CN111964578B - 一种整车参数测量坐标系的建立方法 - Google Patents

一种整车参数测量坐标系的建立方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种整车参数测量坐标系的建立方法，该方法如下：确定车身表面多个基准点位在基准坐标系下的坐标；测量车身左右对称方向至少三组对称的硬点在基准坐标系下的坐标；利用多组对称硬点的对称中心创建Y源平面；对汽车停放的水平地面上从前到后任意取两点生成一条直线，将其投影到Y源平面得到X轴，Y源平面的法线方向作为Y轴，XY平面的法线方向作为Z轴；将驾驶员侧前轮轮心投影到Y源平面并将投影点作为整车测量坐标系原点，再采用点、线、面法完成整车测量坐标系建立。本发明不会损害整车外表面及内饰，可快速、精确对样车进行整车参数数据采集。

Description

一种整车参数测量坐标系的建立方法
技术领域
本发明属于汽车对标技术领域，尤其涉及一种整车参数测量坐标系的建立方法。
背景技术
乘用车的整车人机参数测量就是采用光学扫描仪等设备对样车进行整车参数数据采集的过程。在整车策划和开发阶段，要研究竞争车型整车人机参数相关信息，从而设定设计车型的目标值。为了更好地制定目标，指导新车设计，全面了解竞争车型的相关信息,保证其测量数据的可靠性，也要保证其测量信息的完备性。常规整车参数采集的方法：A、车身粘贴标记点，摆放编码点和比例尺利用专用相机进行拍照，导入软件中生成整车框架，使用光学扫描仪进行整车点云扫描；B、扫描完毕后利用逆向软件生成曲面并提取整车及主要零部件边界、人机尺寸数据。上述现有采用光学扫描仪采集整车参数存在如下问题：1、设备对环境光线要求大，整车需要喷涂显影剂和粘贴标记点，因此此方法对整车外表面及内饰损害大；2、设备操作空间大，不拆解情况下一些局部零部件无法扫描；3、扫描及后期数据处理时间较长。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种整车参数测量坐标系的建立方法，该方法能够解决采用常规光学扫描仪测量整车人机参数方法时对整车外表面及内饰损害大，导致一些比较昂贵的轿车无法进行测量，且后期数据处理时间较长的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的整车参数测量坐标系的建立方法，包括如下步骤：
步骤一、在车身表面设置多个基准点位：利用三坐标测量仪和蛙跳球测量得到各基准点位在基准坐标系下的坐标；其中，定义初次测量任意两个基准点位位置时三坐标测量仪的自带坐标系为基准坐标系；
步骤二、移动三坐标测量仪，对车身左右对称方向至少三组对称的硬点位置进行测量；每次测量根据测量范围内的任一基准点位在辅助坐标系下的坐标、基准坐标系下的坐标以及硬点在辅助坐标系下的坐标计算得到硬点在基准坐标系下的坐标；由此得到多组对称的硬点在基准坐标系下的坐标；利用多组对称硬点的对称中心创建整车参数测量坐标系的Y源平面；其中，定义每次移动三坐标测量仪后进行测量时三坐标测量仪的自带坐标系为辅助坐标系；
步骤三、将三坐标测量仪移动到驾驶员侧前车门处，***蛙跳命令，测量靠近驾驶员侧前车门的一个基准点位的三组蛙跳球，然后用三坐标测量仪对汽车停放的水平地面上从前到后任意取两点生成一条直线，将该直线投影到Y源平面得到X轴，Y源平面的法线方向作为Y轴，XY平面的法线方向作为Z轴；
步骤四、在设计载荷下测得驾驶员侧前轮轮心3并投影到Y源平面，将投影点作为整车测量坐标系原点，再采用点、线、面法完成整车测量坐标系建立。
进一步，所述步骤一中，在车身表面分散设置多个基准点位，每个基准点位设置一组蛙跳球，每组包含3个蛙跳球；将三坐标测量仪设置在靠近车身的位置，并使得其中有两个基准点位在三坐标测量仪测量范围内；通过三坐标测量仪对两个基准点位的蛙跳球进行测量得到这两个基准点位在基准坐标系下的坐标；移动三坐标测量仪，对此时测量范围内的未测量基准点位和步骤一已测量的任一基准点位进行测量；此时三坐标测量仪自带坐标系为辅助坐标系，根据未测量基准点位和步骤一已测量的该基准点位在辅助坐标系下的坐标，以及该已测量的基准点位在基准坐标系下的坐标，计算得到未测量基准点位在基准坐标系下的坐标；同理确定多个基准点位在基准坐标系下的坐标。
进一步，所述步骤一中，在左前、左后、右前、右后翼子板附近各设置一个基准点位。
进一步，所述步骤二中，在车身左右对称方向设置三组对称的硬点，利用三组对称硬点的对称中心创建整车参数测量坐标系的Y源平面。
