【摘" 要】汽車專用三維H點假人裝置的校準項目包括諸多質量和空間尺寸等,本文依據(jù)GB/T 29120—2012 《H點和R點確定程序》以及JJF(機械)1065—2021《汽車專用三維H點假人裝置(HPM)校準規(guī)范》對三維H點裝置的質量、幾何尺寸等計量特性進行深入探究,認真分析了校準過程中的不確定度,并總結出了分析示例。
【關鍵詞】汽車碰撞假人;不確定度;三維H點;校準
中圖分類號:U463.6" " 文獻標志碼:A" " 文章編號:1003-8639( 2022 )12-0084-02
Uncertainty Analysis of Calibration of Three-dimensional H-point Machine for Vehicle Dedicated
SU Heng,F(xiàn)ENG Zhu,HAN Yan-xiang,WANG Hai-jun
(CATARC Automotive Test Center(Tianjin)Co.,Ltd.,Tianjin 300300,China)
【Abstract】The calibration project of 3D H-point dummies for automobiles includes many qualities and space dimensions,etc. In this paper,based on GB/T 29120—2012“Procedure for H-point and R-point Determination”and JJF(mechanical)1065—2021“Calibration Specifications of Three-dimensional H-point Machine for Vehicle Dedicated”,the quality,geometric size and other measurement characteristics of three-dimensional H point device are deeply explored,and the uncertainty in the calibration process is carefully analyzed. And the analysis example is summarized.
【Key words】dummies for auto crash test;the uncertainty;3D H-point;calibration
1" 引言
三維H點裝置用于測定車輛上的實際H點和實際軀干角的裝置[1]。汽車專用三維H點假人裝置(HPM)校準項目包括諸多質量和空間尺寸等,以H點(中心)與水平面的距離、軀干角測量面相對鉛垂面角度、座板和背板總成質量為例,分別進行尺寸、角度、質量的測量不確定評定。校準所用到的標準器及設備精度指標如下。
1)幾何尺寸測量可使用以下測量儀器:①卡尺,最大允許誤差不大于±0.25mm;②坐標測量機,最大允許誤差不大于±0.25mm。
2)角度測量使用傾角儀測量,傾角儀測量范圍±90°或 ±180°,最大允許誤差不大于±0.05°。
3)質量測量使用電子秤測量,電子秤示值量程100kg,精度等級III級。
由于人員主觀操作和標準器具測量,試驗過程有諸多因素會造成校準結果的偏差,因此有必要對其結果進行不確定度的評定。
2" 三維H點裝置簡述
三維H點裝置簡稱HPM,如圖1所示。背板和座板用增強塑料和金屬制成;它們模擬人體的軀干和大腿,兩者機械地鉸接于“H”點處。一個量角器固定在鉸接于“H”點的探測桿上,用于測量實際靠背角。固定在座板上的可調節(jié)大腿桿確定大腿中心線,并作為臀部張角量角器的基準線。
小腿桿件在連接膝部的T形桿處與座板總成相連,該T形桿是可調大腿桿的橫向延伸。在小腿桿上裝有量角器,以便測量膝部角。鞋和腳總成上刻有度數(shù),用來測量腳部角。兩個水平儀確定裝置的空間位置,軀干各重塊放在對應部位重心處,用以提供76kg男子對座椅相同的壓力。
3" H點(中心)與水平面的距離的不確定度評定
3.1" 測量模型
將HPM按照標準方法定位完成后,使用坐標測量機分別測量HPM左右H點坐標。其z坐標即為左右H點到水平面的距離,因此H點(中心)與水平面的距離可表示為:
d=
式中:zl——左側H點z坐標值;zr——右側H點z坐標值。
靈敏度系數(shù):c1==0.5,c2==0.5。
因此,H點(中心)與水平面的距離測量的合成標準不確定度為:
uc=
3.2" 不確定度的計算
1)左側H點z坐標引入的不確定度u1
測量重復性引入的不確定度采用A類評定方法,重復測量10次,測量結果見表1,均值zl=97.708mm,標準差s(zl)=0.125mm,即測量重復性引入的不確定度u1A=0.125mm。
根據(jù)坐標測量機的設備校準證書,擴展不確定度U=0.013mm(k=2),因此設備引入的標準不確定度u1B==6.500×10-3mm。
因此左側H點z坐標引入的不確定度u1==0.126mm。
2)右側H點z坐標引入的不確定度u2
采用相同方法,重復測量結果見表2,均值zr=97.276mm,標準差s(zr)=0.050mm,測量重復性引入的不確定度u2A=0.050mm,測量設備引入的不確定度u2B=6.500×10-3 mm,不確定分量u2==0.051mm。
3)合成不確定
各不確定度分量及其靈敏度系數(shù)見表3,按照下式計算合成不確定度。
uc==0.068mm
4)擴展不確定度
取包含因子k=2,其擴展不確定為U=k×uc=0.136mm。
4" 軀干角測量面相對鉛垂面角度的不確定度評定
4.1" 測量模型
將HPM按照標準方法定位完成后,使用傾角測量儀直接測量軀干角測量面的角度。
因此可直接對軀干角測量面相對鉛垂面角度測量值α進行標準不確定度評估。
4.2" 不確定度計算
1)標準不確定度的計算
測量重復性引入的不確定度采用A類評定方法,重復測量10次,測量結果見表4,均值α=0.01°,標準差s(α)=0.01°,即測量重復性引入的不確定度uA=0.01°。
傾角測量儀的精度為lt;0.05°,即區(qū)間半寬a=0.05°,按照矩形分布取k=,因此設備引入的標準不確定度uB==0.03°。
因此軀干角測量面角度的不確定度u==0.03°。
2)擴展不確定度
取包含因子k=2,其擴展不確定為U=k×u=0.06°。
5" 座板和背板總成質量的不確定度評定
5.1" 測量模型
該質量為直接測量,因此可直接對座板背板總成質量測量值m1進行標準不確定度評定。
5.2" 不確定度計算
1)標準不確定度的計算
測量重復性引入的不確定度采用A類評定方法,重復測量10次,測量結果見表5,均值m1=19.279kg,標準差s(m1)=0.001kg,即測量重復性引入的不確定度uA=0.001kg。
根據(jù)電子秤的設備校準證書,擴展不確定度U=0.0008kg(k=2),因此設備引入的標準不確定度uB==0.0004kg。
因此座板背板總成質量的不確定度u==0.001kg。
2)擴展不確定度
取包含因子k=2,其擴展不確定為U=k×u=0.002kg。
6" 總結
本文對汽車專用三維H點假人裝置的校準過程進行了討論,針對各種誤差來源,結合實際試驗情況列出了一套完整的不確定度評定案例,對于提高三維H點假人裝置校準有效性有一定的意義。
參考文獻:
[1] GB/T 29120—2012,H點和R點確定程序[S].
[2] 陳錫林,朱凱捷,周新良. 測量用三維H點裝置的尺寸校準技術研究[J]. 北京汽車,2012(5):2.
[3] PageAdmin CMS. 汽車碰撞試驗假人的部分標定試驗[Z].
[4] JJF(機械)1065—2021,汽車專用三維H點假人裝置(HPM)校準規(guī)范[S].
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