便攜式乘用車外輪廓尺寸檢測系統(tǒng)研究

錢文俊，陳錫林，朱凱捷

Qian Wenjun，Chen Xilin，Zhu Kaijie

（上海機動車檢測認證技術(shù)研究中心有限公司，上海 201805）

0 引 言

乘用車外輪廓尺寸參數(shù)是汽車通過性參數(shù)及運行安全檢測的重要內(nèi)容之一。目前國內(nèi)檢測機構(gòu)普遍采用懸臂式坐標測量機、重錘標線等方法進行尺寸檢測。懸臂式坐標測量機法檢測精度較高，但需要專用的場地。重錘標線法沒有嚴格的場地要求，但檢測精度較低，人為誤差較大。

在此提出了一種利用激光標線儀、激光測距儀等組合式導(dǎo)軌組成的便攜式檢測系統(tǒng)，檢測精度介于懸臂式坐標測量機法和重錘標線法之間，實現(xiàn)乘用車外輪廓尺寸現(xiàn)場快速測量。

1 乘用車外輪廓尺寸檢測系統(tǒng)的組成及工作原理

1.1 乘用車外輪廓尺寸概述

乘用車外輪廓尺寸主要有以下幾部分組成：車長、車寬、車高、軸距、前后輪距、前懸、后懸、接近角、離去角和最小離地間隙。

1.2 乘用車外輪廓尺寸檢測系統(tǒng)的組成

乘用車外輪廓尺寸檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，除另有規(guī)定外，長度應(yīng)在與支撐平面和Y基準平面平行的直線上測量，寬度應(yīng)在與X基準平面平行的直線上測量[2]。尺寸檢測系統(tǒng)使用可插拔式導(dǎo)軌組成三維直角檢測坐標系，導(dǎo)軌上安裝有可旋轉(zhuǎn)式滑動基座，各激光標線儀固定在滑動基座上。整套系統(tǒng)放置于用于檢測乘用車外輪廓尺寸的支撐平面X平面上，X平面為用于支撐車輪的平坦堅實的水平面[2]。

圖1 結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 乘用車外輪廓尺寸檢測系統(tǒng)工作原理

本系統(tǒng)主要采用激光標線儀與車身輪廓突出部分相切的原理，利用激光測距儀測量激光標線儀在導(dǎo)軌上的移動距離，從而得出乘用車的外輪廓尺寸。

乘用車外輪廓尺寸一般量程較大，便攜式檢測系統(tǒng)在現(xiàn)場組裝時不可避免存在安裝誤差，需要對檢測系統(tǒng)各檢測部分進行重定位校準，以滿足檢測要求。

1.3.1 導(dǎo)軌直線校準

長距離可插拔式導(dǎo)軌在拼接后會存在一定的扭曲變形，需要進行如下校準驗證。

將X軸導(dǎo)軌上固定的激光標線儀（J-X）移動到靠近導(dǎo)軌Y軸一端，并使其縱向激光線通過導(dǎo)軌上的P1點，調(diào)節(jié)各導(dǎo)軌位置，使各導(dǎo)軌遠離J-X端上的P2點也位于縱向激光線上，保持點P1和P2在縱向激光線上，如圖2所示，此時導(dǎo)軌X軸趨于直線。用同樣的方法調(diào)節(jié)Y軸導(dǎo)軌，調(diào)整完成后使用硅膠將其固定。

圖2 導(dǎo)軌直線校準圖

1.3.2 激光線與導(dǎo)軌垂直校準

將X軸導(dǎo)軌上固定的激光標線儀（J-X）移動到靠近導(dǎo)軌Y軸一端，旋轉(zhuǎn)激光標線儀（J-X），使其縱向激光線與導(dǎo)軌Y軸平行，可以在位置d1和d2處放置刻度板，確認d1和d2距離相同，如圖3所示，此時激光標線儀（J-X）的縱向激光線與X軸導(dǎo)軌垂直。用同樣方法調(diào)節(jié)Y軸導(dǎo)軌，調(diào)整完成后使用激光標線儀底座上的固定螺母進行固定。

圖3 縱向激光線與導(dǎo)軌垂直校準圖

1.3.3 標線儀橫向激光線與支撐面A平行校準

將 3根示高標尺放置成等腰三角形，三角形區(qū)域覆蓋待檢乘用車范圍，上下移動Z1軸導(dǎo)軌上的激光標線儀（J-Z1），使其橫向激光線通過示高標尺P1點，觀測激光線是否通過P2、P3點，如光線偏離，調(diào)節(jié)J-Z1底座上的4顆微調(diào)螺母，使橫向激光線正好通過示高標尺P1、P2、P3點，如圖 4所示，此時橫向激光線所形成的平面與支撐平面A平行。用同樣方法調(diào)節(jié)Z軸上激光標線儀（J-Z）至其滿足要求。

圖4 橫向激光線與支撐面A平行校準圖

1.3.4X、Y軸向激光標線儀縱向激光線與車輛縱向?qū)ΨQ面平行

將待檢乘用車停放在X、Y軸所在的矩形測量區(qū)域中，如圖5所示，停放時使乘用車的車身X軸向與導(dǎo)軌X軸基本平行。移動Y軸導(dǎo)軌上的標線儀（J-Y）使其縱向激光線通過前部車身中線，旋轉(zhuǎn)標線儀（J-Y）底座角度，使其縱向激光線位于車身中軸線上，此時記下旋轉(zhuǎn)角度α。旋轉(zhuǎn)X軸導(dǎo)軌上的標線儀（J-X）底座角α，保持J-X、J-Y光線垂直。

圖5 待檢車位置圖

2 乘用車外輪廓尺寸檢測系統(tǒng)檢測方法

2.1 檢測過程

移動導(dǎo)軌上的標線儀，使標線儀激光線與乘用車外輪廓突出部分相切，記錄各切點位置計算出標線儀在導(dǎo)軌上的移動距離L，由于車身X軸向與導(dǎo)軌X軸向存在夾角α，可按三角函數(shù)Lrel=L?cosα計算得到實際長度尺寸Lrel。乘用車長度類尺寸測量可使用此方法。角度類（接近角/離去角）測量可使用標線儀（J-Z1），旋轉(zhuǎn)J-Z1角度盤，使橫向激光線同時與前/后輪胎外緣和車輛寬度對稱中心軸位置下方的剛性部件相切，旋轉(zhuǎn)角即為對應(yīng)測量角度。

2.2 數(shù)據(jù)驗證

重復(fù)性驗證結(jié)果表明檢測系統(tǒng)具有較高的測量穩(wěn)定性，見表1。

表1 3次檢測數(shù)據(jù)重復(fù)性驗證

比對試驗結(jié)果表明測量系統(tǒng)具有較高的檢測準確性，見表2。

3 結(jié) 論

便攜式乘用車外輪廓尺寸檢測系統(tǒng)實現(xiàn)了現(xiàn)場對乘用車外輪廓尺寸的檢測，減少了對場地的要求，

檢測系統(tǒng)具有便攜、易用、檢測精度高的特點，適用于日常檢測及車輛外輪廓尺寸生產(chǎn)一致性檢測。

表2 三坐標與本系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)比較

[1]汽車主要尺寸測量方法：GB/T 12673-1990[S].

[2]汽車與掛車的術(shù)語及其定義-車輛尺寸：GB/T 3730.3-1992[S].