CN117054110A - 一种用于碰撞假人膝部的标定系统及标定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于碰撞假人膝部的标定系统及标定方法，属于汽车安全检测技术领域，包括地面固定装置、主体支架及与所述支架转动连接的摆锤机构，所述地面固定装置固定在地面上，位于主体支架内，用于固定假人膝部组件；所述摆锤机构固定连接在主体支架上，用于与安装在地面固定装置上的假人膝部组件发生碰撞，所述摆锤机构与控制系统连接，所述控制系统用于控制所述摆锤机构的摆锤提升到所需的碰撞高度；所述标定系统还包括数据采集系统，用于将采集到的数据导入分析系统，输出分析报告。该系统及方法可以满足多法规、多假人类型、多试验工况的膝部标定试验，可实现试验流程的规范化、试验设备的通用化、试验结果的准确性。
Description
技术领域
本发明属于汽车安全检测技术领域，具体涉及一种用于碰撞假人膝部的标定系统及标定方法。
背景技术
在各车企安全性能开发领域中，一项重要的环节就是进行碰撞试验验证，通过不同的试验类型、试验方式来对车辆的车体耐撞性、约束系统匹配性和乘员保护效果进行开发、验证和优化。归根结底，进行安全性能开发的目的就是使车辆在现实生活中可以保护车内乘员，面对碰撞事故，车内乘员尽可能免受伤害或者是致命性伤害。车辆安全性能验证试验中采用碰撞假人来代替真人进行开发试验，碰撞假人各部位均采用拟人的结构，通过分析碰撞试验后假人各身体部分的伤害值来判断车辆乘员保护的安全性能。
因此，碰撞假人本身结构和其内置传感器的一致性、稳定性、准确性显得尤为重要。同时，在中国新车评价规程C-NCAP中也有针对碰撞假人的相关要求，其中一条便是每两次碰撞试验后，应对碰撞假人重新进行标定，以满足碰撞假人在试验过程中假人数据的准确性。
针对不同法规要求，车辆中需要使用不同类型的碰撞假人，碰撞假人标定可依据不同身体部位分为：头部标定、颈部标定、胸部标定、躯干标定、臀部标定、膝部标定、脚部标定等。同时，每一种假人部位的标定工况也并不单一，针对碰撞假人的膝部标定试验而言，有膝部整体标定、膝部滑块高速标定和膝部滑块低速标定的试验工况。因此，需要研究一种通用的试验方法和系统，来满足多法规、多假人类型、多试验工况的膝部标定试验。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种用于碰撞假人膝部的标定系统及标定方法，以满足多法规、多假人类型、多试验工况的膝部标定试验，可实现试验流程的规范化、试验设备的通用化、试验结果的准确性。
本发明通过如下技术方案实现：
一种用于碰撞假人膝部的标定系统，包括地面固定装置1、主体支架及与所述支架转动连接的摆锤机构，所述地面固定装置1固定在地面上，位于主体支架内，用于固定假人膝部组件；所述摆锤机构固定连接在主体支架上，用于与安装在地面固定装置1上的假人膝部组件发生碰撞，所述摆锤机构与控制系统3连接，所述控制系统3用于控制所述摆锤机构的摆锤10提升到所需的碰撞高度；所述标定系统还包括数据采集系统，用于将采集到的数据导入分析系统，输出分析报告。
进一步地，所述主体支架由多个垂直的立柱组成，立柱顶部设置有编码器6，所述编码器6的一端与控制系统3连接，另一端与摆锤机构的摆臂9连接，用于根据控制系统3的控制信号控制摆臂9的高度，进而控制摆锤10的冲击速度。
进一步地，所述摆锤机构包括执行机构7、摆臂9及摆锤10，所述摆锤10的一端悬挂于主体支架上端设置的吊装绳索5上，另一端锁紧于摆臂9上，所述执行机构7固定在主体支架上端，与摆臂9连接，用于控制摆臂9前后移动。
进一步地，所述摆臂9上设置有摆锤释放装置8，所述摆锤释放装置8与控制电柜2连接，所述摆锤释放装置8用于固定摆锤10，所述控制电柜2控制摆锤释放装置8释放摆锤10。
进一步地，所述执行机构7包括轨道及电机，所述摆臂9的端部连接在轨道上，所述电机驱动轨道前后移动，进而带动摆臂前后移动。
进一步地，所述标定系统还包括光栅测速模块4，所述光栅测速模块4固定于主体支架上的悬挂杆上，所述摆锤10的侧面安装有感光片和加速度传感器，所述感光片位于侧面，所述加速度传感器位于摆锤尾部；当摆锤类型、摆锤高度发生变化时，发出的光线可射在感光片上；所述光栅测速模块4与数据采集系统连接，可快速、准确获取接触时刻的最大速度，并发送至数据采集系统。
