一种行人保护aPLI腿动态标定装置、方法

摘要

本发明公开了一种行人保护aPLI腿动态标定装置、方法，其中，所述动态标定装置包括悬挂机构、捕捉机构和冲击机构；所述悬挂机构包括悬挂模块、竖直滑动组件、平衡模组、横向连接件、悬挂角度调节模组、电磁铁和悬挂模组；aPLI腿通过悬挂模组以竖直状态连接在电磁铁上；所述电磁铁通过电磁铁安装块和悬挂角度调节模组连接在横向连接件，所述悬挂角度调节模组用于调整aPLI腿的竖直角度；所述横向连接件通过竖直滑动组件和平衡模组可上下移动地连接在悬挂模块；所述冲击机构设于aPLI腿的前方，用于撞击aPLI腿；所述捕捉机构设于aPLI腿的后方，用于捕捉aPLI腿。本发明的动态标定装置结构简单、适用范围广、标定精度和效率高，且有效保护aPLI腿。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种行人保护aPLI腿动态标定装置、方法。

背景技术

aPLI腿用于模拟汽车前部冲击真实人体下腿型的过程，来评价汽车对行人下腿型的碰撞保护性能。为确保aPLI腿的性能满足使用要求，在进行一定次数的冲击后需要对aPLI腿进行动态标定。标定结果是否准确直接影响试验结果，而在aPLI腿型标定过程中，法规对腿型被冲击的位置及姿态等有着严格的要求，aPLI腿重量达25kg，被初始速度为40km/h的蜂窝铝块动态冲击后自由飞行，如何保证其飞行后不损坏也是一个难题。

此外，行人保护aPLI腿动态标定是试验准备工作中非常重要的环节，aPLI腿动态标定耗时和准确性直接影响试验效率和试验结果的准确性。如何高效、准确地完成行人保护aPLI腿的动态标定是大家重点研究的课题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种行人保护aPLI腿动态标定装置，结构简单、适用范围广、标定精度和效率高，且有效保护aPLI腿。

本发明还要解决的技术问题在于，提供一种行人保护aPLI腿动态标定方法，操作简单、不需要重复调整冲击模块的位置和高度，有效提高标定的精度和效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种行人保护aPLI腿动态标定装置，包括悬挂机构、捕捉机构和冲击机构；

所述悬挂机构包括悬挂模块、竖直滑动组件、平衡模组、横向连接件、悬挂角度调节模组、电磁铁和悬挂模组；

aPLI腿通过悬挂模组以竖直状态连接在电磁铁上；

所述电磁铁通过电磁铁安装块和悬挂角度调节模组连接在横向连接件，所述悬挂角度调节模组用于调整aPLI腿的竖直角度；

所述横向连接件通过竖直滑动组件和平衡模组可上下移动地连接在悬挂模块；

所述冲击机构设于aPLI腿的前方，用于撞击aPLI腿；所述捕捉机构设于aPLI腿的后方，用于捕捉aPLI腿。

作为上述方案的改进，所述竖直滑动组件包括竖直导轨和竖直滑组，所述竖直导轨固定连接在悬挂模块上，所述竖直滑组滑动连接在竖直导轨上；

所述平衡模组包括平衡器和钢丝绳，所述平衡器固定在悬挂模块的上端，所述钢丝绳的一端与竖直滑组连接，另一端穿过平衡器连接在悬挂模块上，所述平衡器根据竖直滑组的重量来调整平衡力。

作为上述方案的改进，所述悬挂角度调节模组上设有多个半圆U型孔，固定件穿过所述半圆U型孔以将悬挂角度调节模组与横向连接件形成连接。

作为上述方案的改进，所述悬挂模组包括挂钩和与挂钩连接的连接件，所述挂钩磁吸在电磁铁的底部，所述aPLI腿固定连接在连接件上。

作为上述方案的改进，所述电磁铁的底部设有第一斜面，所述挂钩的顶部设有第二斜面，所述第一斜面与所述第二斜面相互平行。

作为上述方案的改进，所述第一斜面的倾斜角度为15°～35°。

作为上述方案的改进，所述电磁铁安装块上设有悬挂角度计，所述横向连接件上设有高度传感器。

作为上述方案的改进，所述捕捉机构包括捕捉支架、电机总成和控制器总成，所述电机总成设置在捕捉支架的上方，绳索的一端连接在电机总成上，另一端连接在与aPLI腿连接的连接件上；所述控制器设置在捕捉支架上，用于接收发射系统的信号并控制电机总成。

