汽车碰撞试验测量系统中定标墙的校准方法研究
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16810.16638/ki.1671-7988.2019.09.054“基准特征构造法”在碰撞试验车测量上的应用韦永亮,杨付四,岳双成(广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东 广州 511434)摘 要:文章简述了碰撞试验车在碰撞前后车身测量的常规方法。
根据数值计算“最小二乘法”原理并结合碰撞试验车实际情况提出“基准特征构造”测量方法。
利用若干单点以“最小二乘法”构造虚拟特征元素,依据这些特征元素建立坐标系进行试验后对比测量,在保证测量精度的同时,有效提高了碰撞试验车在碰撞试验后的测量效率。
关键词:碰撞试验车;测量;基准;特征构造中图分类号:U270 文献标识码:A 文章编号:1671-7988(2019)09-168-03The Application of "Datum Feature Structuring Method" in The Measurementof Impact Tests VehicleWei Yongliang, Yang Fusi, Yue Shuangcheng(Guangzhou Automobile Group Co., Automotive Engineering Institute, Guangdong Guangzhou 511434)Abstract: This paper gives a brief description of the conventional method of vehicle measurement before and after impact tests. According to the principle of the "least square" method and the actual situation of the impact tests vehicle, the "datum feature Structuring" method is put forward. Using several points to construct virtual feature as reference for establishing coordinate system when measuring, while ensuring the accuracy of measurement, and effectively improving the measure -ment efficiency of impact tests vehicle after impact tests.Keywords: Impact tests vehicle; measurement; Datum; Feature structuring CLC NO.: U270 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)09-168-03引言近年来,随着我国汽车产业的快速发展,为了追求更高水平的汽车碰撞安全性能,各大车企均在加大汽车碰撞安全技术的研究。
汽车碰撞性能测试与改进技术研究随着汽车行业的不断发展,保障车辆碰撞安全性在汽车设计中变得越来越重要。
汽车碰撞性能测试与改进技术的研究是为了提高汽车碰撞安全性,减少事故对乘车人员的伤害。
本文将深入探讨汽车碰撞性能测试与改进技术的研究,包括碰撞测试标准、碰撞模拟方法以及碰撞性能改进技术的研究与应用。
首先,我们将探讨汽车碰撞性能测试的标准。
碰撞性能测试是评估汽车抵御碰撞力的能力以及乘车人员受到伤害程度的重要方式。
目前,欧洲和美国有着世界上最严格的汽车碰撞性能测试标准,分别是欧洲新车评估计划(Euro NCAP)和美国国家公路交通安全管理局的碰撞测试。
这些标准包括正面碰撞、侧面碰撞、倒车碰撞等各种情况下车辆和乘车人员受到碰撞冲击的模拟测试。
通过这些标准的设立和实施,汽车制造商被迫不断提升车辆的碰撞性能,以达到更高的安全标准。
其次,我们将讨论汽车碰撞性能测试中的模拟方法。
为了实现可靠的碰撞性能测试,汽车碰撞性能测试中需要进行复杂的碰撞模拟。
目前,主要的汽车碰撞性能测试方法包括实验测试和计算机模拟模型。
实验测试需要使用专用的碰撞试验设备和传感器,通过对汽车的物理运动和乘车人员受力情况进行实时监测与测量,从而得出碰撞性能数据。
而计算机模拟模型则是通过建立汽车及其部件的数学模型,结合碰撞物体和碰撞速度等数据,模拟出碰撞性能的情况。
这种方法可以预测测试结果,并为汽车设计改进提供参考。
最后,我们将探讨汽车碰撞性能的改进技术。
为了提高汽车的碰撞性能,汽车制造商通过多种技术手段进行改进。
一种重要的技术是采用高强度材料和复合材料制造车身结构,以提高车辆的刚性和抗冲击性。
