CN110686820B - 用于车轮定位的力和力矩的测量计算方法 - Google Patents
用于车轮定位的力和力矩的测量计算方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于车轮定位的力和力矩的测量计算方法,包括:主要是在车轮测试台上布置力传感器套件,所述力传感器套件包括以正方形安装的四个三向力传感器,所述三向力传感器的方向分别是X、Y和Z向,X、Y和Z向为车轮的受力方向,其中力和力矩的计算过程如下:Fx=(Fx1+Fx2+Fx3+Fx4)‑Kyx(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4)‑Kzx(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4);Fy=(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4)‑Kxy(Fx1+Fx2+Fx3+Fx4)‑Kzy(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4);Fz=(Fz1+Fz2+Fz3+Fz4)‑Kxz(Fx1+Fx2+Fx3+Fx4)‑Kyz(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4); 该计算方法能同时计算车轮定位测试时车轮受到的力和力矩;提高了得到的力和力矩的准确度;能方便地计算串扰系数。
Description
技术领域
本发明属于汽车测试技术领域,具体涉及一种用于车轮定位的力和力矩的测量计算方法。
背景技术
现有的用于车轮定位的力的测量方法采用的是在测试平台上设置一个三向力传感器,直接通过三向力传感器得到车轮定位测试所受力,但是这种方法只能得到力无法得到力矩,并且很难计算串扰系数,得到的力值误差也就较大。
发明内容
本发明拟从提高车轮定位测试时受到的力的准确度出发,同时便于计算串扰系数和能得到力矩值。
为此,本发明所采用的技术方案为:一种用于车轮定位的力和力矩的测量计算方法,主要是在车轮测试台上布置力传感器套件,所述力传感器套件包括呈正方形布置在同一平面上的四个三向力传感器,所述三向力传感器的方向分别是X、Y和Z向,X、Y和Z向为车轮的受力方向,三个方向的力的计算过程如下:
Fx=(Fx1+Fx2+Fx3+Fx4)-Kyx(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4)-Kzx(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4);
Fy=(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4)-Kxy(Fx1+Fx2+Fx3+Fx4)-Kzy(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4);
Fz=(Fz1+Fz2+Fz3+Fz4)-Kxz(Fx1+Fx2+Fx3+Fx4)-Kyz(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4);
式中,Kyx、Kzx、Kxy、Kzy、Kxz、Kyz为常数,Fx1、Fx2、Fx3、Fx4、Fy1、Fy2、Fy3、Fy4、Fz1、Fz2、Fz3、Fz4为每个三向力传感器分别在三个方向上力的修正值;
