CN112067314B - 一种mpdb中的壁障侵入计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种MPDB中的壁障侵入计算方法，通过扫描碰撞前后的点云数据；选择碰撞前后的定位点；根据选择的多个定位点来建立新的固定坐标系；在新坐标系中去除无用点云数据；对点云数据进行网格划分；计算MPDB前向碰撞测试中的壁障侵入量；完成整个碰撞检测数据结果计算；采用上述方法，取得了如下的有益效果：使用3D扫描设备，获得的点云模型误差为1mm；通过1400个网格内所有点的均值计算点云面的高度值矩阵，准确率较高；省时且易操作。

Description

一种MPDB中的壁障侵入计算方法
技术领域
本发明涉及一种MPDB中的壁障侵入计算方法，属于汽车碰撞安全测试技术领域。
背景技术
MPDB(Mobile Progressive Deformable Barrier)工况是欧洲NCAP星级评价体系(New Car Assessment Program)最新研究的汽车碰撞安全测试工况，中国NCAP体系也将在2021年引进，以替代现行的ODB(Offset Deformable Barrier)试验工况。
与ODB工况相比，MPDB考虑了更多的实际道路中不同形式的车对车的碰撞事故，特别是在大型车与尺寸和质量都较小的小型车的碰撞中，大型车往往具有很大的自我保护优势，而对于小型车来说它们所受的伤害程度要更大，为了在车对车的碰撞中让这些小型车也能有较好的乘员保护作用，减少大型车的攻击性，新的MPDB工况中的相容性评价就成了业界共同需要研究的目标。
MPDB工况是以一辆质量约为1 400kg的标准可移动小车，前端安装有由3部分刚度渐变蜂窝铝所组成的可变形障碍壁，以50km/h的对冲速度并且与被碰撞车辆有50％的重合度来撞击具有同样速度的被碰撞车辆，以期能同时评价被碰撞车辆的结构耐撞性和对另一方车辆的攻击性。其中，对对方车辆攻击性评价又被称作被碰撞车辆的相容性评价。
MPDB工况的相容性评价主要从3个方面进行考核，分别为障碍小车的乘员负荷标准(Occupant Load Criterion,OLC)，障碍壁变形标准偏差(Standard Deviation,SD)，以及对障碍壁击穿与否的判断(Bottom Out)。这3个指标的评价在2021C-NCAP中采用的是从MPDB整体试验总得分中累计扣分的形式进行。
在MPDB中的壁障侵入计算中，现有的方法大都是采用人工测量的方法，使用顶针进行测距，该方法存在一定问题，无法满足测量的精度。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明的目的是：提出了一种MPDB中的壁障侵入计算方法，采用3D扫描设备与三维点云配置的方法解决了传统方法中测量不准确的问题。
本发明的技术解决方案是这样实现的：一种MPDB中的壁障侵入计算方法，包括如下步骤，
步骤一，扫描碰撞前后的点云数据，采用扫描设备对碰撞前和碰撞后的壁障进行扫描，并得到碰撞前后的壁障3D表面点云数据，并建立碰撞前后的空间坐标系；
步骤二，选择碰撞前后的定位点，在碰撞前后的壁障3D表面点云数据中顺序依次选择多个定位点；
步骤三、根据选择的多个定位点来建立新的固定坐标系，并将碰撞前后的壁障3D表面点云数据投影到新坐标系中，实现两点云的空间对齐。
步骤四，在新坐标系中去除无用点云数据，新坐标系中的选取多个不变角点，对点云无用信息进行切割，去除三维点云中的无用点；
步骤五，对点云数据进行网格划分，在新坐标系中，按照y轴和z轴方向对点云进行网格划分，将其划分为横向、纵向相乘的网格，并求得每个网格块中的x轴的最高值，得到碰撞前后壁障的最高点云面；
步骤六、计算MPDB前向碰撞测试中的壁障侵入量，并根据汽车的宽度计算出有效区域；
步骤七，完成整个碰撞检测数据结果计算，计算出壁障侵入量的标准差s和均匀系数h。
优选的，步骤一中，壁障3D表面点云数据进行点云文件处理后转换成PLY格式导出。
优选的，步骤一中，对碰撞后的壁障进行喷漆和定位点黏贴，然后再进行扫描，并导出碰撞后的点云并建立碰撞后的空间坐标系。