作为上述方案的改进，所述冲击机构包括冲击模块和激光模组，所述激光模组设置在冲击模块上，其发射的水平激光与冲击模块上表面平齐，其发射的竖直激光与冲击模块的中线重合。

相应地，本发明还提供了一种行人保护aPLI腿动态标定方法，采用上述的行人保护aPLI腿动态标定装置进行标定，包括以下步骤：

一、将aPLI腿以竖直状态悬挂于悬挂模块上，并通过绳索将捕捉机构与aPLI腿连接；

二、将前端装有蜂窝铝块的冲击模块安装于发射系统中，让冲击模块上的激光模组发射的水平激光与aPLI腿的预设位置对齐，竖直激光与aPLI腿的中线重合；

三、使冲击模块水平正面撞击aPLI腿的预设位置，并使电磁铁与悬挂模组分离以使aPLI腿自由飞行，采集aPLI腿弯矩和位移传感器数据；

四、在aPLI腿自由飞行后，捕捉机构通过收紧绳索将aPLI腿捕捉保护。实施本发明，具有如下有益效果：

本发明采用竖直滑动组件、横向连接件和高度传感器来调整aPLI腿的标定位置高度，能够快速准确地完成冲击位置从膝关节中心位置往上移动120mm高度的调整，保证了aPLI腿的姿态一致，减少了调整冲击模块的时间，有利于aPLI腿动态标定的一致性和提高标定的效率。

此外，本发明采用悬挂角度计实时测量和显示电磁铁安装块侧面与水平面的角度，通过调节悬挂角度调节模组，保证aPLI腿处于竖直状态。由于aPLI腿的姿态直接影响着动态标定的结果，使用角度计测量并实时显示aPLI腿的竖直角度，能够提高角度调整的效率，并提高aPLI腿动态标定的精度。

当aPLI腿的高度位置调整后，由于竖直滑组及aPLI腿等具有一定的重量，因此拧松或拧紧竖直滑组的锁紧装置时竖直滑组可能会产生竖直位移，进而导致冲击标定的位置不准确。本发明通平衡器来调节平衡力，使得竖直滑组在不锁紧的条件下也不会自由移动，在切换不同的冲击位置时不需要拧紧、拧松锁紧装置，这样既提高了标定效率又消除了拧紧、拧松导致的位置高度误差。

本发明采用电磁铁吸附固定aPLI腿，能够有效保持aPLI腿的纵向垂直平面与冲击模块的纵向垂直平面平行，减少aPLI腿型的位置调整时间，且电磁铁能够精确控制腿型脱离的时刻。

此外，本发明将电磁铁底部与悬挂模组顶部设计成斜面，可有效保证悬挂模组不干涉aPLI腿的运动，使aPLI腿在第一接触时刻起15ms内腿型处于自由飞行状态，提高了aPLI腿动态标定的效率和准确性。

本发明通过捕捉机构精确捕捉保护aPLI腿，其中，还通过控制器总成与发射系统连接接收发射系统的信号，精确控制电机总成的启动时刻，同时海绵可防止aPLI腿与捕捉支架发生刚性撞击，有效提高对aPLI腿的保护性能。

本发明的标定装置主要用于行人保护aPLI腿动态标定试验，通过简单的操作就可以快速准确地调整aPLI腿的标定姿态和高度，并能实时显示aPLI腿的竖直角度和高度，同时还可对aPLI腿自由飞行后进行精确捕捉。对另一位置的标定试验，不需要重复调整冲击模块的位置和高度，极大地提高了行人保护aPLI腿动态标定的精度和效率。

整体来说，本发明的标定装置通用性强，只需调节挂钩和竖直滑组，即可进行其他冲击角度和冲击高度的试验，有效节约设备成本。此外，本发明的冲击模块可安装于现有发射系统中，同时捕捉机构还可以应用于冲击试验中，如aPLI腿的冲击试验，有效保护aPLI腿或其他模块，有效节省设备成本。

