CN112816230B - 一种方向盘自由转动量的测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车测试技术领域，具体涉及一种方向盘自由转动量的测试系统及方法，系统包括；车轮触发机构，车轮触发机构包括第一处理模块和用于检测车轮是否转动的测试装置；测试装置用于在检测到车轮转动时，将检测信号反馈至第一处理模块，第一处理模块连接有无线传输模块；方向盘角度检测模块，方向盘角度检测模块包括角度传感器和第二处理模块，角度传感器用于检测方向盘的转动角度并发送至第二处理模块，第二处理模块还用于接收无线传输模块发送的信号；其中，第一处理模块和第二处理模块时钟同步，第二处理模块用于获取方向盘的转动角度信号。采用本方案能够解决检测数据误差较大的问题。

Description

一种方向盘自由转动量的测试系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车测试技术领域，具体涉及一种方向盘自由转动量的测试系统及方法。

背景技术

方向盘自由转动量是指方向盘空转的自由角度，是代表转向系内部各传动连接机构、部件之间配合间隙的基本参数，它的大小直接影响转向的灵敏性和操作稳定性。

目前，现有的方向盘自由转动量检测技术，主要的步骤是：(1)将转向参数检测仪安装在车辆的方向盘上，调整伸缩卡爪，使检测仪中心线与方向盘中心线相重合，并固定伸缩卡爪螺母；(2)调整定位伸缩杆长度，并将吸盘吸附在仪表盘或挡风玻璃上。其中，伸缩杆安装不要与方向盘发生干涉；(3)用千斤顶将被测车辆两个前轮升降悬空，被测车辆两个前轮回正后使检测仪读数清零，并使百分表紧贴着前轮；(4)转动方向盘，当百分表指针波动后，记录方向盘力角度仪上的数据。

但由于现有的方向盘自由转动量检测技术，对设备(百分表、检测仪)精度要求较高，误差较大。在此之前，需要对百分表进行固定，每次检测的位置要求也较高，检测出的数据波动大，安装也比较繁琐，且浪费资源。因此迫切需要研制一种新的测试方法和工具。

发明内容

本发明意在于提供一种方向盘自由转动量的测试系统及方法，能够解决检测数据误差较大的问题。

本发明提供的基础方案为：一种方向盘自由转动量的测试系统，包括：

车轮触发机构，车轮触发机构包括第一处理模块和用于检测车轮是否转动的测试装置；测试装置用于在检测到车轮转动时，将检测信号反馈至第一处理模块，第一处理模块连接有无线传输模块；

方向盘角度检测模块，方向盘角度检测模块包括角度传感器和第二处理模块，角度传感器用于检测方向盘的转动角度并发送至第二处理模块，第二处理模块还用于接收无线传输模块发送的信号；

其中，第一处理模块和第二处理模块时钟同步，第二处理模块用于获取方向盘的转动角度信号，在第一处理模块获取到检测信号时，通过无线传输模块向第二处理模块发送记录指令，第二处理模块在接收到记录指令后，记录下角度传感器数值。

本发明的工作原理及优点在于：

本方案中，首先通过测试装置对车轮是否转动进行检测，并在检测到车轮转动时，将检测信号反馈到第一处理模块；然后，第一处理模块再通过无线传输模块向第二处理模块发送记录指令；由于角度传感器能够检测方向盘的转动角度，所以通过第二处理模块在接收到记录指令后，记录下角度传感器数值。简单来说，就是测试装置在检测到车轮转动时，通过第一处理模块向第二处理模块发送记录指令，触发第二处理模块记录角度传感器的数值，这个数值代表方向盘的自由转动量；且第一处理模块和第二处理模块时钟同步。与现有的方向盘自由转动量检测技术相比，该方案的检测设备安装简单，误差小，得出的结果精度高。并且，相较于方向盘力角度仪整套设备，成本更低。

