的速度；另一类则是关门能量测试系统，采用蓄能型炮式装置推动车门关闭，通过测量此装置释放的能量来获得关门能量，但这类装置一般比较的笨重，不便于携带，操作不方便，而且测量的不是门接收到的能量，设置不好的情况下会带来不小的误差。

因此，当今各相关机构都在改善自身的测试系统，以尽可能简单的方式满足车门关闭性能测试的要求。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种便携式汽车关门能量测试系统，不仅简化了测试设备，方便随身携带，解决了现有关门能量测试设备体积大、使用不便的问题，同时增加了操作的便利性，大幅提高了测试效率及测试质量。

为实现上述目的设计一种便携式汽车关门能量测试系统，包括计算机1、数据采集仪2、遥控器3、角度测量装置4、力测量装置5，所述角度测量装置4、力测量装置5均固定在汽车车门上，所述计算机1与数据采集仪2相连接，所述计算机1用于显示和保存由数据采集仪2采集的数据，并对这些数据进行计算处理，同时也作为整个测试系统的操作界面；所述数据采集仪2分别与遥控器3、角度测量装置4、力测量装置5相连接，所述数据采集仪2用于采集遥控器3、角度测量装置4、力测量装置5的数字及模拟信号；所述遥控器3用于远程启动测试；所述角度测量装置4用于测量关门时的角度，所述力测量装置5用于测量关门时作用在车门上的力。

进一步地，所述计算机1中安装有为关门能量测试而开发的软件以对数据进行记录、显示、计算及保存，同时该软件也用于本测试系统的操作和设置界面，以及提供测量过程控制及角度测量装置4、力测量装置5的参数调校。

进一步地，所述数据采集仪2为多通道数据采集系统，所述数据采集仪2采用USB总线方式与计算机1相连接，所述数据采集仪2内部集成有电源模块、数字量采集模块、模拟量采集模块和遥控信号接收模块，所述电源模块为遥控器3、角度测量装置4、力测量装置5供电，所述数字量采集模块、模拟量采集模块用于采集角度测量装置4及力测量装置5的信号，所述遥控信号接收模块用于接收遥控器3的信号。

进一步地，所述数据采集仪2外部配置有接插口，所述接插口用于与角度测量装置4、力测量装置5快速连接。

进一步地，所述遥控器3为单通道遥控器，所述遥控器3通过开关信号触发软件启动测量。

进一步地，所述角度测量装置4为角速度传感器，所述角速度传感器用于测量门转动的角速度，并通过积分计算获得门转动的角度，同时结合门的转动半径计算门运动的线速度以及位移。

进一步地，所述力测量装置5为力传感器，所述力传感器用于测量施加在门上的力，该力结合在力的方向上的门运动的位移进行积分，即可计算得到关门能量。

进一步地，所述角度测量装置4、力测量装置5均通过吸盘固定在车门上。

本发明还提供了一种便携式汽车关门能量测试系统的测试方法，包括以下步骤：

1)系统准备：将计算机、数据采集仪、遥控器、角度测量装置、力测量装置按上述连接方式连接在一起；

2)固定传感器：将角度测量装置及力测量装置固定在车门上，同时记录力测量装置到车门铰链的距离；

3)开始测量：通过计算机界面上的按键或遥控器启动测量，然后通过力测量装置推动车门关闭；

4)测量结束：系统自动判断测量终点并计算给出关门能量及关门速度。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

(1)本发明简化了测试设备，其全部的测量设备可装在一个手提箱中，方便随身携带，解决了现有关门能量测试设备体积大、使用不便的问题，从而既可以用于实验室内的测试使用，也可以用于外场的测试；

(2)本发明在保持系统小巧的情况下将关门能量测试设备和关门速度测试设备的功能合二为一，使得一台设备达成更全面的测试能力，同时还提供了更详细的全程测量数据，使结果的呈现更加丰富；

(3)本发明测试的设置简单，只需要连接系统并固定两个传感器即可，且对两个传感器固定的要求不高，简化和方便了测试人员的操作；

(4)本发明通过配置了遥控器，不再需要一人操作测量，一人操作软件，可以单人完成测量，从而节约了人员资源；

(5)本发明可以完成数据的记录、显示、计算、保存等一系列工作，同时作为流程控制，其可以在每次测量完成时，自动判断测量终点同时计算测量结果，无需人工干预，自动化程度高；

