CN2888433Y - 乘用车侧面安全性试验台 - Google Patents

Abstract

一种乘用车侧面安全性试验台，由网格状T型槽平台和图像采集处理装置构成，网格状T型槽平台上设置有一个主台、四个车轮轮毂定位装置和一组刚性铅垂平面组合挡块，主台中设置有液压缸、导向支承装置和加载器，加载器位于刚性铅垂平面组合挡块的对面，导向支承装置由两个平行的直线导轨体和四个滑块支架构成，图像采集处理装置由图像处理终端和至少两台摄像头构成，摄像头均分别通过电缆与所述的图像处理终端连接。本实用新型采用标准摄像的图象三维测量法代替传感器一维测量法，精确测量车身刚度，并且在相互独立的加载系统和图象系统之间以光作为媒介建立联系，同步获取了车身各处的变形矢量、撞击力、被测车辆所吸收的能量和对人体伤害的信息。

Description

乘用车侧面安全性试验台

技术领域

本实用新型涉及车辆测试设备，尤其涉及汽车性能试验装置，特别涉及测试汽车车身及相关零部件，特别是侧门强度、刚度以及抗撞性能的装置，具体的是一种乘用车侧面安全性试验台。

背景技术

汽车安全性是汽车最首要的性能，汽车碰撞事故可大致分为正面碰撞、侧面碰撞、追尾和翻滚等几种主要类型。据统计，其中侧面碰撞约占31％，而且由于车身横向刚度较差，因而乘员伤害特别严重。汽车被动安全性研究一般有3种方法，其中试验法因其结果最具说服力而被广泛重视。提高汽车被动安全性的主要措施之一是调整车身不同部位的刚度，使得某些部位的刚度较小，利用其变形来吸收碰撞时的撞击能量，而乘员所在的部位(侧门附近)刚度则要求较大，变形较小。因此除了侧门强度以外，侧门刚度对乘员安全性同样具有特别重要的意义。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种乘用车侧面安全性试验台，所述的这种乘用车侧面安全性试验台要解决现有技术中汽车侧面碰撞试验中，试验所花费的成本、精力大，但所获取的试验信息不足或误差较大、使用不理想的技术问题。

本实用新型的这种乘用车侧面安全性试验台由网格状T型槽平台和图像采集处理装置构成，所述的网格状T型槽平台上设置有主台、四个车轮轮毂定位装置和一组刚性铅垂平面组合挡块，所述的一组刚性铅垂平面组合挡块中至少具有四个刚性挡块，其中，所述的四个车轮轮毂定位装置均设置有水平二维调整机构，所述的刚性铅垂平面组合挡块设置有水平二维位移调整机构和旋转调整机构，所述的主台中设置有导向支承装置、液压缸和加载器，所述的加载器设置在所述的刚性铅垂平面组合挡块的对面，所述的导向支承装置由两个平行的直线导轨体和四个滑块支架构成，所述的两个平行的直线导轨体连接在所述的加载器的后端，任意一个所述的滑块支架固定设置在所述的主台上，所述的滑块支架设置成两排，所述的直线导轨体设置在所述的滑块支架中，任意一个所述的滑块支架的内侧截面呈矩形，在所述的任意一个滑块支架内侧的上、下、左、右位置分别设置有滑块，所述的直线导轨体的上平面、下平面、左平面、右平面位置平行的分别设置有直线导轨，所述的直线导轨设置在相对应的滑块中，所述的液压缸设置在主台上，所述的主台中固定设置有一个支撑横梁，所述的液压缸与支撑横梁连接，所述的液压缸和滑块支架均连接有一个在垂直方向上的有级调整机构，所述的液压缸的活塞杆与所述的加载器连接，所述的液压缸通过液压管道连接有液压伺服阀，所述的液压伺服阀与一个液压伺服控制器连接，所述的图像采集处理装置由图像处理终端和至少两台摄像头构成，所述的摄像头均分别通过电缆与所述的图像处理终端连接。

