JP5849991B2 - Car body stiffness test method and car body stiffness test apparatus - Google Patents
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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.
従来では、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、荷重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 vehicle body, a device that applies load or displacement is fastened to the mounting part of the suspension system on which the vehicle body is mounted, and multiple displacement gauges are installed near the outside of the side sill and the vehicle body. However, the displacement amount of the car body was detected.
例えば、上記のような自動車車体剛性試験方法は、特許文献１に開示されている。 For example, the automobile body rigidity test method as described above is disclosed in Patent Document 1.
従来の自動車車体剛性試験方法では、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 vehicle body rigidity 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、荷重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、荷重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 automobile body rigidity test 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 of the part deformation state and to specify the load concentration part. 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 load concentration part.
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、荷重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 a problem, and an automobile body rigidity test method and an automobile body rigidity test apparatus capable of acquiring detailed data of a part deformation state and specifying a load concentration portion. The purpose is to provide.
本発明は、上記のような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］自動車車体に変位または荷重を付与する懸架装置を用いて、前記自動車車体の剛性を解析する自動車車体剛性試験方法であって、
前記自動車車体に設けられた固定点を前記懸架装置に固定し、前記自動車車体の左右の入力点に、前記懸架装置のアクチュエータから異なる荷重または変位を付与して、前記自動車車体の変位検出点の変位を計測し、
前記自動車車体を、前記自動車車体の前後方向に延在し、均一な材質により構成されかつ構造上の欠陥がない物体と仮定し、前記物体の前記固定点に相当する位置を固定し、前記左右の入力点に相当する位置に異なる荷重または変位を付与した場合の前記物体の変形による変位を算出し、
計測した前記自動車車体の前記変位検出点の変位と、算出した前記物体の変位を比較することで、前記自動車車体の剛性を判定し解析することを特徴とする自動車車体剛性試験方法。
［２］直交座標（ｘ、ｙ、ｚ）によって取得した前記自動車車体の変位検出点の変位を、前記自動車車体の前後方向をｕ軸とする円筒座標（ｕ、ｒ、φ）に変換し、
前記物体の変位を、前後方向をｕ軸とする円筒座標（ｕ、ｒ、φ）によって表し、
円筒座標（ｕ、ｒ、φ）によって表された前記自動車車体の前記変位と、円筒座標（ｕ、ｒ、φ）によって表された前記物体の前記変位を比較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］前記自動車車体の前記変位検出点の変位を、デジタル画像相関法（ＤＩＣＭ）により測定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］自動車車体に変位または荷重を付与する懸架装置を用いて、前記自動車車体の剛性を解析する自動車車体剛性試験装置であって、
前記自動車車体に設けられた固定点を前記懸架装置に固定し、前記自動車車体の左右の入力点に、前記懸架装置のアクチュエータから異なる荷重または変位を付与して、前記自動車車体の変位検出点の変位を測定する自動車車体変位算出手段と、
前記自動車車体を、前記自動車車体の前後方向に延在し、均一な材質により構成されかつ構造上の欠陥がない物体と仮定して、前記自動車車体のモデルを作成する自動車車体モデル作成手段と、
前記物体の前記固定点に相当する位置を固定し、前記左右の入力点に相当する位置に、異なる荷重または変位を付与した場合の前記物体の変形による変位を算出する自動車車体モデル変位算出手段と、
計測した前記自動車車体の前記変位検出点の変位と、算出した前記物体の変位を比較することで、前記自動車車体の剛性を判定し解析する自動車車体剛性判定・解析手段とを備えることを特徴とする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] A vehicle body rigidity test method for analyzing the rigidity of the vehicle body using a suspension device that applies displacement or load to the vehicle body,
A fixed point provided on the vehicle body is fixed to the suspension device, and different loads or displacements are applied to the left and right input points of the vehicle body from the actuator of the suspension device, so that the displacement detection point of the vehicle body Measuring displacement,
The vehicle body is assumed to be an object that extends in the front-rear direction of the vehicle body, is made of a uniform material and has no structural defects, and fixes a position corresponding to the fixing point of the object, Calculating displacement due to deformation of the object when a different load or displacement is applied to a position corresponding to the input point of
A vehicle body rigidity test method for determining and analyzing the rigidity of the vehicle body by comparing the measured displacement of the displacement detection point of the vehicle body with the calculated displacement of the object.