(6)本发明中的便携式数据采集仪，体积小，重量轻，功能齐全，采用USB连接，内部配有供电模块及数字量的模拟量采集模块，外部配有标准插头，通用性强，可以与不同的传感器连接，完成多种不同的工作；

(7)本发明除了用于关门能量及速度的测量外，还可以应用于其他多种物理量特别是相关物理量的测量，其将数据的测量、记录、显示、计算、保存功能与测试流程控制整合的设计理念大幅提高了测试效率及测试质量，值得推广应用。

[附图说明]

图1是本发明的测量原理图；

图2是本发明的系统原理图；

图中：1、计算机 2、数据采集仪 3、遥控器 4、角度测量装置 5、力测量装置。

[具体实施方式]

下面结合附图对本发明作以下进一步说明：

如附图所示，本发明包括计算机1、数据采集仪2、遥控器3、角度测量装置4、力测量装置5，角度测量装置4、力测量装置5均固定在汽车车门上，计算机1与数据采集仪2相连接，计算机1用于显示和保存由数据采集仪2采集的数据，并对这些数据进行计算处理，同时也作为整个测试系统的操作界面；数据采集仪2分别与遥控器3、角度测量装置4、力测量装置5相连接，数据采集仪2用于采集遥控器3、角度测量装置4、力测量装置5的数字及模拟信号；遥控器3用于人不在计算机近前时远程启动测试；角度测量装置4用于测量关门时的角度，力测量装置5用于测量关门时作用在车门上的力。

其中，计算机1为普通的笔记本电脑，其中安装了为关门能量测试而开发的软件以对数据进行记录、显示、计算及保存，同时该软件也用作本测试系统的操作和设置界面，提供测量过程控制及角度测量装置4、力测量装置5参数调校等方面的功能。数据采集仪2为自主开发的一套便携式多通道数据采集系统，数据采集仪2采用USB总线方式与计算机1相连接，数据采集仪2内部集成有电源模块、数字量采集模块、模拟量采集模块和遥控信号接收模块，电源模块为遥控器3、角度测量装置4、力测量装置5供电，数字量采集模块、模拟量采集模块用于采集角度测量装置4及力测量装置5的信号，遥控信号接收模块用于接收遥控器3的信号，数据采集仪2外部配置有标准的接插口，接插口可与角度测量装置4、力测量装置5快速连接。

遥控器3为普通的单通道遥控器，遥控器3通过开关信号可以触发软件启动测量。角度测量装置4为角速度传感器，角速度传感器用于测量门转动的角速度，通过积分计算获得门转动的角度，同时，结合门的转动半径可以计算门运动的线速度以及位移，角速度传感器通过吸盘固定在车门上。力测量装置5为力传感器，力传感器用于测量施加在门上的力，该力结合在力的方向上的门运动的位移进行积分，即可计算得到关门能量，力传感器也是使用吸盘固定在车门上。

本发明还提供了一种便携式汽车关门能量测试系统的测试方法，包括以下步骤：1)系统准备：将计算机、数据采集仪、遥控器、角度测量装置、力测量装置按上述连接方式连接在一起；2)固定传感器：将角度测量装置及力测量装置固定在车门上，同时记录力测量装置到车门铰链的距离；3)开始测量：通过计算机界面上的按键或遥控器启动测量，然后通过力测量装置推动车门关闭；4)测量结束：系统自动判断测量终点并计算给出关门能量及关门速度，即，关门能量通过角度与力的积分结合力测量装置到车门铰链的距离来计算求取，其计算公式为：

其中：

E为关门能量，单位：焦耳；

F为作用在车门上的力，单位：牛顿；

ω为车门运动的角度，单位：弧度；

r为力测量装置到车门铰链的距离，单位：米；

θ为在力的作用下车门运动的角度，单位：弧度。

本发明的测量方式采用最简单的物理原理，即物体所获得的能量等于外界对物体所做的功。从关门过程来看，关门的能量等于关门时外界施力机构或人对门所作的功，更进一步来说，这个功即为关门力及门在关门力作用下运动的位移的积分。因此，只要测量得到关门过程中实时作用在门上的力以及门的位移，关门能量就可以通过这两个量的积分计算来求取。此处门的位移其实表现为关门过程中门的转动角度，而这个位移对时间的导数就是关门的速度，因此也同时获得了关门的速度，这个速度不是某一个点的，而是全程的速度曲线。