本分发明的标定方法操作简单、不需要重复调整冲击模块的位置和高度，有效提高标定的精度和效率。发射系统将冲击模块按法规要求的速度和角度冲击aPLI腿，在第一接触时刻起15ms内aPLI腿与悬挂模块分离，捕捉支架在aPLI腿脱离悬挂模块后启动，将aPLI腿捕捉保护腿型，避免分离后的自由飞行导致腿部损坏。

附图说明

图1是本发明行人保护aPLI腿动态标定装置的立体图；

图2是本发明竖直滑动组件、平衡模组和横向连接件的安装示意图；

图3是本发明平衡模组的安装示意图；

图4是本发明横向连接件、悬挂角度调节模组、电磁铁和悬挂模组的第一角度安装示意图；

图5是本发明横向连接件、悬挂角度调节模组、电磁铁和悬挂模组的第二角度安装示意图；

图6是本发明悬挂模组与aPLI腿的安装示意图；

图7是本发明行人保护aPLI腿动态标定装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

参见图1，本发明提供的一种行人保护aPLI腿动态标定装置，包括悬挂机构1、捕捉机构2和冲击机构3，所述悬挂机构1用于悬挂aPLI腿4，所述冲击机构3安装在现有的发射系统中，以规定的速度水平正面撞向所述aPLI腿4的预定撞击点，所述aPLI腿4在撞击后一定时间内能脱离所述悬挂机构1并进行自由飞行。当悬挂aPLI腿4脱离悬挂机构1自由飞行后，所述捕捉机构2将捕捉aPLI腿4捕捉，避免aPLI腿4摔坏。

所述冲击机构3包括冲击模块31和激光模组32，所述冲击模块31设于aPLI腿4的前方，所述激光模组32设置在冲击模块31上，其发射的水平激光与冲击模块31上表面平齐，其发射的竖直激光与冲击模块31的中线重合。所述冲击模块31可安装在现有的发射系统中，其前端固定有特定蜂窝铝块33，蜂窝铝块33上表面与冲击模块31上表面平齐，蜂窝铝块33具有规定的尺寸和性能。

所述悬挂机构1包括悬挂模块11、竖直滑动组件12、平衡模组13、横向连接件14、悬挂角度调节模组15、电磁铁16和悬挂模组17。

参见图2，所述竖直滑动组件12设置在悬挂模块11上，其中，所述竖直滑动组件12包括竖直导轨121和竖直滑组122，所述竖直导轨121通过螺栓固定连接在悬挂模块11上；所述竖直滑组122滑动连接在竖直导轨121上，其可沿着竖直导轨121滑动。其中，所述竖直导轨121设有凹槽，所述竖直滑组122设有凸台，所述凸台嵌入竖直导轨121中的凹槽中，从而实现竖直滑组122能够沿着竖直导轨121滑动。

本发明的悬挂模块11优选为钢板折焊结构，钢板厚度大于5mm，可通过横向钢板增强其稳定性，悬挂模块11的底部通过螺栓固定于试验平台上。所述竖直导轨121和竖直滑组122优选铝材来制成。

参见图2和图3，所述平衡模组13包括平衡器131和钢丝绳132，所述平衡器131固定安装在悬挂模块11的上端，所述钢丝绳132的一端与竖直滑组122连接，另一端穿过平衡器131连接在悬挂模块11上，所述平衡模组13根据竖直滑组122的重量来设置平衡器131的平衡力，从而确保竖直滑组122不会自由下落。其中，通过调节平衡器131内部的弹簧紧度来调整平衡力。

所述横向连接件14通过螺栓固定在竖直滑组122上，其可随着竖直滑组122进行上下移动。所述横向连接件14上设有高度传感器18，实现横向连接件14的高度实时显示。所述高度传感器18通过螺栓安装在横向连接件的底面上，测量横向连接件14底面到试验平台的距离。优选的，所述高度传感器18选用量程为0～1000mm、精度为0.1mm的激光高度传感器。

