CN112924197A - 一种悬架变形运动的监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种悬架变形运动的监测装置及方法，装置包括；模拟直拉杆、位移传感器、摇臂球头安装模拟板、辅助测试板和双目相机，转向桥、悬架通过联接支座固定在模拟力试验台架上作为被监测物；摇臂球头安装模拟板固定在试验台架上，模拟直拉杆的一端装有球头并经球头连接转向桥的转向节臂，模拟直拉杆的另一端以螺纹方式连接位移传感器的伸缩缸，位移传感器的活塞杆通过球头连接摇臂球头安装模拟板；辅助测试板与转向桥固定连接，且辅助测试板的正面与悬架的板簧侧面平行；辅助测试板的正面和悬架的板簧侧面均铺设有反光标识点阵层；双目相机的视野包括反光标识点阵层。本发明能够得出较为准确的变形运动规律。

Description

一种悬架变形运动的监测装置及方法

技术领域

本发明属于车辆在承载力、制动力作用下悬架变形运动时转向性能优化技术领域，具体涉及一种悬架变形运动的监测装置及方法。

背景技术

车辆悬架在承载力、制动力作用下会产生变形运动，如板簧式悬架的变形运动主要包括跳动变形和S变形，由于前转向桥的跟随运动，导致转向干涉，出现方向盘直行不正、制动跑偏等问题，严重影响车辆转向稳定性。为减小转向干涉量，获得较好的转向稳定性，需要对不同配置的悬架变形运动进行监测研究，获得悬架变形运动规律，以匹配并验证一定的悬架配置下转向硬点的最佳设计布置，同时对悬架参数与受力变形运动的关系性进行研究。

车辆悬架综合跳动变形、S变形模拟试验台，一般仅对转向干涉量进行测量，采用常规理论分析加硬点验证的方法进行优化。目前，还没有一套能够低成本易于实现的悬架变形运动规律检测设备和方法，实现通过试验测量悬架、桥的变形运动规律，拟合并获得最优硬点布置并直接验证。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种悬架变形运动的监测装置及方法，以解决上述技术问题。

本发明提供一种悬架变形运动的监测装置，所述装置包括；

模拟直拉杆、位移传感器、摇臂球头安装模拟板、辅助测试板和双目相机，转向桥、悬架通过联接支座固定在模拟力试验台架上作为被监测物；摇臂球头安装模拟板固定在试验台架上；位移传感器两端分别为伸缩缸和活塞杆，位移传感器的活塞杆装有第一球头，并经第一球头连接摇臂球头安装模拟板；所述模拟直拉杆的一端连接第二球头，并经第二球头连接转向桥的转向节臂，模拟直拉杆的另一端连接位移传感器的伸缩缸；所述辅助测试板与转向桥固定连接，且所述辅助测试板的正面与悬架的板簧侧面平行；所述辅助测试板的正面铺设有第一反光标识点阵层，悬架的板簧侧面铺设有第二反光标识点阵层，且第一反光标识点阵层表面和第二反光标识点阵层表面均设有均匀排列的标识点；所述双目相机的视野包括第一反光标识点阵层和第二反光标识点阵层。

进一步的，所述摇臂球头安装模拟板包括高度可调的摇臂球头安装位，所述位移传感器活塞杆通过球头与目标高度的摇臂球头安装位紧固连接。

进一步的，所述转向节臂与转向桥活动连接，且所述转向节臂与转向桥可旋转调整位置并可锁定相对位置。

进一步的，模拟直拉杆的一端装有第二球头且所述第二球头通过可伸缩螺杆连接转向节臂，模拟直拉杆的另一端通过螺杆与位移传感器伸缩缸上的螺纹连接。

进一步的，所述装置还包括：

处理器，所述位移传感器和双目相机均与所述处理器电连接。

进一步的，所述模拟直拉杆轴心与位移传感器伸缩缸的轴心在一条线上，位移传感器检测板簧变形运动时的第一球头与第二球头的间距变化量；所述位移传感器连接有位移量显示器，所述位移量显示器正对所述双目相机。