进一步地，所述数据采集系统具有滤波、电压调节、信号转化功能，以便对采集到的信号进行预处理和传输，且其内部应集成有稳压电源，以保证其在试验过程中的稳定性。
进一步地，所述标定系统包括负载传递夹具，固定在摆锤前部，不同标定项目有对应固定的夹具。
另一方面，本发明还提供了上述一种用于碰撞假人膝部的标定系统的标定方法，具体包括如下步骤：
S1：将假人膝部组件从需要标定的碰撞假人身上拆卸，并检查膝盖组件是否有裂纹、切口、磨损现象；将膝部组件置于温度范围为19℃-25℃，且湿度范围10％-70％的环境中，保持至少四小时，以消除环境因素对标定结果的影响；
S2：在假人膝部组件静置的同时，将用于该工况的摆锤用吊装绳索悬挂起来，在摆锤尾部平面中心轴处安装加速度传感器；
S3：将静置后的假人膝部组件安装于地面固定装置中，并使用扭矩扳手将螺栓拧紧，并且在膝部转轴处安装负载传递夹具，以保证在冲击过程中，其可以引导膝部组件向后水平移动；
S4：调整摆锤和假人膝部组件的相对位置；
调整过程中，摆锤应处于自然垂落状态下，使得摆锤冲击面中心和负载传递夹具冲击面中心保持共线、且使得摆锤冲击面和负载传递夹具冲击面保持在恰好接触上的状态，以保证每次标定实验的准确性和一致性；
S5：调整光栅测速模块，使其可测得摆锤冲击面在试验过程中刚接触到膝部组件时的最大速度；并将摆锤尾端悬挂锁紧于摆锤释放装置中，通过控制系统将摆臂调整至一定高度；同时，将围栏的门关上，开启控制系统的门禁；
S6：最后通过控制面板将摆锤释放装置开启，释放摆锤，冲击假人膝部组件；将数据采集系统中的结果数据导出至分析系统，并输出标定报告。
进一步地，步骤S4中，摆锤的位置通过调整吊装绳索的长短来控制，摆锤的水平、垂直和旋转状态可通过其上的水平泡来判断；负载传递夹具的位置通过调整地面固定装置引导假人膝部组件的前后位置和左右位置。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1.本发明所提供的方法具有很好的通用性，可快速更换不同种类的摆锤和负载传递夹具，以满足不同类型的假人、不同试验工况下的膝部标定试验；
2.本发明所提供的方法包括控制模块，通过编码器的传输信号反馈来控制电机带动摆臂角度的调整，能够实现摆锤高度的精准控制，以保证试验速度的准确性和一致性；
3.本发明所提供的方法采用八条绳索吊装摆锤四角的方式，通过调整每条绳索的长度，即可轻松实现摆锤水平、垂直和旋转位置的准确调整；
4.本发明所提供的方法所采用的底座固定台具有伸缩移动和左右移动的优点，以更好、更快的实现膝盖与摆锤对中的要求；
5.本发明所提供的方法包括有单独的数据采集模块，通过控制模块同步传递的信号来触发采集相应的传感器信号，可保证零时刻的同步性和数据采集的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的一种用于碰撞假人膝部的标定系统的系统框图；
图2为本发明的一种用于碰撞假人膝部的标定系统的结构示意图；
图3为本发明的一种用于碰撞假人膝部的标定系统的标定方法的流程示意图；
图中：地面固定装置1、控制电柜2、控制系统3、光栅测速模块4、吊装绳索5、编码器6、执行机构7、摆锤释放装置8、摆臂9、冲击摆锤10、
具体实施方式
为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
实施例1
如图1及图2所示，本实施例提供了一种用于碰撞假人膝部的标定系统，包括地面固定装置1、主体支架及与所述支架转动连接的摆锤机构，所述地面固定装置1固定在地面上，位于主体支架内，用于固定假人膝部组件；所述摆锤机构固定连接在主体支架上，用于与安装在地面固定装置1上的假人膝部组件发生碰撞，所述摆锤机构与控制系统3连接，所述控制系统3用于控制所述摆锤机构的摆锤10提升到所需的碰撞高度；所述标定系统还包括数据采集系统，用于将采集到的数据导入分析系统，输出分析报告。
