JP2015007591A - Vehicle body rigidity test method and vehicle body rigidity test device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、懸架装置を用いて自動車車体の剛性試験を行う自動車車体剛性試験方法および自動車車体剛性試験装置に関する。 The present invention relates to an automobile body rigidity test method and an automobile body rigidity test apparatus for performing an automobile body rigidity test using a suspension device.
自動車車体や部品の開発にあたっては、部品を自動車車体に取り付けた状態で、自動車車体全体の剛性試験を行い、自動車車体や部品の変形状態や、その応力集中部分を特定することが重要である。このような自動車車体剛性試験においては、自動車車体や部品の剛性に関する詳細情報の取得が望まれている。 In developing an automobile body and parts, it is important to conduct a rigidity test of the entire automobile body with the parts attached to the automobile body to identify the deformation state of the automobile body and parts and the stress concentration portion. In such an automobile body rigidity test, it is desired to obtain detailed information regarding the rigidity of the automobile body and parts.
従来は、自動車車体全体の剛性を評価する場合、自動車車体を載置した懸架装置の取付部分に、応力または変位を付与する装置を締結し、サイドシルや自動車車体外側付近に複数の変位計を設置し、自動車車体の変位量を検出していた。 Conventionally, when evaluating the rigidity of the entire automobile body, a device that applies stress or displacement is fastened to the mounting part of the suspension system on which the automobile body is placed, and a plurality of displacement meters are installed near the outside of the side sill or the automobile body. However, the displacement amount of the car body was detected.
例えば、上記のような剛性試験方法は、特許文献１に開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses such a stiffness test method as described above.
従来の剛性試験方法では、一度に測定可能な部位が、変位計を設置できる位置に限られている。また、測定可能な変位の方向は、変位計で変位を検出できる一方向に限られている。 In the conventional stiffness test method, the part that can be measured at a time is limited to the position where the displacement meter can be installed. The direction of displacement that can be measured is limited to one direction in which displacement can be detected by a displacement meter.
ここで、自動車車体の剛性試験の最終的な目的は、自動車車体開発や部品設計時に、自動車車体の剛性を改善することにある。この目的を達成するためには、部品変形状態の詳細なデータの取得や、応力集中部位の特定が重要である。しかしながら、従来の方法では、上述のように、取得できるデータが限られており、部品変形状態の詳細なデータの取得や、応力集中部位の特定を行うことが困難であった。 Here, the final purpose of the rigidity test of the automobile body is to improve the rigidity of the automobile body during the development of the automobile body and the design of the parts. In order to achieve this purpose, it is important to acquire detailed data on the part deformation state and to specify the stress concentration site. However, in the conventional method, as described above, the data that can be acquired is limited, and it is difficult to acquire detailed data of the part deformation state and to specify the stress concentration site.
本発明は、このような問題点に対してなされたものであり、部品変形状態の詳細なデータの取得や、応力集中部位の特定を行うことができる自動車車体剛性試験方法および自動車車体剛性試験装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made with respect to such problems, and it is possible to acquire detailed data of a part deformation state and specify a stress concentration site and a vehicle body stiffness test method and a vehicle body stiffness test apparatus. The purpose is to provide.
本発明は、上記の目的を達成するために、以下のような特徴を有している。
［１］懸架装置に固定された自動車車体に、振動を負荷することによって応力または変位を付与し、自動車車体に生じる変形を測定する自動車車体剛性試験方法であって、
前記自動車車体に負荷される前記振動と、前記自動車車体の変位検出点における変位のずれに基づいて、前記自動車車体の動的な変位挙動を解析することを特徴とする自動車車体剛性試験方法。
［２］前記自動車車体の前記変位検出点に負荷される前記振動は、サインカーブによって近似でき、
前記自動車車体の前記変位検出点における位置および／または変位をサインカーブによって近似した近似式のサインカーブを前記振動のサインカーブと仮定し、
前記近似式のサインカーブと前記自動車車体の変位検出点における位置および／または変位の差分に基づいて、前記自動車車体の変位挙動を解析することを特徴とする［１］に記載の自動車車体剛性試験方法。
［３］前記自動車車体の変位検出点の変位を、前記自動車車体の長さ方向、幅方向、および高さ方向によって規定される座標系に変換し、
長さ方向、幅方向、および高さ方向毎に、前記自動車車体の変位検出点の動的な変位挙動を解析することを特徴とする［１］または［２］に記載の自動車車体剛性試験方法。
［４］前記自動車車体の位置および／または変位をステレオマッチング法により取得することを特徴とする［１］乃至［３］のうちいずれかに記載の自動車車体剛性試験方法。
［５］懸架装置に固定された自動車車体に、振動を負荷することによって応力または変位を付与し、自動車車体に生じる変形を測定する自動車車体剛性試験装置であって、
前記自動車車体に負荷される前記振動と、前記自動車車体の変位検出点における変位のずれを算出する差分算出手段を有することを特徴とする自動車車体剛性試験装置。
［６］前記自動車車体の前記変位検出点に負荷される前記振動は、サインカーブによって近似でき、
前記自動車車体の前記変位検出点における位置および／または変位をサインカーブによって近似した近似式のサインカーブを設定する近似式設定手段を有し、
前記差分算出手段は、前記近似式設定手段によって設定された近似式のサインカーブと、前記変位検出点の位置および／または変位との差分を算出することで、前記前記振動と、前記自動車車体の変位検出点における変位のずれを算出することを特徴とする［５］に記載の自動車車体剛性試験装置。
［７］前記差分算出手段によって算出された前記振動と前記自動車車体の変位のずれに基づいて、前記自動車車体の動的な変位挙動を解析する評価手段を有することを特徴とする［５］または［６］に記載の自動車車体剛性試験装置。
In order to achieve the above object, the present invention has the following features.
