陳 玲

（福建省計(jì)量科學(xué)研究院，福建 福州 350003）

1 引言

長(zhǎng)期以來(lái)，部分車主因利益驅(qū)使，為達(dá)到超載運(yùn)輸目的，對(duì)車輛進(jìn)行各種改裝，如對(duì)車輛加厚鋼板，加大車廂尺寸等。車輛超載超限已成為嚴(yán)重影響國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)安全，危及社會(huì)經(jīng)濟(jì)秩序穩(wěn)定的一個(gè)突出問(wèn)題。為了從源頭上把好關(guān)，GB 1589-2004《道路車輛外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》對(duì)車輛的外廓尺寸做了強(qiáng)制規(guī)定，各個(gè)公安車輛管理所、機(jī)動(dòng)車檢測(cè)站必須對(duì)超限的新注冊(cè)車輛和在用機(jī)動(dòng)車輛的外廓尺寸進(jìn)行強(qiáng)制測(cè)量與復(fù)核；公路、隧道管理部門在治理超載超限行政執(zhí)法中，也需要對(duì)超限的各種車輛外廓尺寸進(jìn)行檢測(cè)［1］。汽車外廓尺寸測(cè)量?jī)x是近些年新研制的對(duì)各種車輛外廓尺寸進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)分析，自動(dòng)化程度較高的智能儀器。汽車外廓尺寸測(cè)量?jī)x的使用，解決了以往人工測(cè)量的不確定性以及費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、不安全等問(wèn)題，減少了測(cè)量工作強(qiáng)度及人為因素的干擾。

汽車外廓尺寸測(cè)量?jī)x測(cè)量方法主要有激光法、視頻法、光幕法等幾種［2，3］；測(cè)量手段有兩種，一種是車輛動(dòng)，測(cè)量?jī)x不動(dòng)；一種是車輛不動(dòng)，測(cè)量?jī)x移動(dòng)。無(wú)論使用哪種測(cè)量方法和手段，其主要特點(diǎn)是：對(duì)車輛外廓尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集，數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后與該車輛原始數(shù)據(jù)或標(biāo)準(zhǔn)尺寸進(jìn)行比較，判斷出該車輛外廓尺寸是否超出規(guī)定要求。

2 外廓尺寸測(cè)量?jī)x的校準(zhǔn)

2.1 校準(zhǔn)項(xiàng)目與校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備

針對(duì)汽車外廓尺寸測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)技術(shù)要求，提出校準(zhǔn)項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)器及其它設(shè)備，見(jiàn)下表1。

表1 校準(zhǔn)項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)器及其它設(shè)備

3 校準(zhǔn)方法

3.1 絕緣電阻試驗(yàn)

儀器處于非工作狀態(tài)，開(kāi)關(guān)置于接通位置，用500V兆歐表測(cè)量測(cè)量?jī)x的電源對(duì)地絕緣電阻，應(yīng)滿足電源對(duì)地（外殼）的絕緣電阻不得小于5MΩ要求。

3.2 絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)

試驗(yàn)應(yīng)在絕緣電阻檢驗(yàn)合格后進(jìn)行，用交流耐壓測(cè)試儀進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓應(yīng)在（5～10）s內(nèi)由零平穩(wěn)地升到規(guī)定值，保持1min，隨后以同樣的速度降到零。試驗(yàn)中，測(cè)量?jī)x不應(yīng)出現(xiàn)飛弧或擊穿現(xiàn)象，試驗(yàn)后，測(cè)量?jī)x應(yīng)能正常工作。

3.3 示值誤差的測(cè)量方法

3.3.1 車輛長(zhǎng)度、寬度的測(cè)量

測(cè)量前把選擇試驗(yàn)用汽車停在一個(gè)平整的地面上（地面的平整度會(huì)影響測(cè)量誤差）。用激光測(cè)距儀或鋼卷尺對(duì)試驗(yàn)用汽車進(jìn)行測(cè)量，方法如圖1、圖2所示。在汽車前后突出位置，使用線錘或激光標(biāo)線儀在地面畫出“十”字標(biāo)記；在汽車兩側(cè)突出位置用線錘或激光標(biāo)線儀在地面畫出“十”字標(biāo)記。

