CN104534998B - 一种汽车基本参数测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车基本参数测量装置及其测量方法，采用激光测距传感器作为直接测量工具，激光测距传感器安装于具有升降机构和转动机构的支架上，支架由直线驱动装置带动可沿底座长度方向运动，从而将激光测距传感器移动到需要的位置进行测量。本发明还包括车轮中心定位装置用于定位找到车轮的中心，轮距测量辅助装置用来辅助测量左右轮间距离，以及角度测量辅助装置用来辅助测量车辆的接近角和离去角。本发明能够解决目前传统的手工测量方法测量误差较大，操作不方便等问题,能够实现对汽车长、宽、高、前后轮距及、轴距以及接近角离去角的精确测量。

Description

一种汽车基本参数测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及汽车基本参数测量领域，提供了一种测量汽车长、宽、高，前后轮距、轴距以及接近角离去角等基本参数的装置极其测量方法。

背景技术

汽车的长、宽、高、前后轮距、轴距以及接近角、离去角是汽车设计的基本参数，同时也是其他控制系统所需要的基础数据。而这些数据是开发汽车其他系统或设计整车时必不可少的数据。尤其是在军用领域的一些应用中，例如远距离运送车辆时就必须考虑到空间的充分利用，这时就必须精确地知道车辆的长宽高等参数来安排装载方案进行运输；越野车的通过性，就必须测量接近角、离去角。目前，我国汽车的检测机构对于车辆外廓尺寸的测量，依然沿用钢卷尺、皮尺及标杆进行手工测量，此种方法不仅劳动强度大，效率低，测量结果误差较大，并且操作起来也很不方便，比如测量汽车高度，最高点往往在汽车顶部，而顶部到水平地面的距离就不好测量。但是能够既方便精确测量汽车长、宽、高、前后轮距、轴距以及接近角、离去角的综合测试设备还没有出现。因此，开发出一个能够精确测量汽车长、宽、高、前后轮距、轴距，以及接近角离去角的综合测量平台是非常有必要的。

发明内容

本发明针对上述技术问题设计了一种汽车基本参数测量装置，解决了目前传统的手工测量方法测量误差较大，操作不方便等不足的问题,实现了对汽车参数的精确测量。

一种汽车基本参数测量装置，包括：

底座，其水平放置于地面上，作为承载平台；

直线驱动装置，其设置于所述底座的两侧，沿所述底座长度方向布置；

支架，包括竖直支架及水平支架，所述竖直支架连接于所述直线驱动装置上，在所述直线驱动装置的驱动下沿所述底座长度方向直线运动，所述水平支架与所述竖直支架连接，呈水平布置，支架上设置有转动机构和升降机构；

激光测距传感器，其设置于所述水平支架上，测量目标到所述激光测距传感器的距离；

车轮中心定位装置，其设置于车轮的外侧，能够定位车轮最外侧平面的中心，使激光测距传感器找到车轮的中心所在的竖平面进行测量；

轮距测量辅助装置,其设置于左右两车轮处，所述轮距测量辅助装置具有两个辅助测量面，通过使用激光测距传感器测量所述两个辅助测量面的距离从而得到左右车轮间的距离；

角度测量辅助装置,其设置于车轮处，上平板抵住车轮并与汽车悬架下部最突出的位置相接触，下平板水平放置，使用激光测距传感器测量上平板上两个固定测量点间的距离，得到通过该接触点的车轮切线与下平板上表面的夹角，就可得到汽车的接近角和离去角。

优选的是，所述底座上设置有调平机构和水平仪，通过所述调平机构的调整及所述水平仪的校验使所述底座上表面保持水平。

优选的是，所述底座两侧设置有两个直线凹槽，所述直线驱动装置安装于所述直线凹槽内，所述凹槽上设置有防尘罩，防止灰尘落入所述直线驱动装置内。

优选的是，所述直线驱动装置上设置有位置测量传感器，能够测量出所述直线驱动装置运动的位置。

优选的是，所述转动机构设置于竖直支架上，包括底部轴承座及安装于所述轴承座内的轴承，所述竖直支架安装于轴承座内，能够转动进而调整水平支架的位置使其沿所述底座长度方向延伸或沿宽度方向延伸。

优选的是，所述升降机构包括竖直杆、活动套筒、滑轮和钢丝，所述活动套筒与竖直杆滑动连接，所述钢丝一端缠绕在所述滑轮上，另一点固定连接活动套筒，转动滑轮通过钢丝的带动实现活动套筒的升降，从而调整设置于其上的激光测距传感器的高度。