[1] An automobile body rigidity test method for measuring a deformation generated in an automobile body by applying stress or displacement to the automobile body fixed to the suspension device by applying vibration.
A vehicle body rigidity test method for analyzing a dynamic displacement behavior of the vehicle body based on the vibration applied to the vehicle body and a displacement deviation at a displacement detection point of the vehicle body.
[2] The vibration applied to the displacement detection point of the automobile body can be approximated by a sine curve,
An approximate sine curve obtained by approximating the position and / or displacement of the automobile body at the displacement detection point by a sine curve is assumed as the sine curve of the vibration,
The vehicle body rigidity test according to [1], wherein the displacement behavior of the vehicle body is analyzed based on a difference between the approximate sine curve and a displacement detection point of the vehicle body and / or displacement. Method.
[3] The displacement of the displacement detection point of the automobile body is converted into a coordinate system defined by a length direction, a width direction, and a height direction of the automobile body,
The vehicle body rigidity test method according to [1] or [2], wherein dynamic displacement behavior of a displacement detection point of the vehicle body is analyzed for each of a length direction, a width direction, and a height direction. .
[4] The vehicle body rigidity test method according to any one of [1] to [3], wherein the position and / or displacement of the vehicle body is acquired by a stereo matching method.
[5] An automobile body rigidity test apparatus for applying stress or displacement to a vehicle body fixed to a suspension device by applying vibration and measuring deformation generated in the vehicle body,
A vehicle body stiffness testing apparatus comprising difference calculation means for calculating a deviation between the vibration applied to the vehicle body and a displacement detection point of the vehicle body.
[6] The vibration applied to the displacement detection point of the automobile body can be approximated by a sine curve,
An approximate expression setting means for setting an approximate sine curve obtained by approximating the position and / or displacement of the automobile body at the displacement detection point by a sine curve;
The difference calculating means calculates a difference between the sine curve of the approximate expression set by the approximate expression setting means and the position and / or displacement of the displacement detection point, whereby the vibration and the vehicle body The vehicle body rigidity test apparatus according to [5], wherein a displacement deviation at a displacement detection point is calculated.
[7] The evaluation device includes an evaluation unit that analyzes a dynamic displacement behavior of the vehicle body based on the vibration calculated by the difference calculation unit and a displacement of the vehicle body displacement [5] or [6] The vehicle body rigidity test apparatus according to [6].
本発明に係る剛性試験方法および剛性試験装置によれば、部品変形状態の詳細なデータを取得し、応力集中部位の特定を行うことができる。 According to the stiffness test method and the stiffness test apparatus according to the present invention, it is possible to acquire detailed data of the component deformation state and specify a stress concentration site.
以下、添付した図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図１は、本発明の実施の形態に係る剛性試験装置を示す図である。以下の説明においては、自動車車体１の前後方向をＸ方向（前方を＋Ｘ）、自動車車体１の左右方向をＹ方向（右側を＋Ｙ）、自動車車体１の上下方向をＺ方向（上方を＋Ｚ）と定義する。また、自動車車体１の特定点からのＸ方向の変位量をｘ変位量、Ｙ方向の変位量をｙ変位量、Ｚ方向の変位量をｚ変位量と定義する。 FIG. 1 is a diagram showing a stiffness test apparatus according to an embodiment of the present invention. In the following description, the longitudinal direction of the automobile body 1 is the X direction (forward is + X), the lateral direction of the automobile body 1 is the Y direction (right side is + Y), and the vertical direction of the automobile body 1 is the Z direction (upward is + Z). It is defined as Further, the amount of displacement in the X direction from a specific point of the vehicle body 1 is defined as x displacement amount, the amount of displacement in Y direction is defined as y displacement amount, and the amount of displacement in Z direction is defined as z displacement amount.
剛性試験装置５は、懸架装置１０を有している。懸架装置１０のテストベッドには、剛性試験対象である自動車車体１が設置される。懸架装置１０には、自動車車体１をテストベッドに支持する部材（図示せず）と、自動車車体１に荷重を入力する（応力を負荷する）アクチュエータ（図示せず）が設けられている。 The rigidity test device 5 has a suspension device 10. On the test bed of the suspension device 10, the automobile body 1 that is the object of the rigidity test is installed. The suspension device 10 is provided with a member (not shown) that supports the vehicle body 1 on a test bed and an actuator (not shown) that inputs a load (loads stress) to the vehicle body 1.
自動車車体１のうち、支持部材によって固定されている点を固定点とし、アクチュエータによって応力が入力される点を荷重入力点とする。図１の例では、固定点が自動車車体１の前方のバンパーの幅方向中心Ａと、左右の後輪のリアサスペンション取付部ＤおよびＥのそれぞれに設けられている。また、荷重入力点は、自動車車体１の前輪のフロントサスペンション取付部ＢおよびＣのそれぞれに設けられている。 In the automobile body 1, a point fixed by the support member is a fixed point, and a point where stress is input by the actuator is a load input point. In the example of FIG. 1, fixing points are provided at the width direction center A of the front bumper of the automobile body 1 and the rear suspension mounting portions D and E of the left and right rear wheels. Further, load input points are provided at the front suspension mounting portions B and C of the front wheel of the automobile body 1.