本发明采用竖直滑动组件12、横向连接件14和高度传感器18来调整aPLI腿4的标定位置高度，能够快速准确地完成aPLI腿4的冲击位置从膝关节中心位置往上移动120mm高度的调整，保证了aPLI腿4的姿态一致，减少了调整冲击模块31的时间，有利于aPLI腿4动态标定的一致性和提高标定的效率。

当aPLI腿4的高度位置调整后，由于竖直滑组122及aPLI腿4等具有一定的重量，因此拧松或拧紧竖直滑组122的锁紧装置时竖直滑组122可能会产生竖直位移，进而导致冲击标定的位置不准确。本发明通平衡器131来调节平衡力，使得竖直滑组122在不锁紧的条件下也不会自由移动，在切换不同的冲击位置时不需要拧紧、拧松锁紧装置，这样既提高了标定效率又消除了拧紧、拧松导致的位置高度误差。

参见图4，所述电磁铁16通过电磁铁安装块161连接在悬挂角度调节模组15上，所述悬挂角度调节模组15通过螺栓固定连接在横向连接件14上，其中，所述悬挂角度调节模组15上设有四个半圆U型孔，螺栓穿过所述半圆U型孔与横向连接件14形成固定连接，可通过调整螺栓在半圆U型孔中的位置，来实现电磁铁安装块161的侧面与水平面的角度可调。

所述电磁铁安装块161设有中心孔通和四周通孔，其中，螺栓穿过中心通孔与电磁铁16连接，其他螺栓穿过四周通孔与悬挂角度调节模组15进行连接固定。

所述电磁铁安装块161上设有悬挂角度计19，用于测量电磁铁安装块161的侧面角度。优选的，所述悬挂角度计19选用测量精度达到0.05°的霍尔效应式角度传感器，由电池进行供电，其测量的角度值为电磁铁安装块161侧面与水平面的角度，并通过显示屏实时显示，显示精度达到0.01°。

本发明采用悬挂角度计19实时测量和显示电磁铁安装块161侧面与水平面的角度，通过调节悬挂角度调节模组15，保证aPLI腿4处于竖直状态。由于aPLI腿4的姿态直接影响着动态标定的结果，使用角度计测量并实时显示aPLI腿4的竖直角度，能够提高角度调整的效率，并提高aPLI腿4动态标定的精度。

其中，所述横向连接件14可为横向支架或横梁，但不限于此。

参见图5和图6，aPLI腿4通过悬挂模组17与电磁铁16连接，使其处于竖直状态。具体的，所述悬挂模组17包括挂钩171和与挂钩171连接的连接件172，所述挂钩171磁吸在电磁铁16的底部，所述aPLI腿4连接在连接件172上。其中，所述连接件172通过螺栓与aPLI腿4连接固定，末端通过螺栓与挂钩171连接，以使挂钩171的角度相对于aPLI腿4的中线在竖直平面内转动一定角度并固定。

优选的，所述电磁铁16的底部设有第一斜面，所述挂钩171的顶部设有第二斜面，所述第一斜面与所述第二斜面相互平行，有效保证悬挂模组17不干涉aPLI腿4的运动，使aPLI腿4在第一接触时刻起15ms内腿型处于自由飞行状态，提高了aPLI腿4动态标定的效率和准确性。

优选的，所述第一斜面的倾斜角度为15°～35°。

更优的，所述第一斜面的倾斜角度为20°～30°。

最优的，所述第一斜面的倾斜角度为25°。

其中，所述电磁铁16优选为吸附能力达到40kg，外形整洁光滑，且其中心轴线具有贯穿式螺纹孔的圆柱形吸盘电磁铁16。

其中，所述电磁铁16的底部还设有凹槽，所述挂钩171的顶部设有与所述凹槽相配的凸起，安装时，所述凸起插入所述凹槽内，以实现电磁铁16与挂钩171的精确装配。

本发明采用电磁铁16吸附固定aPLI腿4，能够有效保持aPLI腿4的纵向垂直平面与冲击模块31的纵向垂直平面平行，减少aPLI腿4型的位置调整时间，且电磁铁16能够精确控制腿型脱离的时刻。

此外，本发明将电磁铁16底部与悬挂模组17顶部设计成斜面，可有效保证悬挂模组17不干涉aPLI腿4的运动，使aPLI腿4在第一接触时刻起15ms内腿型处于自由飞行状态，提高了aPLI腿4动态标定的效率和准确性。