优选的是，所述车轮中心定位装置包括四爪卡盘和定位板，所述四爪卡盘卡住车轮的外圆周，通过测量测距传感器到所述一侧的两个定位板间的距离差，就能够得到车辆一侧的前后两个车轮外侧面的中心之间的距离。

优选的是，所述轮距测量辅助装置包括第一挡板、第二挡板和横梁，所述第一挡板与横梁固定连接，所述第二挡板与横梁滑动连接，所述第一挡板与所述第二挡板平行布置，所述第一挡板与左车轮外侧贴合，第二挡板与右侧车轮内侧贴合。

优选的是，所述角度测量辅助装置包括上平板、下平板和支撑杆，所述上平板和下平板一端通过铰链连接，使所述上平板和下平板间形成一定角度，所述支撑杆能够固定上平板和下平板使之保持固定角度。

本发明还提供了一种使用上述汽车基本参数测量装置的汽车基本参数测量方法，包括以下步骤：

步骤一、激光测距传感器在直线驱动装置驱动下移动，并测量车上的点到所述激光测距传感器的距离，计算得到汽车纵向中心线与所述激光测距传感器移动方向的夹角，即汽车纵向中心线与底座中心线之间的夹角；

步骤二、将两侧的激光测距传感器置于同一水平线上，测量汽车沿所述底座长度方向和宽度方向的长度和宽度，以及沿所述底座长度方向的前后轮距，根据汽车纵向中心线与所述底座中心线之间的夹角，换算得到汽车的长度、宽度和前后轮距，将一激光测距传感器至于车顶端，直接测量得到汽车的高；

步骤三、使用激光测距传感器测量测量所述轮距测量辅助装置的两个辅助测量面的距离，该距离就可以换算成汽车的轮距；

步骤四、将所述角度测量辅助装置分别放置于前车轮前方和后车轮的后方，上平板抵住前后车轮并与汽车悬架下部最突出的位置相接触，使用激光测距传感器测量其到上平板上两个固定测点间的距离，得到通过该接触点的车轮切线与下平板上表面的夹角，该夹角即为汽车的接近角和离去角。

本发明所述的有益效果：采用激光测距传感器作为测量装置具有精度高、速度快的特点，用户只需将汽车停于底座之上，本装置即可自动完成汽车长、宽、高、轮距、接近角、离去角的测量，节省了人力，并解决了目前传统的手工测量方法测量误差较大，操作不方便等问题。

附图说明

图1为本发明所述的汽车基本参数测量装置结构示意图。

图2为本发明所述的直线驱动装置结构示意图。

图3为本发明所述的直线驱动装置移动部分示意图。

图4为本发明所述的支架转动机构示意图。

图5为本发明所述的支架升降机构主视图。

图6为本发明所述的支架升降机构左视图。

图7为本发明所述的激光测距传感器位置主视图。

图8为本发明所述的激光测距传感器位置俯视图。

图9为本发明所述的车轮中心定位装置主视图。

图10为本发明所述的车轮中心定位装置左视图。

图11为本发明所述的轮距测量辅助装置主视图。

图12为本发明所述的轮距测量辅助装置俯视图。

图13为本发明所述的轮距测量辅助装置安装示意图。

图14为本发明所述的角度测量辅助装置结构示意图。

图15为本发明所述的轴距及中心线夹角测量原理图。

图16为本发明所述的长度及宽度测量原理图。

图17为本发明所述的高度测量原理图。

图18为本发明所述的接近角、离去角测量原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明提供了一种汽车基本参数测量装置，包括底座1、支架2、直线驱动装置3，在直线驱动装置3上设置有能够直线运动的滑块4，支架2固定在滑块4上，在支架上安装有激光测距传感器5，被测量汽车6停在底座1上。底座1底部安装有调平地脚，底座1上表面四个角上安装有圆水准器，通过调整调平地脚并查看圆水准器保证底座13上表面水平。底座1两侧有两条沿长度方向布置的凹槽，直线驱动装置3位于凹槽内，通过螺栓与底座1紧密固定连接，凹槽上设置有防尘罩，防止灰尘落入直线驱动装置3内。