优选的，步骤二中，壁障3D表面点云数据按照顺时针顺序依次选择四个定位点。
优选的，步骤三中，建立新的固定坐标系时，包含如下步骤，
a、在碰撞前后的定位点中选取多个不变角点，并得到其在新的固定坐标系中的空间位置；
b、求解碰撞前后选取的镀铬不变角点投影到新坐标系中的刚性变换矩阵；
c、通过刚性变换分别将碰撞前后的点云投影到固定坐标系的yz面中。
优选的，步骤七中，标准差s的计算方法为：计算有效区域内与平均侵入量相比符合一定数值百分比的偏差值；
均匀系数h的计算方法为：
1)对于s<50mm：h＝0；
2)对于50mm≤s≤150mm：h＝(s-50mm)/100mm；
3)对于s>150mm：h＝100％。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的一种MPDB中的壁障侵入计算方法，通过扫描碰撞前后的点云数据；选择碰撞前后的定位点；根据选择的多个定位点来建立新的固定坐标系；在新坐标系中去除无用点云数据；对点云数据进行网格划分；计算MPDB前向碰撞测试中的壁障侵入量；完成整个碰撞检测数据结果计算；采用上述方法，取得了如下的有益效果：使用3D扫描设备，获得的点云模型误差为1mm；通过1400个网格内所有点的均值计算点云面的高度值矩阵，准确率较高；省时且易操作。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明的一种MPDB中的壁障侵入计算方法的碰撞前铁块三维模型；
附图2为本发明的一种MPDB中的壁障侵入计算方法的碰撞后铁块三维模型；
附图3为本发明的一种MPDB中的壁障侵入计算方法的碰撞前铁块不变4角点示意图；
附图4为本发明的一种MPDB中的壁障侵入计算方法的碰撞后铁块不变4角点示意图；
附图5为本发明的一种MPDB中的壁障侵入计算方法的碰撞前后铁块点云对齐示意图；
附图6为本发明的一种MPDB中的壁障侵入计算方法的对点云无用噪点进行切割示意图；
附图7为本发明的一种MPDB中的壁障侵入计算方法的碰撞前后1400网格化结果示意图；
附图8为本发明的一种MPDB中的壁障侵入计算方法的MPDB壁障侵入量示意图；
附图9为本发明的一种MPDB中的壁障侵入计算方法的MPDB壁障有效区域示意图；
具体实施方式
下面结合附图来说明本发明。
如附图1-9所示为本发明所述的一种MPDB中的壁障侵入计算方法，包括如下步骤，
步骤一，扫描碰撞前后的点云数据，采用扫描设备对碰撞前和碰撞后的壁障进行扫描，并得到碰撞前后的壁障3D表面点云数据，并建立碰撞前后的空间坐标系；
步骤二，选择碰撞前后的定位点，在碰撞前后的壁障3D表面点云数据中顺序依次选择多个定位点；
步骤三、根据选择的多个定位点来建立新的固定坐标系，并将碰撞前后的壁障3D表面点云数据投影到新坐标系中，实现两点云的空间对齐。
步骤四，在新坐标系中去除无用点云数据，新坐标系中的选取多个不变角点，对点云无用信息进行切割，去除三维点云中的无用点；
步骤五，对点云数据进行网格划分，在新坐标系中，按照y轴和z轴方向对点云进行网格划分，将其划分为横向、纵向相乘的网格，并求得每个网格块中的x轴的最高值，得到碰撞前后壁障的最高点云面；
步骤六、计算MPDB前向碰撞测试中的壁障侵入量，并根据汽车的宽度计算出有效区域；
步骤七，完成整个碰撞检测数据结果计算，计算出壁障侵入量的标准差s和均匀系数h。
实施例
1、扫描碰撞前后的点云数据：
在试验前，我们使用F6扫描设备对碰撞前的壁障进行扫描，得到碰撞前的壁障3D表面点云文件，并将文件处理后转换成PLY导出，建立碰撞前的空间坐标系。
在试验后，对碰撞后的壁障进行喷漆和定位点黏贴，然后再使用F6进行扫描，导出碰撞后的点云并建立碰撞后的空间坐标系。
2、手动选择定位点：
在软件中分别打开碰撞前后的PLY点云文件，并按照顺时针顺序依次选择4个定位点对：p1、p2、p3、p4和q1、q2、q3、q4；
3、根据不变形的四点对建立新的固定坐标系，并将碰撞前后的点云模型投影到新坐标系中，实现两点云的空间对齐。
