碳纤维复合材料车身测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种碳纤维复合材料车身测量装置，它是由一个工作平台、四组相同的运动传感单元以及激光发射组件构成；激光发射组件包括一个基板、固定安装在基板上方的四个激光器、固定安装在基板下方的三个支脚以及设置在每个支脚底端的球体。四个激光器发射的激光轴线位于同一平面内，且该平面平行于三个球体的球心连线形成的三角形所在的平面；四个激光器分成两组，每组中的两个激光器发射的激光轴线共线，两组激光器形成的两条线相交。本发明专利技术的测量装置结构简单，价格低廉，对操作者要求不高，而且可以达到很高的测量精度，完全能够替代三坐标测量机对尺寸相对较大的碳纤维复合材料车身的测量。

Carbon fiber composite material body measuring device

The invention discloses a carbon fiber composite body measuring device, which is composed of a working platform, four groups of the same motion sensing unit and laser emission components; laser emitting assembly includes a substrate, fixed on the four lasers and the substrate is fixed on the substrate below three feet and the ball is arranged in each branch of the foot end. Four laser emitting laser axis in the same plane, and the plane triangle where the plane is parallel to the center line of the three sphere formation; four lasers are divided into two groups, each group of two laser emitting laser axis collinear, two lines of two groups of laser forming intersection. The measuring device of the invention has the advantages of simple structure, low price, high requirements for the operator, and can achieve high precision, fully able to replace the three coordinate measuring machine to measure the relative body carbon fiber composite material for larger size.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于测量装置
，具体涉及一种碳纤维复合材料车身测量装置。
技术介绍
汽车车身的轻量化，对于降低汽车能耗具有重要意义。尤其是对于新能源汽车中的纯电动车，在目前电池性能远不如人意的情况下，在保证车身安全性的前提下，降低车身重量，更具有现实意义。宝马i3在这方面进行了率先尝试。外表并不瘦小的宝马i3，因为采用碳纤维复合材料车身，自重仅1224kg。宝马i3的碳纤维复合材料车身是由若干碳纤维复合材料构件组合而成，生产一个碳纤维复合材料车身，首先要生产若干碳纤维复合材料构件，然后再将所有碳纤维复合材料构件组合而成。而生产过程中，必须对碳纤维复合材料构件外形尺寸和碳纤维复合材料车身整体外形尺寸进行测量。常规的三坐标测量机，技术先进、功能强大、测量精度高，在科研、生产中广泛应用，能够满足很多产品外形尺寸的测量精度要求。但是存在技术复杂、价格昂贵、设计制造难度大、对操作者要求高、测量效率偏低等问题，尤其是对于外形尺寸相对较大的汽车车身而言。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述问题，提供一种结构简单、价格低廉的碳纤维复合材料车身测量装置。实现本专利技术上述目的的技术方案是：一种碳纤维复合材料车身测量装置，它是由一个工作平台、四组相同的运动传感单元以及激光发射组件构成。每组运动传感单元均由一个直线运动单元、一个光栅以及一个PSD传感器阵列组成；所述直线运动单元由直线轨道以及沿着所述直线轨道进行直线运动的滑台组成；所述PSD传感器阵列固定安装在所述滑台之上，每个PSD传感器阵列均由若干个光敏面位于同一平面内的PSD传感器组成。所述四个PSD传感器阵列与所述工作平台的位置关系满足以下条件：当四个直线运动单元上的滑台进行直线运动时，固定安装在滑台上的四个PSD传感器阵列的光敏面扫过形成的平面与所述工作平台上表面构成一个方体的四个侧面和底面的几何关系。所述激光发射组件包括一个基板、固定安装在基板上方的四个激光器、固定安装在基板下方的三个支脚以及设置在每个支脚底端的球体。所述四个激光器的位置关系满足以下条件：所述四个激光器的发射方向均朝向PSD传感器阵列；所述四个激光器发射的激光轴线位于同一平面内，且该平面平行于所述三个球体的球心连线形成的三角形所在的平面；所述四个激光器分成两组，每组中的两个激光器发射的激光轴线共线，两组激光器形成的两条线相交。本专利技术具有的积极效果：本专利技术的测量装置结构简单，价格低廉，对操作者要求不高，而且可以达到很高的测量精度，完全能够替代三坐标测量机对尺寸相对较大的碳纤维复合材料车身的测量。附图说明图1为本专利技术的测量装置的结构示意图。图2为图1的俯视图。具体实施方式（实施例1）见图1和图2，本实施例的碳纤维复合材料车身测量装置由一个工作平台1、四组相同的运动传感单元2以及激光发射组件构成。每组运动传感单元2均由一个直线运动单元21、一个光栅22以及一个PSD传感器阵列23组成。