[2] The displacement of the displacement detection point of the automobile body obtained by orthogonal coordinates (x, y, z) is converted into cylindrical coordinates (u, r, φ) with the longitudinal direction of the automobile body as the u axis,
The displacement of the object is represented by cylindrical coordinates (u, r, φ) with the front-rear direction as the u-axis,
Comparing the displacement of the car body represented by cylindrical coordinates (u, r, φ) with the displacement of the object represented by cylindrical coordinates (u, r, φ) [1] The vehicle body rigidity test method described in 1.
[3] The vehicle body rigidity test method according to [1] or [2], wherein the displacement of the displacement detection point of the vehicle body is measured by a digital image correlation method (DICM).
[4] A vehicle body rigidity test apparatus for analyzing the rigidity of the vehicle body using a suspension device that applies displacement or load to the vehicle body,
A fixed point provided on the vehicle body is fixed to the suspension device, and different loads or displacements are applied to the left and right input points of the vehicle body from the actuator of the suspension device, so that the displacement detection point of the vehicle body A vehicle body displacement calculating means for measuring the displacement;
Assuming that the automobile body is an object that extends in the front-rear direction of the automobile body, is made of a uniform material and has no structural defects, an automobile body model creating means for creating a model of the automobile body;
A vehicle body model displacement calculating unit that fixes a position corresponding to the fixed point of the object and calculates displacement due to deformation of the object when different loads or displacements are applied to positions corresponding to the left and right input points; ,
A vehicle body rigidity determination / analysis unit that determines and analyzes the rigidity of the vehicle body by comparing the measured displacement of the displacement detection point of the vehicle body with the calculated displacement of the object. Car body stiffness testing device.
本発明に係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は、部品変形状態の詳細なデータの取得や、荷重集中部位の特定を行うことができる。 The automobile body rigidity test method and the automobile body rigidity test apparatus according to the present invention can acquire detailed data of a part deformation state and specify a load concentration part.
以下、添付した図面を参照しながら、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自動車車体剛性試験装置の構成を示す図である。自動車車体剛性試験装置１００は、懸架装置１０を有している。懸架装置１０は、図２に示すように、テストベッド９が設けられ、テストベッド９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９に支持する支持部材２と、自動車車体１に荷重を入力（負荷）するアクチュエータ３が設けられている。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an automobile body rigidity test apparatus according to an embodiment of the present invention. The automobile body rigidity test apparatus 100 includes a suspension apparatus 10. As shown in FIG. 2, the suspension device 10 is provided with a test bed 9, and the test vehicle 9 is provided with a vehicle body 1 that is a subject for a rigidity test. The suspension device 10 is provided with a support member 2 that supports the automobile body 1 on the test bed 9 and an actuator 3 that inputs (loads) a load to the automobile body 1.
自動車車体１のうち、支持部材２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３によって荷重が入力される点を荷重入力点とする。図１及び図２に示す例では、固定点が自動車車体１の左右の後輪のリアサスペンション取付部に設けられている。また、荷重入力点は、自動車車体１の左右前輪のフロントサスペンション取付部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 2 is a fixed point, and a point where a load is input by the actuator 3 is a load input point. In the example shown in FIGS. 1 and 2, the fixing point is provided at the rear suspension mounting portions of the left and right rear wheels of the automobile body 1. The load input points are provided at the front suspension mounting portions of the left and right front wheels of the automobile body 1.
懸架装置１０では、アクチュエータ３から自動車車体１に振動を与えることで、自動車車体１に荷重または変位を付与する。具体的には、アクチュエータ３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荷重を与えることで、自動車車体１にねじるような負荷を与える。 In the suspension device 10, a load or displacement is applied to the automobile body 1 by applying vibration to the automobile body 1 from the actuator 3. Specifically, the actuator 3 applies different loads to the left and right of the vehicle body 1 from the load input point, thereby applying a load that twists the vehicle body 1.
図３は、本発明の実施の形態に係る自動車車体剛性試験方法において、懸架装置から自動車車体に負荷される荷重を自動車車体前方から見て示した図である。自動車車体１には、自動車車体１の左側のアクチュエータ３から、自動車車体１の荷重入力点に上向きの荷重を与えると共に、自動車車体１の右側のアクチュエータ３から下向きの荷重を与える。これにより、自動車車体１は、前後方向を回転軸として、時計回りにねじれるように変形する。次に、自動車車体１の左側のアクチュエータ３から、自動車車体１の荷重入力点に下向きの荷重を与えると共に、自動車車体１の右側のアクチュエータ３から上向きの荷重を与える。これにより、自動車車体１は、前後方向を回転軸として、反時計回りにねじれるように変形する。 FIG. 3 is a view showing a load applied to the vehicle body from the suspension device as viewed from the front of the vehicle body in the vehicle body rigidity test method according to the embodiment of the present invention. An upward load is applied to the load input point of the vehicle body 1 from the actuator 3 on the left side of the vehicle body 1 and a downward load is applied to the vehicle body 1 from the actuator 3 on the right side of the vehicle body 1. Thereby, the automobile body 1 is deformed so as to be twisted clockwise with the front-rear direction as the rotation axis. Next, a downward load is applied from the actuator 3 on the left side of the vehicle body 1 to the load input point of the vehicle body 1, and an upward load is applied from the actuator 3 on the right side of the vehicle body 1. Thereby, the automobile body 1 is deformed so as to be twisted counterclockwise with the front-rear direction as a rotation axis.
