一种驾驶室晃动测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种驾驶室晃动测量装置及方法，本发明专利技术利用陀螺仪测量驾驶室三个转动方向的角速度，激光位移传感器测量驾驶室三个平动方向的位移，振动加速度传感器测量驾驶室底板四个角振动加速度值，将三个角速度与三个位移进行数据归一化，对每一个物理值进行打分，同时对六个物理量进行赋权，相乘后得到驾驶室晃动烈度评价指标，将四个点的振动加速度计算均值与方差，作为驾驶室晃动人体感受评价指标。

【技术实现步骤摘要】
一种驾驶室晃动测量装置及方法
本专利技术属于工程机械
，涉及工程车辆驾驶室晃动测量与评估，具体涉及一种驾驶室晃动测量装置，还涉及一种基于此测量装置的测量方法。
技术介绍
工程机械作为重要的工程建设设备在道路施工、矿山开采以及各种工程建设中大量使用，其性能好坏直接影响到工程建设的速度和效率。随着驾驶员群体不断扩大，他们对工作环境的要求也日益提高，驾驶员对工程机械舒适性的评价直接影响到该产品的销量，驾驶室的声振舒适性已成为行业新的关注热点。由于工程车辆工作场地的路面状况及工作环境比较恶劣，国内整机在使用过程中经常出现驾驶室振颤、驾驶室辐射噪声大、发动机振动剧烈、发动机及驾驶室附件疲劳断裂等振动问题。目前，通过市场反馈，驾驶室存在严重的振动及晃动问题，主要表现为驾驶室剧烈晃动、零部件断裂损坏及悬置系统隔振效果较差。由于工程车辆驾驶室结构复杂多变，目前市面上没有驾驶室晃动的测量方法及评价标准，如何准确测量驾驶室晃动特性，进而对驾驶室晃动进行评价、指导改进设计，是工程机械行业内亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种驾驶室晃动测量装置，依据位移、角速度和加速度来评价驾驶室晃动。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种驾驶室晃动测量装置，其特征是，包括数据采集系统、陀螺仪、三个激光位移传感器以及四个三向振动加速度传感器；陀螺仪固定在驾驶室质心处，用来测量驾驶室三个方向的角速度；三个激光位移传感器分别在驾驶室的横向、纵向、垂向布置，对准驾驶室质点，用来测量驾驶室三个方向的位移；四个三向加速度传感器吸附在驾驶室底板四角处，用来测量驾驶室底板四个角振动加速度值；数据采集系统分别采集陀螺仪、三个激光位移传感器以及四个三向振动加速度传感器的测量数据；并基于测量数据获得驾驶室晃动评价结果。进一步的，陀螺仪用支架固定在驾驶室质心处。进一步的，四个三向加速度传感器通过强磁座吸附在驾驶室底板四角处。相应的，本专利技术还提供了一种驾驶室晃动测量方法，其特征是，包括：获取各传感器的测量数据，包括驾驶室三个方向的位移、三个方向的角速度，以及三个方向四个角振动加速度值；将三个位移与三个角速度作为评价指标，计算评价指标的加权和作为最终评价结果，依据最终评价结果评价驾驶室晃动剧烈程度；计算各方向加速度均值和标准差，依据加速度均值评价驾驶室振动剧烈程度，依据加速度标准差评价驾驶室晃动剧烈程度。进一步的，获取各传感器的测量数据，包括：每个传感器重复采集三次，每次采集的数据为数据量随时间变化的曲线，提取曲线的最大值作为每次采集数值，并求出三次采集数据的平均值作为各传感器的测量值。进一步的，计算评价指标的加权和之前，还包括：对三个位移量与三个角速度进行数据归一化处理。进一步的，对三个位移量进行数据归一化处理，包括：其中，i取值为x，y，z；Limax为位移量中最大值，Li为位移量，Limin为移量中最小值。进一步的，对三个角速度进行数据归一化处理，包括：其中，i取值为x，y，z；ωimax为角速度中最大值，ωi为角速度，ωimin为角速度中最小值。进一步的，计算评价指标的加权和，包括：对每个评价指标进行赋权，计算总评价分值T作为最终评价结果。T＝α1lx+α2ly+α3lz+α4wx+α5wy+α6wz其中，lx、ly、lz为归一化后的位移量，wx、wy、wz为归一化后的角速度量，αi为加权因子。