参见图1和图7，所述捕捉机构2包括捕捉支架21、电机总成22、海绵23和控制器总成24，所述捕捉支架21设于aPLI腿4的后方，所述电机总成22设置在捕捉支架21的上方，绳索25的一端连接在电机总成22上，另一端连接在与aPLI腿4连接的连接件172上。其中，所述电机总成22优选为额定功率为2kW，转速为800rpm的电机。所述控制器设置在捕捉支架21上，用于接收发射系统的信号，实现对电机总成22和电磁铁16的控制。

本发明通过捕捉机构2精确捕捉保护aPLI腿4，其中，还通过控制器总成24与发射系统连接接收发射系统的信号，精确控制电机总成22的启动时刻，同时海绵23可防止aPLI腿4与捕捉支架21发生刚性撞击，有效提高对aPLI腿4的保护性能。

本发明的标定装置主要用于行人保护aPLI腿4动态标定试验，通过简单的操作就可以快速准确地调整aPLI腿4的标定姿态和高度，并能实时显示aPLI腿4的竖直角度和高度，同时还可对aPLI腿4自由飞行后进行精确捕捉。对另一位置的标定试验，不需要重复调整冲击模块31的位置和高度，极大地提高了行人保护aPLI腿4动态标定的精度和效率。

整体来说，本发明的标定装置通用性强，只需调节挂钩171和竖直滑组122，即可进行其他冲击角度和冲击高度的试验，有效节约设备成本。此外，本发明的冲击模块31可安装于现有发射系统中，同时捕捉机构2还可以应用于冲击试验中，如aPLI腿4的冲击试验，有效保护aPLI腿4或其他模块，有效节省设备成本。

相应地，本发明还提供了一种行人保护aPLI腿动态标定方法，采用上述行人保护aPLI腿动态标定装置进行标定，包括以下步骤：

一、将aPLI腿以竖直状态悬挂于悬挂模块上，并将捕捉机构上的绳索与aPLI腿连接；

具体的，通过调节悬挂角度调节模组，使电磁铁安装块上的悬挂角度计的平面与水平面垂直，即悬挂角度计显示为90°；将连接件安装于aPLI腿顶部，调节挂钩的正面与aPLI腿竖直中心平面保持平行；aPLI腿通过悬挂模组悬挂在电磁铁底部，从而使aPLI腿处于竖直状态；并将捕捉机构上的绳索的一端捆绑在连接件上，从而实现捕捉机构与aPLI腿的连接。

二、将前端装有蜂窝铝块的冲击模块安装于发射系统中，让冲击模块上的激光模组发射的水平激光与aPLI腿的预设位置对齐，竖直激光与aPLI腿的中线重合；

其中，aPLI腿的预设位置包括aPLI腿的膝关节中心位置和aPLI腿膝关节中心往上120mm位置。

具体的，通过悬挂机构的竖直滑动组件来调节横向连接件的离地高度，并通过横向连接件上的高度传感器来确定aPLI腿的离地高度，从而使冲击模块上的激光模组发射的水平激光与aPLI腿的预设位置对齐。

三、让冲击模块水平正面撞击aPLI腿的预设位置，并让电磁铁与悬挂模组分离使aPLI腿自由飞行，采集aPLI腿弯矩和位移传感器数据；

其中，所述电磁铁与悬挂模组在第一接触时刻起15ms内分离。

四、在aPLI腿自由飞行后，捕捉机构通过收紧绳索将aPLI腿捕捉保护。

其中，控制器总成与发射系统连接，设定aPLI腿脱离时间和捕捉机构的启动时间。优选的，所述电机总成在aPLI腿脱离60ms后启动，将绳索收紧。

本分发明的标定方法操作简单、不需要重复调整冲击模块的位置和高度，有效提高标定的精度和效率。发射系统将冲击模块按法规要求的速度和角度冲击aPLI腿，在第一接触时刻起15ms内aPLI腿与悬挂模块分离，捕捉机构在aPLI腿脱离悬挂模块后启动，将aPLI腿捕捉保护腿型，避免分离后的自由飞行导致腿部损坏。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。