この自動車車体１を時計回りおよび反時計回りにねじる動作は、繰り返し自動車車体１に付与される。このような、アクチュエータ３の動作は、図１に示すアクチュエータ制御装置１１により制御されている。 The operation of twisting the automobile body 1 clockwise and counterclockwise is repeatedly given to the automobile body 1. Such an operation of the actuator 3 is controlled by the actuator control device 11 shown in FIG.
図１に示すように、自動車車体剛性試験装置１００には、懸架装置１０の他に、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。ステレオカメラ１５は、例えば自動車車体１を右側から撮像するように構成されている。また、ステレオカメラ１６は、例えば自動車車体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することができる。 As shown in FIG. 1, the vehicle body rigidity test apparatus 100 is provided with stereo cameras 15 and 16 for photographing the vehicle body 1 from different directions in addition to the suspension device 10. The stereo camera 15 is configured to take an image of the automobile body 1 from the right side, for example. The stereo camera 16 is configured to take an image of the automobile body 1 from the rear, for example. The stereo cameras 15 and 16 each include two cameras installed at a predetermined interval. Each stereo camera 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動画の記録速度は、アクチュエータ３の動作、アクチュエータ３の変位の大きさ、必要とする測定範囲の大きさ、分解能などに応じて選択すればよい。例えば、解像度が１０Ｍピクセル、動画の記録速度が５ｆｐｓ（ｆｒａｍｅｓ 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 of the digital camera and the moving image recording speed may be selected according to the operation of the actuator 3, the magnitude of the displacement of the actuator 3, the size of the required measurement range, the resolution, and the like. For example, if a digital camera having a resolution of 10 M pixels and a moving image recording speed of about 5 fps (frames 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の撮像タイミングを制御している。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、前記例に限らず、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 timing 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 the stereo cameras are not limited to the above example, and may be set arbitrarily.
また、自動車車体剛性試験装置１００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、データ処理コンピュータ１２に出力される。 The automobile body rigidity test apparatus 100 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 the data processing computer 12.
図４は、本発明の実施の形態に係る自動車車体剛性試験装置のデータ処理コンピュータ１２の構成を示すブロック図である。データ処理コンピュータ１２は、表示装置４、入力装置５、主記憶装置６、補助記憶装置７、および演算処理部１２１を有している。 FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the data processing computer 12 of the automobile body rigidity test apparatus according to the embodiment of the present invention. The data processing computer 12 includes a display device 4, an input device 5, a main storage device 6, an auxiliary storage device 7, and an arithmetic processing unit 121.
表示装置４は、解析結果の表示等に用いられ、モニター等で構成される。入力装置５は、オペレータの条件入力などに用いられる。主記憶装置６には、少なくとも、各種の計算プログラムや取得データが格納される。補助記憶装置７は、解析結果を記憶するデータ記憶領域と、解析処理を行うための作業領域を有している。 The display device 4 is used for displaying analysis results and the like, and includes a monitor or the like. The input device 5 is used for operator condition input and the like. The main storage device 6 stores at least various calculation programs and acquired data. The auxiliary storage device 7 has a data storage area for storing analysis results and a work area for performing analysis processing.
演算処理部１２１はコンピュータのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によって構成され、以下に説明する各手段は、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現される。演算処理部１２１は、自動車車体変位算出手段１２２、自動車車体モデル作成手段１２３、自動車車体モデル変位算出手段１２４、および自動車車体剛性判定・解析手段１２５を有している。 The arithmetic processing unit 121 is configured by a CPU (Central Processing Unit) of a computer, and each means described below is realized by the CPU executing a predetermined program. The arithmetic processing unit 121 includes a vehicle body displacement calculation unit 122, a vehicle body model creation unit 123, a vehicle body model displacement calculation unit 124, and a vehicle body rigidity determination / analysis unit 125.
