СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ТОЧЕК КУЗОВА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ПРИ ПРАВКЕ Российский патент 2004 года по МПК B21D1/12 

Изобретение относится к способам контроля положения точек кузова транспортного средства и может использоваться в машиностроительной промышленности, авторемонтном производстве и в автосервисах для контроля геометрии кузовов после и в процессе правки.

Известен способ измерения положения точек кузова при ремонте, реализуемый с помощью линейных мер длины - рулетки, штангенциркуля, металлической линейки [см. “Приемка, ремонт и выпуск из ремонта кузовов легковых автомобилей предприятиями автотехобслуживания”. РД 37.009.024-92, М. АО “Автосельхозмаш-Холдинг”, 1992 г.]. Он обеспечивает измерение взаимного положения точек кузова, лежащих в одной плоскости и доступных для измерения линейной мерой.

Недостатком данного способа является низкая производительность, возможность прогиба линейной меры при больших расстояниях и невозможность автоматизации измерений.

Известен способ измерения, реализованный в установке для контроля положения точек кузова транспортного средства [см. а.с. №1706742 СССР, кл. B 21 D 1/12, опубл. 23.01.92 г.]. Он предусматривает измерение положения точек с помощью измерительных элементов, выполненных в виде датчиков поворота, рамок, ролика и нерастяжимой нити, один конец которой закреплен на ролике, а другой оснащен узлом крепления к контролируемой точке кузова, аналого-цифрового преобразователя, ЭВМ и устройства представления информации. Измерительный элемент позволяет определять координаты точки в сферической системе координат - по углам между проекциями радиус-вектора(нити) на координатные плоскости и длине радиус-вектора.

Недостатками способа являются необходимость и сложность крепления нити на кузове в установленном месте (в контрольной точке), что увеличивает продолжительность и снижает точность измерений, необходимость большого количества (не менее трех) точек, а следовательно, и измерительных элементов, что увеличивает стоимость установки, необходимость измерения длины нити другой линейной мерой.

Задачей изобретения является повышение точности и снижение продолжительности измерений положения точек кузова.

Поставленная задача решается тем, что в способе измерения положения точек кузова транспортного средства при правке, включающем измерение пространственных координат точек, согласно изобретению задают расстояние между двумя измерительными элементами, в качестве которых используют излучатели лазерного типа, установленные на матрице и соединенные с датчиками угла поворота в двух плоскостях, наводят оба луча на одну точку кузова, мысленно проецируют ее на горизонтальную плоскость и строят виртуальную пирамиду, определяют угол между одним из лучей и его проекцией на горизонтальную плоскость и углы между проекциями на самой горизонтальной плоскости и определяют пространственные координаты вышеуказанной точки кузова в заданной системе координат, потом наводят оба луча на вторую точку кузова, определяют пространственные координаты второй точки кузова аналогично первой точке и определяют расстояние между двумя точками по трем координатам, которое сравнивают с эталонным размером.

На Фиг.1 показана общая схема измерения по предлагаемому способу; на фиг.2 - измерительный элемент на основе излучателя лазерного типа.

Измерительный элемент состоит из рамки 1, ось которой закреплена в неподвижных опорах 2. На оси рамки 1 расположен датчик 3 углового перемещения. На рамке 1 закреплена вторая рамка 4 в опорах 5. На оси вращения рамки 4 установлен датчик 6 углового перемещения. В рамке 4 закреплен излучатель 7 лазерного типа.

Измерение контрольных размеров кузова производим следующим образом (см. Фиг.1). Устанавливаем измерительные элементы на матрицу (разграфленную поверхность) в точки с координатами А и В (расстояние между ними известно и кратно шагу матрицы). Берем нулевые точки отсчета для измерения углов ϕ, γ и α: ϕ - это угол АВС; γ - это угол ВАС; α - это угол DAC.

Для отсчета нуля углов ϕ и γ наводим излучатели 7 друг на друга и фиксируем нуль. Для отсчета нуля угла α берем горизонтальную плоскость, которую определяем как перпендикуляр к вертикали (вертикаль выставляем по отвесу).

Наводим оба излучателя 7 на точку D. Мысленно проецируем точку D на горизонтальную плоскость, получаем точку С, строим виртуальную пирамиду ABCD. Измеряем значения углов ϕ, γ, α. Рассчитываем угол ψ=180-(γ+ϕ), где ψ - это угол АСВ.

Из треугольной пирамиды ABCD вычисляем координаты точки D, а именно так, как известно, что

AB/Sinψ=AC/Sinϕ,

то

AC=(AB·Sinϕ)/Sinψ.

Так как

AC=AD·Cosα,

а

AD=AC/Cosα,

то высота пирамиды

DC=AD·Sinα.

Зная длину катета АС и величину угла γ, находим проекции вектора АС на оси Х и Y. Проекция на ось Z=DC. Таким образом, определены координаты точки D (х, у, z).