本申请还提供一种悬架变形运动监测方法，所述方法包括：

将摇臂球头安装位调节至理想高度，向悬架施加定值承载模拟力；

在施加承载模拟力之后，采集第一反光标识层和第二反光标识层的双目照片；

在施加的承载模拟力保持不变，再向悬架施加制动模拟力后，通过位移传感器采集转向干涉量，同时采集该变形运动状态的双目照片；

变更制动模拟力大小，并获取不同大小的制动模拟力对应的转向干涉量和双目照片，生成定值承载模拟力下的制动模拟力、转向干涉量的关系列表；

对所述系列双目照片进行图像处理，利用双目相机标定的参数计算出不同制动模拟力对应的标识点阵的系列空间坐标，并根据点阵系列空间坐标拟合出板簧S变形时桥的近似旋转中心位置。

进一步的，双目照机参数标定的方法，包括：

在所述第一反光标识点阵层和第二反光标识点阵层附近不同空间位置分次摆放确定尺寸的黑白方格标定板；

采集不同位置的黑白方格标定的双目照片，一般不少于20组；

利用标定程序对标定板的系列照片进行标定，获得双目相机参数。

进一步的，所述方法还包括：

利用拟合的板簧S变形旋转中心位置，计算理想的转向节臂端球头位置，通过旋转调节转向节臂位置以及模拟直拉杆与转向节臂连接球头的相对位置；

重新采集悬架在同一承载模拟力、不同制动模拟力下的转向干涉量，并生成新的制动模拟力、转向干涉量的关系列表，通过比对新的关系列表与原关系列表中相同制动模拟力对应的转向干涉量大小，来验证理想球头位置对应的优化效果。

进一步的，所述将摇臂球头安装位调节至理想高度，包括：

调节摇臂球头安装位高度后，向悬架施加不同承载模拟力，获取不同承载模拟力对应的点阵系列空间坐标和转向干涉量，根据不同承载模拟力对应的点阵系列空间坐标拟合板簧跳动变形旋转中心位置，并根据跳动变形拟合旋转中心位置计算摇臂球头安装位理想高度；

采集理想高度的转向干涉量，通过比对理想高度与原高度对应的撰写干涉量对理想高度进行验证。

本发明的有益效果在于，

本发明提供的悬架变形运动的监测装置及方法，通过在试验台架上设置摇臂球头安装模拟板，在摇臂球头安装模拟板和转向桥的转向节臂之间设置可伸缩的位移传感器，在台架上实现了悬架变形运动时转向干涉量的直接测量，同时，通过关键点布置的反光标识和双目相机，获得悬架、前转向桥关键点处的系列运动状态的空间坐标，从而得出较为准确的变形运动规律，为转向硬点布置提供依据，有效的提升车辆转向性能。本发明所得到的悬架变形运动数据，也可用于悬架的性能研究。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一个实施例的悬架变形运动的监测装置的结构示意图；

其中，1、摇臂球头安装模拟板；2、模拟直拉杆；3、位移传感器；4、位移传感器伸缩缸；5、转向节臂；6悬架；7、转向桥；8、辅助测试板；9、第一反光标识点阵层；10、第二反光标识点阵层；11、双目相机；12、位移传感器活塞杆。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

本实施例提供一种悬架变形运动的监测装置，如图1所示，包括以下结构：

模拟直拉杆2、位移传感器3、摇臂球头安装模拟板1、辅助测试板8和双目相机11，摇臂球头安装模拟板1与悬架6联接支座均固定在试验台架上。摇臂球头安装模拟板1上设有高度可调的摇臂球头安装位，模拟直拉杆2的一端通过螺纹方式连接位移传感器的伸缩缸。位移传感器3两端分别为伸缩缸4和活塞杆12，位移传感器3的活塞杆12装有球头并经球头连接摇臂球头安装模拟板1，球头与目标高度的摇臂球头安装位通过螺杆螺母紧固连接。通过位移传感器活塞杆12连接的摇臂球头安装位的高度可实现悬架6旋转中心的位置调节。模拟直拉杆2的另一端通过球头连接转向桥的转向节臂，相连接的球头与转向节臂之间的距离可通过螺杆螺母调节，转向节臂与转向桥活动连接，且转向节臂与转向桥可旋转调整位置并可锁定相对位置。位移传感器3检测两个球头之间的距离变动量。