其中常数Kyx、Kzx、Kxy、Kzy、Kxz、Kyz为串扰系数,串扰系数的确定是向力传感器套件和标准传感器加载力,其加载力值从零加载到三个方向的最大量程,然后以X方向的力Fx'=kx1fx1+kx2fx2+kx3fx3+kx4fx4为横坐标,标准传感器的力F、Y方向的力Fy'=ky1fy1+ky2fy2+ky3fy3+ky4fy4、Z方向的力Fz'=kz1fz1+kz2fz2+kz3fz3+kz4fz4为纵坐标线性拟合出曲线,得到曲线斜率Kx、Kyx'、Kzx';再次向力传感器套件和标准传感器加载,以X方向的力Fx”=Kx(kx1fx1+kx2fx2+kx3fx3+kx4fx4)为横坐标,标准传感器的力F、Y方向的力Fy”=Kx(ky1fy1+ky2fy2+ky3fy3+ky4fy4)、Z方向的力Fz”=Kx(kz1fz1+kz2fz2+kz3fz3+kz4fz4)为纵坐标线性拟合出新的曲线,得到新的斜率Kx'、Kyx”、Kzx”;又再次向力传感器套件和标准传感器加载,以X方向的力Fx”'=KxKx'(kx1fx1+kx2fx2+kx3fx3+kx4fx4)为横坐标,标准传感器的力F、Y方向的力Fy”'=KxKx'(ky1fy1+ky2fy2+ky3fy3+ky4fy4)、Z方向的力Fz”'=KxKx'(kz1fz1+kz2fz2+kz3fz3+kz4fz4)为纵坐标线性拟合出新的曲线,得到新的斜率,这样经过多次加载和拟合,当得到的拟合斜率越来越趋近于1和0的时候,为最佳的串扰系数,其Kyx、Kzx为平台X方向上的串扰系数,用同样的方法得到Kxy、Kzy为Y方向上的串扰系数,Kxz、Kyz为Z方向上的串扰系数;
其中每个三向力传感器分别在三个方向上力的修正值为
Fx1=kx1fx1;Fx2=kx2fx2;Fx3=kx3fx3;Fx4=kx4fx4;Fy1=ky1fy1;Fy2=ky2fy2;
Fy3=ky3fy3;Fy4=ky4fy4;Fz1=kz1fz1;Fz2=kz2fz2;Fz3=kz3fz3;Fz4=kz4fz4;
式中kx1、kx2、kx3、kx4、ky1、ky2、ky3、ky4、kz1、kz2、kz3、kz4为常数,fx1、fx2、fx3、fx4、fy1、fy2、fy3、fy4、fz1、fz2、fz3、fz4为每个三向力传感器分别在三个方向上测得的力值;
三个方向的力矩的计算过程如下:
式中,Z为平台的高度,W为两个传感器之间的距离。
常数kx1、kx2、kx3、kx4、ky1、ky2、ky3、ky4、kz1、kz2、kz3、kz4是修正系数,其中kx1、kx2、kx3、kx4的确定是同时向每个三向力传感器和标准传感器的X方向加载力,其加载力值从零加载到最大量程,然后以每个三向力传感器在X方向的力fx1、fx2、fx3、fx4为横坐标,标准传感器在X方向的力F为纵坐标分别拟合曲线,曲线的斜率为修正系数kx1、kx2、kx3、kx4,同理可以得到Y方向的修正系数ky1、ky2、ky3、ky4,Z方向的修正系数kz1、kz2、kz3、kz4。
作为上述方案的优选,三向力传感器在选择时选择精度达到0.01mm,且保证四个三向力传感器型号规格参数一致。选择型号规格参数一致的三向力传感器是为了以最大限度地减小力对力的串扰。
本发明的有益效果:该计算方法能同时计算车轮定位测试时车轮受到的力和力矩;提高了得到的力和力矩的准确度;能方便地计算串扰系数。
附图说明
图1为本发明的受力示意图。
图2为本发明中修正系数的拟合曲线图。
图3为本发明实施例中串扰系数第一次拟合曲线图。
图4为本发明中实施例中串扰系数最后的拟合曲线图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图,对本发明作进一步说明:
本发明提供的一种用于车轮定位的力和力矩的测量计算方法,主要是在车轮测试台上布置力传感器套件,力传感器套件包括呈正方形布置在同一平面上的四个三向力传感器,三个方向的力的计算过程如下:
Fx=(Fx1+Fx2+Fx3+Fx4)-Kyx(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4)-Kzx(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4);
Fy=(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4)-Kxy(Fx1+Fx2+Fx3+Fx4)-Kzy(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4);
Fz=(Fz1+Fz2+Fz3+Fz4)-Kxz(Fx1+Fx2+Fx3+Fx4)-Kyz(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4);