所述主体支架由多个垂直的立柱组成，立柱顶部设置有编码器6，所述编码器6的一端与控制系统3连接，另一端与摆锤机构的摆臂9连接，用于根据控制系统3的控制信号控制摆臂9的高度，进而控制摆锤10的冲击速度。
所述摆锤机构包括执行机构7、摆臂9及摆锤10，所述摆锤10的一端悬挂于主体支架上端设置的吊装绳索5上，另一端锁紧于摆臂9上，所述执行机构7固定在主体支架上端，与摆臂9连接，用于控制摆臂9前后移动，
所述摆臂9上设置有摆锤释放装置8，所述摆锤释放装置8与控制电柜2连接，所述摆锤释放装置8用于固定摆锤10，所述控制电柜2控制摆锤释放装置8释放摆锤10。
所述执行机构7包括轨道及电机，所述摆臂9的端部连接在轨道上，所述电机驱动轨道前后移动，进而带动摆臂前后移动。
所述标定系统还包括光栅测速模块4，所述光栅测速模块4固定于主体支架上的悬挂杆上，所述摆锤10的侧面安装有感光片和加速度传感器，所述感光片位于侧面，所述加速度传感器位于摆锤尾部；当摆锤类型、摆锤高度发生变化时，发出的光线可射在感光片上；所述光栅测速模块4与数据采集系统连接，可快速、准确获取接触时刻的最大速度，并发送至数据采集系统。
所述数据采集系统具有滤波、电压调节、信号转化功能，以便对采集到的信号进行预处理和传输，且其内部应集成有稳压电源，以保证其在试验过程中的稳定性。
所述标定系统包括负载传递夹具，固定在摆锤前部，不同标定项目有对应固定的夹具。
在本实施例中，所述控制系统3具有集成的控制面板及对应的操作按钮，可简单便捷地输入相应的摆臂角度值即可通过编码器6准确控制摆臂9的高度，进而控制摆锤10的冲击速度；同时，控制面板中可存储不同试验工况的摆臂角度，在每次标定试验中可直接选择已保存的试验设置将摆臂9自动调整至对应高度。
在本实施例中，所述执行机构7具有顶部控制摆臂前后移动的轨道和电机、摆锤释放装置8，所述摆锤释放装置8上有自动开启控制，通过控制电柜2中连接出来的线缆信号进行释放，实现了控制面板3一体的自动化操作。
在本实施例中，所述控制电柜2和控制面板3中集成有门禁模块，当检测到门关闭时，即可自动锁止，防止试验过程中，误开门进入试验区域导致出现人员伤害；当试验结束后，即可自动解锁。
优选的，所述数据采集系统应具备滤波、电压调节、信号转化等功能，以便对采集到的信号进行预处理和传输，且其内部应集成有稳压电源，以保证其在试验过程中的稳定性。
在本实施例中，分析系统应内置有不同标定工况、不同碰撞假人类型的输出报告模板，将数据采集系统采集到的试验后结果导入其中，通过选取对应的模板即可轻松输出标定报告，轻松实现试验后结果分析和对比。
在本实施例中，所述光栅测速模块4固定于标定系统主体框架上的悬挂杆，可实现不同位置的摆放，使得当摆锤类型、摆锤高度发生变化时，发出的光线可稳定、准确射在感光片上面(安装于摆锤10的侧面)，同时，该模块引出一根数据线至数据采集系统，试验后可快速、准确获取接触时刻的最大速度。
在本实施例中，所述地面固定装置1上可选择加工成具有摇臂、上下锁紧块和左右锁紧滑道的装置，能够分别实现膝部组件的左右位置、前后伸缩位置的调整。
在本实施例中，所述冲击摆锤10和负载传递夹具，可以根据不同碰撞假人类型、不同膝部标定试验工况来加工制造，并在膝部标定试验中选取相应的摆锤或者负载传递夹具，利用一套膝部标定系统即可实现多法规、多工况、多类型假人的膝部标定试验。
在本实施例中，所述吊装绳索5采用八根单独轻量化、高强度绳索(以避免自重对膝部标定试验中冲击重量的影响)，左右交叉悬挂于摆锤10的四角，通过调整每条绳索的长短即可轻松实现摆锤水平、竖直和旋转位置的调整。
实施例2
为了便于理解上述假人膝部标定系统，本实施例以HⅢ系列50th男性假人膝部滑块-低速冲击标定试验为例，参考方法流程图3，当具体进行该工况标定试验时，标定方法如下：
首先，将假人膝部组件从需要标定的碰撞假人身上拆卸，并检查假人膝部组件是否有裂纹、切口、磨损等现象；将假人膝部组件置于温度范围为19℃-25℃，且湿度范围10％-70％的环境中，保持至少四小时，以消除环境因素对标定结果的影响；
在假人膝部组件静置的同时，将用于该工况的摆锤(重量为12kg，冲击面为直径76mm的圆)用八条吊装绳索悬挂起来，在摆锤尾部平面中心轴处安装加速度传感器；