直线驱动装置3的结构如图2所示，左右两侧的两导轨7、8由多个导轨支承块14支承，并且通过螺栓24固定连接，每根导轨上都安装有两个滑动块15，可以在导轨7、8上移动，四个滑动块15的上平面通过螺栓与一个移动支撑板16紧固连接，导轨7、8的下面通过螺栓与底部垫板13连接，导轨两端的底部垫板13与两端支承块9、10通过螺栓23连接，两端的支撑块9、10内装有轴承，丝杠11通过轴承，由两端的支撑块9、10固定在台面上，丝杠11上装有移动块25，其上部与移动支承板16通过螺栓22固定连接，丝杠11通过联轴器17与伺服电机12连接。一并参阅图3，移动块25通过螺纹与丝杠11连接，移动块下部装有一个激光发射装置27和一个激光接收装置28，在这两个装置之间有一个间距为1mm的金属栅格条26，金属栅格条26通过螺栓与带有凹槽的连接块29、30连接，连接块29、30分别与丝杠两端的支承块9和10固定连接。因为激光发射装置27和接收装置26之间没有障碍物时，接收装置28传回给控制单片机的信号是高电平，否则传回的信号是低电平，当移动块25沿着丝杠11移动时，其底部的激光发射装置27和接收装置28也沿着金属栅格条26移动，这时激光接收装置28传回的信号是高低电平交替的脉冲信号，通过单片机计数器功能记下脉冲的个数，就可以得到移动块25沿丝杠11移动的距离。

支架转动机构如图4，支架固定在移动支承板16上，固定底座31与移动支承板16通过螺栓紧密固连，固定底座31中装有两个轴承33、34，转动部分32通过轴承33、34与底座31装配在一起，方形截面杆35垂直焊接在转动支承部件32上，在方形截面杆35的下端还焊接有升降操纵机构，用来控制支架横梁的升降，主要由支撑杆36，转轮37，转动手柄38构成；手柄39安装在转动支座32上。

支架升降机构的示意图如图5、图6所示，可上下移动的活动套筒41装在方形截面杆35上，方形截面杆35每个侧面上都有矩形凹槽滑道，滑轮47、48、49、50、51、52、53、54安装在活动套筒41的侧面上，在安装滑轮的套筒41的位置开有矩形孔，滑轮通过矩形孔抵在矩形截面杆35的滑道上，在滑道上滚动，并且可以通过调节滑轮外侧的螺丝来调节滑和滑道之间的位置，确保套筒上下移动时能保竖直；竖杆35顶部装有滑轮安装底座42，滑轮43、44、45安装在底座42上；固定铰支座58和61通过螺栓固定安装在移动套筒41上，水平支架59一端通过转接部件60与固定铰支座61连接，另一端用于安装激光测距传感器64，如图6、图7所示，横拉杆56一端与转接部件57与固定铰支座58连接，另一端通过同样的方式与水平支架59连接。拉环46通过螺栓固定在横拉杆56上，用来固定细钢绳40的一端，细钢绳穿过滑轮43、44、45下部固定在滚轮37上，通过转动手柄38转动滚轮，使细钢绳40缠绕在滚轮37上，来改变移动套筒41以及与之固定连接的水平支架59的高度。

车轮中心定位装置如图9、图10所示，四爪卡盘的四个卡爪69、70、72、73卡在轮胎68外台面上，卡爪69、70、72、73具有一固定机构71，能够保证爪内外伸缩的位移一致，定位板74能够转动到轮心所在平面内，用来定位车轮中心，测量时使用激光测距传感器。

图10、图11所示的轮距测量辅助装置是用来测量轮距时取轮胎切面位置，第一挡板75与梁76固定焊接并且能保证垂直，梁76的另一端安装一个滑块79，梁76上安装滑块79的部分有凹槽，滑块的与梁76接触的面上有相应的凸起，这样配合在一起保证了移动时的间隙，第二挡板82通过螺栓与滑块固定，并且保证与第一当板75平行，支承块77通过定位销钉固定在梁76上，支承块80通过螺栓固定在梁76的一端，两个支承块77和80上通过螺栓安装有一个圆形杆81，用来导向并稳定第二挡板板82，圆形杆81与支承块77之间装有弹簧78，作用是使第二挡板82与轮胎内侧面紧贴在一起。第二挡板82通过螺栓安装在滑块79上。此机构在使用时具体的安装方式如图13所示，第一挡板75内侧与车轮84的外侧面相切，第二挡板82的外侧与车轮83的内侧面相切。用激光测距传感器测量的两个挡板之间的距离就可以计算出两个轮胎胎面中心之间的距离。