进一步，所述测试装置包括底座，底座上固设有第一夹持板，底座上滑动连接有第二夹持板，第一夹持板和第二夹持板正对设置且留有夹持汽车前轮的间隙，第一夹持板和第二夹持板相对的面均固设有压力敏感传感器，压力敏感传感器用于获取压力值，并判断压力值是否发生变化，若是，则判定车轮转动。

有益效果：意在提供一种利用压力敏感传感器实现检测车轮是否转动的方案；由于第一夹持板和第二夹持板相对的面均安装了压力敏感传感器，所以当车转向时，车轮会向压力传感器施加压力，压力值将发生变化。

进一步，所述第一夹持板和第二夹持板之间设置有用于调节第二夹持板位置的调节机构。

有益效果：通过设置调节机构，使测试装置能够适配于更多车型轮胎，提升其适用性。

进一步，所述测试装置包括红外对射传感器和固定在汽车前轮正中间的匚型基座台；红外对射传感器包括固设在匚型基座台上的发射端和固设在汽车前方墙面上的接收端；接收端用于接收发射端射出的光线，并在无法接收到光线时，判定车轮转动。

有益效果：本方案意在提供另一种利用红外对射传感器实现检测车轮是否转动的方案；如果红外对射传感器的接收端无法接收到光线，说明车轮转动。

进一步，所述测试装置还包括固定在汽车前方墙面上的角度尺，所述红外对射传感器固定在角度尺的0点位置处。

有益效果：通过设置角度尺，也能够实现定量检测，即车轮发生转动时，测试人员通过观察并记录红点的位置变化，得出车辆方向盘自由转动量；便于与角度传感器记录的数值进行对照。

进一步，还包括输入模块和数据库，输入模块用于录入汽车的最大设计时速信息；数据库用于预先存储映射关系表，映射关系表中包括汽车最大设计时速信息和相应的角度阈值；

第二处理模块还用于根据最大设计时速信息从数据库中匹配出角度阈值，并判断所述角度传感器测量的数值是否大于角度阈值，如果是，则生成提示信息。

有益效果：由于《机动车运行安全技术条件》中规定，最大设计时速小于100km/h的汽车,其方向盘的最大自由转动量从中间位置向左或向右的转角均不得大于10度；而相应的，最大设计时速大于或等于100m/h的汽车则不得大于15度。因此，采用本方案能够通过录入的汽车最大设计时速信息从数据库中匹配相应的角度阈值，并在角度传感器测得数值大于该角度阈值时，生成提示信息，帮助测试人员及时发现汽车自由转动量不合格的问题。

本发明提供基础方案二：一种方向盘自由转动量的测试方法，使用上述方向盘自由转动量的测试系统。

附图说明

图1为本发明一种方向盘自由转动量的测试系统及方法实施例一的系统框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例一

一种方向盘自由转动量的测试系统，基本如附图1所示，包括：车轮触发机构，车轮触发机构包括第一处理模块和用于检测车轮是否转动的测试装置；测试装置用于在检测到车轮转动时，将检测信号反馈至第一处理模块，第一处理模块连接有无线传输模块(本实施例中采用蓝牙通信，蓝牙模块的具体型号为HC-06)；具体的，本方案中的测试装置包括底座，底座上固设有(本实施例中具体为焊接固定)第一夹持板，底座上滑动连接有第二夹持板，第一夹持板和第二夹持板正对设置且留有夹持汽车前轮的间隙，第一夹持板和第二夹持板相对的面均固设有压力敏感传感器，压力敏感传感器用于获取压力值，并判断压力值是否发生变化，若是，则判定车轮转动；为了便于测试装置适配更多车型轮胎，第一夹持板和第二夹持板之间设置有用于调节第二夹持板位置的调节机构，调节机构类似于现有的螺栓。

方向盘角度检测模块，方向盘角度检测模块包括角度传感器和第二处理模块，角度传感器用于检测方向盘的转动角度并发送至第二处理模块，第二处理模块还用于接收无线传输模块发送的信号；

