測量碳纖維復(fù)合材料車身的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于測量裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測量碳纖維復(fù)合材料車身的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車車身的輕量化，對于降低汽車能耗具有重要意義。尤其是對于新能源汽車中的純電動車，在目前電池性能遠不如人意的情況下，在保證車身安全性的前提下，降低車身重量，更具有現(xiàn)實意義。寶馬i3在這方面進行了率先嘗試。外表并不瘦小的寶馬i3，因為采用碳纖維復(fù)合材料車身，自重僅1224kg。
[0003]寶馬i3的碳纖維復(fù)合材料車身是由若干碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件組合而成，生產(chǎn)一個碳纖維復(fù)合材料車身，首先要生產(chǎn)若干碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件，然后再將所有碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件組合而成。而生產(chǎn)過程中，必須對碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件外形尺寸和碳纖維復(fù)合材料車身整體外形尺寸進行測量。
[0004]常規(guī)的三坐標測量機，技術(shù)先進、功能強大、測量精度高，在科研、生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，能夠滿足很多產(chǎn)品外形尺寸的測量精度要求。但是存在技術(shù)復(fù)雜、價格昂貴、設(shè)計制造難度大、對操作者要求高、測量效率偏低等問題，尤其是對于外形尺寸相對較大的汽車車身而言。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、測量效率較高的測量碳纖維復(fù)合材料車身的裝置。
[0006]實現(xiàn)本發(fā)明上述目的的技術(shù)方案是:一種測量碳纖維復(fù)合材料車身的裝置，它是由一個工作平臺、四組相同的運動傳感單元以及激光發(fā)射組件構(gòu)成。
[0007]每組運動傳感單元均由一個直線運動單元、一個光柵以及一個PSD傳感器陣列組成；所述直線運動單元由直線軌道以及沿著所述直線軌道進行直線運動的滑臺組成；所述PSD傳感器陣列固定安裝在所述滑臺之上，每個PSD傳感器陣列均由若干個光敏面位于同一平面內(nèi)的PSD傳感器組成。
[0008]所述四個PSD傳感器陣列與所述工作平臺的位置關(guān)系滿足以下條件:當四個直線運動單元上的滑臺進行直線運動時，固定安裝在滑臺上的四個PSD傳感器陣列的光敏面掃過形成的平面與所述工作平臺上表面構(gòu)成一個方體的四個側(cè)面和底面的幾何關(guān)系。
[0009]所述激光發(fā)射組件包括一個基板、固定安裝在基板上方的四個激光器、固定安裝在基板下方的三個支腳以及設(shè)置在每個支腳底端的球體。
[0010]所述四個激光器的位置關(guān)系滿足以下條件:所述四個激光器的發(fā)射方向均朝向PSD傳感器陣列；所述四個激光器發(fā)射的激光軸線位于同一平面內(nèi)，且該平面平行于所述三個球體的球心連線形成的三角形所在的平面；所述四個激光器分成兩組，每組中的兩個激光器發(fā)射的激光軸線共線，兩組激光器形成的兩條線相交但不垂直。
[0011]所述激光發(fā)射組件還包括一個設(shè)置在上述四個激光器任一個上方的第五激光器；所述第五激光器的位置關(guān)系滿足以下條件:所述第五激光器與其下方的激光器發(fā)射方向相同且發(fā)射的激光軸線在同一平面內(nèi)平行，且該平面垂直于所述三個球體的球心連線形成的三角形所在的平面。
[0012]本發(fā)明具有的積極效果:(1)本發(fā)明的測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，對操作者要求不高，而且可以達到很高的測量精度，完全能夠替代三坐標測量機對尺寸相對較大的碳纖維復(fù)合材料車身的測量。(2)本發(fā)明的測量裝置通過設(shè)置第五激光器，可以實現(xiàn)將激光器同時打開一并獲得五個激光感應(yīng)點，然后只需根據(jù)五個激光感應(yīng)點之間的空間位置關(guān)系即可確定各個激光器對于的激光感應(yīng)點，從而獲得兩條激光軸線的空間位置，大大提高了測量效率。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為圖1的俯視圖。