基于此，本发明不仅缩减了测试的设备，简化了测试设置，增加了操作的便利性，并且将之前的关门能量设备及门速测量设备的功能合二为一，使得能量和速度可以同时测量；除此以外，还能将门在整个关闭过程中的速度及受力情况全部记录下来，并生成曲线，以供后期的详细分析。

本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种便携式汽车关门能量测试系统，其特征在于：包括计算机(1)、数据采集仪(2)、遥控器(3)、角度测量装置(4)、力测量装置(5)，所述角度测量装置(4)、力测量装置(5)均固定在汽车车门上，所述计算机(1)与数据采集仪(2)相连接，所述计算机(1)用于显示和保存由数据采集仪(2)采集的数据，并对这些数据进行计算处理，同时也作为整个测试系统的操作界面；所述数据采集仪(2)分别与遥控器(3)、角度测量装置(4)、力测量装置(5)相连接，所述数据采集仪(2)用于采集遥控器(3)、角度测量装置(4)、力测量装置(5)的数字及模拟信号；所述遥控器(3)用于远程启动测试；所述角度测量装置(4)用于测量关门时的角度，所述力测量装置(5)用于测量关门时作用在车门上的力。

2.如权利要求1所述的便携式汽车关门能量测试系统，其特征在于：所述计算机(1)中安装有为关门能量测试而开发的软件以对数据进行记录、显示、计算及保存，同时该软件也用于本测试系统的操作和设置界面，以及提供测量过程控制及角度测量装置(4)、力测量装置(5)的参数调校。

3.如权利要求1所述的便携式汽车关门能量测试系统，其特征在于：所述数据采集仪(2)为多通道数据采集系统，所述数据采集仪(2)采用USB总线方式与计算机(1)相连接，所述数据采集仪(2)内部集成有电源模块、数字量采集模块、模拟量采集模块和遥控信号接收模块，所述电源模块为遥控器(3)、角度测量装置(4)、力测量装置(5)供电，所述数字量采集模块、模拟量采集模块用于采集角度测量装置(4)及力测量装置(5)的信号，所述遥控信号接收模块用于接收遥控器(3)的信号。

4.如权利要求3所述的便携式汽车关门能量测试系统，其特征在于：所述数据采集仪(2)外部配置有接插口，所述接插口用于与角度测量装置(4)、力测量装置(5)快速连接。

5.如权利要求1所述的便携式汽车关门能量测试系统，其特征在于：所述遥控器(3)为单通道遥控器，所述遥控器(3)通过开关信号触发软件启动测量。

6.如权利要求1所述的便携式汽车关门能量测试系统，其特征在于：所述角度测量装置(4)为角速度传感器，所述角速度传感器用于测量门转动的角速度，并通过积分计算获得门转动的角度，同时结合门的转动半径计算门运动的线速度以及位移。

7.如权利要求1所述的便携式汽车关门能量测试系统，其特征在于：所述力测量装置(5)为力传感器，所述力传感器用于测量施加在门上的力，该力结合在力的方向上的门运动的位移进行积分，即可计算得到关门能量。

8.如权利要求1所述的便携式汽车关门能量测试系统，其特征在于：所述角度测量装置(4)、力测量装置(5)均通过吸盘固定在车门上。

9.一种如权利要求1至8中任一项所述的便携式汽车关门能量测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)系统准备：将计算机、数据采集仪、遥控器、角度测量装置、力测量装置按上述连接方式连接在一起；

2)固定传感器：将角度测量装置及力测量装置固定在车门上，同时记录力测量装置到车门铰链的距离；

3)开始测量：通过计算机界面上的按键或遥控器启动测量，然后通过力测量装置推动车门关闭；

4)测量结束：系统自动判断测量终点并计算给出关门能量及关门速度。