其中，第一处理模块和第二处理模块时钟同步，第二处理模块用于获取方向盘的转动角度信号，在第一处理模块获取到检测信号时，通过无线传输模块向第二处理模块发送记录指令，第二处理模块在接收到记录指令后，记录下角度传感器数值。其中，时钟同步可以通过SPI串口实现；或者是通过测量多次测量延迟；或者可以通过有线传输的方式，测量出固定延迟。

本发明的另一目的，还提供一种方向盘自由转动量的测试方法，使用上述方向盘自由转动量的测试系统。

实施例二

与实施例一相比，不同之处仅在于，测试装置还可以采用红外对射传感器和固定在汽车前轮正中间的匚型基座台；红外对射传感器包括固设在匚型基座台上的发射端和固设在汽车前方墙面上的接收端；接收端用于接收发射端射出的光线，并在无法接收到光线时，判定车轮转动。

在另一实施例中，还包括固定在汽车前方墙面上的角度尺，红外对射传感器固定在角度尺的0点位置处。

测试步骤具体包括：测试前，首先将被测车辆停放在水平的地面上，车辆前方有一堵墙面，墙面上固定一个大的角度尺；然后将匚型基座台分别固定在两个前轮的正中间位置，两个匚型基座台上均固定有红外对射传感器，使红外对射传感器的发射端射出的红点正对着角度尺的0点位置；缓慢转动汽车方向盘，并结合角度尺来记录红点的位置变化，对照观察角度传感器的数值，得出车辆方向盘的自由转动量。

实施例三

与实施例一相比，不同之处仅在于，还包括输入模块和数据库，输入模块用于录入汽车的最大设计时速信息；数据库用于预先存储映射关系表，映射关系表中包括汽车最大设计时速信息和相应的角度阈值；具体的，汽车最大设计时速信息包括两档，一挡是小于100km/h，对应的角度阈值为15度；另一挡是大于或等于100km/h，其对应的角度阈值为10度。

第二处理模块还用于根据最大设计时速信息从数据库中匹配出角度阈值，并判断所述角度传感器测量的数值是否大于角度阈值，如果是，则生成提示信息。

实施例四

与实施例一相比，不同之处仅在于，定义固设在第一夹板上的压力敏感传感器为第一压力敏感传感器，固设在第二夹板上的压力敏感传感器为第二压力敏感传感器；且第一压力敏感传感器和第二压力敏感传感器分别作为压力信息输入源与第一处理模块信号连接。

第一处理模块还用于在检测的过程中，实时获取第一压力敏感传感器和第二压力敏感传感器这两个压力信息输入源发送的压力信息，将压力信息输入预先建立的数学模型中，本实施例中的数学模型具体为二维坐标轴，即横轴为时间t，纵轴为压力MPa；在数学模型中生成压力变化波形，所以，各测得的压力信息相当于一个二维坐标(x值，y值)即(时间值，压力值)；此外，第一处理模块还用于在接收压力信息的同时，判断压力信息的输入源是否发生切换，如果是，则取该压力信息原始坐标中y值的相反数，组合该压力信息原始坐标中x值后，得到新的坐标并输入到二维坐标轴中。

第一处理模块还用于分别提取二维坐标轴中位于不同象限的压力变化波形，并获取压力变化波形与x轴相交的左起始点的坐标以及该变化波形的峰值的坐标，得到第一坐标和第二坐标；计算第一坐标中的时间值和第二坐标中的时间值的差值，判断差值是否小于预设时间阈值(具体为1秒)，如果是，则判断该压力变化波形属于无效波形，并从二维坐标轴中滤除该压力变化波形；在其他实施例中，第一处理模块还用于判断第二坐标中的压力值是否小于预设压力阈值(具体为0.1Mpa)，如果是，则判断该压力变化波形属于无效波形，并从二维坐标轴中滤除该压力变化波形。