自動車車体変位算出手段１２２は、アクチュエータ制御装置１１によるアクチュエータ３の駆動を制御し、自動車車体１に付与される荷重または変位を取得する。また、自動車車体変位算出手段１２２は、ステレオカメラ制御・画像データ記録装置１３から自動車車体１の画像を取得し、画像解析を行うことにより、自動車車体１の変位検出点の変位を算出する。なお、撮影された画像データは、アクチュエータ３によって負荷される荷重および／または変位と同期して主記憶装置６等に記録される。 The vehicle body displacement calculation means 122 controls the driving of the actuator 3 by the actuator control device 11 and acquires the load or displacement applied to the vehicle body 1. Further, the vehicle body displacement calculation means 122 acquires the image of the vehicle body 1 from the stereo camera control / image data recording device 13 and performs image analysis to calculate the displacement of the displacement detection point of the vehicle body 1. The captured image data is recorded in the main storage device 6 or the like in synchronization with the load and / or displacement applied by the actuator 3.
例えば、自動車車体変位算出手段１２２は、アクチュエータ制御装置１１から自動車車体１に入力した荷重に関する情報を、時間情報と対応付けて取得して、補助記憶装置７に一時的に保存し、自動車車体１の変位を算出する。また、自動車車体変位算出手段１２２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し、補助記憶装置７に一時的に保存する。これにより、自動車車体変位算出手段１２２は、アクチュエータ制御装置１１から入力された荷重に関する情報と、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して、両者を対応付けることができる。 For example, the vehicle body displacement calculating means 122 acquires information related to the load input from the actuator control device 11 to the vehicle body 1 in association with the time information, temporarily stores it in the auxiliary storage device 7, and stores the vehicle body 1. The displacement of is calculated. Further, the vehicle body displacement calculation means 122 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, and the auxiliary storage device 7. Temporarily save to. Thus, the vehicle body displacement calculation means 122 refers to the information related to the load input from the actuator control device 11 and the time information of the information related to the image or moving image input from the stereo camera control / image data recording device 13. Both can be associated.
自動車車体モデル作成手段１２３は、自動車車体１を、自動車車体１の前後方向に延在し、均一な材質により構成されかつ構造上の欠陥がない物体としてモデル化する。例えば、自動車車体モデル作成手段１２３は、自動車車体１のモデルを、自動車車体１の前後方向に延在し、均一な材質により構成されかつ構造上の欠陥がない丸棒と仮定して、モデル化する。 The vehicle body model creation means 123 models the vehicle body 1 as an object that extends in the front-rear direction of the vehicle body 1 and is made of a uniform material and has no structural defects. For example, the vehicle body model creation means 123 models the model of the vehicle body 1 on the assumption that the model of the vehicle body 1 is a round bar that extends in the front-rear direction of the vehicle body 1 and is made of a uniform material and has no structural defects. To do.
自動車車体モデル変位算出手段１２４は、自動車車体モデル作成手段１２３によって作成された自動車車体１のモデルに、荷重または変位を付与した場合のモデルの変位をシミュレーションにより算出する。 The vehicle body model displacement calculating unit 124 calculates the displacement of the model when a load or displacement is applied to the model of the vehicle body 1 created by the vehicle body model creating unit 123 by simulation.
自動車車体剛性判定・解析手段１２５は、自動車車体モデル変位算出手段１２４により算出されたモデルの変位と、自動車車体変位算出手段１２２によって測定された自動車車体１の変位とを比較することで、自動車車体１の剛性を判定し解析する。なお、自動車車体剛性判定・解析手段１２５は、自動車車体モデル変位算出手段１２４により算出されたモデルの変位と、自動車車体変位算出手段１２２によって測定された自動車車体１の変位の位相を合わせた上で、両者の比較を行う。 The vehicle body rigidity determination / analysis unit 125 compares the displacement of the model calculated by the vehicle body model displacement calculation unit 124 with the displacement of the vehicle body 1 measured by the vehicle body displacement calculation unit 122, thereby The rigidity of 1 is determined and analyzed. The vehicle body rigidity determining / analyzing unit 125 matches the displacement of the model calculated by the vehicle body model displacement calculating unit 124 with the phase of the displacement of the vehicle body 1 measured by the vehicle body displacement calculating unit 122. Compare the two.