3.1分别由p1、p2、p3、p4和q1、q2、q3、q4得到4个不变角点在新的固定坐标系中的空间位置t1、t2、t3、t4。
3.2求解碰撞前后4点投影到新坐标系4点的刚性变换矩阵R1、T1和R2、T2。
3.3通过刚性变换分别将碰撞前后的点云投影到固定坐标系的yz面中；
4、由新坐标系中的四个不变角点对点云无用信息进行切割，去除铁块三维点云中的无用点。
5、按照y轴和z轴方向对点云进行20mm*20mm的网格划分，将其划分为横向为50格，纵向为28格的1400网格，求得每个网格块中的x轴的最高值，得到碰撞前后壁障的最高点云面。
6、计算MPDB前向碰撞测试中的壁障侵入量，并根据汽车的宽度计算出有效区域。
7、最终计算出侵入量的标准差s(mm)和均匀系数h(％)。
s的计算方法为：计算有效区域内与平均侵入量相比，68.2％的偏差值。
h的计算方法为：
1)对于s<50mm：h＝0；
2)对于50mm<＝s<＝150mm：h＝(s-50mm)/100mm；
3)对于s>150mm：h＝100％。
本发明的一种MPDB中的壁障侵入计算方法，通过扫描碰撞前后的点云数据；选择碰撞前后的定位点；根据选择的多个定位点来建立新的固定坐标系；在新坐标系中去除无用点云数据；对点云数据进行网格划分；计算MPDB前向碰撞测试中的壁障侵入量；完成整个碰撞检测数据结果计算；采用上述方法，取得了如下的有益效果：使用3D扫描设备，获得的点云模型误差为1mm；通过1400个网格内所有点的均值计算点云面的高度值矩阵，准确率较高；省时且易操作。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种MPDB中的壁障侵入计算方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一，扫描碰撞前后的点云数据，采用扫描设备对碰撞前和碰撞后的壁障进行扫描，并得到碰撞前后的壁障3D表面点云数据，并建立碰撞前后的空间坐标系；
步骤二，选择碰撞前后的定位点，在碰撞前后的壁障3D表面点云数据中顺序依次选择多个定位点；
步骤三、根据选择的多个定位点来建立新的固定坐标系，并将碰撞前后的壁障3D表面点云数据投影到新坐标系中，实现两点云的空间对齐;建立新的固定坐标系时，包含如下步骤，
a、在碰撞前后的定位点中选取多个不变角点，并得到其在新的固定坐标系中的空间位置；
b、求解碰撞前后选取的多个不变角点投影到新坐标系中的刚性变换矩阵；
c、通过刚性变换分别将碰撞前后的点云投影到固定坐标系的yz面中；
步骤四，在新坐标系中去除无用点云数据，新坐标系中选取多个不变角点，对点云无用信息进行切割，去除三维点云中的无用点；
步骤五，对点云数据进行网格划分，在新坐标系中，按照y轴和z轴方向对点云进行网格划分，将其划分为横向、纵向相乘的网格，并求得每个网格块中的x轴的最高值，得到碰撞前后壁障的最高点云面；
步骤六、计算MPDB前向碰撞测试中的壁障侵入量，并根据汽车的宽度计算出有效区域；
步骤七，完成整个碰撞检测数据结果计算，计算出壁障侵入量的标准差s和均匀系数h。
2.如权利要求1所述的一种MPDB中的壁障侵入计算方法，其特征在于：步骤一中，壁障3D表面点云数据进行点云文件处理后转换成PLY格式导出。
3.如权利要求1所述的一种MPDB中的壁障侵入计算方法，其特征在于：步骤一中，对碰撞后的壁障进行喷漆和定位点黏贴，然后再进行扫描，并导出碰撞后的点云并建立碰撞后的空间坐标系。
4.如权利要求1所述的一种MPDB中的壁障侵入计算方法，其特征在于：步骤二中，壁障3D表面点云数据按照顺时针顺序依次选择四个定位点。
5.如权利要求1所述的一种MPDB中的壁障侵入计算方法，其特征在于：步骤七中，标准差s的计算方法为：计算有效区域内与平均侵入量相比符合一定数值百分比的偏差值；
均匀系数h的计算方法为：
1）对于s<50mm：h=0；
2）对于50mm≤s≤150mm：h=(s-50mm)/100mm；
3）对于s>150mm：h=100%。
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