在另一实施例中，第一处理模块还用于在滤除压力变化波形前，提取该压力变化波形左起始点的坐标中的时间值，计算该时间值与预设时间信息(具体为0.1秒)的差值，得到时差值；并基于时差值在二维坐标轴中搜索是否存在相应的压力值，如果有，则判定该压力变化波形与二维坐标轴中的另一压力变化波形疑似连续，可以直接滤除该压力变化波形；反之，则生成提示信息，请求后台工作人员协助处理。这一步结合实际应用场景，即异常抖动在二维坐标轴中的表现为该压力变化波形与前一段压力变化波形是连续的，或者说两波形衔接较为紧密，时间差较小。基于这个特点，设置更加完善的判断逻辑，在应对一些特殊情况时，请求人员协助处理，可避免特殊的有效数据被滤除，能够保证可靠性和有效性。

在方向盘自由转动量测试的过程中，通常要求抬起车辆，使车轮离地。车辆在无负载的情况下，往一边转动方向盘进行测量之后，松开方向盘，不对方向盘施加力，方向盘回正，可能存在异常的抖动；即方向机对转向系统的力消失后，转向系统会存在一个往相反的方向移动的趋势，相反方向有过渡的位移过程。例如，车轮向左转动后，车轮回正后，车轮不受人为控制的情况下会向右进行轻微偏转，这样一个向相反方向的抖动，会导致夹持板上的压力敏感传感器记录压力值，导致系统的误判；基于这个问题，本方案在读取数据的时候，设定相应的处理逻辑，把这个振动滤除，避免无效数据干扰试验结果，能够进一步提高检测数据的准确性。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种方向盘自由转动量的测试系统，其特征在于，包括：

车轮触发机构，车轮触发机构包括第一处理模块和用于检测车轮是否转动的测试装置；测试装置用于在检测到车轮转动时，将检测信号反馈至第一处理模块，第一处理模块连接有无线传输模块；

方向盘角度检测模块，方向盘角度检测模块包括角度传感器和第二处理模块，角度传感器用于检测方向盘的转动角度并发送至第二处理模块，第二处理模块还用于接收无线传输模块发送的信号；

其中，第一处理模块和第二处理模块时钟同步，第二处理模块用于获取方向盘的转动角度信号，在第一处理模块获取到检测信号时，通过无线传输模块向第二处理模块发送记录指令，第二处理模块在接收到记录指令后，记录下角度传感器数值；

所述测试装置包括底座，底座上固设有第一夹持板，底座上滑动连接有第二夹持板，第一夹持板和第二夹持板正对设置且留有夹持汽车前轮的间隙，第一夹持板和第二夹持板相对的面均固设有压力敏感传感器，压力敏感传感器用于获取压力值，并判断压力值是否发生变化，若是，则判定车轮转动；

所述第一夹持板和第二夹持板之间设置有用于调节第二夹持板位置的调节机构；固设在第一夹板上的压力敏感传感器为第一压力敏感传感器，固设在第二夹板上的压力敏感传感器为第二压力敏感传感器；且第一压力敏感传感器和第二压力敏感传感器分别作为压力信息输入源与第一处理模块信号连接；第一处理模块还用于在检测的过程中，实时获取第一压力敏感传感器和第二压力敏感传感器这两个压力信息输入源发送的压力信息，将压力信息输入预先建立的数学模型中；在数学模型中生成压力变化波形，各测得的压力信息生成一个二维坐标，第一处理模块还用于分别提取二维坐标轴中位于不同象限的压力变化波形，并获取压力变化波形与x轴相交的左起始点的坐标以及该变化波形的峰值的坐标，得到第一坐标和第二坐标；第一处理模块还用于判断第二坐标中的压力值是否小于预设压力阈值，如果是，则判断该压力变化波形属于无效波形，并从二维坐标轴中滤除该压力变化波形；

所述二维坐标轴的横轴为时间t，纵轴为压力Mpa；

所述第一处理模块还用于在接收压力信息的同时，判断压力信息的输入源是否发生切换，如果是，则取该压力信息原始坐标中y值的相反数，组合该压力信息原始坐标中x值后，得到新的坐标并输入到二维坐标轴中；