此外,引入主动安全系统,如碰撞预警系统、自动刹车系统和稳定性控制系统等,可以在碰撞前及时预警并采取措施,从而减少碰撞的发生或减小碰撞的影响。
同时,安全气囊系统的不断改进也为碰撞性能的提升做出了重要贡献。
除此之外,碰撞性能的改进还与车辆结构设计和制造工艺等密切相关。
坐标变换技术用于碰撞试验中车身标志点的测量
乌秀春;常怀德;王若愚
【期刊名称】《公路交通科技》
【年(卷),期】2005(22)4
【摘要】提出一种基于已知3点在两个坐标系中坐标值,实现两坐标系之间坐标变换的测量方法,扩大了测量仪器的测量范围,提高了测量速度。
将这种方法用于实车碰撞试验过程中,碰撞前后的一些车身标志点的测量,对实验结果进行误差分析,找出影响测量误差的因素,并提出解决方案,通过多次实验反复验证均取得较好的结果,从而验证了此方法的可行性。
【总页数】4页(P125-128)
【关键词】坐标变换;碰撞试验;车身标志点;测量
【作者】乌秀春;常怀德;王若愚
【作者单位】辽宁工学院
【正文语种】中文
【中图分类】U467.14
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第1篇一、实验背景墙体对撞实验是一种模拟车辆碰撞的实验,通过模拟车辆与墙体碰撞的过程,研究碰撞对车辆结构和乘客安全的影响。
随着我国汽车保有量的不断增加,交通事故频发,研究车辆碰撞机理,提高车辆安全性能具有重要意义。
本实验旨在通过墙体对撞实验,分析碰撞过程中的力学响应,为车辆安全设计提供理论依据。
二、实验目的1. 研究墙体对撞实验中,车辆结构的变形和破坏规律;2. 分析碰撞过程中,乘客所受的冲击力和加速度;3. 评估车辆在碰撞过程中的安全性能。
三、实验原理1. 碰撞理论:根据碰撞理论,碰撞过程中,碰撞物体所受的冲击力与碰撞时间、碰撞速度等因素有关;2. 力学分析:通过建立车辆结构力学模型,分析碰撞过程中的力学响应;3. 乘客安全评估:根据碰撞过程中乘客所受的冲击力和加速度,评估乘客安全性能。
四、实验材料与设备1. 实验材料:一辆小型轿车、墙体、碰撞台、测力传感器、加速度传感器、高速摄像机等;2. 实验设备:实验台、数据采集系统、计算机等。
五、实验方法1. 实验方案设计:根据实验目的,设计墙体对撞实验方案,包括碰撞速度、碰撞角度等参数;2. 实验数据采集:通过测力传感器、加速度传感器等设备,采集碰撞过程中的力学响应数据;3. 实验数据分析:利用计算机软件对实验数据进行处理和分析,得出碰撞过程中的力学响应规律。
六、实验步骤1. 实验准备:将实验车辆固定在实验台上,确保车辆与墙体之间的距离符合实验要求;2. 实验开始:启动实验设备,使车辆以设定速度与墙体发生碰撞;3. 数据采集:在碰撞过程中,实时采集测力传感器、加速度传感器等设备的数据;4. 实验结束:观察车辆结构变形和破坏情况,记录实验结果。
七、实验结果与分析1. 车辆结构变形和破坏:实验结果显示,车辆在碰撞过程中,前部结构发生较大变形,尤其是保险杠、水箱等部位。
此外,车辆前部气囊弹出,起到一定的缓冲作用;2. 乘客所受冲击力和加速度:实验结果显示,碰撞过程中,乘客所受的冲击力和加速度较大,尤其在碰撞初期。
doi :10.11823/j.issn.1674-5795.2015.02.12汽车碰撞试验测量系统中定标墙的校准方法研究陆佳艳1,许静2,瞿剑苏1,曹铁泽1,甘晓川1(1.中航工业北京长城计量测试技术研究所,北京100095;2.一汽-大众汽车有限公司,吉林长春130011)摘㊀要:碰撞试验是综合评价汽车碰撞安全性能的最基本㊁最有效的方法㊂定标墙是碰撞车辆变形测量分析系统(DMAS )重要的组成部分,是由10万多个编码点和标识点组成的一种测量空间网络,为测量系统提供标准值,从而获得汽车车身的形变㊂本文提出了一种汽车碰撞试验定标墙的现场校准方法,利用摄影测量系统与标准尺,通过合理布局实现定标墙的高精度校准,用该方法可将定标墙的标识点的坐标校准误差控制在0.05mm ㊂关键词:汽车;碰撞试验;定标墙;摄影测量;编码点;标识点;标准尺;校准中图分类号:TB92;TB89㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1674-5795(2015)02-0045-04Study on Calibration of the Reference Wall for the Crash-test Measurement SystemLU Jiayan 1,XU Jing 2,QU Jiansu 1,CAO Tieze 1,GAN Xiaochuan 1(1.Changcheng Institute of Metrology &Measurement,Beijing 100095,China;2.FAW-Volkswagen Automotive Co.,Ltd.of China,Changchun 130011,China)Abstract :Crash-test is the most basic and effective