式中,Kyx、Kzx、Kxy、Kzy、Kxz、Kyz为常数,Fx1、Fx2、Fx3、Fx4、Fy1、Fy2、Fy3、Fy4、Fz1、Fz2、Fz3、Fz4为每个三向力传感器分别在三个方向上力的修正值;
其中常数Kyx、Kzx、Kxy、Kzy、Kxz、Kyz为串扰系数,串扰系数的确定是向力传感器套件和标准传感器加载力,其加载力值从零加载到三个方向的最大量程,然后以X方向的力Fx'=kx1fx1+kx2fx2+kx3fx3+kx4fx4为横坐标,标准传感器的力F、Y方向的力Fy'=ky1fy1+ky2fy2+ky3fy3+ky4fy4、Z方向的力Fz'=kz1fz1+kz2fz2+kz3fz3+kz4fz4为纵坐标线性拟合出曲线,得到曲线斜率Kx、Kyx'、Kzx';再次向力传感器套件和标准传感器加载,以X方向的力Fx”=Kx(kx1fx1+kx2fx2+kx3fx3+kx4fx4)为横坐标,标准传感器的力F、Y方向的力Fy”=Kx(ky1fy1+ky2fy2+ky3fy3+ky4fy4)、Z方向的力Fz”=Kx(kz1fz1+kz2fz2+kz3fz3+kz4fz4)为纵坐标线性拟合出新的曲线,得到新的斜率Kx'、Kyx”、Kzx”;又再次向力传感器套件和标准传感器加载,以X方向的力Fx”'=KxKx'(kx1fx1+kx2fx2+kx3fx3+kx4fx4)为横坐标,标准传感器的力F、Y方向的力Fy”'=KxKx'(ky1fy1+ky2fy2+ky3fy3+ky4fy4)、Z方向的力Fz”'=KxKx'(kz1fz1+kz2fz2+kz3fz3+kz4fz4)为纵坐标线性拟合出新的曲线,得到新的斜率,这样经过多次加载和拟合,当得到的拟合斜率越来越趋近于1和0的时候,为最佳的串扰系数,其Kyx、Kzx为平台X方向上的串扰系数,用同样的方法得到Kxy、Kzy为Y方向上的串扰系数,Kxz、Kyz为Z方向上的串扰系数。
其中每个三向力传感器分别在三个方向上力的修正值为
Fx1=kx1fx1;Fx2=kx2fx2;Fx3=kx3fx3;Fx4=kx4fx4;Fy1=ky1fy1;Fy2=ky2fy2;
Fy3=ky3fy3;Fy4=ky4fy4;Fz1=kz1fz1;Fz2=kz2fz2;Fz3=kz3fz3;Fz4=kz4fz4;
式中kx1、kx2、kx3、kx4、ky1、ky2、ky3、ky4、kz1、kz2、kz3、kz4为常数,fx1、fx2、fx3、fx4、fy1、fy2、fy3、fy4、fz1、fz2、fz3、fz4为每个三向力传感器分别在三个方向上测得的力值;
三个方向的力矩的计算过程如下:
式中,Z为平台的高度,W为两个传感器之间的距离。
常数kx1、kx2、kx3、kx4、ky1、ky2、ky3、ky4、kz1、kz2、kz3、kz4是修正系数,其中kx1、kx2、kx3、kx4的确定是同时向每个三向力传感器和标准传感器的X方向加载力,其加载力值从零加载到最大量程,然后以每个三向力传感器在X方向的力fx1、fx2、fx3、fx4为横坐标,标准传感器在X方向的力F为纵坐标分别拟合曲线,曲线的斜率为修正系数kx1、kx2、kx3、kx4,同理可以得到Y方向的修正系数ky1、ky2、ky3、ky4,Z方向的修正系数kz1、kz2、kz3、kz4。
最好是,三向力传感器在选择时选择精度达到0.01mm,且保证四个三向力传感器型号规格参数一致。选择型号规格参数一致的三向力传感器是为了以最大限度地减小力对力的串扰。
实施例
在高度为90mm的车轮测试台上布置力传感器套件,力传感器套件包括呈边长为300mm的正方形布置在同一平面上的四个三向力传感器,力传感器套件的受力示意图,如图1所示。其三个方向的力的计算过程如下:
步骤1:确定修正系数
向每个三向力传感器和标准传感器的X方向加载力,其加载力值从零加载到最大量程,然后以每个三向力传感器在X方向的力fx1、fx2、fx3、fx4为横坐标,标准传感器在X方向的力F为纵坐标分别拟合曲线,曲线的斜率为修正系数kx1、kx2、kx3、kx4,如图2所示,得到修正系数kx1=1.005,同理可得到其他的修正系数ky1、ky2、ky3、ky4、kz1、kz2、kz3、kz4的值。