角度测量辅助装置如图14所示，主要由上平板85和下平板87通过销钉86连接而成，上平板85上设置有用来提起上平板85的手柄91，支撑杆92通过螺栓88固定在底部平面87上，另一端通过锁紧螺钉93与上部平面85相连，当两个平板呈一定角度时，通过锁紧螺钉93锁定支撑杆92，可使上平板85和下平板87保持固定；上平板87设设置有两个测量点89、90，两测量点的距离为1m，测量角度时，通过激光测距传感器测量传感器到这两个点的垂向距离，然后计算出竖直方向上的距离就能求出角度。

本发明还提供了一种汽车基本参数测量方法，其步骤如下：

步骤一、使用激光测距传感器测量车上的点到所述激光测距传感器的距离，计算汽车纵向中心线与所述底座中心线之间的夹角，如图15所示，将一侧支架上的激光测距传感器转动到沿着直线驱动装置的方向上，即此时激光测距传感器是正对车轮的位置A，移动支架使激光的光点正对一个车轮的中心，读取传感器的数值，这个度数就可以看作是传感器到车轮中心的距离L_AF,然后将支架移动到另一个车轮中心处的位置B，传感器的读数就是传感器到车轮中心的距离L_BG；利用同样的方法测出另一侧传感器到两个车轮中心的距离L_CH和L_DE；将激光测距传感器移动到O位置，测得传感器到两轮轮心的距离分别为L_GR和L_FQ。根据测得的这些参数，利用如下公式，得到汽车纵向中心线与测试台中心线之间的夹角α：

步骤二、使用激光测距传感器测量汽车沿所述底座长度方向和宽度方向的长度和宽度，以及沿所述底座长度方向的前后轮距，并根据汽车纵向中心线与所述底座中心线之间的夹角换算得到汽车的长度、宽度和前后轮距，使用激光测距传感器直接测量得到汽车的高。

如图16所示，使两个支架分别位于两个直线驱动装置的前后两端处，此时两个传感器之间的距离为D，这时固定于支架上的激光测距传感器分别位于被测车辆的前部和后部，左右移动激光测距传感器使测量光点在汽车前后部最突出的位置，分别测量几组数据，比较后取最小值，为别计为X_f和X_r，根据这些参数计算出汽车的长度为：

L₀＝(D-X_f-X_r)cosα

汽车宽度的测量如图17所示，两个支架移动到被测车辆两侧，转动支架横梁，使两侧激光测距传感器正对车身，目测车身两侧最突出的位置，测量两侧直线驱动装置到车身两侧最突出的位置之间的距离分别为Y₁和Y₂，两侧直线驱动装置之间的距离为B，计算得出汽车的宽度为：

W＝(B-Y₁-Y₂)cosα

将支架位于被测车辆的两侧，转动支架使横梁位于汽车正上方，向立柱的位置移动激光测距传感器，使激光测距传感器位于汽车外侧，调节横梁的高度，使横梁的下平面紧贴车辆的上面，移动支架，找到汽车的最高点，然后用激光测距传感器测量距离测试台面的距离为H₁，激光测距传感器的下部距离衡量下部平面的距离为H₂。利用如下公式，计算出汽车的高度为：

H＝H₁+H₂

步骤三、使用激光测距传感器测量测量所述轮距测量辅助装置的两个辅助测量面的距离进而得到轮距。将轮距测量辅助装置按照前述方式安装在两前轮间，使用激光测距传感器分别测量第一挡板和第二挡板到激光位移传感器的距离W₁和W₂，再由测得的汽车纵向中心线与所述底座中心线之间的夹角α计算得出前轮的轮距:

B₁＝(W₂-W₁)cosα

同理，将轮距测量辅助装置按照前述方式安装在两后轮间，使用激光测距传感器分别测量第一挡板和第二挡板到激光位移传感器的距离W₃和W₄，利用如下公式得到后轮轮距：

B₂＝(W₄-W₃)cosα

步骤四、如图18所示，将角度测量辅助装置放置于前车轮前方和后车轮的后方，并抵住前后车轮，将上平板抬起至紧贴车轮台面和汽车前后悬架下部最突出的位置，并将上平板锁紧，此时，两个平面之间的夹角θ就是接近角或离去角，用激光测距传感器测量上平板上距离为S的两固定点到激光测距传感器的距离P₁和P₂，利用如下公式得到接近角或离去角：

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种汽车基本参数测量装置，其特征在于，包括：

底座，其水平放置于地面上，作为承载平台；

直线驱动装置，其设置于所述底座的两侧，沿所述底座长度方向布置；

支架，包括竖直支架及水平支架，所述竖直支架连接于所述直线驱动装置上，在所述直线驱动装置的驱动下沿所述底座长度方向直线运动，所述水平支架与所述竖直支架连接，呈水平布置，支架上设置有转动机构和升降机构；