method of comprehensive evaluation on automobile security performance.Reference wallis one of the most important elements in the Deformation Measurement and Analysis System(DMAS),which is composed of more than 100000codes and targets,and provides standard value for the system to get automobile body deformation volume.A field calibration method for the refer-ence wall of crash-test was presented in this paper,which improves the precision of calibration through proper redistribution by using photogram-metric system and scale bar,and the RMS is 0.05mm.Key words :automobile;crash-test;reference wall;photogrammetry;code;target;scale bar;calibration收稿日期:2015-01-15;修回日期:2015-01-30作者简介:陆佳艳(1984-),女,工程师,硕士,从事大尺寸工程测量及应用㊂0㊀引言随着汽车的不断普及,人们对汽车安全性能的要求越来越高㊂汽车碰撞试验是用于综合评价汽车碰撞安全性能的最基本㊁最有效的方法[1-2],是汽车制造商用于分析碰撞前后试验车变形及损伤情况的主要依据,以此改善车辆的安全性能,提高交通安全㊂中国新车评价规程(C -NCAP)中关于碰撞试验的规定主要有正面100%重叠刚性壁障碰撞试验㊁正面40%重叠可变形壁障碰撞试验㊁可变形移动壁障侧面碰撞试验等,通过测定车辆各种可能发生碰撞情况下被撞击部位的结构和形变状况[3],给出碰撞前后车体的变形量,并根据变形量的大小判断车体的刚性是否满足安全要求㊂碰撞车辆变形测量分析系统(DMAS)是用于测量和分析车辆在碰撞试验后车体形变和部件受损状况的装置,其测量标准是布设在定标墙上的固定标识点,这些点的空间坐标需要预先标定㊂为了解决标识点的标定问题,本文提出了一种基于摄影测量原理的校准方法,利用摄影测量系统与标准尺,通过合理布局实现定标墙的高精度校准,保证汽车碰撞试验数据准确可靠,为汽车的设计㊁制造提供可靠的依据,达到进一步提高汽车安全性能的目的㊂1㊀DMAS 中的定标墙常用的汽车碰撞变形测量技术有固定式三坐标测量技术㊁关节臂测量技术和DMAS 等㊂其中固定式三坐标测量技术测量精度较高,但测量成本也比较高;关节臂测量技术由于测量臂形状受限,多数测量需要通过转站来完成,测量效率比较低㊂DMAS 由定标墙㊁移动探针和数据处理系统组成,见图1㊂该测量系统的优势在于测量范围不受限制;用于测量的移动探针只有小型吹风机大小,可以自由地测量车辆的任意部位,目前在各大主要汽车制造企业都得到了广泛的应用㊂测量过程中,试验车辆稳定停放于定标墙空间范围内,当移动探针接触到被测试验车时,探针上的CCD 数码相机将拍摄到定标墙上当前位置的图片,通过该图片里包含的编码点和标识点数据信息经数据处理系统计算后获得试验车上当前探针的坐标,重复该过程最后获得整车及零部件的所有数据,经数据处理系统图形化显示车辆整车和关键部位的形状变化㊂图1㊀汽车碰撞试验测量系统定标墙是DMAS 中的重要组成部分,由10万多个编码点和标识点组成,见图2㊂其中,白点是编码点,用于定标墙的区域识别;黑点是标识点,为计算探针当前位置提供标准值㊂编码点和标识点按照均匀交替的分布规律进行设置,组成DMAS 的测量空间基准网,测量基准通过定标墙上已知标识点的空间坐标来复现㊂所以对于定标墙上标识点位置的校准是保证测量过程数据正确性的重要方面,是正确获取试验车碰撞形变的实验数据和分布的重要保障㊂图2㊀定标墙编码点和标识点布局规律2㊀DMAS 中定标墙的校准方法定标墙的空间范围一般在8m ˑ10m