进一步的，所述的直线导轨体和所述的活塞杆相并联设置。

进一步的，所述的加载器中设置有一个在垂直方向上的无级调整机构。

进一步的，所述的液压伺服控制器连接有同步继电器开关和同步闪光灯。

进一步的，所述的加载器的侧面设置有反射镜。

进一步的，所述的液压缸上设置有行程传感器和力传感器，所述的行程传感器、力传感器均与液压伺服控制器器连接。

进一步的，所述的图像处理终端为个人计算机、或者小型计算机、或者中型计算机、或者大型计算机，所述的图像处理终端内设置有图像处理模块。

进一步的，所述的液压缸的后端通过一个后万向节与支撑横梁连接，所述的液压缸的活塞杆通过一个前万向节与所述的加载器连接。后万向节与支撑横梁之间还设置有连接件。

进一步的，所述的滑块和直线导轨之间设置有滚珠和滚珠间隔保持器。

具体的，本实用新型中所述的网格状T型槽平台、车轮轮毂定位装置、刚性铅垂平面组合挡块、加载器、液压缸、液压伺服控制器、同步继电器开关、同步闪光灯、摄像头、水平二维调整机构、水平二维位移调整机构、旋转调整机构、图像采集处理装置、垂直方向上的有级调整机构和垂直方向上的无级调整机构均可采用现有技术中的技术方案实现，有关网格状T型槽平台、车轮轮毂定位装置、刚性铅垂平面组合挡块、加载器、液压缸、液压伺服控制器、同步继电器开关、同步闪光灯、摄像头、水平二维调整机构、水平二维位移调整机构、旋转调整机构、图像采集处理装置、垂直方向上的有级调整机构和垂直方向上的无级调整机构在现有技术中的技术方案，本领域的技术人员均已了解，所以在此不再赘述。

本实用新型的工作过程是：将车辆装到网格状T型槽平台上，并位于刚性铅垂平面组合挡块和加载器之间，根据被测位置，对液压缸和滑块支架进行垂直方向上的有级调节，对车辆进行平面X向、Y向以及绕铅锤轴Z轴的调节，并固定牢固；根据加载器与车身的相对高度差，对加载器的高度进行微量无级调节；在车辆侧面上布置变形参考点和典型特征点并记录X、Y、Z坐标；调整同步闪光灯，并在X向、Y向以及Z方向上安置摄像头；试验员操作液压伺服控制器，发出同步信号，同步闪光灯闪光，由液压伺服控制器控制的液压缸开始加载，加载器运行，与此同时，图像采集处理装置采集到同步闪光灯的光信号，作为加载和图像采集的基准，并采集整个实验过程，同时行程传感器、力传感器向液压伺服控制器输出数据信号，与液压伺服控制器连接的显示屏上同时显示出以运动距离为变量的载荷曲线；当加载器运行经过设定距离时，液压伺服控制器再次发出同步信号，同步闪光灯闪光，加载器停止运动并缓慢退回原位，图像采集处理装置同时采集到同步闪光灯的光信号。

本实用新型与现有技术相对照，其效果是积极和明显的。本实用新型以光作为媒介，由加载器的控制器发出指令同时触发液压缸和同步闪光灯，简捷的控制液压缸和同步闪光器动作；另外，导向支承装置采用∏型双直线导轨式结构，可同时吸收剪力、弯矩和扭矩，采用了由滚珠式滑块和直线导轨构成的滚动导轨副，大大减小了轴向摩擦力，提高了测试精度；直线导轨体和活塞杆平行并联设置，大大缩短了试验台的长度，提高了试验台的刚度，因而也提高了试验精度，比现有技术提高了约8倍，使试验台所提供的空间能满足对轴距＜3000mm、轮距＜1800mm的各类乘用车(主要为轿车及轿车改型车)的侧门强度试验和安全性评价；此外，采用标准摄像的图象三维测量法代替传感器一维测量法，可精确测量车身刚度(变形矢量)。本实用新型的滑块是固定的，而直线导轨体是运动的，可以更低的成本、更多的信息、更高的精度同步获取车身各处的变形矢量、撞击力、被测车辆所吸收的能量和对人体伤害的信息。