アクチュエータから自動車車体１に振動を与えることで、自動車車体１に応力または変位を付与する。具体的には、アクチュエータは、荷重入力点から、自動車車体１の左右にそれぞれ異なる応力を与えることで、自動車車体１に捻じるような負荷を与える。この捻るような負荷は、左右交互に繰り返し付与される。アクチュエータによって自動車車体１の各変位検出点に負荷される振動（応力または変位）は、サインカーブによって近似することができる。アクチュエータによって自動車車体１に入力される応力または変位は、アクチュエータ制御装置１１により制御されている。 By applying vibration to the vehicle body 1 from the actuator, stress or displacement is applied to the vehicle body 1. Specifically, the actuator gives different loads to the automobile body 1 by applying different stresses to the left and right of the automobile body 1 from the load input point. This twisting load is repeatedly applied alternately left and right. Vibration (stress or displacement) applied to each displacement detection point of the automobile body 1 by the actuator can be approximated by a sine curve. Stress or displacement input to the vehicle body 1 by the actuator is controlled by the actuator control device 11.
剛性試験装置５には、自動車車体１を異なる方向から撮影するステレオカメラ１５、１６が設けられている。例えば、ステレオカメラ１５は、自動車車体１を左の側面側から撮像するように構成されている。ステレオカメラ１６は、自動車車体１を後方から撮像するように構成されている。ステレオカメラ１５および１６は、それぞれ所定の間隔を設けて設置された２台のカメラを備えている。それぞれのステレオカメラ１５および１６は、自動車車体１を複数の異なる方向から同時に２台のカメラで撮影することで、奥行き方向の情報を記録できる。 The stiffness test apparatus 5 is provided with stereo cameras 15 and 16 for photographing the automobile body 1 from different directions. For example, the stereo camera 15 is configured to take an image of the automobile body 1 from the left side surface. The stereo camera 16 is configured to take an image of the automobile body 1 from behind. The stereo cameras 15 and 16 each include two cameras installed at a predetermined interval. Each of the stereo cameras 15 and 16 can record information in the depth direction by photographing the vehicle body 1 with two cameras simultaneously from a plurality of different directions.
ステレオカメラ１５、１６の２台のカメラは、デジタルカメラにより構成することができる。デジタルカメラの解像度やシャッタースピード（記録速度）は、アクチュエータの作動動作、アクチュエータの変位の大きさ、必要とする測定範囲の大きさ、分解能に応じて選択すればよい。例えば、解像度が１０Ｍピクセル、シャッタースピードが５ｆｐｓ(flame per second)程度のデジタルカメラを用いれば、広範囲のデータを同時に記録することができる。 The two cameras of the stereo cameras 15 and 16 can be constituted by digital cameras. The resolution and shutter speed (recording speed) of the digital camera may be selected according to the operation of the actuator, the displacement of the actuator, the size of the required measurement range, and the resolution. For example, if a digital camera having a resolution of 10 M pixels and a shutter speed of about 5 fps (flame per second) is used, a wide range of data can be recorded simultaneously.
ステレオカメラ制御・画像データ記録装置１３は、ステレオカメラ１５、１６の撮像を制御している。ステレオカメラ１５、１６によって撮像された画像または動画は、ステレオカメラ制御・画像データ記録装置１３に出力される。なお、ステレオカメラの数や位置は、任意に設定すればよい。 The stereo camera control / image data recording device 13 controls the imaging of the stereo cameras 15 and 16. Images or moving images captured by the stereo cameras 15 and 16 are output to the stereo camera control / image data recording device 13. Note that the number and position of stereo cameras may be set arbitrarily.
剛性試験装置５には、デジタイザ１４が設けられている。デジタイザ１４は、多関節アームに、位置検出部が設けられることにより構成されている。デジタイザ１４は、自動車車体１に設置された変位を検出する点（以下、変位検出点とする）の３次元の位置情報を取得することができる。デジタイザ１４によって検出された変位検出点の３次元の位置情報は、データ処理パーソナルコンピュータ１２（以下、データ処理ＰＣ１２とする）に出力される。 The stiffness tester 5 is provided with a digitizer 14. The digitizer 14 is configured by providing a position detection unit in an articulated arm. The digitizer 14 can acquire three-dimensional position information of a point (hereinafter referred to as a displacement detection point) for detecting a displacement installed in the automobile body 1. The three-dimensional position information of the displacement detection point detected by the digitizer 14 is output to a data processing personal computer 12 (hereinafter referred to as a data processing PC 12).
データ処理ＰＣ１２は、アクチュエータ制御装置１１によるアクチュエータの駆動を制御している。また、データ処理ＰＣ１２は、ステレオカメラ制御・画像データ記録装置１３の動作を制御している。データ処理ＰＣ１２は、撮影画像データを、アクチュエータの負荷荷重および変位量と同期して記録している。 The data processing PC 12 controls driving of the actuator by the actuator control device 11. The data processing PC 12 controls the operation of the stereo camera control / image data recording device 13. The data processing PC 12 records the captured image data in synchronization with the load and displacement of the actuator.
例えば、データ処理ＰＣ１２は、アクチュエータ制御装置１１から自動車車体１に入力した応力に関する情報を、時間情報と対応付けて取得する。また、データ処理ＰＣ１２は、ステレオカメラ制御・画像データ記録装置１３から、ステレオカメラ１５、１６によって撮像された画像または動画に関する情報を、時間情報と対応付けて取得する。これにより、データ処理ＰＣ１２は、アクチュエータ制御装置１１から入力された応力に関する情報と、ステレオカメラ制御・画像データ記録装置１３から入力された画像または動画に関する情報の時間情報を参照すれば、両者を対応付けることができる。 For example, the data processing PC 12 acquires information related to stress input to the vehicle body 1 from the actuator control device 11 in association with time information. In addition, the data processing PC 12 acquires information related to images or moving images captured by the stereo cameras 15 and 16 from the stereo camera control / image data recording device 13 in association with time information. Thus, the data processing PC 12 associates the information with respect to the stress inputted from the actuator control device 11 and the time information of the information about the image or moving image inputted from the stereo camera control / image data recording device 13. be able to.