进而当假人膝部组件静置完成后，将其通过和大腿力配重块转接的方式安装于地面固定装置中，使用扭矩扳手将螺栓拧紧，力矩需校紧至41N·m，以防止冲击过程中松动；并且在膝部转轴处安装负载传递夹具(重量为1kg，冲击面为76mm的圆)，以保证在冲击过程中，其可以引导假人膝部组件向后水平移动；
然后检查所有传感器(光栅测速传感器、摆锤加速度传感器、膝部组件中的位移传感器)是否正确安装和有无定期校准，并将传感器连接至数据采集系统中；
其次调整摆锤和假人膝部组件的相对位置。调整过程中，摆锤应处于自然垂落状态下，使得摆锤冲击面中心和负载传递夹具冲击面中心保持共线、且使得摆锤冲击面和负载传递夹具冲击面保持在恰好接触上的状态，以保证每次标定实验的准确性和一致性；摆锤的位置通过调整八条吊装绳索的长短来控制，摆锤的水平、垂直和旋转状态可通过其上的水平泡来判断；负载传递夹具的位置通过调整地面固定装置引导假人膝部组件的前后位置和左右位置。
紧接着调整光栅测速模块，确保可以测得摆锤冲击面在试验过程中刚接触到膝部组件时的最大速度；并将摆锤尾端悬挂锁紧于摆臂上的摆锤释放装置，通过控制面板将摆臂调整至一定高度，使得光栅测速模块测得的接触时刻的速度在1.55±0.02m/s内；同时，将围栏的门关上，开启控制系统的门禁；
最后通过控制面板自动将摆臂上的摆锤释放装置开启，释放摆锤，冲击膝部组件；
将数据采集系统中的结果数据导出至软件分析系统，选择对应试验工况的模板，首先判断接触瞬间的速度是否符合上述要求，其次判断膝部滑块的峰值位移量是否在9mm～12.5mm范围内，若不符合，对于同一膝盖的连续试验需至少等待30分钟，重新调整摆锤和膝部组件的相对位置，按照上述步骤重新进行试验；若符合要求，则打印输出标定报告。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种用于碰撞假人膝部的标定系统，其特征在于，包括地面固定装置(1)、主体支架及与所述支架转动连接的摆锤机构，所述地面固定装置(1)固定在地面上，位于主体支架内，用于固定假人膝部组件；所述摆锤机构固定连接在主体支架上，用于与安装在地面固定装置(1)上的假人膝部组件发生碰撞，所述摆锤机构与控制系统(3)连接，所述控制系统(3)用于控制所述摆锤机构的摆锤(10)提升到所需的碰撞高度；所述标定系统还包括数据采集系统，用于将采集到的数据导入分析系统，输出分析报告。
2.如权利要求1所述的一种用于碰撞假人膝部的标定系统，其特征在于，所述主体支架由多个垂直的立柱组成，立柱顶部设置有编码器(6)，所述编码器(6)的一端与控制系统(3)连接，另一端与摆锤机构的摆臂(9)连接，用于根据控制系统(3)的控制信号控制摆臂(9)的高度，进而控制摆锤(10)的冲击速度。
3.如权利要求1所述的一种用于碰撞假人膝部的标定系统，其特征在于，所述摆锤机构包括执行机构(7)、摆臂(9)及摆锤(10)，所述摆锤(10)的一端悬挂于主体支架上端设置的吊装绳索(5)上，另一端锁紧于摆臂(9)上，所述执行机构(7)固定在主体支架上端，与摆臂(9)连接，用于控制摆臂(9)前后移动。
4.如权利要求1所述的一种用于碰撞假人膝部的标定系统，其特征在于，所述摆臂(9)上设置有摆锤释放装置(8)，所述摆锤释放装置(8)与控制电柜(2)连接，所述摆锤释放装置(8)用于固定摆锤(10)，所述控制电柜(2)控制摆锤释放装置(8)释放摆锤(10)。
5.如权利要求1所述的一种用于碰撞假人膝部的标定系统，其特征在于，所述执行机构(7)包括轨道及电机，所述摆臂(9)的端部连接在轨道上，所述电机驱动轨道前后移动，进而带动摆臂前后移动。
6.如权利要求1所述的一种用于碰撞假人膝部的标定系统，其特征在于，所述标定系统还包括光栅测速模块(4)，所述光栅测速模块(4)固定于主体支架上的悬挂杆上，所述摆锤(10)的侧面安装有感光片和加速度传感器，所述感光片位于侧面，所述加速度传感器位于摆锤尾部；当摆锤类型、摆锤高度发生变化时，发出的光线可射在感光片上；所述光栅测速模块(4)与数据采集系统连接，可快速、准确获取接触时刻的最大速度，并发送至数据采集系统。