附图说明

图1为本实用新型的乘用车侧面安全性试验台的原理图。

图2为本实用新型的乘用车侧面安全性试验台中的主台的结构示意图。

图3为本实用新型的乘用车侧面安全性试验台中的主台中的导向支承装置的俯视结构示意图。

图4为本实用新型的乘用车侧面安全性试验台中的直线导轨与滑块的装配横截面结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示，本实用新型的乘用车侧面安全性试验台，由网格状T型槽平台和图像采集处理装置构成，所述的网格状T型槽平台上设置有导向支承装置3、四个车轮轮毂定位装置和一组刚性铅垂平面组合挡块，所述的一组刚性铅垂平面组合挡块中至少具有四个刚性挡块，其中，所述的四个车轮轮毂定位装置均设置有水平二维调整机构，所述的刚性铅垂平面组合挡块设置有水平二维位移调整机构和旋转调整机构，所述的网格状T型槽平台上固定设置有一个主台1，所述的主台1中设置有液压缸2和加载器4，所述的加载器4设置在所述的刚性铅垂平面组合挡块的对面，所述的导向支承装置3由两个平行的直线导轨体5和四个滑块支架7构成，所述的两个平行的直线导轨体5连接在所述的加载器4的后端，任意一个所述的滑块支架7固定设置在所述的主台1上，所述的滑块支架7设置成两排，所述的直线导轨体5设置在所述的滑块支架7中，任意一个所述的滑块支架7的内侧截面呈矩形，在所述的任意一个滑块支架7内侧的上、下、左、右位置分别设置有滑块11，所述的直线导轨体5的上平面、下平面、左平面、右平面位置平行的分别设置有直线导轨15，所述的直线导轨15设置在相对应的滑块11中，所述的滑块支架7的上侧固定设置有一个支架顶盖20，所述的液压缸2设置在主台1上，所述的主台1中固定设置有一个支撑横梁19，所述的液压缸2与支撑横梁19连接，所述的液压缸2和滑块支架7均连接有一个在垂直方向上的有级调整机构，所述的液压缸2的活塞杆6与所述的加载器4连接，所述的液压缸2通过液压管道连接有液压伺服阀8，所述的液压伺服阀8与一个液压伺服控制器连接，所述的图像采集处理装置由图像处理终端9和至少两台摄像头12构成，所述的摄像头12均分别通过电缆与所述的图像处理终端9连接。

进一步的，所述的直线导轨体5和所述的活塞杆6相并联设置。

进一步的，所述的加载器4中设置有一个在垂直方向上的无级调整机构。

进一步的，所述的液压伺服控制器连接有同步继电器开关和同步闪光灯10。

进一步的，所述的加载器4的侧面设置有反射镜13。

进一步的，所述的液压缸2上设置有行程传感器和力传感器，所述的行程传感器、力传感器均与液压伺服控制器9连接。

进一步的，所述的图像处理终端9为个人计算机、或者小型计算机、或者中型计算机、或者大型计算机，所述的图像处理终端9内设置有图像处理模块。

进一步的，主台1中设置有一个支撑横梁19，所述的液压缸2的后端通过一个后万向节16与支撑横梁19连接，所述的液压缸2的活塞杆6通过一个前万向节17与所述的加载器4连接。后万向节16与支撑横梁19之间还设置有连接件18。

进一步的，所述的滑块11和直线导轨15之间设置有滚珠和滚珠间隔保持器。

本实用新型的具体原理如下：

本实用新型根据乘用车侧向碰撞的规律研制，对配置齐全的乘用车进行破坏性的侧向撞击，撞击行程可达600mm，撞击力达100kN，以测试、评价乘用车最重要最薄弱部位的抗撞性能。

本实用新型配置了加载及控制系统和图像处理系统，加载及控制系统采用MTS Microconsole 458.X控制器、Flex Test II试验控制与管理及数据采集系统、MTS公司液压伺服系统的压力源和液压促动器；图像处理系统采用视频采样数字化、压缩、图像分析、数据处理及结果输出等管理系统、控制摄像系统和照明系统(包括摄像头、miroVIDEO DC30视频采集设备、同步继电器开关、同步闪光灯等)。