このように構成された自動車車体１の剛性試験装置５では、懸架装置１０によって自動車車体１に応力または変位を付与し、ステレオカメラ１５、１６によって自動車車体１を撮像する。そして、データ処理ＰＣ１２が、ステレオカメラ１５、１６によって撮像された画像または動画について画像解析を行うことにより、自動車車体１の変位検出点における３次元的な変位量を得ることができる。具体的には、ステレオカメラ１５、１６により撮像した連続撮影画像について、三角測量の原理に基づいて３次元的な変位情報を求めればよい。 In the rigidity testing device 5 of the automobile body 1 configured as described above, stress or displacement is applied to the automobile body 1 by the suspension device 10, and the automobile body 1 is imaged by the stereo cameras 15 and 16. Then, the data processing PC 12 performs image analysis on the images or moving images captured by the stereo cameras 15, 16, thereby obtaining a three-dimensional displacement amount at the displacement detection point of the automobile body 1. Specifically, three-dimensional displacement information may be obtained based on the principle of triangulation for continuously shot images taken by the stereo cameras 15 and 16.
なお、自動車車体１の特定の部位について変位挙動を解析する場合には、測定対象範囲に、同一形状で自動車車体１とのコントラストが明確なターゲットマーカーを貼付し、このターゲットマーカーの位置の変位を画像解析により求めればよい。 When analyzing the displacement behavior of a specific part of the automobile body 1, a target marker having the same shape and clear contrast with the automobile body 1 is attached to the measurement target range, and the displacement of the position of the target marker is determined. What is necessary is just to obtain | require by image analysis.
ターゲットマーカーを使用する場合には、ステレオカメラ１５、１６のカメラの解像度により、使用できるマーカーの大きさが限られる。具体的には、高解像度のカメラを用いる場合には、ターゲットマーカーの大きさを小さくする必要がある。 When the target marker is used, the size of the marker that can be used is limited depending on the resolution of the stereo cameras 15 and 16. Specifically, when using a high-resolution camera, it is necessary to reduce the size of the target marker.
より詳細な解析が必要な場合には、ターゲットマーカーを用いた測定方法の代わりに、ステレオマッチング法を用いた測定方法を用いて、変位検出点の位置および／または変位を求めることが好ましい。具体的には、ステレオカメラの左右のカメラにより得られた１対の画像の中から、決められた大きさの画像を抽出する。そして、左右のパターン比較から３次元座標に変換された点群データを定義する。そして、この点群データの動きを、応力負荷の状況と共に追跡することで、自動車車体１の動的な変位挙動を解析することができる。 When a more detailed analysis is required, it is preferable to obtain the position and / or displacement of the displacement detection point using a measurement method using the stereo matching method instead of the measurement method using the target marker. Specifically, an image having a predetermined size is extracted from a pair of images obtained by the left and right cameras of the stereo camera. Then, point cloud data converted into three-dimensional coordinates from the left and right pattern comparison is defined. Then, by tracking the movement of the point cloud data together with the state of stress load, the dynamic displacement behavior of the automobile body 1 can be analyzed.
すなわち、ステレオマッチング法を用いた測定方法においては、設定した点群データが、ターゲットマーカーに相当する。ステレオマッチング法を用いた測定方法では、ターゲットマーカーよりも細かく点群データを設定することで、より詳細な変位挙動を把握することができる。 That is, in the measurement method using the stereo matching method, the set point cloud data corresponds to the target marker. In the measurement method using the stereo matching method, more detailed displacement behavior can be grasped by setting point cloud data more finely than the target marker.
なお、一般的な自動車車体１の部品表面は、塗装が施されており、撮影画像のパターン認識が難しい。そのため、ステレオマッチング法を用いる場合には、ペイントスプレーなどを用いて、測定範囲の部材表面にランダムな模様を付与することが好ましい。本発明は、いずれの方法を用いて変位挙動を取得してもよく、測定目的に応じて測定方法を選択すればよい。 Note that the surface of a part of a general automobile body 1 is painted, and it is difficult to recognize a pattern of a captured image. Therefore, when the stereo matching method is used, it is preferable to impart a random pattern to the surface of the member in the measurement range using paint spray or the like. In the present invention, the displacement behavior may be acquired using any method, and the measurement method may be selected according to the measurement purpose.
次に、上記のような剛性試験装置を用いた本発明の剛性試験方法について説明する。変位検出点の変位量には、自動車車体１が捻られることによる自動車車体１の必然的な変位に加え、構造上の弱点に起因する特異的な挙動が現れる。通常の自動車車体１について検出される変位量は、自動車車体１の必然的な変位の占める割合が多く、特異的な挙動を把握することが難しい。従来から用いられている、測定点の最大変位量と変位の方向を部位毎に比較する方法も有用であるが、最大変位時の座標のみの比較では、最大変位量に至るまでの過程に現れる特異的な挙動を見つけることが難しい。 Next, the stiffness test method of the present invention using the above stiffness test apparatus will be described. In the displacement amount at the displacement detection point, in addition to the inevitable displacement of the automobile body 1 caused by the twisting of the automobile body 1, a specific behavior due to a structural weak point appears. The amount of displacement detected for a normal automobile body 1 has a large proportion of the inevitable displacement of the automobile body 1 and it is difficult to grasp the specific behavior. The conventional method of comparing the maximum displacement of the measurement point and the direction of displacement for each part is also useful, but if only the coordinates at the maximum displacement are compared, it will appear in the process up to the maximum displacement It is difficult to find specific behavior.