このように構成された自動車車体剛性試験装置１００では、懸架装置１０のアクチュエータ３によって、自動車車体１に荷重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、データ処理コンピュータ１２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。具体的には、ステレオカメラ１５、１６により撮像した連続撮像画像について、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。そして、データ処理コンピュータ１２によって自動車車体１のモデルを作成し、このモデルの変形と、実測した自動車車体１の変形とを比較することにより、自動車車体１の剛性を判定し解析する。 In the vehicle body rigidity test apparatus 100 configured as described above, a load or displacement is applied to the vehicle body 1 by the actuator 3 of the suspension device 10, and the vehicle body 1 is imaged by the stereo cameras 15 and 16. Then, the data processing computer 12 performs image analysis on the images or moving images taken by the stereo cameras 15 and 16 to obtain 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 captured images captured by the stereo cameras 15 and 16. Then, a model of the vehicle body 1 is created by the data processing computer 12, and the rigidity of the vehicle body 1 is determined and analyzed by comparing the deformation of this model with the measured deformation of the vehicle body 1.
なお、自動車車体１の特定の部位について変位挙動を判定し解析する場合には、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 determining and analyzing the displacement behavior for a specific part of the car body 1, a target marker having the same shape and clear contrast with the car body 1 is attached to the measurement target range, and the position of the target marker is determined. The displacement may be obtained 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、ＤＩＣＭ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、荷重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判定し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 DICM 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 load load state, the dynamic displacement behavior of the automobile body 1 can be determined and analyzed.
すなわち、ＤＩＣＭ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。ＤＩＣＭ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 DICM, the set point cloud data corresponds to the target marker. In the measurement method using the DICM, more detailed displacement behavior can be grasped by setting the 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、ＤＩＣＭ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 using DICM, it is preferable to give 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、本発明の実施の形態に係る自動車車体剛性試験方法について説明する。自動車車体１の変位検出点の変位量には、自動車車体１がねじ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の必然的な変位が占める割合が多く、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, an automobile body rigidity test method according to an embodiment of the present invention will be described. In the displacement amount of the displacement detection point of the automobile body 1, in addition to the inevitable displacement of the automobile body 1 due to 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 is often occupied by 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.
そこで、本発明者らは、自動車車体１の必然的な変位のみの変形を、均一な材質で構成され、構造上の弱点がない物体のねじり変形として近似することを想到した。具体的には、本発明者らは、自動車車体１を、自動車車体１の前後方向に延在し、均一な材質により構成されかつ構造上の欠陥がない物体と仮定し、自動車車体１の左右の荷重入力点に相当する位置に、異なる変位を与えて、物体の変位を算出する。そして、算出した物体の変位と、計測した自動車車体１の変位検出点の変位とを比較することで、自動車車体１の構造上の弱点に基づく特異的な挙動を判定し解析する手法を考案した。 Therefore, the present inventors have conceived to approximate the deformation of the automobile body 1 inevitably only as a torsional deformation of an object made of a uniform material and having no structural weakness. Specifically, the present inventors assume that the automobile body 1 is an object that extends in the front-rear direction of the automobile body 1, is made of a uniform material, and has no structural defects. The displacement of the object is calculated by giving a different displacement to the position corresponding to the load input point. Then, by comparing the calculated displacement of the object with the measured displacement of the displacement detection point of the car body 1, a method for determining and analyzing a specific behavior based on the structural weakness of the car body 1 was devised. .
次に、この具体的な手順について例を用いて説明する。図５は、自動車車体を丸棒と仮定した場合のねじり変形をモデル化した図である。自動車車体モデル作成手段１２３は、自動車車体１を物体３０としてモデル化する。物体３０は、均一な材質で構成され、構造上の欠陥がない丸棒である。また、物体３０の延材方向は、自動車車体１の前後方向に相当している。 Next, this specific procedure will be described using an example. FIG. 5 is a diagram modeling torsional deformation when the automobile body is assumed to be a round bar. The vehicle body model creation means 123 models the vehicle body 1 as the object 30. The object 30 is a round bar made of a uniform material and free from structural defects. The extending direction of the object 30 corresponds to the front-rear direction of the automobile body 1.
次に、自動車車体モデル変位算出手段１２４は、シミュレーションにより、この物体３０の自動車車体１の左右の荷重入力点に相当する位置に、異なる変位または荷重を与え、物体３０の一部に、時計回りおよび反時計回りにねじる動作を繰り返し与えたときの変位を算出する。これにより、懸架装置１０の左右のアクチュエータ３から自動車車体１に荷重を負荷する動作を模擬する。 Next, the vehicle body model displacement calculating means 124 gives different displacements or loads to the positions corresponding to the load input points on the left and right of the vehicle body 1 of the object 30 by simulation, and turns a part of the object 30 clockwise. And the displacement when the operation | movement twisted counterclockwise is given repeatedly is calculated. This simulates the operation of applying a load to the vehicle body 1 from the left and right actuators 3 of the suspension device 10.