进一步，所述步骤二中，在车身左右对称方向设置五组对称的硬点，对五组对称的硬点进行测量得到五组对称的硬点在基准坐标系下的坐标，进而得到五组对称硬点的五个对称中心，每四个对称中心形成一个平面，共形成五个平面，取其中任一平面度不超过公差要求的平面作为Y源平面。
进一步，所述步骤二中，在车身左右对称方向设置五组对称的硬点，对五组对称的硬点进行测量得到五组对称的硬点在基准坐标系下的坐标，进而得到五组对称硬点的五个对称中心，每四个对称中心形成一个平面，共形成五个平面，取其中任一平面度公差最小的平面作为Y源平面。
所述步骤二中，取具有圆形部位的部件作为测量元素，用三坐标测量仪测量圆周上三个点在基准坐标系下的坐标，进而得到三个点外接圆的圆心在基准坐标系下的坐标，将其作为硬点。
本发明的有益效果是：
1、本发明消除了常规光学扫描仪测量整车人机参数方法时，整车需要喷涂显影剂和粘贴标记点，对整车外表面及内饰损害大的问题；
2、本发明通过在汽车不同位置设置蛙跳球，建立样车与三坐标测量仪间的空间位置关系，能够保证前后数据的关联性，
3、本发明由于设置蛙跳球随车身姿态一起移动，因此在后续设备或汽车载荷发生变化时可通过蛙跳球将测量数据转换到所建的整车坐标系下。
4、本发明实现了将建立坐标系与整车设计坐标系相吻合的效果，并能有效地提高整车参数及人机尺寸测量速度，进而能够快速对不同车型人机数据采集且进行积累，保证产品对标参考，提高公司人机工程方案优化。能够解决采用常规光学扫描仪测量整车人机参数方法时，整车需要喷涂显影剂和粘贴标记点，对整车外表面及内饰损害大，导致一些比较昂贵的轿车无法进行测量，且后期数据处理时间较长的问题。本发明实现可快速、精确对样车进行整车参数数据采集。
附图说明
图1为在整车外部设置蛙跳点位及建立坐标系基础元素的一种具体实施例的示意图；
图2为图1中建立坐标系示例；
图3为整车参数三维测量结果。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明所述的一种整车参数测量及坐标系的建立方法，具体包括如下步骤：
步骤一、如图1所示，在车身上确定四个基准点位在基准坐标系下的坐标：
(1)在左前、左后、右前、右后翼子板附近各设置一个基准点位a、b、c、d，每个基准点位设置一组蛙跳球；其中每组包含三个蛙跳球，对应的基准点位为三个蛙跳球蛙跳点外接圆的圆心；
(2)将三坐标测量仪设置在靠近车身的位置，并使得其中有两个基准点位a、b在三坐标测量仪测量范围内，将此时三坐标测量仪自带坐标系作为基准坐标系；***蛙跳命令，通过三坐标测量仪测量两个基准点位a、b在基准坐标系下的坐标(xa,ya,za)、(xb,yb,zb)；
(3)移动三坐标测量仪，使得两个基准点位b、c在三坐标测量仪的测量范围内，将此时三坐标测量仪自带坐标系作为辅助坐标系，***蛙跳命令，通过三坐标测量仪测量两个基准点位b、c在辅助坐标系下的坐标(xb1,yb1,zb1)、(xc1,yc1,zc1)；
(4)根据基准点位b在基准坐标系下的坐标(xb,yb,zb)、在辅助坐标系下的坐标(xb1,yb1,zb1)和基准点位c在辅助坐标系下的坐标(xc1,yc1,zc1)计算得到基准点位c在基准坐标系下的坐标(xc,yc,zc)；
同理，可以得到基准点位d在基准坐标系下的坐标(xd,yd,zd)。
步骤二、创建Y源平面：
(1)在车身左右对称方向分散设置5组对称硬点，分别为L1-L5、R1-R5；
(2)移动三坐标测量仪，使基准点位a和硬点L1-L4在其测量范围内，将此时三坐标测量仪自带坐标系作为辅助坐标系；测量基准点位a和硬点L1-L4在辅助坐标系下的坐标；
(3)利用基准点位a和硬点L1-L4在辅助坐标系下的坐标，以及基准点位a在基准坐标系下的坐标(xa,ya,za)，计算得到硬点L1-L4在基准坐标系下的坐标；
同理，利用基准点位b、c、d可得到其他硬点L5和R1-R5在基准坐标系下的坐标；
(4)根据五组对称硬点在基准坐标系下的坐标得到对应的五个对称中心，每四个对称中心形成一个平面，共形成五个平面，取其中任一平面度不超过公差要求的平面作为Y源平面，取其中任一平面度公差最小的平面作为Y源平面，能够保证Y源平面与Z源平面的垂直度。
其中可以取车身上具有圆形部位的部件作为测量元素，用三坐标测量仪测量圆周上三个点在基准坐标系下的坐标，进而得到三个点外接圆的圆心在基准坐标系下的坐标，将其作为硬点。例如，可以取铰链固定螺栓法兰圆、锁环固定螺栓法兰圆等具有圆形部位的部件作为测量元素。
