本发明专利技术公开了一种大梁校正仪的激光测量系统,大梁校正仪是校正汽车碰撞变形的一种设备,本发明专利技术是要提供一种独特的检测原理及一种低成本、简单易行、精度有保证的大梁校正仪电子测量方案。其基本原理是:用三个激光扇面扫描器,分别测量待测点的三个方位参数,然后计算待测点的三维坐标。(*该技术在2022年保护过期,可自由使用*)
【技术实现步骤摘要】
大梁校正仪是校正汽车碰撞变形的一种设备,本专利技术涉及的是大梁校正仪的测量装置,该装置提示维修工汽车大梁的变形程度,校正量,校正是否合格等。
技术介绍
国内生产的大梁校正仪目前没有电子测量系统,仍在使用机械测量装置,因此操作繁、效率低;由于长尺刚性差,使得精度难以保证。进口的产品价格昂贵,通常在20万元人民币。机械测量系统的测量原理通常是在校正仪台面上设置三个方向的长尺,将游标移至待测点,然后人工读取三个坐标值。进口电子测量系统之一的测量原理见附图说明图1,假定车辆前后为y向,上下为z向,左右为x向,总体来说,该系统像一个人体的结构。测量系统的脚轮可沿校正仪前后方向的标尺轨道滚动,滚动的量可通过角轮在轨道上滚动的圈数及角轮当前的角位置计算出来,从而获得测量系统在0-xyz内y向坐标的一个基本值y0;在测量系统主座上伸出一个多关节的测量臂,犹如人体的手臂,臂端可相对测量系统作三个方向的运动,各关节内安装光电编码器感觉关节的转动量。因为二自由度关节的转动量不易测量,所以这些关节都是单自由度的。为了获得足够的自由度,测量臂通常设置3~4个关节。最后电脑根据各关节的转动量计算臂端相对于测量系统主座的三维坐标(x,y,z),再加上主座的y向坐标的基本值y0,即得到待测点或臂端的坐标(x,y+y0,z)。为使操作顺利,必须使测量臂的关节内的间隙足够大。足够大的间隙加上众多的关节还加上主座与标尺轨道的间隙,都使测量误差变大。为避免误差太大,就需要高精度的加工。这样的问题在我国普通工业目前的现状里难以解决。所以进口产品的高价位理所应当。目的本专利技术的目的是提供一种独特的检测原理及一种低成本、简单易行、精度有保证的大梁校正仪激光测量方案。技术方案考虑最简单的情形如图2所示,从扫描器A发出的激光扇面πa经过带测点P时,假定其方位角为α;从扫描器B发出的激光扇面πb经过带测点P时,假定其方位角为β;从扫描器C发出的激光扇面πc经过带测点P时,假定其方位角为γ。πa,πb相交于一条铅锤的直线Lab,Lab又与上下扫描的πc相交于P。在P不在过AB的铅垂面上时,(α,β,γ)与P(x,y,z)一一对应。很明显,当光面离开其扫描器之旋转轴且与旋转轴平行时,比最简情形略有变化,在光面方程里多一个参数d即光面到旋转轴的距离,但求解情况基本一样。当光面按平动方式扫描时,比最简情形有变化,α、β、γ在光面方程里的位置分别发生变化,但求解情况也基本一样。当光面按平动加转动方式扫描时,比最简情形要复杂,每一个激光扇面有两个参数,一个是平动量,一个是转动量,但其特性描述方程仍然为线性的,求解也不复杂。当光面旋转轴相交时,光面的特性描述方程变化较大,但方程仍是线性方程,求解还是容易的。如图3,是该情形的一种特例,看起来较节省,可参考《一种点的角坐标的测方法及新型车轮定位装置》(申请号99111663.1)该方案公开了一种用单一一个旋转扫描器测量待测点的两维角坐标的技术。在该方案的基础上,再加一个扫描器就可以测量待测点的三维坐标。但实际上,该方案的一个扫描器上固定了两个激光扇面,所以该方案仍然支持本专利技术的权利要求1。在四轮定位仪传感器有限的空间内使用这种方案有比较好的效果,在这里不算最佳,因为制造难度较大。当光面为非平面时,光面方程变得较复杂,已不是线性方程,不易得到唯一解,但应用适当的智能判断仍可求得正确的结果。通常不采用这种情况方案。对最简情形,如图2,当P的y坐标越接近0即P越接近过AB的铅垂面时,计算结果的误差就越大。当y=0时无法计算结果。对图3,与图2的情形几乎一样。为了在车辆底部全方位都能测量,又使测量误差尽量小,可采取多种措施如图4,该措施是在图2的基础上,在y≠0处再设置一个旋转轴铅垂的激光面扫描器E,这样就有三个铅垂面(分别过AB、AE和BE)可供选择,由电脑计算待测点到这些铅垂面的距离,哪一个最远就用哪一个。