顧楊丹　陳錫林　劉凱

摘 要：介紹了一種新的測(cè)量車輛外部尺寸的光學(xué)測(cè)量裝置，闡述了開發(fā)目標(biāo)、測(cè)量原理和方法，與傳統(tǒng)測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)比對(duì)，本測(cè)量裝置在提供測(cè)量精度的同時(shí)解決了測(cè)量場(chǎng)地緊缺的難題。

關(guān)鍵詞：車輛 外部尺寸 光學(xué)測(cè)量

1 引言

自從19世紀(jì)第一臺(tái)汽車問(wèn)世到現(xiàn)在，汽車產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)了100多年的發(fā)展，外型越來(lái)越美觀時(shí)尚，也越來(lái)越精致。汽車的測(cè)量方法也越來(lái)越多樣化，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車外部尺寸測(cè)量設(shè)備的測(cè)量精度也越來(lái)越高，在那么多的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備中尋求適合企業(yè)自身需求的測(cè)量手段也非易事，不求最貴，但求合適。本文通過(guò)企業(yè)自身的實(shí)際需要開發(fā)了一套適合的外部尺寸光學(xué)測(cè)量裝置。

2 開發(fā)目標(biāo)

車輛外部尺寸在生產(chǎn)一致性核查方面非常重要，測(cè)量的準(zhǔn)確與否對(duì)于最終結(jié)果起著非常重要的作用。測(cè)量準(zhǔn)確首要條件是測(cè)量設(shè)備精確度高，減少在測(cè)量過(guò)程中由于設(shè)備精度而導(dǎo)致的測(cè)量誤差。雙懸臂測(cè)量機(jī)用于車輛的外部尺寸測(cè)量，光從測(cè)量準(zhǔn)確度的角度出發(fā)是完全能符合要求的，但雙懸臂測(cè)量機(jī)對(duì)場(chǎng)地要求非常高，需要固定的場(chǎng)地，平時(shí)不開展此項(xiàng)試驗(yàn)時(shí)，場(chǎng)地就空置在那里，浪費(fèi)土地資源。便攜式三坐標(biāo)雖然對(duì)于場(chǎng)地的要求不高，但由于車輛外部尺寸測(cè)量范圍比較大，超過(guò)了便攜式三坐標(biāo)的測(cè)量范圍，需要通過(guò)多次蛙跳來(lái)實(shí)現(xiàn)尺寸測(cè)量，大大降低了測(cè)量的準(zhǔn)確性，加大了測(cè)量誤差。傳統(tǒng)的打點(diǎn)法測(cè)量車輛外部尺寸需要至少兩人配合，而且測(cè)量精度受限于測(cè)量設(shè)備和測(cè)量方式，對(duì)于車輛的高度測(cè)量更是準(zhǔn)確度不高?；谝陨显颍瑸榱私鉀Q實(shí)際工作中的需求，開發(fā)了這套車輛外部尺寸光學(xué)測(cè)量裝置。采用模塊化設(shè)計(jì)，具有便攜性及易安裝性，可將設(shè)備帶至檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速安裝。在保證測(cè)量精度的同時(shí)降低了測(cè)量場(chǎng)地的占用率，也減少了測(cè)量人員的數(shù)量，提高了工作效率。

3 測(cè)量原理

檢測(cè)裝置按六個(gè)功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，分別是車寬方向基準(zhǔn)懸臂模塊、車輛縱向?qū)?zhǔn)調(diào)節(jié)模塊、車輛長(zhǎng)度向靜態(tài)定點(diǎn)測(cè)量模塊、車輛高度檢測(cè)模塊、車輛寬度向靜態(tài)定點(diǎn)位置檢測(cè)模塊、車輛離地靜態(tài)檢測(cè)模塊。車輛對(duì)準(zhǔn)采用激光平行反射光線的原理，實(shí)現(xiàn)出射光線和反射光線處于同一縱向平面內(nèi)，從而達(dá)到對(duì)準(zhǔn)的目的。使用可拆卸、可移動(dòng)式激光測(cè)距儀配合雙向平行激光線進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量。利用十字標(biāo)線儀對(duì)應(yīng)激光線與車身外沿相切的原理，實(shí)現(xiàn)尺寸的檢測(cè)。檢測(cè)裝置兼顧靜態(tài)尺寸檢測(cè)，配備相應(yīng)功能的對(duì)中、定點(diǎn)檢測(cè)部分，整個(gè)檢測(cè)過(guò)程采用非接觸式檢測(cè)方式，不傷車身。檢測(cè)裝置采用輕質(zhì)碳纖維材質(zhì)，結(jié)合高強(qiáng)度航空鋁，保證檢測(cè)裝置剛性的同時(shí)將整體重量減至最輕，方便攜帶。采用快速插拔或快速開合的安裝方式，簡(jiǎn)化安裝，滿足快拆、快裝的形式。

4 測(cè)量方法

車輛外部尺寸光學(xué)測(cè)量裝置的底部放于車輛前端用硅膠材質(zhì)固定。通過(guò)調(diào)節(jié)測(cè)量裝置底座上的高精度數(shù)顯水平傾角儀調(diào)節(jié)垂直于X、Y平面與Z平面的夾角，使數(shù)顯水平儀調(diào)節(jié)至近似于“零”的位置。裝置底部的對(duì)中激光器射出的光線與車輛前部中心對(duì)中， 通過(guò)調(diào)節(jié)微調(diào)電機(jī)模組中的平移電機(jī)使對(duì)中激光器射出的光線與置于車輛后部的三菱鏡的返回線重合。通過(guò)調(diào)節(jié)完成底部激光器射出的激光線與車輛縱向?qū)ΨQ平面重合的工作，使碳纖維固定架上的測(cè)寬激光器射出的激光線平行于車輛的Y和Z平面，垂直于X平面。