7.如权利要求1所述的一种用于碰撞假人膝部的标定系统，其特征在于，所述数据采集系统具有滤波、电压调节、信号转化功能，以便对采集到的信号进行预处理和传输，且其内部应集成有稳压电源，以保证其在试验过程中的稳定性。
8.如权利要求1所述的一种用于碰撞假人膝部的标定系统，其特征在于，所述标定系统包括负载传递夹具，固定在摆锤前部，不同标定项目有对应固定的夹具。
9.如权利要求1所述的一种用于碰撞假人膝部的标定系统的标定方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1：将假人膝部组件从需要标定的碰撞假人身上拆卸，并检查膝盖组件是否有裂纹、切口、磨损现象；将膝部组件置于温度范围为19℃-25℃，且湿度范围10％-70％的环境中，保持至少四小时，以消除环境因素对标定结果的影响；
S2：在假人膝部组件静置的同时，将用于该工况的摆锤用吊装绳索悬挂起来，在摆锤尾部平面中心轴处安装加速度传感器；
S3：将静置后的假人膝部组件安装于地面固定装置中，并使用扭矩扳手将螺栓拧紧，并且在膝部转轴处安装负载传递夹具，以保证在冲击过程中，其可以引导膝部组件向后水平移动；
S4：调整摆锤和假人膝部组件的相对位置；
调整过程中，摆锤应处于自然垂落状态下，使得摆锤冲击面中心和负载传递夹具冲击面中心保持共线、且使得摆锤冲击面和负载传递夹具冲击面保持在恰好接触上的状态，以保证每次标定实验的准确性和一致性；
S5：调整光栅测速模块，使其可测得摆锤冲击面在试验过程中刚接触到膝部组件时的最大速度；并将摆锤尾端悬挂锁紧于摆锤释放装置中，通过控制系统将摆臂调整至一定高度；同时，将围栏的门关上，开启控制系统的门禁；
S6：最后通过控制面板将摆锤释放装置开启，释放摆锤，冲击假人膝部组件；将数据采集系统中的结果数据导出至分析系统，并输出标定报告。
10.如权利要求9所述的一种用于碰撞假人膝部的标定系统的标定方法，其特征在于，步骤S4中，摆锤的位置通过调整吊装绳索的长短来控制，摆锤的水平、垂直和旋转状态可通过其上的水平泡来判断；负载传递夹具的位置通过调整地面固定装置引导假人膝部组件的前后位置和左右位置。
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| CN202310688912.1A CN117054110A (zh) | 2023-06-12 | 2023-06-12 | 一种用于碰撞假人膝部的标定系统及标定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117054110A true CN117054110A (zh) | 2023-11-14 |
Family
ID=88665140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310688912.1A Pending CN117054110A (zh) | 2023-06-12 | 2023-06-12 | 一种用于碰撞假人膝部的标定系统及标定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117054110A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117890057A (zh) * | 2024-03-18 | 2024-04-16 | 中国汽车技术研究中心有限公司 | 一种测试碰撞假人手臂冲击响应的装置及方法 |
-
2023
- 2023-06-12 CN CN202310688912.1A patent/CN117054110A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117890057A (zh) * | 2024-03-18 | 2024-04-16 | 中国汽车技术研究中心有限公司 | 一种测试碰撞假人手臂冲击响应的装置及方法 |
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