【具體實施方式】
[0015](實施例1)
見圖1和圖2，本實施例的測量碳纖維復(fù)合材料車身的裝置由一個工作平臺1、四組相同的運動傳感單元2以及激光發(fā)射組件構(gòu)成。
[0016]每組運動傳感單元2均由一個直線運動單元21、一個光柵22以及一個PSD傳感器陣列23組成。直線運動單元21由直線軌道211以及沿著直線軌道211進行直線運動的滑臺212組成；光柵22安裝在直線軌道211外側(cè)，用于測定滑臺212的位移；PSD傳感器陣列23固定安裝在滑臺212之上。
[0017]每個PSD傳感器陣列23均由若干個(本實施例為100個，布置成100[垂直方向]X 1 [水平方向]陣列)光敏面位于同一平面內(nèi)的PSD傳感器231組成，所有PSD傳感器231的光敏面所在平面垂直于工作平臺1的上表面且平行于滑臺212的直線運動方向。這樣當四個直線運動單元21上的滑臺212進行直線運動時，固定安裝在滑臺212上的四個PSD傳感器陣列23的光敏面掃過形成的平面與工作平臺1的上表面構(gòu)成一個方體的四個側(cè)面和底面的幾何關(guān)系。
[0018]由此可以確定四個光柵22的相互位置關(guān)系以及各個PSD傳感器231的光敏面相對于滑臺212的相對位置關(guān)系，記為M。
[0019]激光發(fā)射組件包括一個基板3、固定安裝在基板3上方的五個激光器(41、42、43、44、45)、固定安裝在基板3下方的三個支腳5以及設(shè)置在每個支腳5底端的球體6。
[0020]五個激光器(41、42、43、44、45)的發(fā)射方向均朝向PSD傳感器陣列23。
[0021]其中，四個激光器(41、42、43、44)發(fā)射的激光軸線位于同一平面內(nèi)，且該平面平行于三個球體6的球心連線形成的三角形所在的平面。
[0022]其中，激光器41和激光器43發(fā)射的激光軸線共線(以下記為A線)，激光器42和激光器44發(fā)射的激光軸線共線(以下記為B線)，A線和B線相交但不垂直。
[0023]激光器45設(shè)置在任一其它激光器上方(本實施例為激光器41 )，激光器45與激光器41發(fā)射方向相同且發(fā)射的激光軸線在同一平面內(nèi)平行，且該平面垂直于三個球體6的球心連線形成的三角形所在的平面。
[0024]由此可以確定五個激光器(41、42、43、44、45)發(fā)射的激光軸線與三個球體6之間的相對位置關(guān)系，記為N1。
[0025]采用上述測量碳纖維復(fù)合材料車身的裝置對碳纖維復(fù)合材料車身進行測量的方法具體包括以下步驟:
①將碳纖維復(fù)合材料車身7置于工作平臺1上，并位于四組相同的運動傳感單元2內(nèi)，將激光發(fā)射組件的三個球體6在某一位置(記為A處)與碳纖維復(fù)合材料車身7的表面實現(xiàn)三點接觸。
[0026]②將五個激光器(41、42、43、44、45)全部打開，然后同時驅(qū)動四個滑臺212帶動四個PSD傳感器陣列23從起點開始進行直線運動直至終點。
[0027]只要某個PSD傳感器陣列23感應(yīng)到激光后，即暫停該滑臺212的直線運動，測出該激光感應(yīng)點在該PSD傳感器陣列23中相應(yīng)的PSD傳感器231上位置，由該位置以及上述Μ即可得到該激光感應(yīng)點的空間位置。
[0028]最終獲得五個激光感應(yīng)點的空間位置。
[0029]③將五個激光感應(yīng)點兩兩連線，得到十條線段，判斷任意兩條線段之間的位置關(guān)系(總共45個)，將滿足相交且交點不是這五個激光感應(yīng)點的兩條線段所在直線確定為Α線和B線，五個激光感應(yīng)點中不在A線和B線上的即為激光器45的激光感應(yīng)點(記為Z5)。
[0030]比較激光感應(yīng)點Z5與A線、B線的距離；距離短者為A線，另一條則為B線。
[0031]過激光感應(yīng)點Z5作垂線垂直相交于A線(交點記為P)，將A線和B線的交點(記為
0)與P的距離記為Ll，A線上某激光感應(yīng)點與P點以及0點的距離分別記為L2和L3。
[0032]A線上滿足L3=L2+L1的激光感應(yīng)點即為激光器41的激光感應(yīng)點(記為Z1)，另一個即為激光器43的激光感應(yīng)點(記為Z3)，Z3滿足L3=L2-L1。