具体的には、自動車車体１の前後方向をｕ軸（前方が＋ｕ方向）とすると、自動車車体１の前方の左右の荷重入力点に相当する位置（＋ｕ方向の端面）に、ｕ軸を回転軸としたねじり変形を与える。そして、＋ｕ方向の端面における荷重を、時計回りおよび反時計回りに繰り返しねじった場合の物体３０の変位を算出する。なお、図５の例では、前記物体３０の自動車車体１の左右の支持部材２によって固定されている点に相当する位置（−ｕ方向の端面）を固定点としたモデルを図示している。固定点は、自動車車体剛性試験での懸架装置における自動車車体１をテストベッドに支持する支持部材によって固定される点と一致させると良い。 Specifically, when the front-rear direction of the automobile body 1 is the u-axis (the front is the + u direction), the u-axis is rotated to a position (an end face in the + u direction) corresponding to the left and right load input points in front of the automobile body 1. Gives torsional deformation about the shaft. Then, the displacement of the object 30 when the load on the end face in the + u direction is repeatedly twisted clockwise and counterclockwise is calculated. In the example of FIG. 5, a model is illustrated in which the position corresponding to the point where the object 30 is fixed by the left and right support members 2 of the automobile body 1 (end surface in the −u direction) is a fixed point. The fixing point may be matched with the point fixed by the support member that supports the automobile body 1 in the suspension system in the automobile body rigidity test on the test bed.
続いて、自動車車体剛性解析手段１２５は、自動車車体モデル変位算出手段１２４によって算出した物体３０の変位と、自動車車体変位算出手段１２２によって算出した自動車車体１の変位検出点の変位とを、付与された荷重の時間的な変化を一致させた上で比較し、自動車車体１の剛性を判定し解析する。具体的には、均一な材質で構成され、構造上の欠陥がない物体３０の変位と、計測した自動車車体１の変位との差分を算出し、この差分が多い自動車車体１の部材（位置）において、剛性が弱いと判断することができる。 Subsequently, the vehicle body rigidity analysis unit 125 is given the displacement of the object 30 calculated by the vehicle body model displacement calculation unit 124 and the displacement detection point displacement of the vehicle body 1 calculated by the vehicle body displacement calculation unit 122. Comparison is made after matching the temporal changes in the load, and the rigidity of the automobile body 1 is determined and analyzed. Specifically, a difference between the displacement of the object 30 made of a uniform material and having no structural defect and the measured displacement of the vehicle body 1 is calculated, and the member (position) of the vehicle body 1 having a large difference is calculated. Therefore, it can be determined that the rigidity is weak.
なお、自動車車体１の変位検出点の変位や、物体３０の変位は、どのような座標軸のデータとして取得してもよいが、自動車車体１の変位検出点の変位及び丸棒の変位を、前後方向をｕ軸とする円筒座標（ｕ、ｒ、φ）によって表し、両者を比較するように構成することが好ましい。これは、自動車車体１に付与される荷重や変位が、ねじり方向のベクトルとして表せるためである。 The displacement of the displacement detection point of the automobile body 1 and the displacement of the object 30 may be acquired as data of any coordinate axis, but the displacement of the displacement detection point of the automobile body 1 and the displacement of the round bar It is preferable that the direction is represented by cylindrical coordinates (u, r, φ) with the u-axis as the direction, and the two are compared. This is because the load and displacement applied to the automobile body 1 can be expressed as a vector in the torsion direction.
そのため、自動車車体１の変位検出点の変位が、図１に示す３次元の直交座標Ｇ（ｘ、ｙ、ｚ）として取得される場合には、以下の式により、図６に示す円筒座標Ｐ（ｕ、ｒ、φ）に変換すればよい。 Therefore, when the displacement of the displacement detection point of the automobile body 1 is acquired as the three-dimensional orthogonal coordinates G (x, y, z) shown in FIG. 1, the cylindrical coordinates P shown in FIG. What is necessary is just to convert into (u, r, (phi)).