ˑ10m,是一个大尺寸空间测量网络㊂组成定标墙的3面墙体上布设有5万多个需要准确测量的标识点,汽车碰撞试验的误差要求不大于1mm,对标识点的空间坐标误差要求就应该控制在0.1mm,对于如此大范围的空间坐标校准,该技术指标要求非常严格㊂目前,校准定标墙上标识点还没有有效的方法,能够识别标识点的方法只有经纬仪瞄准法和摄影测量法㊂经纬仪法虽然测量精度高但是测量效率低,不适合定标墙上大量标识点的测量;摄影测量法的测量效率相对较高,所以定标墙标识点的坐标校准采用摄影测量法完成㊂摄影测量是指利用摄像技术摄取物体的影像㊁识别物体并精确测定其形状和位置的方法,数字摄影测量系统如图3所示㊂从不同的角度㊁位置对被测物上的编码点和标识点进行拍摄,所得相片经过数字处理并通过标准尺的长度约束,最终准确地得到标识点的三维坐标[5-6]㊂由摄影测量法的原理可知,标准尺的作用是为相片提供比例因子的,理想情况下标准尺和被测量的物体至少在一张图片中被完全包含,这样会在很多相匹配的图片中有多个共同的标识点,可以提高测量精度[6]㊂当被测量对象比较大时,就要求整个测量过程中尽可能多地包含标准尺的完整信息,但是具体需要多少标准尺的信息,目前没有一个明确的定义,对于精度的提高也没有明确的规律,为此,需要进一步研究标准尺的优化布局,以满足定标墙的高精度校准要求㊂定标墙校准精度的验证可通过比较标准尺的测量值和校准值得到,其溯源链图如图4所示㊂图3㊀数字摄影测量系统示意图图4㊀定标墙的溯源链图3 标准尺优化布局标准尺的优化布局包括标准尺的位置㊁数量和姿态的布局,本文针对定标墙的其中一面墙,在一系列实验的基础上总结出适合于定标墙的校准方法,并通过标准尺向干涉仪溯源,保证了定标墙的测量结果量值准确㊁溯源有据㊂理论上只要在摄影测量系统视场内布设一个标准尺就可以为系统本身提供比例因子,但在大空间测量中,由于标尺的长度受限,用短标尺为大空间进行比例标定,会放大比例误差;另外标尺的摆放方向决定了所提供的测量比例因子只能对视场内该方向上的测量结果提供同比修正,而对其它方向上的测量结果存在修正误差㊂为了满足定标墙的校准需求(定位测量不确定度0.05mm),设计了六组比对试验,每组布设的标准尺的位置和数量各不相同,通过求解已知两目标点之间距离的偏差值来判断标准尺的布局的合理性㊂图5为定标墙对比试验示意图,表1为六组比对试验设置,表2为六组对比试验结果的偏差㊂表2中,标称值为用干涉仪校准两目标点间的校准值,此时作为标准值使用;偏差值为用摄影测量法测量相应目标点获得的距离值与标称值的差值㊂图5㊀定标墙对比试验示意图表1㊀六组对比试验设置表2㊀六组对比试验结果偏差值观测距离标称值/mm各测试组偏差值/mm第一组第二组第三组第四组第五组第六组P1P21207.8770.0970.0810.0220.0440.0470.043 D1D5818.450-0.005-0.088-0.068-0.053-0.050-0.052 D2D6817.197-0.081-0.065-0.064-0.042-0.048-0.051 D3D7818.0410.040-0.024-0.014-0.015-0.017-0.016 D4D8817.6330.0470.0200.014-0.007-0.003-0.008由表2的试验数据绘制观测距离的长度偏差变化趋势,如图6所示㊂由此可以看出第四组㊁第五组㊁第六组测量结果基本保持一致,测量重复性在0.005 mm以内,说明这几组标准尺的优化布局能有效提供定标墙上各方向的比例因子,为各方向提供偏差修正,使得每组观测结果的标准偏差均不超过0.04mm,满足了定标墙的校准需求㊂综合考虑校准条件㊁校准效率等因素,第四组的优化布局是最合适的㊂图6㊀观测距离的长度偏差变化趋势通过上述试验,结合第四组的布局特点可以归纳出如下几点校准原则:1)校准时,需要有一根横向的标准尺,放置于测量区域的中间位置,其长度控制在1~2m,且保持固定不动;2)校准时,标准尺的摆放应该考虑测量空间的分布方向,如水平㊁垂直㊁倾斜和纵深等,标准尺并不是越多越好,对一个平面而言,4根标准尺完全满足要求;3)校准时,标准尺应尽量涵盖整个测量区域,即:在校准区域的两端和中间各放置一根标准尺,但不要太靠近边缘㊂依据上述原则,对8mˑ10mˑ10m空间的三个定标墙给出了如图7所示的校准方案:方案中每面定标墙摆放4个标准尺,为了保持数据闭合,在墙1㊁墙3之间又增加了一个标准尺,标准尺总共摆放了13个位置㊂经实验验证,该方案与每面定标墙只摆放一个标准尺相比,校准精度大大提高了,完全满足0.05mm 的校准要求㊂图7㊀标准尺的摆放方案4 总结本文提出了一种汽车碰撞试验定标墙的现场校准方法,利用摄影测量系统与标准尺,通过合理布局实现了定标墙的高精度校准㊂上述现场校准方法已应用于长春一汽 大众汽车有限公司的定标墙的校准,通过对标准尺的位置㊁数量及姿态的优化,采用常用的摄影测量系统对DMAS的定标墙进行校准,定标墙现场校准误差小于0.05mm,完全满足0.1mm+1ˑ10-4 L的测量要求,由此进一步证明该校准方案切实可行㊂参考文献[1]颜燕.汽车碰撞试验及数据处理方法研究[D].长春:吉林大学,2008.[2]黄虎,常健,何稚桦,等.汽车侧面碰撞试验探讨[J].上海工程技术大学学报,2002,16(2):105-109.[3]郑祖丹,胡伟强,吴斌,等.汽车碰撞测力墙的研制[J].上海汽车,2014,11(2):105-109.[4]王占强.碰撞史话 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基于仿真的汽车碰撞模拟数据验证与校准研究一、引言近年来,汽车碰撞模拟技术在车辆安全研究领域得到了广泛的应用。