本实用新型可以实现执行机构的工作和整个台架的同步控制，实现试验全过程的图象记录，车身变形特征点的图象测量，实现前后左右4个侧门部位进行撞击测试，且能适用不同车型需要，促动器(液压缸)及加载器(压头)总成相对于被测车辆的位置可在X、Y、Z轴三个方向上平移可调，并可调整两者的垂直度，即绕铅垂轴Z轴旋转可调，共有四个空间结构安装调整参数，X、Y、Z、。

由于车身，尤其侧门内部结构复杂，内有玻璃升降机构、门锁等，各处强度不一，因此，在撞击过程中，必将产生一个复杂的空间力系，分别作用于被测汽车和加载器上，这个力系包括：大小和方向难以确定的轴向力、剪力、弯矩和扭矩。

而促动器的液压活塞柱只能承受轴向加载力F_d，因而试验台必须设计一个导向支承装置，能承受除轴向力以外的所有力、力矩，并且轴向摩擦力F_f应尽可能小。因为轴向上力平衡式为：

F_d＝F_f+F_c(作用在汽车上的Y方向车身变形反力)

只有F_f→0，才有F_d≈F_c，使测试数据较真实反映汽车实际撞击。于是汽车在撞击的任意行程s或者任意时刻t所吸收的能量E_c(s)为：

$E_c\left(s\right)={\∫}_0^s{F}_c\mathrm{ds}\≈{\∫}_0^s{F}_d\mathrm{ds}=f\left(s\right)$

或者 $E_c\left(t\right)={\∫}_0^t{F}_c\mathrm{Udt}\≈{\∫}_0^t{F}_d\mathrm{Udt}=f\left(t\right)$

对于图2所示的主台，由于采用了“∏型双直线滚动导轨式”导向支承装置，同时吸收了剪力、弯矩和扭矩。不但大大减小了轴向摩擦力F_f，F_f＝92～102N，测试精度达到0.1％，而且缩短了试验台长度。使“试验台所处空间能满足对轴距＜3000mm、轮距＜1800mm的各类乘用车(主要为轿车及轿车改型车)进行侧门强度试验和安全性评价。”因此加载系统在软件支持下，可在显示屏上较准确地实时显示任意行程s或时刻t时Fc和Ec的曲线和数值。

在结构上设计采用“多余约束”(静不定)的思想；采用了变截面等强度梁，既减少用材，又满足刚度要求；所有杆件连接尽可能逼近理想形式，即“固定端”(既不能有相对位移，也不能有相对转动)形式，而不是“悬臂梁”，或“铰支座”；使试验台主台尺寸减少到2900mm*1300mm。车轮轮毂定位装置仅为450mm*300mm。主台的刚度超过了规定的技术指标，60kN作用力下达到0.1mm，小于1mm，制造精度也大大提高。

车身相对于促动器及加载器总成需有4维可调自由度，而车身的定位是通过4个轮毂的定位装置，以及受试验一侧对面的车身裙部靠在一个刚性铅垂平面组合挡块上来实现的(组合挡块需要在X轴和Y轴方向可调，以及绕铅垂轴Z轴旋转可调)。无论动力源及加载器总成，还是4个车轮轮毂定位装置如果设计成4个几何参数可调的话，不但制造工艺复杂、设备庞大、成本昂贵，而且可调装置刚度(还有可调装置的间隙)很难满足测试要求。

根据结构特点，以“不降低刚度、方便实施”为原则，本实用新型以“需调节的方向与有刚度要求的方向相垂直”为手段将4维自由度分解，即相对而言，促动器及加载器总成绕Z轴可调，较为困难，而具有高度(Z向)可调的一维自由度较易实现，因此对总成中促动器进行Z轴方向的有级调节，而在加载器内部采用特殊结构，实现Z向(高度方向)无级微量调节，因此在结构上保证了：无论有级调节，还是无级调节均不影响台架的轴向刚度。而车身通过车轮轮毂定位装置进行三维调节，即把每个车轮轮毂定位装置设计成可以在X轴和Y轴方向调节，由于车轮轮毂定位装置长宽仅为450mm*300mm，较易实现绕铅垂轴Z轴调节。