Далее наводим оба излучателя 7 на точку D'. Мысленно проецируем точку D' на горизонтальную плоскость, получаем точку С', строим виртуальную пирамиду ABC'D'. Измеряем значения углов ϕ', γ', α'. Координаты точки D' (x₁, y₁, z₁) определяем аналогично координатам точки D. Зная координаты точек D и D', можно определить отрезок [DD'], который мы сравниваем с эталонным размером (регламентируемым нормативными документами).

Пример конкретного выполнения

Устанавливаем излучатели 7 лазерного типа с устройством измерения углов на матрицу в точки А и В. Шаг матрицы равен 800 мм, следовательно, расстояние АВ=2400 мм. Наводим сначала оба луча на точку D. Мысленно проецируем точку D на горизонтальную плоскость и получаем точку С. Строим виртуальную пирамиду ABCD. Определяем угол α - это угол между лучом AD и его проекцией АС, и углы γ и ϕ. Угол ψ - это угол между проекциями АС и АВ. Угол ϕ - это угол между проекциями АВ и ВС. Угол ψ - угол между проекциями АС и ВС. Эти углы в нашем примере равны: γ=57°; ϕ=40°; α=52,27°; γ=180°-(57°+40°)=83°.

Вычисляем координаты точки D

AB/sinψ=AC/sinϕ,

AC=(AB·sinϕ)/sinψ=(2400·0,643)/0,9925=1554,86 мм,

AC=AD·cosα,

AD=AC/cosα=1554,86/0,612=2540,6 мм,

DC=AD·sinα=2540,6·0,7909=2009,36 мм.

Зная длину катета АС и величину угла γ, находим проекции вектора АС на оси Х и Y. Таким образом, определены координаты точки D (x, y, z).

Точка D (2046,4; 1303,89; 2009,36).

Наводим оба излучателя 7 на точку D'. Мысленно проецируем точку D' на горизонтальную плоскость и получаем точку С'. Строим виртуальную пирамиду ABC'D' с углами α', γ', ϕ', ψ'. Эти углы в нашем примере равны: α'=42,83°; γ'=36,3°; ϕ'=62°; ψ'=180°-(36,3°+62°)=81,7°.

Вычисляем координаты точки D':

AB/sinψ'=AC'/sinϕ'

AC'=(AB·sinϕ')/sinψ'=(2400·0,883)/0,9895=2141,68 мм.

AC'=AD'·cosα',

AD'=AC'/cosα'=2141,68/0,733=2921,8 мм.

D'C'=AD'·sinα'=2921,8·0,6798=1986,24 мм.

Зная длину катета АС' и величину угла γ', находим проекции вектора АС' на оси Х и У. Таким образом, определены координаты точки D' (x¹, y¹, z¹).

Точка D' (2926,04; 1267,9; 1986,24).

Расстояние между точками D и D' будет определяться как разность координат

При погрешности измерения угла в 5 угловых минут (что соответствует современным угловым датчикам) погрешность измерения вышеуказанного расстояния составит 0,168%.

Преимуществами данного способа являются следующие:

- при помощи всего лишь двух измерительных элементов он позволяет контролировать все видимые (с данных положений измерительных элементов на матрице) точки кузова, а при необходимости измерения с другой стороны измерительные элементы устанавливаются в другие гнезда матрицы;

- повышается точность измерения вследствие более точного наведения лучей на контролируемую точку;

- повышаются скорость измерения и производительность способа вследствие исключения необходимости закрепления нитей на контролируемой точке кузова;

- отпадает необходимость измерения длины нити другой линейной мерой.

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться для контроля геометрии кузовов при правке. Способ включает измерение пространственных координат точек. Для этого задают расстояние между двумя измерительными элементами, в качестве которых используют излучатели лазерного типа. Их устанавливают на матрице и соединяют с датчиками угла поворота в двух плоскостях, наводят оба луча на одну точку кузова. Мысленно проецируют эту точку на горизонтальную плоскость и строят виртуальную пирамиду, определяют угол между одним из лучей и его проекцией на горизонтальную плоскость и углы между проекциями на самой горизонтальной плоскости. Затем определяют пространственные координаты вышеуказанной точки кузова в заданной системе координат, наводят оба луча на вторую точку кузова и определяют пространственные координаты второй точки кузова аналогично первой точке. Далее определяют расстояние между двумя точками по трем координатам, которые сравнивают с эталонным размером. Повышаются производительность процесса и точность контроля. 2 ил.

Способ контроля положения точек кузова транспортного средства при правке, включающий измерения пространственных координат точек, отличающийся тем, что задают расстояние между двумя измерительными элементами, в качестве которых используют излучатели лазерного типа, установленные на матрице и соединенные с датчиками угла поворота в двух плоскостях, наводят оба луча на одну точку кузова, мысленно проецируют ее на горизонтальную плоскость и строят виртуальную пирамиду, определяют угол между одним из лучей и его проекцией на горизонтальную плоскость и углы между проекциями на самой горизонтальной плоскости и определяют пространственные координаты вышеуказанной точки кузова в заданной системе координат, потом наводят оба луча на вторую точку кузова и определяют пространственные координаты второй точки кузова аналогично первой точке и определяют расстояние между двумя точками по трем координатам, которые сравнивают с эталонным размером.