車寬是指分別過(guò)車輛兩側(cè)固定突出部位（不包括后視鏡、側(cè)面標(biāo)志燈、示廓燈、轉(zhuǎn)向燈、折疊式踏板、防滑鏈以及輪胎與地面接觸變形部分）最外側(cè)點(diǎn)且平行于Y平面的兩平面之間的距離。通過(guò)測(cè)寬十字激光器在碳纖維固定架滑軌上移動(dòng)，固定架左側(cè)的激光器移至車輛的左側(cè)最外端與左側(cè)最外端相切，右側(cè)的激光器移至相切于車輛的右側(cè)最外端。通過(guò)激光測(cè)距儀測(cè)量車輛最外端兩點(diǎn)間的距離。輪距是指同一軸上兩端車輪中點(diǎn)之間的距離。跟車寬的測(cè)量原理相似，都是測(cè)量平行于Y平面且垂直于X和Z平面的兩平面之間的距離。

汽車長(zhǎng)是指分別過(guò)汽車前后最外端點(diǎn)且垂直于Y（車輛縱向?qū)ΨQ平面）和Z（車輛支承平面）平面的兩平面間的距離。將測(cè)寬十字激光器移至碳纖維支架的左右兩端，調(diào)節(jié)測(cè)長(zhǎng)裝置Y向調(diào)節(jié)螺絲及平行于Z平面的角度，使得測(cè)長(zhǎng)裝置的對(duì)齊激光器射出的激光線與測(cè)寬裝置的測(cè)寬激光器射出的激光線重合。調(diào)節(jié)測(cè)長(zhǎng)裝置X向的位置，使得射出的測(cè)長(zhǎng)激光線相切于車輛前部最外端點(diǎn)，記錄數(shù)據(jù)。將測(cè)長(zhǎng)裝置移至車輛后部，通過(guò)與前部一樣的調(diào)節(jié)方法，將測(cè)長(zhǎng)裝置投射出的激光線相切于車輛后部最外端點(diǎn)，兩次讀數(shù)差就是車長(zhǎng)。車輛軸距、前懸、后懸與車長(zhǎng)一致都是平行于X平面且垂直于Y和Z平面的兩平面間的距離，測(cè)量方法與車長(zhǎng)相同。

車高是指車輛最高點(diǎn)至Z平面的距離。將伸縮桿固定在三角支架上將激光器固定在伸縮桿上，通過(guò)調(diào)節(jié)三角支架和伸縮桿高度，使得激光器射出的激光線與車頂最高點(diǎn)相切，用鋼卷尺測(cè)量Z平面即底面到激光線的高度得出的值就是車輛的高度。

最小離地間隙是指車輛中間區(qū)域內(nèi)的最低點(diǎn)到Z平面的距離，中間區(qū)域?yàn)槠叫杏赮平面且月其等距離的兩平面之間所包含的部分，兩平面之間的距離為同一軸上兩端車輪內(nèi)緣最小距離的80%。將測(cè)長(zhǎng)十字激光標(biāo)線儀置于車輛前部，松開激光標(biāo)線儀調(diào)節(jié)螺栓，使標(biāo)線儀移至底部，并上下調(diào)節(jié)至合適的高度，將激光線投射至放于車輛后部的白板上，在光線似斷非斷時(shí)，基本碰到了車輛的最底部，測(cè)量激光線至底面的距離，即車輛的最小離地間隙。

5 比對(duì)分析

選取某品牌的乘用車一臺(tái)，分別用雙懸臂儀、重錘打點(diǎn)法以及本裝置測(cè)量車輛的長(zhǎng)、寬、高、軸距、輪距、前懸、后懸以及最小離地間隙，雙懸臂和重錘無(wú)法探測(cè)到車輛底部最低點(diǎn)，故最小離地間隙沒(méi)法測(cè)量，具體測(cè)量數(shù)據(jù)見表1。

根據(jù)該車型提供的理論值，各測(cè)量設(shè)備及方法的測(cè)量結(jié)果與理論值之間的誤差見表2。

從表中不難發(fā)現(xiàn)本裝置在各項(xiàng)目中的測(cè)量誤差明顯優(yōu)于重錘打點(diǎn)的測(cè)量方法，跟雙懸臂的測(cè)量誤差相比，不相上下，某幾個(gè)項(xiàng)目略勝于其，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定車輛長(zhǎng)度的測(cè)量誤差為1%，本裝置測(cè)量的尺寸數(shù)據(jù)的測(cè)量誤差完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求，與另外兩種測(cè)量設(shè)備和方法相比，最大的優(yōu)勢(shì)在于能毫不費(fèi)力的測(cè)量車輛最小離地間隙，且測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

6 結(jié)語(yǔ)

車輛外部尺寸測(cè)量從測(cè)量原理來(lái)說(shuō)不是什么難題，在場(chǎng)地有限的情況下，要怎么合理利用資源也是值得思考的。本文介紹的這套光學(xué)測(cè)量裝置在解決場(chǎng)地緊缺的同時(shí)保證了測(cè)量精度，對(duì)于有效的開展外部尺寸測(cè)量工作有著非常大的幫助，為檢測(cè)工作的順利開展提供了基礎(chǔ)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T 3730.3-1992.汽車和掛車的術(shù)語(yǔ)及其定義車輛尺寸.

[2]GB/T 12673-1990.汽車主要尺寸測(cè)量方法.

[3]GB/T 15089-2001.機(jī)動(dòng)車輛及掛車分類.