通过仿真计算,可以预测并评估车辆在不同碰撞情况下的安全性能,为汽车制造商提供重要的设计指导和决策依据。
然而,为了确保模拟结果的准确性和可靠性,需要对模拟数据进行验证与校准。
本文将探讨基于仿真的汽车碰撞模拟数据的验证与校准方法及其应用。
二、模拟数据验证方法2.1 确立验证指标在进行汽车碰撞模拟数据的验证与校准之前,首先需要确定一些有效的验证指标。
通常,这些指标可以包括车辆的速度、变形量、应力和能量等参数。
同时,还可以考虑一些具体的碰撞情况下的特殊指标,如碰撞角度、初始速度等。
通过这些指标的选取,可以综合评估碰撞模拟的准确性。
2.2 实验数据对比为了验证模拟数据的准确性,可以通过与实际碰撞测试数据进行对比来进行验证。
通过对比模拟结果和实验结果的差异,可以评估模拟的准确性,并对模型进行进一步的调整和校准。
同时,还可以使用统计学方法,如均方根误差等,量化模拟数据和实验数据之间的差异。
2.3 灵敏度分析灵敏度分析是模拟数据验证的重要方法。
通过改变模型中的一些参数,观察模拟结果的变化情况,来评估模拟模型对参数的敏感性。
如果模拟结果对某个参数变化非常敏感,那么就需要对这个参数进行准确校准,以提高模拟的准确性。
三、模拟数据校准方法3.1 参数校准在模拟数据校准过程中,需要对模型中的参数进行准确校准。
这些参数可以包括车辆的初始状态、材料力学参数、碰撞模型参数等。
通过与实验数据的对比,调整这些参数的数值,使模拟结果与实验结果尽可能接近,提高模拟的准确性。
3.2 碰撞模型校准碰撞模型是汽车碰撞模拟的核心,其准确性直接影响模拟结果的可靠性。
在模拟数据校准过程中,需要对碰撞模型进行校准,以确保模型的准确性。
主要包括对碰撞速度、碰撞角度、碰撞物体以及碰撞表面等方面进行校准,使模拟结果与实际碰撞情况相符合。
四、模拟数据验证与校准的应用4.1 车辆设计改进通过对汽车碰撞模拟数据的验证与校准,可以发现车辆设计中存在的问题,并为改进设计提供依据。
第1篇一、实验目的本实验旨在通过模拟实际交通事故中常见的碰撞场景,对选取的汽车进行碰撞测试,评估其安全性能,为消费者提供购车参考,同时促进汽车制造商在安全性方面的改进。
二、实验背景随着我国汽车保有量的不断增长,交通事故频发,其中碰撞事故尤为常见。
汽车碰撞测试是衡量汽车安全性能的重要手段,对于保障消费者生命财产安全具有重要意义。
本实验选取了市场主流的30款新车进行碰撞测试,以全面评估其安全性能。
三、实验内容本次实验共选取了30款市场主流热销、关注度高的新车,包括国产、合资和进口品牌。
实验项目包括:1. 64公里/小时40%重叠正面碰撞2. 80公里/小时70%重叠追尾碰撞3. 56公里/小时30%重叠钻入卡车碰撞四、实验方法1. 测试车辆准备:所有测试车辆均为量产车型,且由测试组在全国4S店随机购买,确保车辆与消费者购买的一致性。
2. 测试场地:实验在国家汽车质量检验检测中心(北京顺义)进行,该中心具备专业的碰撞测试设施和设备。
3. 测试设备:实验采用64公里/小时40%重叠正面碰撞台车、80公里/小时70%重叠追尾碰撞台车和56公里/小时30%重叠钻入卡车碰撞台车等设备。
4. 测试过程:实验过程中,由北京市产品质量监督检验研究院的专业人员进行操作,确保实验的客观性和准确性。
五、实验结果与分析1. 正面碰撞测试:在64公里/小时40%重叠正面碰撞测试中,部分车型表现优秀,如问界、小米、蔚来、极氪等国产车型在车身结构、乘员保护、紧急救援等方面排名靠前。
2. 追尾碰撞测试:在80公里/小时70%重叠追尾碰撞测试中,部分车型表现良好,如问界、小米、蔚来等国产车型在车身结构、乘员保护、紧急救援等方面表现优秀。
3. 钻入卡车碰撞测试:在56公里/小时30%重叠钻入卡车碰撞测试中,大部分车型安全保障有所欠缺,即使豪华车也不例外。
六、实验结论1. 汽车碰撞测试是衡量汽车安全性能的重要手段,对于保障消费者生命财产安全具有重要意义。
2012年7月1日,我国最新的汽车碰撞安全评价规程《C-NCAP管理规则(2012年版)》正式实施。
2012年8月31日,中汽中心的重点试验室——汽车安全试验室也正式落成。
新标准、新场地、新设备,对于参与碰撞的汽车各个项目也将更加严格、全面。
为了体现C-NCAP的公正性,中国汽车技术研究中心汽车安全试验室会从近两年内新上市的乘用车中选取同类车型中销量较大的车,并且近期没有停产计划。
车辆从天津4S店购买,保证测试车辆与消费者从市场买到的车是同等品质。
车型高中低档都会有,但以市场保有量大的中档车居多,平均车价不到15万元。
试验汽车是中汽中心掏钱购买的,以坚持C-NCAP独立性和非商业性的原则。
汽研中心每年都会拨1000多万元专项经费,用于汽车碰撞试验的运作,其中80%-90%为购车款,其余部分用于试验的耗材及运营。
中心购买车辆一般会选择上市不超过两年的新车,同时要求销量较大,能够代表市场主流产品。
除了自主购买外,中心还接受企业自愿申请。
同样由中心从4S店购买碰撞试验用车辆,但相关试验费用由企业承担。