圖1 車輛長(zhǎng)度的測(cè)量示意圖

為防止車輛前后突出位置不在同一中心線上，影響測(cè)試精度，可將車輛移走，在地面的長(zhǎng)寬標(biāo)記點(diǎn)上分別畫出平行線，在地面形成一個(gè)長(zhǎng)方形框架（可用對(duì)角線進(jìn)行校正）找出車輛中心位置，用鋼卷尺或激光測(cè)距儀分別測(cè)量出長(zhǎng)、寬的直線距離。

圖2 車輛寬度的測(cè)量示意圖

2.3.2 車輛高度的測(cè)量

高度測(cè)量方法如圖3所示。測(cè)量前試驗(yàn)車停放在符合規(guī)定的場(chǎng)地，檢查各輪胎氣壓符合規(guī)定，左右胎壓保持一致。駕駛員坐在空載的試驗(yàn)車輛駕駛室內(nèi)不得離開(kāi)。用一塊長(zhǎng)于車輛寬度的平板，放在車輛的最高處，在兩邊放垂線，用鋼卷尺垂直測(cè)量?jī)蛇吰桨逑逻呇嘏c地面之間的距離。采用水平尺調(diào)整平板與地面的平行度，用鋼卷尺或激光測(cè)距儀測(cè)量出平板與地面的高度，即為該車的實(shí)際高度值并記錄，作為高度參考標(biāo)稱值。

圖3 車輛高度的測(cè)量示意圖

3.3.3 示值誤差的測(cè)量

將試驗(yàn)車輛以規(guī)定的速度通過(guò)測(cè)量?jī)x的測(cè)試通道，用測(cè)量?jī)x分別對(duì)試驗(yàn)車輛的長(zhǎng)、寬、高進(jìn)行測(cè)量，重復(fù)測(cè)量三次，

按照式（1）或式（2）計(jì)算其示值誤差。

式中：

所有被檢測(cè)量?jī)x的長(zhǎng)、寬、高的示值誤差滿足以下要求：

①寬度、高度大于2m，示值誤差不大于±1.0%；

②寬度、高度小于等于2m，示值誤差不大于±20 mm；

③長(zhǎng)度大于5m，示值誤差不大于±1.0%；

④長(zhǎng)度小于等于5m，示值誤差不大于±50 mm。

3.4 重復(fù)性的測(cè)量方法

式中：

所有被檢測(cè)量?jī)x的長(zhǎng)、寬、高的重復(fù)性不大于1%。

3.5 漂移試驗(yàn)

電子產(chǎn)品還應(yīng)關(guān)注其示值漂移情況。將試驗(yàn)車輛放置在試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行長(zhǎng)、寬、高的測(cè)量。每隔3min觀察1次，記錄顯示值，觀察3次；示值間最大值與最小值之差即為測(cè)量?jī)x的示值漂移。示值漂移在10min時(shí)間內(nèi)一般不超過(guò)1個(gè)分辨力。

3.6 性能試驗(yàn)

為驗(yàn)證測(cè)量?jī)x的糾偏能力，筆者用不同規(guī)格的兩部車，做了以下試驗(yàn)：試驗(yàn)車以規(guī)定的速度正直駛過(guò)檢測(cè)通道3次，取其平均值；試驗(yàn)車向左偏離中心線20cm～30cm 正直駛過(guò)檢測(cè)通道3次，取其平均值；試驗(yàn)車向右偏離中心線20cm～30cm 正直駛過(guò)檢測(cè)通道3次，取其平均值。測(cè)量?jī)x顯示并記錄測(cè)量結(jié)果、示值誤差和重復(fù)性誤差，如下：

