汽车碰撞试验中车身变形量的测量方法

摘要

本发明属于运输车辆的试验测量技术领域，涉及一种汽车碰撞试验中车身变形量测量方法，包括下列步骤：进行水平度校准，建立测量平台；在车辆碰撞前后不会发生形变的车身后部刚性部位选取不在一条直线上的三点，该三点在距基础平面的垂直方向上等高，过该三点做一个平移平面，在其上建立三维坐标系；进行碰撞试验；通过对碰撞前后所选取的不会发生形变的点在位置上的对齐，使得碰撞前的平移平面和碰撞后由所述的不会发生形变的点所确定的平面之间相互重合，从而调整坐标系。将碰撞试验前所测量的车身某点的坐标值，与碰撞试验后所测量的车身同一点的坐标值相减，即获得该点车身的变形量。本发明能够使测量变形量的偏差降低，测量精度得到提高。

说明书

技术领域

本发明属于运输车辆的试验测量技术领域，具体涉及汽车在碰撞试验前后，车身变 形量的测量方法。

背景技术

汽车碰撞试验是综合评价汽车碰撞安全性能的最基本、最有效的方法。它是从乘员 保护的观点出发，以交通事故再现的方式，来分析车辆碰撞前后的乘员与车辆运动状态 及损伤状况，通过碰撞试验前后车身的变形量来分析车身的刚度和强度，以保证乘员的 生存空间，为车身的耐撞性设计和开发，提供试验数据。现有技术中，通常采用龙门式 三坐标测量仪来测量车身变形，此种测量方法的优点是采用固定坐标系，其坐标系即是 轨道轴线，测量臂可以在上面沿着三个方向即x、y、z进行测量，不会产生由于改变坐 标系而产生的误差。但是对汽车碰撞试验来进行车身变形量的测量来说，无法保证碰撞 试验前后车辆摆放位置相同，测量变形量的偏差有可能加大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种能够保证碰撞试验前后车辆摆放位 置相同，从而使得测量变形量的偏差降低，测量精度提高的汽车在碰撞试验前后，车身 变形量的测量方法。

为此，本发明采用如下的技术方案。

一种汽车碰撞试验中车身变形量测量方法，采用移动式三坐标测量仪测量车身变形 量，其特征在于，包括下列步骤：

(1)进行水平度校准，建立测量平台；

(2)在由测量平台所确定的基础平面上，以垂直于基础平面并向上的方向为z正方向， 车辆从前指向后方为x正方向，从驾驶员指向乘员为y的正方向，在车辆碰撞前 后不会发生形变的车身后部刚性部位选取不在一条直线上的三点，该三点在距基 础平面的垂直方向上等高，过该三点做一个与基础平面平行的平移平面，在其上 建立三维坐标系；

(3)进行碰撞试验；

(4)通过对碰撞前后所选取的不会发生形变的点在位置上的对齐，使得碰撞前的平移 平面和碰撞后由所述的不会发生形变的点所确定的平面之间相互重合，从而调整 坐标系。

(5)将碰撞试验前所测量的车身某点的坐标值，与碰撞试验后所测量的车身同一点的 坐标值相减，即获得该点车身的变形量。

作为优选实施方式，上述测量方法中，步骤(1)利用球形探头进行水平度校准；步 骤(2)中，首先测量车辆的轮胎气压，确保两侧的轮胎气压一致，在所选取的三个点， 其中一点位于车身尾部，并且是车身纵向对称平面上的一点，将此点选作原点；另外两 个点选取在车身后部两侧部位上，此两点之间的连线垂直于车身纵向对称平面；过原点 在平移平面上做一条与此连线平行的线，即三维坐标系的y轴，过原点在车身纵向对称 平面上做一条与此连线垂直的线，即三维坐标系的x轴；步骤(2)和步骤(3)之间， 还包括下列步骤，在平移平面上的另外选取两个或两个个以上位于车身上并在车辆碰撞 前后不会发生形变的点。

本发明利用移动式三坐标测量仪测量车身在碰撞前后的变形量，具有较高精度、高 速度、很好的柔性等特点，同时使用起来比较灵活，不需要固定的坐标系，可以根据具 体情况建立相应的坐标系，并且可以通过同样的测量点为基准，将碰撞试验前后的测量 在同一个坐标系下进行。

附图说明

图1车身坐标系。

图2选点示意图。

图3坐标示意图。

图4坐标系示意图。

图5车身平面与所建平面图。

具体实施方式

本发明采用的车身变形量的测量系统主要由移动式三坐标测量仪和测量平台(不平 度0.3％)组成。移动式三坐标测量仪不同于龙门式三坐标测量仪。龙门式三坐标测量仪 的轨道是固定在地面上的，不可移动，它通过移动两个臂进行测量。此种测量方法相对 于可移动式三坐标测量仪既有优点，也存在缺点。优点是不用移动坐标系，其坐标系即 是轨道轴线，测量臂可以在上面沿着三个方向即x、y、z进行测量，不产生由于改变坐 标系而产生的误差。但是对汽车碰撞试验来进行车身变形量的测量来说，无法保证碰撞 试验前后车辆摆放位置相同，测量变形量的偏差大。