刘玉光表示,汽研中心作为央企,拨专项经费进行碰撞试验是企业的一种社会责任,可以推动汽车行业的进步。
试验数据不对外公开,有需求的企业可自愿购买,但不强制购买,目前购买数据的企业不超过10%。
中国汽车技术研究中心是目前国内唯一具有独立性的综合性汽车科研机构,是政府授权组织制订中国汽车标准法规和参与国际协调的核心技术机构。
2006年,中汽中心推出C-NCAP(中国新车评价规程),C-NCAP要求对一种车型进行车辆速度50km/h与刚性固定壁障100%重叠率的正面碰撞、车辆速度56km/h对可变形壁障40%重叠率的正面偏置碰撞、可变形移动壁障速度50km/h与车辆的侧面碰撞等三种碰撞试验,根据试验数据计算各项试验得分和总分,由总分多少确定星级。
评分规则非常细致严格,最高得分为51分,星级最低为1,最高为5+。
在深入研究和分析国外NCAP的基础上,结合我国的汽车标准法规、道路交通实际情况和车型特征,并进行了广泛的国内外技术交流和实际试验,中汽中心确定了新的C-NCAP的试验和评分规则,《C-NCAP管理规则(2012年版)》2012年7月1日起正式实施。
汽车检测设备校准方法探讨作者:陈曦王海军梁东来源:《汽车世界·车辆工程技术(下)》2019年第04期摘要:现代社会对汽车的使用逐渐普及开来,为了保证在社会生活中汽车能正常稳定的使用,现阶段的汽车检测设备逐渐拥有着更高地位,故对相关检测设备的校准工作也逐渐拥有了更重要的意义。
本文就对现阶段汽车检测设备中校准工作所面临的挑战展开阐述,并介绍了部分校准方法,以期通过本文让相关人员对汽车检测设备拥有更为深入的认知。
关键词:汽车检测设备;校准方法;探讨对于汽车的检测工作是一项重要、复杂而细致的工作,故随着汽车行业的发展,汽车检测设备逐渐呈向多样化的繁杂发展,现阶段相关检测内容不断丰富,检测设备的数量也有着一定增加。
而虽然现阶段的检测设备已经趋于完善,但对于相关设备的校准工作却尚存在一定问题,现阶段对校准工作进行优化已逐渐受到社会各界的广泛重视。
1 对汽车检测设备的校准1.1 汽车检测设备的优缺点汽车检测设备在现代有着较为重要的地位,并且随着我国汽车行业的发展,汽车持有量也逐年增加,现阶段国家也赋予了其高度重视,在相关标准和规定中明确标注了在对汽车的使用中需要进行定期检测,确保汽车拥有良好性能、以供正常使用。
在此背景下,现阶段的汽车检测设备也逐渐呈高速、多样的发展趋势,检测工作已涉及到了力学、光学、化学、电磁学等计量行业,并且相关检测内容也已不再是对单一参数进行测量,还会对设备综合参数等进行测量,并且还实现了自动化的设备检测工作。
同时,为了更准确、全面、科学的测量汽车性能,现阶段的检测设备往往种类繁杂,并通过对多种测试设备的结合使用,实现了对汽车元器件、部件、系统等准确的全面检测,并已研制出对整个汽车进行直接检测的大型综合测试系统[1]。
1.2 现阶段对汽车检测设备校准中的困难虽然不断发展的检测设备实现了对汽车准确、全面的检测工作,然由于种类的复杂化、体积的巨大化等,现阶段的检测设备往往难以移动和拆卸,这就使得在对汽车进行检测时往往需要在固定的场所与环境下开展相关工作,这也使得对相关检测设备的校准工作也仅能在现场进行,这无疑为校准工作带来了一定困难,再加上部分检测设备工作现场的环境通常较为恶劣,往往存在相当程度的干扰,这更是影响了校准工作的正常开展[2]。
doi :10.11823/j.issn.1674-5795.2015.02.12汽车碰撞试验测量系统中定标墙的校准方法研究陆佳艳1,许静2,瞿剑苏1,曹铁泽1,甘晓川1(1.中航工业北京长城计量测试技术研究所,北京100095;2.一汽-大众汽车有限公司,吉林长春130011)摘㊀要:碰撞试验是综合评价汽车碰撞安全性能的最基本㊁最有效的方法㊂定标墙是碰撞车辆变形测量分析系统(DMAS )重要的组成部分,是由10万多个编码点和标识点组成的一种测量空间网络,为测量系统提供标准值,从而获得汽车车身的形变㊂本文提出了一种汽车碰撞试验定标墙的现场校准方法,利用摄影测量系统与标准尺,通过合理布局实现定标墙的高精度校准,用该方法可将定标墙的标识点的坐标校准误差控制在0.05mm ㊂关键词:汽车;碰撞试验;定标墙;摄影测量;编码点;标识点;标准尺;校准中图分类号:TB92;TB89㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1674-5795(2015)02-0045-04Study on Calibration of the Reference Wall for the Crash-test Measurement SystemLU Jiayan 1,XU Jing 2,QU Jiansu 1,CAO Tieze 1,GAN Xiaochuan 1(1.Changcheng Institute of Metrology &Measurement,Beijing 100095,China;2.FAW-Volkswagen Automotive Co.,Ltd.of