在这种情况下,仰角的测量也要再设置一个旋转轴水平的激光面扫描器F,其旋转轴与C的旋转轴垂直。这样,车辆底部全方位待测点都能测量,测量精度也比较高。如图5,该措施是在图3的基础上,在y≠0处再设置一个旋转轴铅垂的激光面扫描器C,这样就有两个铅垂面(分别过AB和AC)可供选择,由电脑计算待测点到这些铅垂面的距离,哪一个最远就用哪一个。这样,车辆底部全方位待测点也都能测量,测量精度也比较高。本专利技术更倾向将整个测量体再旋转的措施,如图6,该旋转功能由步进电机D来完成。在D的任意方位计算n-m的值,根据该值控制D旋转至适当方位,使n-m的绝对值最大,让计算误差最小。最后再根据D的当前方位,用坐标旋转的方法重新计算P的真实坐标。有益效果本专利技术所述测量装置相对机械式测量系统来说,部件少,无刚性不足造成的精度问题,使用方便快捷。相对进口电子测量系统而言,无须车辆前后方向的标尺轨道及相关部件,无多关节机械臂,省去了所有的高精度机械加工、装配和质量控制等,所以其成本大幅降低。图面说明图1所示为机械臂式电子测量系统关节1为总关节,水平式;最后的两个多为垂直式关节;使用者拽着臂端至待测点时,标尺轨道部件和所有关节多参与动作。图2所示为本专利技术基本测量原理示意图使用者拽着携带光接收器的探头至待测点时,光面扫描器A和B测量出光接收器的方位,再由光面扫描器C测量出光接收器的仰角,通过适当计算就可得到待测点的三维坐标。图3所示为本专利技术另一基本测量原理示意图使用者拽着携带光接收器的探头至待测点时,双光面扫描器A可测量出光接收器的二维角坐标,再由光面扫描器B测量出光接收器的另一水平角,通过适当计算就可得到待测点的三维坐标。图4、图5、图6所示方案都可以解决测量死角问题。最佳实施方案本专利技术的最佳实现方式见图6。若待测点接近过AB的铅垂面时,电脑驱动旋转装置D转动一定的角度,使待测点远离过AB的铅垂面,这时,计算待测点的坐标时将D的角度考虑在内。最佳实施方案详述如图2,假定测量系统部分2固定在车辆底下的中央部位0(0,0,0),待测点在车辆的前方P(x1,y1,z1),其中x1的绝对值不大,部分2上(-x2,0,0)和(x2,0,0)处分别固定旋转轴为铅垂方向的激光扇面扫描器A和B,在(0,0,0,)处固定旋转轴为水平方向的激光扇面扫描器C。以下叙述假定激光面都经过其扫描器的旋转轴A上光面πa经过P时,其平面方程为y=y1*(x+x2)/(x1+x2) (1)B上光面πb经过P时,其平面方程为y=y1*(x-x2)/(x1-x2) (2)C上光面πc经过P时,其平面方程为z=z1*x/x1 (3)在(1)式中,y1/(x1+x2)为光面A在平面0-xy内的斜率,与扫描器A的方位角一一对应,而该方位角是可控制或可测量的,对电脑来说是已知数,暂命名为m。在(2)式中,y1/(x1-x2)为光面B在平面0-xy内的斜率,与扫描器B的方位角一一对应,而该方位角也是可控制或可测量的,对电脑来说是已知数,暂命名为n。在(3)式中,z1/x1为光面A在平面0-xz内的斜率,与扫描器C的方位角一一对应,而该方位角也是可控制或可测量的,对电脑来说是已知数,暂命名为k。这样得到三个关键方程y1=m*(x1+x2)(4)y1=n*(x1-x2)(5)z1=k*x1 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大梁校正仪的激光测量系统,可测量一个点的三维坐标,由电脑主机部分1,激光面扫描部分2和激光面接收部分3等组成,部分2可发出一些参数可由部分1测量或控制的激光扇面,部分3在收到激光照射时向部分1报告,部分3所在之处与待测点有固定关系,其特征在于:部分2至少能发出三个扫描激光扇面,它们各自的一维参数α、β和γ分别随各自的扫描方位变化,在测量范围内,对三维坐标系中唯一的一个待测点(x,y,z),存在唯一一组参数(α,β,γ),它们分别对应三个扫描激光扇面的方位。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员:胡修泰,
申请(专利权)人:胡修泰,
类型:发明
国别省市:11[中国|北京]
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