步骤2:计算每个三向力传感器力值的修正值
通过以下公式得到每个三向力传感器力值的修正值:
Fx1=kx1fx1;Fx2=kx2fx2;Fx3=kx3fx3;Fx4=kx4fx4;Fy1=ky1fy1;Fy2=ky2fy2;
Fy3=ky3fy3;Fy4=ky4fy4;Fz1=kz1fz1;Fz2=kz2fz2;Fz3=kz3fz3;Fz4=kz4fz4;
步骤3:确定串扰系数
向力传感器套件和标准传感器加载力,其加载力值从零加载到三个方向的最大量程,然后以X方向的力Fx'=kx1fx1+kx2fx2+kx3fx3+kx4fx4为横坐标,标准传感器的力F、Y方向的力Fy'=ky1fy1+ky2fy2+ky3fy3+ky4fy4、Z方向的力Fz'=kz1fz1+kz2fz2+kz3fz3+kz4fz4为纵坐标线性拟合出曲线,如图3所示,得到的曲线斜率Kx=0.9980,Kyx'=0.00026,Kzx'=0.0001761;再次向力传感器套件和标准传感器加载,以X方向的力Fx”=0.998(kx1fx1+kx2fx2+kx3fx3+kx4fx4)为横坐标,标准传感器的力F、Y方向的力Fy”=0.998(ky1fy1+ky2fy2+ky3fy3+ky4fy4)、Z方向的力Fz”=0.998(kz1fz1+kz2fz2+kz3fz3+kz4fz4)为纵坐标线性拟合出新的曲线,得到新的斜率Kx'、Kyx”、Kzx”;又再次向力传感器套件和标准传感器加载,以X方向的力Fx”'=KxKx'(kx1fx1+kx2fx2+kx3fx3+kx4fx4)为横坐标,标准传感器的力F、Y方向的力Fy”'=KxKx'(ky1fy1+ky2fy2+ky3fy3+ky4fy4)、Z方向的力Fz”'=KxKx'(kz1fz1+kz2fz2+kz3fz3+kz4fz4)为纵坐标线性拟合出新的曲线,得到新的斜率,这样经过多次加载和拟合,当得到的拟合斜率越来越趋近于1和0的时候,为最佳的串扰系数,如图4所示,串扰系数Kyx=0.00008008、Kzx=0.000866。同样的方法得到其他串扰系数Kxy、Kzy和Kxz、Kyz。
步骤4:计算车轮定位的三个方向的力值
通过下面公式,并带入串扰系数,得到车轮定位的三个方向的力值:
Fx=(Fx1+Fx2+Fx3+Fx4)-Kyx(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4)-Kzx(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4);
Fy=(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4)-Kxy(Fx1+Fx2+Fx3+Fx4)-Kzy(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4);
Fz=(Fz1+Fz2+Fz3+Fz4)-Kxz(Fx1+Fx2+Fx3+Fx4)-Kyz(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4);
步骤5:计算车轮定位的三个方向的力矩
通过以下公式,得到车轮定位的三个方向的力矩:
Claims (3)
1.一种用于车轮定位的力和力矩的测量计算方法,其特征在于:在车轮测试台上布置力传感器套件,所述力传感器套件包括呈正方形布置在同一平面上的四个三向力传感器,所述三向力传感器的方向分别是X、Y和Z向,其中X、Y和Z向为车轮的受力方向,三个方向的力的计算过程如下:
Fx=(Fx1+Fx2+Fx3+Fx4)-Kyx(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4)-Kzx(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4);