其中，位移传感器3连接有位移量显示器，位移量显示器正对双目相机11。在本申请的其他实施方式中，位移传感器3不连接位移量显示器，而是直接与处理器电连接，将位移量直接传输至处理器，而处理器与双目相机11电连接。

双目相机具有两个固定间距且平行的摄像头，能够在同一时间对同一物体采集双目照片，双目照片为两个不同位置的摄像头同时采集的两张相似照片，通过对照片的处理，利用双目相机标定的参数经计算可获得照片特定点的空间坐标。

辅助测试板8与转向桥7固定连接，辅助测试板8为L型，其短边一面采用螺栓或焊接方式固定在转向桥7上，长边一面作为辅助测试板8的正面与悬架6的板簧侧面平行；辅助测试板8的正面铺设有第一反光标识点阵层9，悬架6的板簧侧面铺设有第二反光标识点阵层10，且第一反光标识点阵层9表面和第二反光标识点阵层10表面均设有均匀排列的标识点；反光标识点阵层具有较强的反光性能，能够明显的与周围形成亮度差别，能够通过双目图像准确识别中心和中心空间坐标计算。双目相机11的视野包括第一反光标识点阵层9和第二反光标识点阵层10。

实施例2

本实施例提供一种悬架变形运动的监测方法，包括以下步骤：

S 1、安装监测装置采集标定双目照片.

先将摇臂球头安装位调节至适宜高度，该适宜高度为车辆常用高度。将模拟直拉杆2与摇臂球头安装模拟板1的初始摇臂球头安装位连接好，固定好双目相机11，保证双目相机11的视野包括第一反光标识点阵层9和第二反光标识点阵层10，调整好双目相机11的焦距。

利用确定尺寸的黑白方格板，分别摆放在第一反光标识点阵层9和第二反光标识点阵层10附近不同位置，采集标定双目图片。

S2、向悬架施加定值承载模拟力。

指定一定大小的承载模拟力，向悬架施加该承载模拟力。

S3、在施加承载模拟力之后，采集第一反光标识层和第二反光标识层的双目照片。

S3、在施加的承载模拟力保持不变，再向悬架施加不同的制动模拟力后，通过位移传感器采集转向干涉量，同时采集该变形运动状态的系列双目照片。

保持承载模拟力不变，向悬架施加变化的制动模拟力，制动模拟力的变动规律如N1、N2、N3、N4…，上述力的大小为等差序列，每个力的停留时间可以自行设定，如每个力的停留时间为30s。

在每个制动模拟力的施加期间，采集该制动模拟力下的位移传感器3读取的模拟直拉杆2的伸缩位移量，该伸缩位移量即为当前变形的撰写干涉量，同时采集当前变形的双目图片。

根据上述测试结果，获取不同大小的制动模拟力对应的转向干涉量和双目照片，生成定值承载模拟力下的制动模拟力、转向干涉量的关系列表；同时对各制动模拟力下的双目照片进行图像处理，利用双目相机标定的参数计算出不同制动模拟力对应的标识点阵的系列空间坐标，并根据点阵系列空间坐标拟合出板簧S变形时桥的近似旋转中心位置。

其中，双目照机参数标定的具体方法包括：在第一反光标识点阵层和第二反光标识点阵层附近不同空间位置分次摆放确定尺寸的黑白方格标定板；采集不同位置的黑白方格标定的双目照片，一般不少于20组；利用标定程序对标定板的系列照片进行标定，获得双目相机参数。

S4、结果校验。

利用步骤S3利用拟合的S变形旋转中心位置，计算理想的转向节臂端球头位置，通过旋转调节转向节臂位置以及模拟直拉杆与转向节臂连接球头的相对位置，重新采集悬架在承载模拟力下的转向干涉量，得到一个新的定值承载模拟力下的制动模拟力、转向干涉量的关系列表。通过新关系列表与原关系列表中相同制动模拟力下的转向干涉量大小来验证理想球头位置对应的优化效果。