本発明者らは、自動車車体１の変形による変位量の変化が、アクチュエータから各変位検出点に与えられる振動に従っていることを見出し、この振動と、振動によって生じる変位量の乱れを見つけることで、構造上の弱点に起因する特異的な挙動を評価する手法を考案した。本発明では、自動車車体１に与えられる振動と、振動によって生じる変位検出点の変位量のずれに基づいて、自動車車体の動的な変位挙動を解析する。以下に、具体的な解析方法を説明する。 The present inventors have found that the change in the displacement amount due to the deformation of the automobile body 1 follows the vibration given from the actuator to each displacement detection point, and by finding this vibration and the disturbance of the displacement amount caused by the vibration, We have devised a method to evaluate the specific behavior caused by structural weaknesses. In the present invention, the dynamic displacement behavior of the automobile body is analyzed based on the vibration applied to the automobile body 1 and the displacement between the displacement detection points caused by the vibration. A specific analysis method will be described below.
自動車車体１には、荷重入力点から左右に異なる応力が与えられる動作が繰り返し付与される。そのため、自動車車体１の変位検出点に与えられるアクチュエータからの振動は、サインカーブによって近似することができる。自動車車体１が均一な材質により構成され、自動車車体１に構造的な弱点が存在しない場合では、自動車車体１の各変位検出点の変位量は、振動のサインカーブに従って変化する。しかしながら、自動車車体１は、複数の異なる材質からなる部品により構成され、剛性が弱い部分が存在する。このような部分では、振動によって生じる変位検出点の変位量は、変位検出点に与えられる振動のサインカーブからずれることとなる。そこで、本実施の形態では、変位検出点の変位量に基づいて、変位量のサインカーブからなる近似式を設定し、この近似式のサインカーブを、各変位検出点に付与される振動のサインカーブと仮定する。 The vehicle body 1 is repeatedly given an operation in which different stresses are applied to the left and right from the load input point. Therefore, the vibration from the actuator given to the displacement detection point of the automobile body 1 can be approximated by a sine curve. When the automobile body 1 is made of a uniform material and there is no structural weak point in the automobile body 1, the displacement amount of each displacement detection point of the automobile body 1 changes according to the sine curve of vibration. However, the automobile body 1 is composed of parts made of a plurality of different materials, and there is a portion having low rigidity. In such a portion, the displacement amount of the displacement detection point caused by the vibration deviates from the vibration sine curve given to the displacement detection point. Therefore, in the present embodiment, an approximate expression including a sine curve of the displacement amount is set based on the displacement amount of the displacement detection point, and the sine curve of this approximate expression is used as a sine of vibration applied to each displacement detection point. Assume a curve.
そして、近似式のサインカーブと、変位検出点の変位量とのずれに基づいて、各変位検出点における剛性を評価する。例えば、近似式のサインカーブと変位検出点の変位量とのずれが大きい変位検出点において、剛性が弱いと評価することができる。 Then, the rigidity at each displacement detection point is evaluated based on the difference between the approximate sine curve and the displacement amount of the displacement detection point. For example, it can be evaluated that the rigidity is weak at the displacement detection point where the deviation between the approximate sine curve and the displacement amount of the displacement detection point is large.
以下に、具体的な近似式の設定方法と評価方法の例を説明する。なお、以下では、Z方向のｚ変位量を例として説明する。なお以下の方法は、ｘ変位量、ｙ変位量、およびｘ、ｙ、ｚ変位量の少なくとも２つ以上からなる合成ベクトルの変位量の値についても適用することができる。 In the following, a specific example of an approximate expression setting method and an evaluation method will be described. Hereinafter, the z displacement amount in the Z direction will be described as an example. Note that the following method can also be applied to the value of the displacement amount of the combined vector including at least two of the x displacement amount, the y displacement amount, and the x, y, z displacement amounts.
まず、変位検出点ごとに、変位検出点に適用するサインカーブの近似式を設定する。変位検出点iのｚ変位量の近似式のサインカーブｚi,calは、式（１）により表すことができる。 First, for each displacement detection point, an approximate expression of a sine curve to be applied to the displacement detection point is set. An approximate sine curve z i, cal of the z displacement amount of the displacement detection point i can be expressed by equation (1).
式（１）において、ｍは倍率、ｔｉは時間、ａは位相差、Ｔは周期、シフト定数ｚ０は無負荷時の原点におけるｚ方向の座標である。 In the formula (1), m is the magnification, t i is time, a is the phase difference, T is the period, the shift constant z 0 is the z-direction of the coordinate at the origin without load.
次に、測定データである変位検出点ｉの観測値ｚi,obsの相関性が高くなるように、倍率ｍと位相差ａを決定する。具体的には、変位検出点iの近似式のサインカーブの１周期と、この１周期に相当する変位検出点iの観測値である変位量ｚi,obsの偏差の積算値Ｓ１とし、積算値Ｓ１が最小となるように、倍率ｍと位相差ａを決定する。積算値Ｓ１は、式（２）によって表される。式（２）において、ｖは、変位を計測する測定間隔（時間）を示している。 Next, the magnification m and the phase difference a are determined so that the observed value z i, obs at the displacement detection point i, which is measurement data, has a high correlation. Specifically, an integrated value S 1 of deviations of the displacement amount z i, obs that is an observed value of the displacement detection point i corresponding to one cycle of the approximate sine curve of the displacement detection point i, and as the integrated value S 1 is the smallest, to determine the magnification m and the phase difference a. Integrated values S 1 is represented by the formula (2). In equation (2), v represents a measurement interval (time) for measuring the displacement.