China,Changchun 130011,China)Abstract :Crash-test is the most basic and effective method of comprehensive evaluation on automobile security performance.Reference wallis one of the most important elements in the Deformation Measurement and Analysis System(DMAS),which is composed of more than 100000codes and targets,and provides standard value for the system to get automobile body deformation volume.A field calibration method for the refer-ence wall of crash-test was presented in this paper,which improves the precision of calibration through proper redistribution by using photogram-metric system and scale bar,and the RMS is 0.05mm.Key words :automobile;crash-test;reference wall;photogrammetry;code;target;scale bar;calibration收稿日期:2015-01-15;修回日期:2015-01-30作者简介:陆佳艳(1984-),女,工程师,硕士,从事大尺寸工程测量及应用㊂0㊀引言随着汽车的不断普及,人们对汽车安全性能的要求越来越高㊂汽车碰撞试验是用于综合评价汽车碰撞安全性能的最基本㊁最有效的方法[1-2],是汽车制造商用于分析碰撞前后试验车变形及损伤情况的主要依据,以此改善车辆的安全性能,提高交通安全㊂中国新车评价规程(C -NCAP)中关于碰撞试验的规定主要有正面100%重叠刚性壁障碰撞试验㊁正面40%重叠可变形壁障碰撞试验㊁可变形移动壁障侧面碰撞试验等,通过测定车辆各种可能发生碰撞情况下被撞击部位的结构和形变状况[3],给出碰撞前后车体的变形量,并根据变形量的大小判断车体的刚性是否满足安全要求㊂碰撞车辆变形测量分析系统(DMAS)是用于测量和分析车辆在碰撞试验后车体形变和部件受损状况的装置,其测量标准是布设在定标墙上的固定标识点,这些点的空间坐标需要预先标定㊂为了解决标识点的标定问题,本文提出了一种基于摄影测量原理的校准方法,利用摄影测量系统与标准尺,通过合理布局实现定标墙的高精度校准,保证汽车碰撞试验数据准确可靠,为汽车的设计㊁制造提供可靠的依据,达到进一步提高汽车安全性能的目的㊂1㊀DMAS 中的定标墙常用的汽车碰撞变形测量技术有固定式三坐标测量技术㊁关节臂测量技术和DMAS 等㊂其中固定式三坐标测量技术测量精度较高,但测量成本也比较高;关节臂测量技术由于测量臂形状受限,多数测量需要通过转站来完成,测量效率比较低㊂DMAS 由定标墙㊁移动探针和数据处理系统组成,见图1㊂该测量系统的优势在于测量范围不受限制;用于测量的移动探针只有小型吹风机大小,可以自由地测量车辆的任意部位,目前在各大主要汽车制造企业都得到了广泛的应用㊂测量过程中,试验车辆稳定停放于定标墙空间范围内,当移动探针接触到被测试验车时,探针上的CCD 数码相机将拍摄到定标墙上当前位置的图片,通过该图片里包含的编码点和标识点数据信息经数据处理系统计算后获得试验车上当前探针的坐标,重复该过程最后获得整车及零部件的所有数据,经数据处理系统图形化显示车辆整车和关键部位的形状变化㊂图1㊀汽车碰撞试验测量系统定标墙是DMAS 中的重要组成部分,由10万多个编码点和标识点组成,见图2㊂其中,白点是编码点,用于定标墙的区域识别;黑点是标识点,为计算探针当前位置提供标准值㊂编码点和标识点按照均匀交替的分布规律进行设置,组成DMAS 的测量空间基准网,测量基准通过定标墙上已知标识点的空间坐标来复现㊂所以对于定标墙上标识点位置的校准是保证测量过程数据正确性的重要方面,是正确获取试验车碰撞形变的实验数据和分布的重要保障㊂图2㊀定标墙编码点和标识点布局规律2㊀DMAS 中定标墙的校准方法定标墙的空间范围一般在8m ˑ10m