碳纖維復(fù)合材料車身測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于測量裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳纖維復(fù)合材料車身測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車車身的輕量化，對(duì)于降低汽車能耗具有重要意義。尤其是對(duì)于新能源汽車中的純電動(dòng)車，在目前電池性能遠(yuǎn)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(shí)意義。寶馬i3在這方面進(jìn)行了率先嘗試。外表并不瘦小的寶馬i3，因?yàn)椴捎锰祭w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(gè)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(duì)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(jìn)行測量。
[0004]常規(guī)的三坐標(biāo)測量機(jī)，技術(shù)先進(jìn)、功能強(qiáng)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(jià)格昂貴、設(shè)計(jì)制造難度大、對(duì)操作者要求高、測量效率偏低等問題，尤其是對(duì)于外形尺寸相對(duì)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(jià)格低廉的碳纖維復(fù)合材料車身測量裝置。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的的技術(shù)方案是:一種碳纖維復(fù)合材料車身測量裝置，它是由一個(gè)工作平臺(tái)、四組相同的運(yùn)動(dòng)傳感單元以及激光發(fā)射組件構(gòu)成。
[0007]每組運(yùn)動(dòng)傳感單元均由一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)單元、一個(gè)光柵以及一個(gè)PSD傳感器陣列組成;所述直線運(yùn)動(dòng)單元由直線軌道以及沿著所述直線軌道進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的滑臺(tái)組成;所述PSD傳感器陣列固定安裝在所述滑臺(tái)之上，每個(gè)PSD傳感器陣列均由若干個(gè)光敏面位于同一平面內(nèi)的PSD傳感器組成。
[0008]所述四個(gè)PSD傳感器陣列與所述工作平臺(tái)的位置關(guān)系滿足以下條件:當(dāng)四個(gè)直線運(yùn)動(dòng)單元上的滑臺(tái)進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，固定安裝在滑臺(tái)上的四個(gè)PSD傳感器陣列的光敏面掃過形成的平面與所述工作平臺(tái)上表面構(gòu)成一個(gè)方體的四個(gè)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(gè)基板、固定安裝在基板上方的四個(gè)激光器、固定安裝在基板下方的三個(gè)支腳以及設(shè)置在每個(gè)支腳底端的球體。
[0010]所述四個(gè)激光器的位置關(guān)系滿足以下條件:所述四個(gè)激光器的發(fā)射方向均朝向PSD傳感器陣列;所述四個(gè)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(gè)球體的球心連線形成的三角形所在的平面;所述四個(gè)激光器分成兩組，每組中的兩個(gè)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。
[0011]本發(fā)明具有的積極效果:本發(fā)明的測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，對(duì)操作者要求不高，而且可以達(dá)到很高的測量精度，完全能夠替代三坐標(biāo)測量機(jī)對(duì)尺寸相對(duì)較大的碳纖維復(fù)合材料車身的測量。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為圖1的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014](實(shí)施例1)
見圖1和圖2，本實(shí)施例的碳纖維復(fù)合材料車身測量裝置由一個(gè)工作平臺(tái)1、四組相同的運(yùn)動(dòng)傳感單元2以及激光發(fā)射組件構(gòu)成。
[0015]每組運(yùn)動(dòng)傳感單元2均由一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)單元21、一個(gè)光柵22以及一個(gè)PSD傳感器陣列23組成。直線運(yùn)動(dòng)單元21由直線軌道211以及沿著直線軌道211進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的滑臺(tái)212組成;光柵22安裝在直線軌道211外側(cè)，用于測定滑臺(tái)212的位移;PSD傳感器陣列23固定安裝在滑臺(tái)212之上。
[0016]每個(gè)PSD傳感器陣列23均由若干個(gè)(本實(shí)施例為100個(gè)，布置成100[垂直方向]X I[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(tái)I的上表面且平行于滑臺(tái)212的直線運(yùn)動(dòng)方向。這樣當(dāng)四個(gè)直線運(yùn)動(dòng)單元21上的滑臺(tái)212進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，固定安裝在滑臺(tái)212上的四個(gè)PSD傳感器陣列23的光敏面掃過形成的平面與工作平臺(tái)I的上表面構(gòu)成一個(gè)方體的四個(gè)側(cè)面和底面的幾何關(guān)系O
[0017]由此可以確定四個(gè)光柵22的相互位置關(guān)系以及各個(gè)PSD傳感器231的光敏面相對(duì)于滑臺(tái)212的相對(duì)位置關(guān)系，記為M。
[0018]激光發(fā)射組件包括一個(gè)基板3、固定安裝在基板3上方的四個(gè)激光器(41、42、43、44)、固定安裝在基板3下方的三個(gè)支腳5以及設(shè)置在每個(gè)支腳5底端的球體6。
[0019]四個(gè)激光器(41、42、43、44)的發(fā)射方向均朝向PSD傳感器陣列23。
[0020]四個(gè)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(gè)球體6的球心連線形成的三角形所在的平面。
[0021]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。
[0022]由此可以確定四個(gè)激光器(41、42、43、44)發(fā)射的激光軸線(也即A線和B線)與三個(gè)球體6之間的相對(duì)位置關(guān)系，記為NI。