在理想球头经过验证之后，分别施加变更承载力大小，重新获取不同承载力对应的跳动变形旋转中心以及转向干涉量，计算出理想的第一球头安装位置，通过调节位移传感器活塞杆球头与摇臂球头安装模拟板连接的摇臂球头安装位的高度，进行再次效果验证。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种悬架变形运动的监测装置，其特征在于，所述装置包括；

模拟直拉杆、位移传感器、摇臂球头安装模拟板、辅助测试板和双目相机，转向桥、悬架通过联接支座固定在模拟力试验台架上作为被监测物；摇臂球头安装模拟板固定在试验台架上；位移传感器两端分别为伸缩缸和活塞杆，位移传感器的活塞杆装有第一球头，并经第一球头连接摇臂球头安装模拟板；所述模拟直拉杆的一端连接第二球头，并经第二球头连接转向桥的转向节臂，模拟直拉杆的另一端连接位移传感器的伸缩缸；所述辅助测试板与转向桥固定连接，且所述辅助测试板的正面与悬架的板簧侧面平行；所述辅助测试板的正面铺设有第一反光标识点阵层，悬架的板簧侧面铺设有第二反光标识点阵层，且第一反光标识点阵层表面和第二反光标识点阵层表面均设有均匀排列的标识点；所述双目相机的视野包括第一反光标识点阵层和第二反光标识点阵层。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述摇臂球头安装模拟板包括高度可调的摇臂球头安装位，位移传感器活塞杆的第一球头与目标高度的摇臂球头安装位紧固连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转向节臂与转向桥活动连接，且所述转向节臂与转向桥可旋转调整位置并可锁定相对位置。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，模拟直拉杆的一端装有第二球头且所述第二球头通过可伸缩螺杆连接转向节臂，模拟直拉杆的另一端通过螺杆与位移传感器伸缩缸上的螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

处理器，所述位移传感器和双目相机均与所述处理器电连接。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述位移传感器的伸缩缸和活塞杆在同一条轴心线上，位移传感器检测板簧变形运动时的第一球头与第二球头的间距变化量；所述位移传感器连接有位移量显示器，所述位移量显示器正对所述双目相机。

7.一种悬架变形运动的监测方法，其特征在于，所述方法包括：

将摇臂球头安装位调节至理想高度，向悬架施加定值承载模拟力；

在施加承载模拟力之后，采集第一反光标识层和第二反光标识层的双目照片；

在施加的承载模拟力保持不变，再向悬架施加制动模拟力后，通过位移传感器采集转向干涉量，同时采集该变形运动状态的双目照片；

变更制动模拟力大小，并获取不同大小的制动模拟力对应的转向干涉量和双目照片，生成定值承载模拟力下的制动模拟力、转向干涉量的关系列表；

对所述系列双目照片进行图像处理，利用双目相机标定的参数计算出不同制动模拟力对应的标识点阵的系列空间坐标，并根据点阵系列空间坐标拟合出板簧S变形时桥的近似旋转中心位置。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，双目照机参数标定的方法，包括：

在所述第一反光标识点阵层和第二反光标识点阵层附近不同空间位置分次摆放确定尺寸的黑白方格标定板；

采集不同位置的黑白方格标定的双目照片，一般不少于20组；

利用标定程序对标定板的系列照片进行标定，获得双目相机参数。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

利用拟合的板簧S变形旋转中心位置，计算理想的转向节臂端球头位置，通过旋转调节转向节臂位置以及模拟直拉杆与转向节臂连接球头的相对位置；

重新采集悬架在同一承载模拟力、不同制动模拟力下的转向干涉量，并生成新的制动模拟力、转向干涉量的关系列表，通过比对新的关系列表与原关系列表中相同制动模拟力对应的转向干涉量大小，来验证理想球头位置对应的优化效果。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将摇臂球头安装位调节至理想高度，包括：

调节摇臂球头安装位高度后，向悬架施加不同承载模拟力，获取不同承载模拟力对应的点阵系列空间坐标和转向干涉量，根据不同承载模拟力对应的点阵系列空间坐标拟合出板簧跳动变形旋转中心位置，并根据跳动变形拟合旋转中心位置，计算出摇臂球头安装位理想高度；

采集理想高度的转向干涉量，通过比对理想高度与原高度对应的撰写干涉量对理想高度进行验证。

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