直线运动单元21由直线轨道211以及沿着直线轨道211进行直线运动的滑台212组成；光栅22安装在直线轨道211外侧，用于测定滑台212的位移；PSD传感器阵列23固定安装在滑台212之上。每个PSD传感器阵列23均由若干个（本实施例为100个，布置成100[垂直方向]×1[水平方向]阵列）光敏面位于同一平面内的PSD传感器231组成，所有PSD传感器231的光敏面所在平面垂直于工作平台1的上表面且平行于滑台212的直线运动方向。这样当四个直线运动单元21上的滑台212进行直线运动时，固定安装在滑台212上的四个PSD传感器阵列23的光敏面扫过形成的平面与工作平台1的上表面构成一个方体的四个侧面和底面的几何关系。由此可以确定四个光栅22的相互位置关系以及各个PSD传感器231的光敏面相对于滑台212的相对位置关系，记为M。激光发射组件包括一个基板3、固定安装在基板3上方的四个激光器（41、42、43、44）、固定安装在基板3下方的三个支脚5以及设置在每个支脚5底端的球体6。四个激光器（41、42、43、44）的发射方向均朝向PSD传感器阵列23。四个激光器（41、42、43、44）发射的激光轴线位于同一平面内，且该平面平行于三个球体6的球心连线形成的三角形所在的平面。其中，激光器41和激光器43发射的激光轴线共线（以下记为A线），激光器42和激光器44发射的激光轴线共线（以下记为B线），A线和B线相交。由此可以确定四个激光器（41、42、43、44）发射的激光轴线（也即A线和B线）与三个球体6之间的相对位置关系，记为N1。采用上述碳纤维复合材料车身测量装置对碳纤维复合材料车身进行测量的方法具体包括以下步骤：①将碳纤维复合材料车身7置于工作平台1上，并位于四组相同的运动传感单元2内，将激光发射组件的三个球体6在某一位置（记为A处）与碳纤维复合材料车身7的表面实现三点接触。②先将激光器41打开（其余三个激光器处于关闭状态），并同时驱动四个滑台212由各自原点带动四个PSD传感器阵列23进行直线运动。当某个PSD传感器阵列23中的某个PSD传感器231感应到激光后，停止运动，测出该激光感应点（记为Z1）在该PSD传感器231中位置，记为M41，由M41以及上述M即可得到Z1的空间位置，记为M11。然后使四个滑台212退回各自原点。激光器41关闭，激光器42打开，重复上述过程，得到激光器42发射的激光在某个PSD传感器231上的激光感应点Z2的空间位置M12。激光器42关闭，激光器43打开，重复上述过程，得到激光器43发射的激光在某个PSD传感器231上的激光感应点Z3的空间位置M13。激光器43关闭，激光器44打开，重复上述过程，得到激光器44发射的激光在某个PSD传感器231上的激光感应点Z4的空间位置M14。由M11～M14即可得到四个激光器（41、42、43、44）发射的激光轴线的空间位置M1，再结合上述N1，即可得到A处三个球头6的空间位置X1。③将激光发射组件的三个球体6在另一位置（记为B处）与碳纤维复合材料车身7的表面实现三点接触；重复步骤②，从而计算出B处三个球头6的空间位置X2。④重复步骤③，得到若干处三个球头6的空间位置X3、X4、……、Xn。由X1、X2、……、Xn即可得到碳纤维复合材料车身7的外形尺寸数据。上述测量方法实际等同于一台采用球头测头的三坐标测量机对碳纤维复合材料车身7表面进行测量，计算出若干个与碳纤维复合材料车身7表面相切的球头测头的球心坐标，从而得到碳纤维复合材料车身7外形尺寸数据。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维复合材料车身测量装置，其特征在于：由一个工作平台（1）、四组相同的运动传感单元（2）以及激光发射组件构成；每组运动传感单元（2）均由一个直线运动单元（21）、一个光栅（22）以及一个PSD传感器阵列（23）组成；所述直线运动单元（21）由直线轨道（211）以及沿着所述直线轨道（211）进行直线运动的滑台（212）组成；所述PSD传感器阵列（23）固定安装在所述滑台（212）之上，每个PSD传感器阵列（23）均由若干个光敏面位于同一平面内的PSD传感器（231）组成；所述四个PSD传感器阵列（23）与所述工作平台（1）的位置关系满足以下条件：当四个直线运动单元（21）上的滑台（212）进行直线运动时，固定安装在滑台（212）上的四个PSD传感器阵列（23）的光敏面扫过形成的平面与所述工作平台（1）上表面构成一个方体的四个侧面和底面的几何关系；所述激光发射组件包括一个基板（3）、固定安装在基板（3）上方的四个激光器（41、42、43、44）、固定安装在基板（3）下方的三个支脚（5）以及设置在每个支脚（5）底端的球体（6）；所述四个激光器（41、42、43、44）的位置关系满足以下条件：所述四个激光器（41、42、43、44）的发射方向均朝向PSD传感器阵列（23）；所述四个激光器（41、42、43、44）发射的激光轴线位于同一平面内，且该平面平行于所述三个球体（6）的球心连线形成的三角形所在的平面；所述四个激光器（41、42、43、44）分成两组，每组中的两个激光器发射的激光轴线共线，两组激光器形成的两条线相交。...

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维复合材料车身测量装置，其特征在于：由一个工作平台（1）、四组相同的运动传感单元（2）以及激光发射组件构成；
每组运动传感单元（2）均由一个直线运动单元（21）、一个光栅（22）以及一个PSD传感器阵列（23）组成；所述直线运动单元（21）由直线轨道（211）以及沿着所述直线轨道（211）进行直线运动的滑台（212）组成；所述PSD传感器阵列（23）固定安装在所述滑台（212）之上，每个PSD传感器阵列（23）均由若干个光敏面位于同一平面内的PSD传感器（231）组成；
所述四个PSD传感器阵列（23）与所述工作平台（1）的位置关系满足以下条件：当四个直线运动单元（21）上的滑台（212）进行直线运动时，固定安装在滑台（212）上的四个PSD传感器阵列（23）的光...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浏，曹清林，周金宇，邱睿，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32