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车辆外部尺寸测量方法探讨

2022-02-18顾杨丹陈锡林刘凯

时代汽车 2022年3期
关键词:车辆

顾杨丹 陈锡林 刘凯

摘 要:介绍了一种新的测量车辆外部尺寸的光学测量装置,阐述了开发目标、测量原理和方法,与传统测量方法进行测量数据比对,本测量装置在提供测量精度的同时解决了测量场地紧缺的难题。

关键词:车辆 外部尺寸 光学测量

1 引言

自从19世纪第一台汽车问世到现在,汽车产业经过了100多年的发展,外型越来越美观时尚,也越来越精致。汽车的测量方法也越来越多样化,随着科学技术的不断发展,汽车外部尺寸测量设备的测量精度也越来越高,在那么多的测量方法和测量设备中寻求适合企业自身需求的测量手段也非易事,不求最贵,但求合适。本文通过企业自身的实际需要开发了一套适合的外部尺寸光学测量装置。

2 开发目标

车辆外部尺寸在生产一致性核查方面非常重要,测量的准确与否对于最终结果起着非常重要的作用。测量准确首要条件是测量设备精确度高,减少在测量过程中由于设备精度而导致的测量误差。双悬臂测量机用于车辆的外部尺寸测量,光从测量准确度的角度出发是完全能符合要求的,但双悬臂测量机对场地要求非常高,需要固定的场地,平时不开展此项试验时,场地就空置在那里,浪费土地资源。便携式三坐标虽然对于场地的要求不高,但由于车辆外部尺寸测量范围比较大,超过了便携式三坐标的测量范围,需要通过多次蛙跳来实现尺寸测量,大大降低了测量的准确性,加大了测量误差。传统的打点法测量车辆外部尺寸需要至少两人配合,而且测量精度受限于测量设备和测量方式,对于车辆的高度测量更是准确度不高。基于以上原因,为了解决实际工作中的需求,开发了这套车辆外部尺寸光学测量装置。采用模块化设计,具有便携性及易安装性,可將设备带至检测现场进行快速安装。在保证测量精度的同时降低了测量场地的占用率,也减少了测量人员的数量,提高了工作效率。

3 测量原理

检测装置按六个功能模块进行设计,分别是车宽方向基准悬臂模块、车辆纵向对准调节模块、车辆长度向静态定点测量模块、车辆高度检测模块、车辆宽度向静态定点位置检测模块、车辆离地静态检测模块。车辆对准采用激光平行反射光线的原理,实现出射光线和反射光线处于同一纵向平面内,从而达到对准的目的。使用可拆卸、可移动式激光测距仪配合双向平行激光线进行长度测量。利用十字标线仪对应激光线与车身外沿相切的原理,实现尺寸的检测。检测装置兼顾静态尺寸检测,配备相应功能的对中、定点检测部分,整个检测过程采用非接触式检测方式,不伤车身。检测装置采用轻质碳纤维材质,结合高强度航空铝,保证检测装置刚性的同时将整体重量减至最轻,方便携带。采用快速插拔或快速开合的安装方式,简化安装,满足快拆、快装的形式。

4 测量方法

车辆外部尺寸光学测量装置的底部放于车辆前端用硅胶材质固定。通过调节测量装置底座上的高精度数显水平倾角仪调节垂直于X、Y平面与Z平面的夹角,使数显水平仪调节至近似于“零”的位置。装置底部的对中激光器射出的光线与车辆前部中心对中, 通过调节微调电机模组中的平移电机使对中激光器射出的光线与置于车辆后部的三菱镜的返回线重合。通过调节完成底部激光器射出的激光线与车辆纵向对称平面重合的工作,使碳纤维固定架上的测宽激光器射出的激光线平行于车辆的Y和Z平面,垂直于X平面。

车宽是指分别过车辆两侧固定突出部位(不包括后视镜、侧面标志灯、示廓灯、转向灯、折叠式踏板、防滑链以及轮胎与地面接触变形部分)最外侧点且平行于Y平面的两平面之间的距离。通过测宽十字激光器在碳纤维固定架滑轨上移动,固定架左侧的激光器移至车辆的左侧最外端与左侧最外端相切,右侧的激光器移至相切于车辆的右侧最外端。通过激光测距仪测量车辆最外端两点间的距离。轮距是指同一轴上两端车轮中点之间的距离。跟车宽的测量原理相似,都是测量平行于Y平面且垂直于X和Z平面的两平面之间的距离。

汽车长是指分别过汽车前后最外端点且垂直于Y(车辆纵向对称平面)和Z(车辆支承平面)平面的两平面间的距离。将测宽十字激光器移至碳纤维支架的左右两端,调节测长装置Y向调节螺丝及平行于Z平面的角度,使得测长装置的对齐激光器射出的激光线与测宽装置的测宽激光器射出的激光线重合。调节测长装置X向的位置,使得射出的测长激光线相切于车辆前部最外端点,记录数据。将测长装置移至车辆后部,通过与前部一样的调节方法,将测长装置投射出的激光线相切于车辆后部最外端点,两次读数差就是车长。车辆轴距、前悬、后悬与车长一致都是平行于X平面且垂直于Y和Z平面的两平面间的距离,测量方法与车长相同。

车高是指车辆最高点至Z平面的距离。将伸缩杆固定在三角支架上将激光器固定在伸缩杆上,通过调节三角支架和伸缩杆高度,使得激光器射出的激光线与车顶最高点相切,用钢卷尺测量Z平面即底面到激光线的高度得出的值就是车辆的高度。

最小离地间隙是指车辆中间区域内的最低点到Z平面的距离,中间区域为平行于Y平面且月其等距离的两平面之间所包含的部分,两平面之间的距离为同一轴上两端车轮内缘最小距离的80%。将测长十字激光标线仪置于车辆前部,松开激光标线仪调节螺栓,使标线仪移至底部,并上下调节至合适的高度,将激光线投射至放于车辆后部的白板上,在光线似断非断时,基本碰到了车辆的最底部,测量激光线至底面的距离,即车辆的最小离地间隙。

5 比对分析

选取某品牌的乘用车一台,分别用双悬臂仪、重锤打点法以及本装置测量车辆的长、宽、高、轴距、轮距、前悬、后悬以及最小离地间隙,双悬臂和重锤无法探测到车辆底部最低点,故最小离地间隙没法测量,具体测量数据见表1。

根据该车型提供的理论值,各测量设备及方法的测量结果与理论值之间的误差见表2。

从表中不难发现本装置在各项目中的测量误差明显优于重锤打点的测量方法,跟双悬臂的测量误差相比,不相上下,某几个项目略胜于其,标准规定车辆长度的测量误差为1%,本装置测量的尺寸数据的测量误差完全符合标准要求,与另外两种测量设备和方法相比,最大的优势在于能毫不费力的测量车辆最小离地间隙,且测量数据准确。

6 结语

车辆外部尺寸测量从测量原理来说不是什么难题,在场地有限的情况下,要怎么合理利用资源也是值得思考的。本文介绍的这套光学测量装置在解决场地紧缺的同时保证了测量精度,对于有效的开展外部尺寸测量工作有着非常大的帮助,为检测工作的顺利开展提供了基础服务。

参考文献:

[1]GB/T 3730.3-1992.汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸.

[2]GB/T 12673-1990.汽车主要尺寸测量方法.

[3]GB/T 15089-2001.机动车辆及挂车分类.

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