所述第一处理模块还用于计算第一坐标中的时间值和第二坐标中的时间值的差值，判断差值是否小于预设时间阈值1秒，如果是，则判断该压力变化波形属于无效波形，并从二维坐标轴中滤除该压力变化波形；

所述第一处理模块还用于在滤除压力变化波形前，提取该压力变化波形左起始点的坐标中的时间值，计算该时间值与预设时间信息0.1秒的差值，得到时差值；并基于时差值在二维坐标轴中搜索是否存在相应的压力值，如果有，则判定该压力变化波形与二维坐标轴中的另一压力变化波形疑似连续，直接滤除该压力变化波形；反之，则生成提示信息，请求后台工作人员协助处理。

2.根据权利要求1所述的方向盘自由转动量的测试系统，其特征在于：所述测试装置包括红外对射传感器和固定在汽车前轮正中间的匚型基座台；红外对射传感器包括固设在匚型基座台上的发射端和固设在汽车前方墙面上的接收端；接收端用于接收发射端射出的光线，并在无法接收到光线时，判定车轮转动。

3.根据权利要求2所述的方向盘自由转动量的测试系统，其特征在于：所述测试装置还包括固定在汽车前方墙面上的角度尺，所述红外对射传感器固定在角度尺的0点位置处。

4.根据权利要求1所述的方向盘自由转动量的测试系统，其特征在于，还包括输入模块和数据库，输入模块用于录入汽车的最大设计时速信息；数据库用于预先存储映射关系表，映射关系表中包括汽车最大设计时速信息和相应的角度阈值；

第二处理模块还用于根据最大设计时速信息从数据库中匹配出角度阈值，并判断所述角度传感器测量的数值是否大于角度阈值，如果是，则生成提示信息。

5.一种方向盘自由转动量的测试方法，其特征在于：使用上述权利要求1-4任一项的方向盘自由转动量的测试系统，包括固设在第一夹板上的压力敏感传感器为第一压力敏感传感器，固设在第二夹板上的压力敏感传感器为第二压力敏感传感器；且第一压力敏感传感器和第二压力敏感传感器分别作为压力信息输入源与第一处理模块信号连接；第一处理模块还用于在检测的过程中，实时获取第一压力敏感传感器和第二压力敏感传感器这两个压力信息输入源发送的压力信息，将压力信息输入预先建立的数学模型中；在数学模型中生成压力变化波形，各测得的压力信息生成一个二维坐标，第一处理模块还用于分别提取二维坐标轴中位于不同象限的压力变化波形，并获取压力变化波形与x轴相交的左起始点的坐标以及该压力变化波形的峰值的坐标，得到第一坐标和第二坐标；第一处理模块还用于判断第二坐标中的压力值是否小于预设压力阈值，如果是，则判断该压力变化波形属于无效波形，并从二维坐标轴中滤除该压力变化波形；

所述二维坐标轴的横轴为时间t，纵轴为压力Mpa；

所述第一处理模块还用于在接收压力信息的同时，判断压力信息的输入源是否发生切换，如果是，则取该压力信息原始坐标中y值的相反数，组合该压力信息原始坐标中x值后，得到新的坐标并输入到二维坐标轴中；

所述第一处理模块还用于计算第一坐标中的时间值和第二坐标中的时间值的差值，判断差值是否小于预设时间阈值1秒，如果是，则判断该压力变化波形属于无效波形，并从二维坐标轴中滤除该压力变化波形；

所述第一处理模块还用于在滤除压力变化波形前，提取该压力变化波形左起始点的坐标中的时间值，计算该时间值与预设时间信息0.1秒的差值，得到时差值；并基于时差值在二维坐标轴中搜索是否存在相应的压力值，如果有，则判定该压力变化波形与二维坐标轴中的另一压力变化波形疑似连续，直接滤除该压力变化波形；反之，则生成提示信息，请求后台工作人员协助处理。