[0033]根據(jù)A線和B線的位置關(guān)系，即可確定激光器42的激光感應(yīng)點(記為Z2)以及激光器44的激光感應(yīng)點(記為Z4)。
[0034]由此可以確定四個激光器(41、42、43、44)發(fā)射的激光軸線的空間位置M1，再結(jié)合上述N1，即可得到A處三個球頭6的空間位置XI。
[0035]④將激光發(fā)射組件的三個球體6在另一位置(記為B處)與碳纖維復(fù)合材料車身7的表面實現(xiàn)三點接觸；重復(fù)步驟②和③，從而計算出B處三個球頭6的空間位置X2。
[0036]⑤重復(fù)步驟④，得到若干處三個球頭6的空間位置X3、X4、……、Xn。
[0037]由X1、X2、……、Xn即可得到碳纖維復(fù)合材料車身7的外形尺寸數(shù)據(jù)。
[0038]上述測量方法實際等同于一臺采用球頭測頭的三坐標測量機對碳纖維復(fù)合材料車身7表面進行測量，計算出若干個與碳纖維復(fù)合材料車身7表面相切的球頭測頭的球心坐標，從而得到碳纖維復(fù)合材料車身7外形尺寸數(shù)據(jù)。
【主權(quán)項】
1.一種測量碳纖維復(fù)合材料車身的裝置，其特征在于:由一個工作平臺(1)、四組相同的運動傳感單元(2)以及激光發(fā)射組件構(gòu)成； 每組運動傳感單元(2)均由一個直線運動單元(21)、一個光柵(22)以及一個PSD傳感器陣列(23)組成；所述直線運動單元(21)由直線軌道(211)以及沿著所述直線軌道(211)進行直線運動的滑臺(212)組成；所述PSD傳感器陣列(23)固定安裝在所述滑臺(212)之上，每個PSD傳感器陣列(23)均由若干個光敏面位于同一平面內(nèi)的PSD傳感器(231)組成；所述四個PSD傳感器陣列(23)與所述工作平臺(1)的位置關(guān)系滿足以下條件:當四個直線運動單元(21)上的滑臺(212)進行直線運動時，固定安裝在滑臺(212)上的四個PSD傳感器陣列(23)的光敏面掃過形成的平面與所述工作平臺(1)上表面構(gòu)成一個方體的四個側(cè)面和底面的幾何關(guān)系； 所述激光發(fā)射組件包括一個基板(3)、固定安裝在基板(3)上方的四個激光器(41、42、.43、44)、固定安裝在基板(3)下方的三個支腳(5)以及設(shè)置在每個支腳(5)底端的球體(6); 所述四個激光器(41、42、43、44)的位置關(guān)系滿足以下條件:所述四個激光器(41、42、.43,44)的發(fā)射方向均朝向PSD傳感器陣列(23);所述四個激光器(41、42、43、44)發(fā)射的激光軸線位于同一平面內(nèi)，且該平面平行于所述三個球體(6)的球心連線形成的三角形所在的平面；所述四個激光器(41、42、43、44)分成兩組，每組中的兩個激光器發(fā)射的激光軸線共線，兩組激光器形成的兩條線相交但不垂直； 所述激光發(fā)射組件還包括一個設(shè)置在上述四個激光器(41、42、43、44 )任一個上方的第五激光器(45);所述第五激光器(45)的位置關(guān)系滿足以下條件:所述第五激光器(45)與其下方的激光器發(fā)射方向相同且發(fā)射的激光軸線在同一平面內(nèi)平行，且該平面垂直于所述三個球體(6)的球心連線形成的三角形所在的平面。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測量碳纖維復(fù)合材料車身的裝置，它是由一個工作平臺、四組相同的運動傳感單元以及激光發(fā)射組件構(gòu)成；激光發(fā)射組件包括一個基板、固定安裝在基板上方的五個激光器、固定安裝在基板下方的三個支腳以及設(shè)置在每個支腳底端的球體。其中四個激光器發(fā)射的激光軸線位于同一平面內(nèi)，且該平面平行于三個球體的球心連線形成的三角形所在的平面；第五個激光器與其下方的激光器發(fā)射方向相同且發(fā)射的激光軸線在同一平面內(nèi)平行，且該平面垂直于三個球體的球心連線形成的三角形所在的平面。本發(fā)明的測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，對操作者要求不高，尤其是測量效率較高，可以達到很高的測量精度。
【IPC分類】G01B11/00
【公開號】CN105300286
【申請?zhí)枴緾N201510837611
【發(fā)明人】劉瀏, 曹清林, 周金宇, 邱睿
【申請人】江蘇理工學(xué)院
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月26日