Fy=(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4)-Kxy(Fx1+Fx2+Fx3+Fx4)-Kzy(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4);
Fz=(Fz1+Fz2+Fz3+Fz4)-Kxz(Fx1+Fx2+Fx3+Fx4)-Kyz(Fy1+Fy2+Fy3+Fy4);
式中,Kyx、Kzx、Kxy、Kzy、Kxz、Kyz为常数,Fx1、Fx2、Fx3、Fx4、Fy1、Fy2、Fy3、Fy4、Fz1、Fz2、Fz3、Fz4为每个三向力传感器分别在三个方向上力的修正值;
常数Kyx、Kzx、Kxy、Kzy、Kxz、Kyz为串扰系数,串扰系数的确定是向力传感器套件和标准传感器加载力,其加载力值从零加载到三个方向的最大量程,然后以X方向的力Fx'=kx1fx1+kx2fx2+kx3fx3+kx4fx4为横坐标,标准传感器的力F、Y方向的力Fy'=ky1fy1+ky2fy2+ky3fy3+ky4fy4、Z方向的力Fz'=kz1fz1+kz2fz2+kz3fz3+kz4fz4为纵坐标线性拟合出曲线,得到曲线斜率Kx、Kyx'、Kzx';再次向力传感器套件和标准传感器加载,以X方向的力Fx”=Kx(kx1fx1+kx2fx2+kx3fx3+kx4fx4)为横坐标,标准传感器的力F、Y方向的力Fy”=Kx(ky1fy1+ky2fy2+ky3fy3+ky4fy4)、Z方向的力Fz”=Kx(kz1fz1+kz2fz2+kz3fz3+kz4fz4)为纵坐标线性拟合出新的曲线,得到新的斜率Kx'、Kyx”、Kzx”;又再次向力传感器套件和标准传感器加载,以X方向的力Fx”'=KxKx'(kx1fx1+kx2fx2+kx3fx3+kx4fx4)为横坐标,标准传感器的力F、Y方向的力Fy”'=KxKx'(ky1fy1+ky2fy2+ky3fy3+ky4fy4)、Z方向的力Fz”'=KxKx'(kz1fz1+kz2fz2+kz3fz3+kz4fz4)为纵坐标线性拟合出新的曲线,得到新的斜率,这样经过多次加载和拟合,当得到的拟合斜率越来越趋近于1和0的时候,为最佳的串扰系数,其Kyx、Kzx为平台X方向上的串扰系数,用同样的方法得到Kxy、Kzy为Y方向上的串扰系数,Kxz、Kyz为Z方向上的串扰系数;
其中每个三向力传感器分别在三个方向上力的修正值为
Fx1=kx1fx1;Fx2=kx2fx2;Fx3=kx3fx3;Fx4=kx4fx4;Fy1=ky1fy1;Fy2=ky2fy2;
Fy3=ky3fy3;Fy4=ky4fy4;Fz1=kz1fz1;Fz2=kz2fz2;Fz3=kz3fz3;Fz4=kz4fz4;
式中kx1、kx2、kx3、kx4、ky1、ky2、ky3、ky4、kz1、kz2、kz3、kz4为常数,fx1、fx2、fx3、fx4、fy1、fy2、fy3、fy4、fz1、fz2、fz3、fz4为每个三向力传感器分别在三个方向上测得的力值;
三个方向的力矩的计算过程如下:
式中,Z为平台的高度,W为两个传感器之间的距离。
2.按照权利要求1所述的一种用于车轮定位的力和力矩的测量计算方法,其特征在于:常数kx1、kx2、kx3、kx4、ky1、ky2、ky3、ky4、kz1、kz2、kz3、kz4是修正系数,其中kx1、kx2、kx3、kx4的确定是向每个三向力传感器和标准传感器的X方向加载力,其加载力值从零加载到最大量程,然后以每个三向力传感器在X方向的力fx1、fx2、fx3、fx4为横坐标,标准传感器在X方向的力F为纵坐标分别拟合曲线,曲线的斜率为修正系数kx1、kx2、kx3、kx4,同理可以得到Y方向的修正系数ky1、ky2、ky3、ky4,Z方向的修正系数kz1、kz2、kz3、kz4。
3.按照权利要求1或2所述的一种用于车轮定位的力和力矩的测量计算方法,其特征在于:所述三向力传感器在选择时选择精度达到0.01mm,且保证四个三向力传感器型号规格参数一致。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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