由于实际车身在撞击过程的外形是复杂的三维曲面，而影象成象的过程为一中心投影过程，图象的象平面是二维平面信息，存在信息丢失和信息失真。因此采用直接建立象平面坐标与物方坐标关系式的直接线性变换法(DLT)，使用由两张或两张以上相关的同步影象求解三个物方空间坐标，试验使用三台摄像设备。

为了能细致地了解车身(包括侧门)在撞击中的变形过程，在车身的特征点布置了20个醒目的测点。然而加载系统与图像处理系统既没有机械联系，也无电气，或信号联系。为此采用了以光作为媒介，通过控制系统达到了两个系统同步采集和控制的目的。

本实用新型首次将影象测量学理论、图象技术、传感器技术、测量技术、液压及控制技术，车身设计和试验学等不同学科，综合应用于乘用车侧门安全性试验台，使其作为一个整体，以优良的性能和创新填补了该领域的空白。

Claims (9)

1.一种乘用车侧面安全性试验台，由网格状T型槽平台和图像采集处理装置构成，所述的网格状T型槽平台上设置有主台、四个车轮轮毂定位装置和一组刚性铅垂平面组合挡块，所述的一组刚性铅垂平面组合挡块中至少具有四个刚性挡块，其特征在于：所述的四个车轮轮毂定位装置均设置有水平二维调整机构，所述的刚性铅垂平面组合挡块设置有水平二维位移调整机构和旋转调整机构，所述的主台中设置有导向支承装置、液压缸和加载器，所述的加载器设置在所述的刚性铅垂平面组合挡块的对面，所述的导向支承装置由两个平行的直线导轨体和四个滑块支架构成，所述的两个平行的直线导轨体连接在所述的加载器的后端，任意一个所述的滑块支架均固定设置在所述的主台上，所述的滑块支架设置成两排，所述的直线导轨体设置在所述的滑块支架中，任意一个所述的滑块支架的内侧截面均呈矩形，任意一个所述的滑块支架内侧的上、下、左、右位置均分别设置有滑块，所述的直线导轨体的上平面、下平面、左平面、右平面位置平行的分别设置有直线导轨，所述的直线导轨设置在相对应的滑块中，所述的液压缸设置在主台上，所述的主台中固定设置有一个支撑横梁，所述的液压缸与支撑横梁连接，所述的液压缸和滑块支架均连接有一个在垂直方向上的有级调整机构，所述的液压缸的活塞杆与所述的加载器连接，所述的液压缸通过液压管道连接有液压伺服阀，所述的液压伺服阀与一个液压伺服控制器连接，所述的图像采集处理装置由图像处理终端和至少两台摄像头构成，所述的摄像头均分别通过电缆与所述的图像处理终端连接。

2.如权利要求1所述的乘用车侧面安全性试验台，其特征在于：所述的直线导轨体和所述的活塞杆相并联设置。

3.如权利要求1所述的乘用车侧面安全性试验台，其特征在于：所述的加载器中设置有一个在垂直方向上的无级调整机构。

4.如权利要求1所述的乘用车侧面安全性试验台，其特征在于：所述的液压伺服控制器连接有同步继电器开关和同步闪光灯。

5.如权利要求1所述的乘用车侧面安全性试验台，其特征在于：所述的加载器的侧面设置有反射镜。

6.如权利要求1所述的乘用车侧面安全性试验台，其特征在于：所述的液压缸上设置有行程传感器和力传感器，所述的行程传感器、力传感器均与液压伺服控制器器连接。

7.如权利要求1所述的乘用车侧面安全性试验台，其特征在于：所述的图像处理终端内设置有图像处理模块。

8.如权利要求1所述的乘用车侧面安全性试验台，其特征在于：所述的液压缸的后端通过一个后万向节与所述的支撑横梁连接，所述的液压缸的活塞杆通过一个前万向节与所述的加载器连接。后万向节与支撑横梁之间还设置有连接件。

9.如权利要求1所述的乘用车侧面安全性试验台，其特征在于：所述的滑块和直线导轨之间设置有滚珠和滚珠间隔保持器。

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