对于车身变形量，主要是碰撞试验前后的测量，而对碰撞试验后尤为重要，由于车辆 在碰撞后车辆姿态将发生变化，使测量难度加大。为了保证碰撞试验前后，以同一个坐 标系为基础，本发明通过对齐点来使两个平面重合。

首先需要建立一个坐标系，从而使所测量的点的坐标都是基于所建立的坐标系。从 汽车碰撞试验中车身变形量的测量角度来洗，采用如下方法：

(1)建立基础平面1。平面不能随意建立，应先将汽车放置在测量平台上，以此平面 为基础建立坐标。但是无论测量平台多么水平，但从局部来看，仍然会存在一点偏差， 因此，在建平面时对于移动式三坐标测量仪不能使用0mm的尖探头，而使用6mm的球形 红宝石探头，这样测量出来的平面将使偏差降到最低。将移动式三坐标测量仪在水平面 上建立3个点，并且点和点之间应有一定的距离，此距离越大建立的平面误差越小。

(2)建立坐标。这里所说的坐标是三维的x、y、z方向。根据已建立的平面1，垂直 于平面1的方向默认为是z方向，但需要确定x、y方向。为了使获得的测量值与车身坐 标一致，所建立的坐标系应与车身坐标系方向一致。车身坐标系的方向如图1所示，即 车辆从前指向后方为x正方向，从驾驶员指向乘员为y的正方向，向上为z的正方向。

一切方向均以原点为基础，原点选在碰撞试验后车辆不产生变形的位置，对于正面 碰撞来说，车身后面刚性部位基本不变形，是原点选取的最佳部位。坐标的y方向要根 据两点成一线的原理来确定。在作此项之前要先测量车辆的轮胎气压，确保两侧的轮胎 气压一致，在车辆尾部刚性部位选两个点，用来建y轴。此两点应在距平面1的垂直方 向上等高，如图2所示，h1和h2相等，并且两点之间尽量远离，在整个坐标系中此两点 定义为点1、点2，原点定义为点3，点1到点2做一条直线1，如图3所示。

(3)建立坐标系。根据已建立的基础平面1和直线1，将两者组合建立一个平移平面， 过点3即原点平移，即平移平面2，如图4所示。

将各个参数进行定义，点1和点2的连线定义为y轴，并且点1指向点2为y的正 方向，向上为z方向，根据右手法则x的正方向就已知了，即从车辆前向后方向为x的 正方向。坐标系建好后，所测量的坐标值均是投影到此坐标系下所得到的值。

(4)测量。测量是我们的最终目的，以上建立的坐标系都是为测量做准备的。

对于车身变形量，主要是碰撞试验前后的测量，而对碰撞试验后尤为重要，由于车辆 在碰撞后车辆姿态将发生变化，使测量难度加大。

为了保证碰撞试验前后，以同一个坐标系为基础。通过对齐点来使两个平面重合。见 图5。

按照上述(1)、(2)、(3)步骤，分别建立1、2、3、4、5、6相对的平面为汽车 碰撞试验前所建的平面2，1’、2’、3’、4’、5’、6’相对的平面为汽车碰撞试验后的车身平 面2’，以上所选的6个点均取在汽车碰撞试验前后不产生变形的位置。两组数据是在两 个平面下，但是相对于各自的平面所得的数值是相同的。要使两个平面重合，则要令两 组数据各自对应的值相等，即点1的值赋给点1’、点2的值赋给点2’，以此类推，汽车 碰撞试验前相对于平面2的六个点的数值被强行赋给试验后平面2’的相应的六个点的值， 所以碰撞试验后的测量值就是相对于平面2的值。碰撞试验前所测量的车身坐标值，与 碰撞试验后所测量的同一车身坐标值相减，即获得该点车身的变形量。

表1碰撞试验前与碰撞试验后数据

表1列出了拟合测量点得出的试验数据，六个点的选择起着关键性的作用。首先要保证 其位置为碰撞试验前后不变形，其次要使此六个点在x、y、z方向上尽量远，以减小误 差，如果测量点离得太近，则容易使误差放大。从表1可以看出碰撞试验后测得的六个 基准点的值与试验前测得的值基本没有什么变化，说明图6所示的两个平面基本重合， 在此情况下测得的值应该接近真实值，因此，碰撞试验前与碰撞试验后的测量值可以进 行直接相减，其差值即为所要测量的车身变形量。B柱的测量值进一步验证了图6中两 个平面的重合性，更进一步说明这种情况下测出的变形量误差很小。