ˑ10m,是一个大尺寸空间测量网络㊂组成定标墙的3面墙体上布设有5万多个需要准确测量的标识点,汽车碰撞试验的误差要求不大于1mm,对标识点的空间坐标误差要求就应该控制在0.1mm,对于如此大范围的空间坐标校准,该技术指标要求非常严格㊂目前,校准定标墙上标识点还没有有效的方法,能够识别标识点的方法只有经纬仪瞄准法和摄影测量法㊂经纬仪法虽然测量精度高但是测量效率低,不适合定标墙上大量标识点的测量;摄影测量法的测量效率相对较高,所以定标墙标识点的坐标校准采用摄影测量法完成㊂摄影测量是指利用摄像技术摄取物体的影像㊁识别物体并精确测定其形状和位置的方法,数字摄影测量系统如图3所示㊂从不同的角度㊁位置对被测物上的编码点和标识点进行拍摄,所得相片经过数字处理并通过标准尺的长度约束,最终准确地得到标识点的三维坐标[5-6]㊂由摄影测量法的原理可知,标准尺的作用是为相片提供比例因子的,理想情况下标准尺和被测量的物体至少在一张图片中被完全包含,这样会在很多相匹配的图片中有多个共同的标识点,可以提高测量精度[6]㊂当被测量对象比较大时,就要求整个测量过程中尽可能多地包含标准尺的完整信息,但是具体需要多少标准尺的信息,目前没有一个明确的定义,对于精度的提高也没有明确的规律,为此,需要进一步研究标准尺的优化布局,以满足定标墙的高精度校准要求㊂定标墙校准精度的验证可通过比较标准尺的测量值和校准值得到,其溯源链图如图4所示㊂图3㊀数字摄影测量系统示意图图4㊀定标墙的溯源链图3 标准尺优化布局标准尺的优化布局包括标准尺的位置㊁数量和姿态的布局,本文针对定标墙的其中一面墙,在一系列实验的基础上总结出适合于定标墙的校准方法,并通过标准尺向干涉仪溯源,保证了定标墙的测量结果量值准确㊁溯源有据㊂理论上只要在摄影测量系统视场内布设一个标准尺就可以为系统本身提供比例因子,但在大空间测量中,由于标尺的长度受限,用短标尺为大空间进行比例标定,会放大比例误差;另外标尺的摆放方向决定了所提供的测量比例因子只能对视场内该方向上的测量结果提供同比修正,而对其它方向上的测量结果存在修正误差㊂为了满足定标墙的校准需求(定位测量不确定度0.05mm),设计了六组比对试验,每组布设的标准尺的位置和数量各不相同,通过求解已知两目标点之间距离的偏差值来判断标准尺的布局的合理性㊂图5为定标墙对比试验示意图,表1为六组比对试验设置,表2为六组对比试验结果的偏差㊂表2中,标称值为用干涉仪校准两目标点间的校准值,此时作为标准值使用;偏差值为用摄影测量法测量相应目标点获得的距离值与标称值的差值㊂图5㊀定标墙对比试验示意图表1㊀六组对比试验设置表2㊀六组对比试验结果偏差值观测距离标称值/mm各测试组偏差值/mm第一组第二组第三组第四组第五组第六组P1P21207.8770.0970.0810.0220.0440.0470.043 D1D5818.450-0.005-0.088-0.068-0.053-0.050-0.052 D2D6817.197-0.081-0.065-0.064-0.042-0.048-0.051 D3D7818.0410.040-0.024-0.014-0.015-0.017-0.016 D4D8817.6330.0470.0200.014-0.007-0.003-0.008由表2的试验数据绘制观测距离的长度偏差变化趋势,如图6所示㊂由此可以看出第四组㊁第五组㊁第六组测量结果基本保持一致,测量重复性在0.005 mm以内,说明这几组标准尺的优化布局能有效提供定标墙上各方向的比例因子,为各方向提供偏差修正,使得每组观测结果的标准偏差均不超过0.04mm,满足了定标墙的校准需求㊂综合考虑校准条件㊁校准效率等因素,第四组的优化布局是最合适的㊂图6㊀观测距离的长度偏差变化趋势通过上述试验,结合第四组的布局特点可以归纳出如下几点校准原则:1)校准时,需要有一根横向的标准尺,放置于测量区域的中间位置,其长度控制在1~2m,且保持固定不动;2)校准时,标准尺的摆放应该考虑测量空间的分布方向,如水平㊁垂直㊁倾斜和纵深等,标准尺并不是越多越好,对一个平面而言,4根标准尺完全满足要求;3)校准时,标准尺应尽量涵盖整个测量区域,即:在校准区域的两端和中间各放置一根标准尺,但不要太靠近边缘㊂依据上述原则,对8mˑ10mˑ10m空间的三个定标墙给出了如图7所示的校准方案:方案中每面定标墙摆放4个标准尺,为了保持数据闭合,在墙1㊁墙3之间又增加了一个标准尺,标准尺总共摆放了13个位置㊂经实验验证,该方案与每面定标墙只摆放一个标准尺相比,校准精度大大提高了,完全满足0.05mm 的校准要求㊂图7㊀标准尺的摆放方案4 总结本文提出了一种汽车碰撞试验定标墙的现场校准方法,利用摄影测量系统与标准尺,通过合理布局实现了定标墙的高精度校准㊂上述现场校准方法已应用于长春一汽 大众汽车有限公司的定标墙的校准,通过对标准尺的位置㊁数量及姿态的优化,采用常用的摄影测量系统对DMAS的定标墙进行校准,定标墙现场校准误差小于0.05mm,完全满足0.1mm+1ˑ10-4 L的测量要求,由此进一步证明该校准方案切实可行㊂参考文献[1]颜燕.汽车碰撞试验及数据处理方法研究[D].长春:吉林大学,2008.[2]黄虎,常健,何稚桦,等.汽车侧面碰撞试验探讨[J].上海工程技术大学学报,2002,16(2):105-109.[3]郑祖丹,胡伟强,吴斌,等.汽车碰撞测力墙的研制[J].上海汽车,2014,11(2):105-109.[4]王占强.碰撞史话 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