また、理論上のねじり量（物体３０のねじり量）については、図７に示すように、自動車車体１を模擬した物体３０の各点の変位を、前後方向をｕ軸とする円筒座標（ｕ、ｒ、φ）によって表せばよい。ここで、ねじり軸（ｕ軸）と直交する面のねじり量（φ）は、ねじり量（φ０）が０となる固定点（後方）Ｐ０を基準として、固定点（後方）Ｐ０からの中心軸（ｕ軸）の距離（ｕ−ｕ０）に比例すると仮定することができる。この仮定を用いて、物体１の各点のねじり量を、中心軸の固定点（後方）Ｐ０からの中心軸（ｕ軸）の距離（ｕ−ｕ０）から算出すればよい。 Further, as shown in FIG. 7, the theoretical torsion amount (the torsion amount of the object 30) is a cylindrical coordinate (u) with the displacement of each point of the object 30 simulating the car body 1 as the u axis. , R, φ). Here, the torsion amount (φ) of the surface orthogonal to the torsion axis (u axis) is determined from the fixed point (rear) P 0 with reference to the fixed point (rear) P 0 where the torsion amount (φ 0 ) becomes zero. It can be assumed that it is proportional to the distance (u−u 0 ) of the central axis (u axis). Using this assumption, the torsional amount of each point of the object 1 may be calculated from the distance (u−u 0 ) of the central axis (u axis) from the fixed point (rear) P 0 of the central axis.
そして、自動車車体１に荷重または荷重を付与する前の各変位検出点の元座標を基準とし、この元座標から荷重または荷重を付与した後の各変位検出点の円筒座標上の位置の変化を求め、この位置の変化と、円筒座標で表された理論上のねじり量との差分を比較すればよい。 Then, with reference to the original coordinates of each displacement detection point before the load or load is applied to the automobile body 1, the change of the position on the cylindrical coordinate of each displacement detection point after the load or load is applied from this original coordinate. What is necessary is just to compare the difference between this change in position and the theoretical amount of twist expressed in cylindrical coordinates.
なお、自動車車体剛性試験装置１００によって測定される３次元の直交座標が、図１に示す３次元の直交座標（ｘ、ｙ、ｚ）と異なる場合には、測定された直交座標を、図１に示す３次元の直交座標（ｘ、ｙ、ｚ）に変換した後、円筒座標（ｕ、ｒ、φ）にさらに変換すればよい。 When the three-dimensional orthogonal coordinates measured by the automobile body rigidity test apparatus 100 are different from the three-dimensional orthogonal coordinates (x, y, z) shown in FIG. 1, the measured orthogonal coordinates are shown in FIG. After conversion to the three-dimensional orthogonal coordinates (x, y, z) shown in FIG.
このように、本発明では、自動車車体１の変位検出点の変位を、均一な材質で構成され構造上の欠陥がない物体にねじり変形を与えたときの変位と比較することで、自動車車体１の構造上の弱点に基づく特異的な挙動を容易に評価することが可能となる。このように、本発明では、自動車車体１の変形に応じたデータの取得が可能となり、部品変形状態の詳細なデータの取得や、荷重集中部位の特定を行うことができる。 As described above, in the present invention, the displacement of the displacement detection point of the automobile body 1 is compared with the displacement when a torsional deformation is applied to an object made of a uniform material and having no structural defect. It is possible to easily evaluate the specific behavior based on the structural weakness of the. As described above, according to the present invention, it is possible to acquire data according to the deformation of the automobile body 1, and it is possible to acquire detailed data of the component deformation state and specify a load concentration part.
なお、本発明は、上記の説明に限られるものではなく、種々設計変更を行うことができる。例えば、上記の説明では、自動車車体１を丸棒として仮定したが、自動車車体１を、自動車車体１の前後方向に延在する四角柱や、自動車車体１の形状に応じた形状の物体と仮定するようにしてもよい。 The present invention is not limited to the above description, and various design changes can be made. For example, in the above description, the car body 1 is assumed to be a round bar, but the car body 1 is assumed to be a quadrangular column extending in the front-rear direction of the car body 1 or an object having a shape corresponding to the shape of the car body 1. You may make it do.
また、物体３０に付与する荷重または変位は、自動車車体１に付与される荷重または変位と同一でもよく、また、自動車車体１に付与される荷重または変位に所定の倍率ｋ（０＜ｋ）を乗じた値としてもよい。 The load or displacement applied to the object 30 may be the same as the load or displacement applied to the automobile body 1, and a predetermined magnification k (0 <k) is applied to the load or displacement applied to the automobile body 1. It is good also as a value multiplied.