若しくは、１周期分の近似式のサインカーブの積算値Ｓ２に対する積算値Ｓ１の割合を規格化した差分Rとして算出し、この規格化した差分Rが最小となるように、倍率ｍと位相差ａを決定するようにしてもよい。積算値Ｓ２は、式（３）によって表され、規格化した差分Ｒは、式（４）によって表される。なお、式（１）の倍率ｍ、位相差ａは、その他、任意の方法により設定することができる。 Or, calculating a ratio of integrated values S 1 of the sine curve approximate expression for one period with respect to the integrated value S 2 as a difference R normalized, as the normalized difference R is minimized magnification m and position The phase difference a may be determined. Integrated value S 2 is represented by the formula (3), the difference R normalized is represented by the formula (4). The magnification m and the phase difference a in Expression (1) can be set by any other method.
式（２）および式（４）による評価は、あくまで評価方法の一例であり、変位検出点の変位についての評価は、振動のサインカーブと、変位検出点の位置および／または変位との差分に基づいた評価を行えば、どのような評価値を用いてもよい。 The evaluation based on the expressions (2) and (4) is merely an example of an evaluation method, and the evaluation of the displacement at the displacement detection point is based on the difference between the vibration sine curve and the position and / or displacement of the displacement detection point. Any evaluation value may be used as long as the evaluation is performed.
なお、上記のような評価は、ベクトル（ｘ変位量、ｙ変位量、ｚ変位量）毎に行うことが好ましい。また、正しい自動車車体１の挙動を把握するためには、図１に示すように、自動車車体１の長さ・幅・高さ方向を軸とするグローバル座標系を用いることが好ましい。そのため、変位測定時においてローカル座標系を用いている場合には、グローバル座標系に変換することが好ましい。 The evaluation as described above is preferably performed for each vector (x displacement amount, y displacement amount, z displacement amount). In order to grasp the correct behavior of the automobile body 1, it is preferable to use a global coordinate system having the length, width, and height directions of the automobile body 1 as axes as shown in FIG. 1. Therefore, when a local coordinate system is used at the time of displacement measurement, it is preferable to convert to a global coordinate system.
このように、本発明に係る剛性試験方法では、応力または変位を付与する際の振動と変位量のずれに基づいて、動的な自動車車体の変位挙動を解析する。これにより、振動と変位量のずれに現れる特異的な動きを発見することができ、自動車車体構造上の弱点部位を容易に検出することができる。 As described above, in the rigidity test method according to the present invention, the displacement behavior of a dynamic automobile body is analyzed based on the vibration and displacement amount when applying stress or displacement. As a result, it is possible to discover a specific movement that appears in the difference between the vibration and the displacement amount, and it is possible to easily detect a weak spot on the vehicle body structure.
なお、上記のような解析は、データ処理ＰＣ１２によって行うように構成することができる。具体的には、データ処理ＰＣ１２に、変位検出点に適用するサインカーブの近似式を設定する近似式設定手段と、近似式と変位検出点の観測値との差分を算出する差分算出手段を設ければよい。 The analysis as described above can be configured to be performed by the data processing PC 12. Specifically, the data processing PC 12 is provided with an approximate expression setting means for setting an approximate expression of a sine curve to be applied to the displacement detection point, and a difference calculation means for calculating a difference between the approximate expression and the observed value at the displacement detection point. Just do it.
変位検出点に適用するサインカーブの近似式と、近似式と変位検出点の観測値との差分は、式（２）、（４）に示すように同時に求められるため、近似式設定手段と差分算出手段は同一の要素により構成してもよい。また、差分算出手段によって算出された差分から、変位検出点の挙動を評価する評価手段をさらに設けるように構成してもよい。評価手段では、例えば、近似式と変位検出点の観測値との差分がしきい値以上である場合には、剛性が弱いと評価するように構成することができる。 Since the approximate expression of the sine curve applied to the displacement detection point and the difference between the approximate expression and the observed value at the displacement detection point are obtained simultaneously as shown in the expressions (2) and (4), the difference between the approximate expression setting means and the difference The calculation means may be constituted by the same element. Moreover, you may comprise so that the evaluation means which evaluates the behavior of a displacement detection point from the difference calculated by the difference calculation means may be further provided. The evaluation means can be configured to evaluate that the rigidity is weak, for example, when the difference between the approximate expression and the observed value at the displacement detection point is equal to or greater than a threshold value.
本発明は、上記のような実施の形態に限られず、種々の設計変更を適用することができる。例えば、上記の説明では、検出された変位量から近似式を求め、この近似式と変位量との差分から各変位検出点の剛性を評価するとして説明したが、アクチュエータ制御装置１１からアクチュエータに出力される制御信号や、アクチュエータの伸縮長さ、荷重入力点における変位をサインカーブで近似し、この近似式を１／ｎ倍したサインカーブを、各変位検出点に負荷される振動と仮定して差分を算出するように構成してもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various design changes can be applied. For example, in the above description, an approximate expression is obtained from the detected displacement amount, and the rigidity of each displacement detection point is evaluated from the difference between the approximate expression and the displacement amount. Approximate the control signal, the expansion / contraction length of the actuator, and the displacement at the load input point with a sine curve, and assume that a sine curve obtained by multiplying this approximate expression by 1 / n is vibration applied to each displacement detection point. You may comprise so that a difference may be calculated.