表2 測(cè)量結(jié)果、示值誤差和重復(fù)性誤差

試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明在車輛動(dòng)態(tài)情況下，測(cè)量?jī)x能滿足要求。

為檢驗(yàn)測(cè)量?jī)x的功能是否齊備，識(shí)別能力是否滿足要求，筆者增加車輛長(zhǎng)寬高三個(gè)方向突出物檢測(cè)，將桿狀突出物分別固定在試驗(yàn)車長(zhǎng)、寬、高方向的車體上并進(jìn)行調(diào)節(jié)，以車輛前后最外端點(diǎn)、兩側(cè)固定突出物以及最高點(diǎn)為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)范圍為100mm～300mm，重復(fù)進(jìn)行示值誤差和重復(fù)性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果滿足要求。

4 汽車外廓尺寸測(cè)量?jī)x測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定

4.1 測(cè)量方法

使用0級(jí)的激光測(cè)距儀對(duì)試驗(yàn)車輛進(jìn)行外廓尺寸測(cè)量，然后用該試驗(yàn)車輛以規(guī)定的速度通過(guò)汽車外廓尺寸測(cè)量?jī)x，即可得出該測(cè)量?jī)x的實(shí)測(cè)數(shù)值。

4.2 測(cè)量模型

以長(zhǎng)度方向上的測(cè)量過(guò)程為例，建立數(shù)學(xué)模型

式中：

4.3 方差和靈敏系數(shù)

4.4 測(cè)量不確定度的主要來(lái)源

由式（4）可知，示值誤差的測(cè)量結(jié)果不確定度的主要來(lái)源有：

表3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

4.5 輸入量的測(cè)量不確定度評(píng)定

（1）測(cè)試點(diǎn)上的測(cè)量?jī)x示值顯示特性引入的不確定度。

測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度。

以試驗(yàn)車輛10次通過(guò)外廓尺寸測(cè)量?jī)x測(cè)得10組數(shù)據(jù)，列表4如下：

表4 重復(fù)性測(cè)量數(shù)據(jù)

實(shí)際測(cè)量過(guò)程取三次平均值得

由激光測(cè)距儀證書可知，0級(jí)激光測(cè)距儀的示值誤差為±(1.5mm+0.005%D)。根據(jù)要求，在6090mm處，激光測(cè)距儀的示值誤差為±1.81mm。

平行度誤差為2°，估計(jì)為三角分布

③ 標(biāo)準(zhǔn)塊引入的不確定度

4.6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

由式（4）得：

4.7 擴(kuò)展不確定度

5 結(jié)論

文中通過(guò)對(duì)汽車外廓尺寸測(cè)量?jī)x幾何量參數(shù)的測(cè)量所采用的校準(zhǔn)設(shè)備、校準(zhǔn)項(xiàng)目、校準(zhǔn)方法及校準(zhǔn)結(jié)果不確定度評(píng)定等分析探討，提出對(duì)汽車外廓尺寸測(cè)量?jī)x示值誤差、重復(fù)性、漂移等主要參數(shù)的校準(zhǔn)方法，并對(duì)汽車外廓尺寸測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行不確定度評(píng)定分析。解決了福建省汽車外廓尺寸測(cè)量?jī)x的量值溯源問(wèn)題，為技術(shù)機(jī)構(gòu)開(kāi)展汽車外廓尺寸測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)提供了技術(shù)依據(jù)。

[1]何曉呁.一種車輛輪廓尺寸參數(shù)全自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)［J］.現(xiàn)代計(jì)算機(jī),2011：06.

[2]禹琳琳.基于激光測(cè)距技術(shù)的車輛寬高檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.電子設(shè)計(jì)工程,2011,19(10)：5.

[3]瞿乃斌，等.基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的汽車整車尺寸測(cè)量系統(tǒng)［J］.交通與計(jì)算機(jī)，2006,24（3）.

[4]劉慧英.基于0pencv的車輛輪廓檢測(cè)［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2010，10（12）：04.