激光测距传感器，其设置于所述水平支架上，测量目标到所述激光测距传感器的距离；

车轮中心定位装置，其设置于车轮的外侧，能够定位车轮最外侧平面的中心，使激光测距传感器找到车轮的中心所在的竖平面进行测量；

轮距测量辅助装置,其设置于左右两车轮处，所述轮距测量辅助装置具有两个辅助测量面，通过使用激光测距传感器测量所述两个辅助测量面的距离从而得到左右车轮间的距离；

角度测量辅助装置,其设置于车轮处，上平板抵住车轮并与汽车悬架下部最突出的位置相接触形成接触点，下平板水平放置，使用激光测距传感器测量其到上平板上两个固定测量点间的距离，得到通过该接触点的车轮切线与底座上表面的夹角，得到汽车的接近角和离去角；

所述车轮中心定位装置包括四爪卡盘和定位板，所述四爪卡盘卡住车轮的外圆周，通过测量测距传感器到相同一侧的两个定位板间的距离差，就能够得到车辆一侧的前后两个车轮外侧面的中心之间的距离；

所述转动机构设置于竖直支架上，包括底部轴承座及安装于所述轴承座内的轴承，所述竖直支架安装于轴承座内，能够转动进而调整水平支架的位置使其沿所述底座长度方向延伸或沿宽度方向延伸。

2.根据权利要求1所述的汽车基本参数测量装置，其特征在于，所述升降机构包括竖直杆、活动套筒、滑轮和钢丝，所述活动套筒与竖直杆滑动连接，所述钢丝一端缠绕在所述滑轮上，另一点固定连接活动套筒，转动滑轮通过钢丝的带动实现活动套筒的升降，从而调整设置于其上的激光测距传感器的高度。

3.根据权利要求2所述的汽车基本参数测量装置，其特征在于，所述轮距测量辅助装置包括第一挡板、第二挡板和横梁，所述第一挡板与横梁固定连接，所述第二挡板与横梁滑动连接，所述第一挡板与所述第二挡板平行布置，所述第一挡板与左车轮外侧贴合，第二挡板与右侧车轮内侧贴合。

4.根据权利要求3所述的汽车基本参数测量装置，其特征在于，所述底座两侧设置有两个直线凹槽，所述直线驱动装置安装于所述直线凹槽内，所述凹槽上设置有防尘罩，防止灰尘落入所述直线驱动装置内。

5.根据权利要求1所述的汽车基本参数测量装置，其特征在于，所述直线驱动装置上设置有位置测量传感器，能够测量出所述直线驱动装置运动的位置。

6.根据权利要求1所述的汽车基本参数测量装置，其特征在于，所述角度测量辅助装置包括上平板、下平板和支撑杆，所述上平板和下平板一端通过铰链连接，使所述上平板和下平板间形成一定角度，所述支撑杆能够固定上平板和下平板使之保持固定角度。

7.根据权利要求6所述的汽车基本参数测量装置，其特征在于，所述底座上设置有调平机构和水平仪，通过所述调平机构的调整及所述水平仪的校验使所述底座上表面保持水平。

8.一种使用权利要求1-7中任一项所述的汽车基本参数测量装置的汽车基本参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、激光测距传感器在直线驱动装置驱动下移动，并测量车轴端盖最外侧的点到所述激光测距传感器的距离，计算得到汽车纵向中心线与所述激光测距传感器移动方向的夹角，即汽车纵向中心线与底座中心线之间的夹角；

步骤二、将两侧的激光测距传感器置于同一水平线上，测量汽车沿所述底座长度方向和宽度方向的长度和宽度，以及沿所述底座长度方向的前后轮距，根据汽车纵向中心线与所述底座中心线之间的夹角，换算得到汽车的长度、宽度和前后轮距，将一激光测距传感器置于车顶端，直接测量得到汽车的高；

步骤三、使用激光测距传感器测量所述轮距测量辅助装置的两个辅助测量面的距离，根据汽车纵向中心线与所述底座中心线之间的夹角，换算得到汽车的轮距；

步骤四、将所述角度测量辅助装置分别放置于前车轮前方和后车轮的后方，上平板抵住车轮并与汽车悬架下部最突出的位置相接触形成接触点，下平板水平放置，使用激光测距传感器测量其到上平板上两个固定测量点间的距离，得到通过该接触点的车轮切线与下平板上表面的夹角，就可得到汽车的接近角和离去角。