１ 自動車車体
２ 支持部材
３ アクチュエータ
４ 表示装置
５ 入力装置
６ 主記憶装置
７ 補助記憶装置
９ テストベッド
１０ 懸架装置
１１ アクチュエータ制御装置
１２ データ処理コンピュータ
１２１ 演算処理部
１２２ 自動車車体変位算出手段
１２３ 自動車車体モデル作成手段
１２４ 自動車車体モデル変位算出手段
１２５ 自動車車体剛性判定・解析手段
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
３０ 物体
１００ 自動車車体剛性試験装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Automobile body 2 Support member 3 Actuator 4 Display device 5 Input device 6 Main storage device 7 Auxiliary storage device 9 Test bed 10 Suspension device 11 Actuator control device 12 Data processing computer 121 Operation processing part 122 Auto body displacement calculation means 123 Auto body model Creation means 124 Car body model displacement calculation means 125 Car body rigidity determination / analysis means 13 Stereo camera control / image data recording device 14 Digitizers 15 and 16 Stereo camera 30 Object 100 Car body rigidity test device
Claims (4)
前記自動車車体に設けられた固定点を前記懸架装置に固定し、前記自動車車体の左右の入力点に、前記懸架装置のアクチュエータから異なる荷重または変位を付与して、前記自動車車体の変位検出点の変位を計測し、
前記自動車車体を、前記自動車車体の前後方向に延在し、均一な材質により構成されかつ構造上の欠陥がない物体と仮定し、前記物体の前記固定点に相当する位置を固定し、前記左右の入力点に相当する位置に異なる荷重または変位を付与した場合の前記物体の変形による変位を算出し、
計測した前記自動車車体の前記変位検出点の変位と、算出した前記物体の変位を比較することで、前記自動車車体の剛性を判定し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 analyzing the rigidity of the vehicle body using a suspension device that applies displacement or load to the vehicle body,
A fixed point provided on the automobile body is fixed to the suspension device, and different loads or displacements are applied to left and right input points of the automobile body from the actuator of the suspension device, so that a displacement detection point of the automobile body is detected. Measuring displacement,
The vehicle body is assumed to be an object that extends in the front-rear direction of the vehicle body, is made of a uniform material and has no structural defects, and fixes a position corresponding to the fixing point of the object, Calculating displacement due to deformation of the object when a different load or displacement is applied to a position corresponding to the input point of
A vehicle body rigidity test method for determining and analyzing the rigidity of the vehicle body by comparing the measured displacement of the displacement detection point of the vehicle body with the calculated displacement of the object.
前記物体の変位を、前後方向をｕ軸とする円筒座標（ｕ、ｒ、φ）によって表し、
円筒座標（ｕ、ｒ、φ）によって表された前記自動車車体の前記変位と、円筒座標（ｕ、ｒ、φ）によって表された前記物体の前記変位を比較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。 The displacement of the displacement detection point of the automobile body obtained by the orthogonal coordinates (x, y, z) is converted into cylindrical coordinates (u, r, φ) with the longitudinal direction of the automobile body as the u axis,
The displacement of the object is represented by cylindrical coordinates (u, r, φ) with the front-rear direction as the u axis,
2. The displacement of the vehicle body represented by cylindrical coordinates (u, r, φ) and the displacement of the object represented by cylindrical coordinates (u, r, φ) are compared. The vehicle body rigidity test method described in 1.
前記自動車車体に設けられた固定点を前記懸架装置に固定し、前記自動車車体の左右の入力点に、前記懸架装置のアクチュエータから異なる荷重または変位を付与して、前記自動車車体の変位検出点の変位を測定する自動車車体変位算出手段と、
前記自動車車体を、前記自動車車体の前後方向に延在し、均一な材質により構成されかつ構造上の欠陥がない物体と仮定して、前記自動車車体のモデルを作成する自動車車体モデル作成手段と、
前記物体の前記固定点に相当する位置を固定し、前記左右の入力点に相当する位置に、異なる荷重または変位を付与した場合の前記物体の変形による変位を算出する自動車車体モデル変位算出手段と、
計測した前記自動車車体の前記変位検出点の変位と、算出した前記物体の変位を比較することで、前記自動車車体の剛性を判定し解析する自動車車体剛性判定・解析手段とを備え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 analyzing the rigidity of the vehicle body using a suspension device that applies displacement or load to the vehicle body,
A fixed point provided on the automobile body is fixed to the suspension device, and different loads or displacements are applied to left and right input points of the automobile body from the actuator of the suspension device, so that a displacement detection point of the automobile body is detected. A vehicle body displacement calculating means for measuring the displacement;
Assuming that the automobile body is an object that extends in the front-rear direction of the automobile body, is made of a uniform material and has no structural defects, an automobile body model creating means for creating a model of the automobile body;
A vehicle body model displacement calculating unit that fixes a position corresponding to the fixed point of the object and calculates displacement due to deformation of the object when different loads or displacements are applied to positions corresponding to the left and right input points; ,
A vehicle body rigidity determination / analysis unit that determines and analyzes the rigidity of the vehicle body by comparing the measured displacement of the displacement detection point of the vehicle body with the calculated displacement of the object. Car body stiffness testing device.
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