本発明を適用して、自動車車体の剛性試験を行った。図１に示すような剛性試験装置５を用いて、自動車車体１の荷重入力点にアクチュエータから応力を付与し、自動車車体１の変形をステレオカメラ１５、１６によって撮像した。そして、ステレオカメラ１５、１６によって撮像した変位検出点の変位を、データ処理ＰＣ１２によって画像解析して取得した。さらに、データ処理ＰＣ１２によって、取得された変位検出点の変位について近似式を設定し、変位検出点の変位について近似式との差分を算出した。 The present invention was applied to conduct a vehicle body rigidity test. Using a stiffness test apparatus 5 as shown in FIG. 1, stress was applied to the load input point of the automobile body 1 from the actuator, and the deformation of the automobile body 1 was imaged by the stereo cameras 15 and 16. And the displacement of the displacement detection point imaged with the stereo cameras 15 and 16 was acquired by image analysis by the data processing PC12. Further, the data processing PC 12 sets an approximate expression for the obtained displacement detection point displacement, and calculates the difference between the displacement detection point displacement and the approximate expression.
図２は、実施例における自動車車体のクウォーターパネルおよびバックサイドドアサイドを含むキャビン後方を示す図である。図２に示すように、自動車車体の測定対象であるキャビン後方において、変位を検出する変位検出点に、直径１８ｍｍの測定用の複数のターゲットマーカーを貼り付けた。 FIG. 2 is a view showing the rear of the cabin including the quarter panel and the back side door side of the automobile body in the embodiment. As shown in FIG. 2, a plurality of target markers for measurement having a diameter of 18 mm were attached to the displacement detection points for detecting the displacement behind the cabin that is the measurement target of the automobile body.
ターゲットマーカーには、それぞれの変位検出点の識別番号（１０１、１０２等）が付与されている。ターゲットマーカーの位置情報は、デジタイザ１４によって取得され、ターゲットマーカーの識別番号に対応付けられている。 Identification numbers (101, 102, etc.) of the respective displacement detection points are given to the target markers. The position information of the target marker is acquired by the digitizer 14 and is associated with the identification number of the target marker.
図３は、本実施例に係る剛性試験方法の複数の変位検出点の代表点の変位を示す図である。図３に示すように、ある時間における各変位検出点の変位は、ベクトルとして取得することができる。図３の例では、図２に示す複数の変位検出点のうち代表点（１０１）、（１０２）、（１０３）、（１０４）、（１０５）における変位ベクトルが示されている。それぞれの代表点（１０１）〜（１０５）における変位は、Ｘ成分、Ｙ成分、Ｚ成分に分けることができる。 FIG. 3 is a diagram illustrating the displacement of representative points of a plurality of displacement detection points in the stiffness test method according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, the displacement of each displacement detection point at a certain time can be acquired as a vector. In the example of FIG. 3, the displacement vectors at the representative points (101), (102), (103), (104), and (105) among the plurality of displacement detection points shown in FIG. 2 are shown. The displacement at each of the representative points (101) to (105) can be divided into an X component, a Y component, and a Z component.
図４は、図３の各代表点の変位量のＸ成分、Ｙ成分、Ｚ成分の時間的な変化を示す図である。算出された代表点のｘ変位量、ｙ変位量、ｚ変位量のそれぞれについて、近似式のサインカーブを求める。なお、図４に示すように、変位量のサインカーブは、変位検出点の位置や、変位検出点の設けられる部材の構造により、自動車車体１全体に負荷される振動のサインカーブに対して、時間軸を中心として反転したサインカーブとして現れることがある。このようにサインカーブが反転して現れる変位検出点についての式（１）の倍率ｍは、他の変位検出点の式（１）の倍率ｍと正負が逆となる。 FIG. 4 is a diagram illustrating temporal changes in the X component, the Y component, and the Z component of the displacement amount of each representative point in FIG. An approximate sine curve is obtained for each of the calculated x displacement amount, y displacement amount, and z displacement amount of the representative point. As shown in FIG. 4, the displacement amount sine curve is based on the vibration sine curve loaded on the entire vehicle body 1 depending on the position of the displacement detection point and the structure of the member provided with the displacement detection point. It may appear as a sine curve inverted around the time axis. Thus, the magnification m of the equation (1) for the displacement detection point appearing with the sine curve inverted is opposite to the magnification m of the equation (1) of the other displacement detection points.
図５および図６は、代表点（１０５）、（１０６）におけるY方向およびZ方向の位置と近似式を示す図である。図５および図６において、点は、Y方向およびZ方向の位置のそれぞれの観測値であり、実線は、計算により求めた変位量の近似式（加振曲線計算値）を示している。図５および図６中の加振曲線計算値は、自動車車体１の変位検出点iに与えられる振動を、変位検出点iの変位量の近似式であると仮定して、この近似式を計算により求めた曲線である。なお、図５および図６では、縦軸をY方向およびZ方向の位置としているが、ｙ変位量、ｚ変位量によって示すようにしてもよい。 FIGS. 5 and 6 are diagrams showing approximate positions of the positions of the representative points (105) and (106) in the Y and Z directions. 5 and 6, the points are observed values of the positions in the Y direction and the Z direction, and the solid line indicates an approximate expression (excitation curve calculation value) of the displacement obtained by calculation. The excitation curve calculation values in FIGS. 5 and 6 are calculated by assuming that the vibration applied to the displacement detection point i of the automobile body 1 is an approximate expression of the displacement amount at the displacement detection point i. It is the curve calculated | required by. In FIGS. 5 and 6, the vertical axis is the position in the Y direction and the Z direction, but may be indicated by the y displacement amount and the z displacement amount.