步骤三、将三坐标测量仪移动到驾驶员侧前车门处，***蛙跳命令，测量基准点位a的三组蛙跳球，然后用三坐标测量仪对汽车停放的水平地面上从前到后任意取两点2a、2b生成一条直线2，将直线2投影至Y源平面作为X轴，且车前进方向为其负方向，Y源平面的法向方向作为Y轴，向右为正，按右手坐标系法生成Z轴。
步骤四、在设计载荷下测得驾驶员侧前轮轮心3并投影到Y源平面，将投影点作为整车测量坐标系原点，再采用点、线、面法完成整车测量坐标系建立。建立完的整车测量坐标系如图2所示。
利用整车测量坐标系，可以测量整车参数并利用CATIA软件进行数据处理生成人机线框图。如图3所示。
所述的步骤一中，基准点位的数量根据车身长短和三坐标测量仪测量臂的长度确定，车身较长、较宽，测量臂较短时，可以增加基准点位的数量。对当车身较短而测量臂较长，可以减少基准点位的数量，只要能够满足测量需要即可。
所述的步骤二中，也可以在车身左右对称方向分散设置3组对称硬点、4组对称硬点或者6组对称硬点。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种整车参数测量坐标系的建立方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、在车身表面设置多个基准点位：利用三坐标测量仪和蛙跳球测量得到各基准点位在基准坐标系下的坐标；其中，定义初次测量任意两个基准点位位置时三坐标测量仪的自带坐标系为基准坐标系；
步骤二、移动三坐标测量仪，对车身左右对称方向至少三组对称的硬点位置进行测量；每次测量根据测量范围内的任一基准点位在辅助坐标系下的坐标、基准坐标系下的坐标以及硬点在辅助坐标系下的坐标计算得到硬点在基准坐标系下的坐标；由此得到多组对称的硬点在基准坐标系下的坐标；利用多组对称硬点的对称中心创建整车参数测量坐标系的Y源平面；其中，定义每次移动三坐标测量仪后进行测量时三坐标测量仪的自带坐标系为辅助坐标系；
步骤三、将三坐标测量仪移动到驾驶员侧前车门处，***蛙跳命令，测量靠近驾驶员侧前车门的一个基准点位的三组蛙跳球，然后用三坐标测量仪对汽车停放的水平地面上从前到后任意取两点生成一条直线，将该直线投影到Y源平面得到X轴，Y源平面的法线方向作为Y轴，XY平面的法线方向作为Z轴；
步骤四、在设计载荷下测得驾驶员侧前轮轮心（ 3） 并投影到Y源平面，将投影点作为整车测量坐标系原点，再采用点、线、面法完成整车测量坐标系建立。
2.根据权利要求1所述的整车参数测量坐标系的建立方法，其特征在于所述步骤一中，在车身表面分散设置多个基准点位，每个基准点位设置一组蛙跳球，每组包含3个蛙跳球；将三坐标测量仪设置在靠近车身的位置，并使得其中有两个基准点位在三坐标测量仪测量范围内；通过三坐标测量仪对两个基准点位的蛙跳球进行测量得到这两个基准点位在基准坐标系下的坐标；移动三坐标测量仪，对此时测量范围内的未测量基准点位和步骤一已测量的任一基准点位进行测量；此时三坐标测量仪自带坐标系为辅助坐标系，根据未测量基准点位和步骤一已测量的该基准点位在辅助坐标系下的坐标，以及该已测量的基准点位在基准坐标系下的坐标，计算得到未测量基准点位在基准坐标系下的坐标；同理确定多个基准点位在基准坐标系下的坐标。
3.根据权利要求2所述的整车参数测量坐标系的建立方法，其特征在于所述步骤一中，在左前、左后、右前、右后翼子板附近各设置一个基准点位。
4.根据权利要求1所述的整车参数测量坐标系的建立方法，其特征在于所述步骤二中，在车身左右对称方向设置三组对称的硬点，利用三组对称硬点的对称中心创建整车参数测量坐标系的Y源平面。
5.根据权利要求1所述的整车参数测量坐标系的建立方法，其特征在于所述步骤二中，在车身左右对称方向设置五组对称的硬点，对五组对称的硬点进行测量得到五组对称的硬点在基准坐标系下的坐标，进而得到五组对称硬点的五个对称中心，每四个对称中心形成一个平面，共形成五个平面，取其中任一平面度不超过公差要求的平面作为Y源平面。
6.根据权利要求1所述的整车参数测量坐标系的建立方法，其特征在于所述步骤二中，在车身左右对称方向设置五组对称的硬点，对五组对称的硬点进行测量得到五组对称的硬点在基准坐标系下的坐标，进而得到五组对称硬点的五个对称中心，每四个对称中心形成一个平面，共形成五个平面，取其中任一平面度公差最小的平面作为Y源平面。
7.根据权利要求1所述的整车参数测量坐标系的建立方法，其特征在于所述步骤二中，取具有圆形部位的部件作为测量元素，用三坐标测量仪测量圆周上三个点在基准坐标系下的坐标，进而得到三个点外接圆的圆心在基准坐标系下的坐标，将其作为硬点。
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