[0023]采用上述碳纖維復(fù)合材料車身測量裝置對(duì)碳纖維復(fù)合材料車身進(jìn)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(tái)I上，并位于四組相同的運(yùn)動(dòng)傳感單元2內(nèi)，將激光發(fā)射組件的三個(gè)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(shí)現(xiàn)三點(diǎn)接觸。
[0024]②先將激光器41打開(其余三個(gè)激光器處于關(guān)閉狀態(tài))，并同時(shí)驅(qū)動(dòng)四個(gè)滑臺(tái)212由各自原點(diǎn)帶動(dòng)四個(gè)PSD傳感器陣列23進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。
[0025]當(dāng)某個(gè)PSD傳感器陣列23中的某個(gè)PSD傳感器231感應(yīng)到激光后，停止運(yùn)動(dòng)，測出該激光感應(yīng)點(diǎn)(記為Zl)在該P(yáng)SD傳感器231中位置，記為M41，由M41以及上述M即可得到Zl的空間位置，記為Mil。然后使四個(gè)滑臺(tái)212退回各自原點(diǎn)。
[0026]激光器41關(guān)閉，激光器42打開，重復(fù)上述過程，得到激光器42發(fā)射的激光在某個(gè)PSD傳感器231上的激光感應(yīng)點(diǎn)Z2的空間位置Ml 2。
[0027]激光器42關(guān)閉，激光器43打開，重復(fù)上述過程，得到激光器43發(fā)射的激光在某個(gè)PSD傳感器231上的激光感應(yīng)點(diǎn)Z3的空間位置Ml 3。
[0028]激光器43關(guān)閉，激光器44打開，重復(fù)上述過程，得到激光器44發(fā)射的激光在某個(gè)PSD傳感器231上的激光感應(yīng)點(diǎn)TA的空間位置Ml 4。
[0029]由Mll?M14即可得到四個(gè)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NI，即可得到A處三個(gè)球頭6的空間位置Xl。
[0030]③將激光發(fā)射組件的三個(gè)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(shí)現(xiàn)三點(diǎn)接觸;重復(fù)步驟②，從而計(jì)算出B處三個(gè)球頭6的空間位置X2。
[0031]④重復(fù)步驟③，得到若干處三個(gè)球頭6的空間位置X3、X4、……、Xn。
[0032]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)。
[0033]上述測量方法實(shí)際等同于一臺(tái)采用球頭測頭的三坐標(biāo)測量機(jī)對(duì)碳纖維復(fù)合材料車身7表面進(jìn)行測量，計(jì)算出若干個(gè)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(biāo)，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(xiàng)】
1.一種碳纖維復(fù)合材料車身測量裝置，其特征在于:由一個(gè)工作平臺(tái)(I)、四組相同的運(yùn)動(dòng)傳感單元(2)以及激光發(fā)射組件構(gòu)成； 每組運(yùn)動(dòng)傳感單元(2)均由一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)單元(21)、一個(gè)光柵(22)以及一個(gè)PSD傳感器陣列(23)組成;所述直線運(yùn)動(dòng)單元(21)由直線軌道(211)以及沿著所述直線軌道(211)進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的滑臺(tái)(212)組成;所述PSD傳感器陣列(23)固定安裝在所述滑臺(tái)(212)之上，每個(gè)PSD傳感器陣列(23)均由若干個(gè)光敏面位于同一平面內(nèi)的PSD傳感器(231)組成； 所述四個(gè)PSD傳感器陣列(23)與所述工作平臺(tái)(I)的位置關(guān)系滿足以下條件:當(dāng)四個(gè)直線運(yùn)動(dòng)單元(21)上的滑臺(tái)(212)進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，固定安裝在滑臺(tái)(212)上的四個(gè)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(tái)(I)上表面構(gòu)成一個(gè)方體的四個(gè)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(gè)基板(3)、固定安裝在基板(3)上方的四個(gè)激光器(41、42、.43、44)、固定安裝在基板(3)下方的三個(gè)支腳(5)以及設(shè)置在每個(gè)支腳(5)底端的球體(6); 所述四個(gè)激光器(41、42、43、44)的位置關(guān)系滿足以下條件:所述四個(gè)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(gè)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(gè)球體(6)的球心連線形成的三角形所在的平面;所述四個(gè)激光器(41、42、43、44)分成兩組，每組中的兩個(gè)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。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳纖維復(fù)合材料車身測量裝置，它是由一個(gè)工作平臺(tái)、四組相同的運(yùn)動(dòng)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(gè)基板、固定安裝在基板上方的四個(gè)激光器、固定安裝在基板下方的三個(gè)支腳以及設(shè)置在每個(gè)支腳底端的球體。四個(gè)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(gè)球體的球心連線形成的三角形所在的平面；四個(gè)激光器分成兩組，每組中的兩個(gè)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。本發(fā)明的測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，對(duì)操作者要求不高，而且可以達(dá)到很高的測量精度，完全能夠替代三坐標(biāo)測量機(jī)對(duì)尺寸相對(duì)較大的碳纖維復(fù)合材料車身的測量。
【IPC分類】G01B11/24
【公開號(hào)】CN105509652
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510837612
【發(fā)明人】劉瀏, 曹清林, 周金宇, 邱睿
【申請(qǐng)人】江蘇理工學(xué)院
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年11月26日