図５（ａ）は、本発明の実施例の変位検出点（１０５）のY方向の位置とその近似式を示す図であり、図５（ｂ）は、変位検出点（１０５）のZ方向の位置とその近似式を示す図である。また、図６（ａ）は、本発明の実施例の変位検出点（１０６）のY方向の位置とその近似式を示す図であり、図６（ｂ）は、変位検出点（１０６）のZ方向の位置とその近似式を示す図である。 FIG. 5A is a diagram showing a position in the Y direction of the displacement detection point (105) and an approximate expression thereof according to the embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a diagram showing the Z direction of the displacement detection point (105). It is a figure which shows the position and its approximate expression. FIG. 6A is a diagram showing the position of the displacement detection point (106) in the embodiment of the present invention in the Y direction and its approximate expression, and FIG. 6B is a diagram showing the displacement detection point (106). It is a figure which shows the position of a Z direction, and its approximate expression.
なお、X方向の位置については図示しないが、X方向の位置、Y方向の位置、Z方向の位置は全て算出する必要はなく、必要なものを算出すればよい。 Although the position in the X direction is not shown, it is not necessary to calculate all of the position in the X direction, the position in the Y direction, and the position in the Z direction.
加振曲線計算値と、測定された観測値との差分を求め、この差分の変動を解析することで、振動と変位量のずれに現れる特異的な動きを発見することができる。例えば、図５（ｂ）のZ方向の位置と近似式との差分は、図６（ｂ）のZ方向の位置と近似式の差分より大きいため、変位検出点（１０５）のｚ方向の剛性が弱いと判断することができる。 By obtaining the difference between the excitation curve calculation value and the measured observation value and analyzing the fluctuation of this difference, it is possible to discover a specific movement that appears in the deviation between the vibration and the displacement amount. For example, since the difference between the position in the Z direction in FIG. 5B and the approximate expression is larger than the difference between the position in the Z direction in FIG. 6B and the approximate expression, the rigidity in the z direction of the displacement detection point (105). Can be determined to be weak.
１ 自動車車体
５ 剛性試験装置
１０ 懸架装置
１１ アクチュエータ制御装置
１２ データ処理ＰＣ
１３ ステレオカメラ制御・画像データ記録装置
１４ デジタイザ
１５、１６ ステレオカメラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Automobile body 5 Stiffness test apparatus 10 Suspension apparatus 11 Actuator control apparatus 12 Data processing PC
13 Stereo Camera Control / Image Data Recording Device 14 Digitizer 15, 16 Stereo Camera
Claims (7)
前記自動車車体に負荷される前記振動と、前記振動によって生じる前記自動車車体の変位検出点における変位のずれに基づいて、前記自動車車体の動的な変位挙動を解析することを特徴とする自動車車体剛性試験方法。 A vehicle body rigidity test method for applying stress or displacement to a vehicle body fixed to a suspension device by applying vibration, and measuring deformation generated in the vehicle body,
The vehicle body rigidity is characterized by analyzing the dynamic displacement behavior of the vehicle body based on the vibration applied to the vehicle body and a displacement deviation at a displacement detection point of the vehicle body caused by the vibration. Test method.
前記近似式のサインカーブと前記自動車車体の変位検出点における位置および／または変位の差分に基づいて、前記自動車車体の変位挙動を解析することを特徴とする請求項１に記載の自動車車体剛性試験方法。 An approximate sine curve obtained by approximating the position and / or displacement of the automobile body at the displacement detection point by a sine curve is assumed as the sine curve of the vibration,
The vehicle body rigidity test according to claim 1, wherein the displacement behavior of the vehicle body is analyzed based on a difference between the approximate sine curve and a displacement detection point of the vehicle body and / or a displacement. Method.
長さ方向、幅方向、および高さ方向毎に、前記自動車車体の変位検出点の動的な変位挙動を解析することを特徴とする請求項１または２に記載の自動車車体剛性試験方法。 The displacement of the displacement detection point of the automobile body is converted into a coordinate system defined by the length direction, the width direction, and the height direction of the automobile body,
3. The vehicle body rigidity test method according to claim 1, wherein a dynamic displacement behavior of a displacement detection point of the vehicle body is analyzed for each of a length direction, a width direction, and a height direction.
前記自動車車体に負荷される前記振動と、前記振動によって生じる前記自動車車体の変位検出点における変位のずれを算出する差分算出手段を有することを特徴とする自動車車体剛性試験装置。 A vehicle body rigidity test apparatus for applying stress or displacement to a vehicle body fixed to a suspension device by applying vibration, and measuring deformation generated in the vehicle body,
An automobile body rigidity test apparatus comprising: difference calculation means for calculating a deviation between the vibration applied to the automobile body and a displacement detection point of the automobile body caused by the vibration.
前記差分算出手段は、前記近似式設定手段によって設定された近似式のサインカーブと、前記変位検出点の位置および／または変位との差分を算出することで、前記前記振動と、前記自動車車体の変位検出点における変位のずれを算出することを特徴とする請求項５に記載の自動車車体剛性試験装置。 An approximate expression setting means for setting an approximate sine curve obtained by approximating the position and / or displacement of the automobile body at the displacement detection point by a sine curve;
The difference calculating means calculates a difference between the sine curve of the approximate expression set by the approximate expression setting means and the position and / or displacement of the displacement detection point, whereby the vibration and the vehicle body 6. The vehicle body rigidity test apparatus according to claim 5, wherein a displacement deviation at the displacement detection point is calculated.
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