进一步的，计算各方向加速度均值和标准差，包括：各方向加速度均值：其中，ai为某个方向的四个角加速度值；各方向标准差：与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：(1)本专利技术提供了一套切实可行的测量装置与测量方法，可以快速、有效的完成驾驶室晃动测量；(2)本专利技术拓展了位移、角速度等测量参数，弥补了单一依靠加速度来评价驾驶室晃动的缺陷；(3)本专利技术制定了统一的总体评价指标，避免了多评价指标的分散；(4)本专利技术可以有效指导驾驶室晃动优化设计。附图说明图1是本专利技术方法的流程图；图2是本专利技术中传感器的布置位置。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术的一种驾驶室晃动测量装置，参见图1和图2所示，包括数据采集系统、陀螺仪、三个激光位移传感器以及四个三向振动加速度传感器；陀螺仪固定在驾驶室质心处，用来测量驾驶室三个转动方向的角速度；三个激光位移传感器分别在驾驶室的横向、纵向、垂向布置，对准驾驶室质点，用来测量驾驶室三个平动方向的位移；四个三向加速度传感器吸附在驾驶室底板四角处，用来测量驾驶室底板四个角振动加速度值；数据采集系统分别采集陀螺仪、三个激光位移传感器以及四个三向振动加速度传感器的测量值；并基于测量值获得驾驶室晃动评价结果。本专利技术中陀螺仪测量驾驶室三个转动方向的角速度，激光位移传感器测量驾驶室三个平动方向的位移，振动加速度传感器测量驾驶室底板四个角振动加速度值，将三个角速度与三个位移进行数据归一化，对每一个物理值进行打分，同时对六个物理量进行赋权，相乘后得到驾驶室晃动烈度评价指标，将四个点的振动加速度计算均值与方差，作为驾驶室晃动人体感受评价指标。基于上述的装置，本专利技术的一种驾驶室晃动测量方法，参见图1和图2所示，包括以下过程：第一步，搭建驾驶室晃动测量装置。将四个三向加速度传感器与强磁座固定，并吸附在驾驶室底板四角刚度大处；将陀螺仪用支架固定在驾驶室质心处；将三个激光位移传感器分别在驾驶室的横向、纵向、垂向布置，距离驾驶室壁板100mm，对准驾驶室质点。所有传感器布置完成后，将布置好的传感器连接数据采集系统，打开数据采集系统，对每个传感器进行校准，并对每个传感器对应的数据采集通道进行初始值设置，准备采集数据。第二步，获取各传感器测量的数据。按照设定工况进行采集，考虑到工程车辆工况的复杂性与不稳定性，每个传感器重复采集三次，每次采集的数据为数据量随时间变化的曲线，提取曲线的最大值作为每次采集数值，并求出三次采集数据的平均值作为各传感器的测量值。陀螺仪测量驾驶室三个转动方向的角速度，激光位移传感器测量驾驶室三个平动方向的位移，振动加速度传感器测量驾驶室底板四个角振动加速度值。以驾驶室的质心为原点建立三维空间坐标系，纵向是Y轴，横向是X轴，垂向是Z轴。三个激光位移传感器获得的数据为：X方向的相对位移为Lx，Y方向的相对位移为Ly，Z方向的相对位移为Lz，三维空间的位移为：陀螺仪获得的数据为：绕X方向的角速度为ωx，绕Y方向的相对位移为ωy，绕Z方向的相对位移为ωz，三维空间的角速度为：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种驾驶室晃动测量装置，其特征是，包括数据采集系统、陀螺仪、三个激光位移传感器以及四个三向振动加速度传感器；/n所述陀螺仪固定在驾驶室质心处，用来测量驾驶室三个方向的角速度；/n所述三个激光位移传感器分别在驾驶室的横向、纵向、垂向布置，对准驾驶室质点，用来测量驾驶室三个方向的位移；/n所述四个三向加速度传感器吸附在驾驶室底板四角处，用来测量驾驶室底板四个角振动加速度值；/n数据采集系统分别采集陀螺仪、三个激光位移传感器以及四个三向振动加速度传感器的测量数据；并基于测量数据获得驾驶室晃动评价结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种驾驶室晃动测量装置，其特征是，包括数据采集系统、陀螺仪、三个激光位移传感器以及四个三向振动加速度传感器；
所述陀螺仪固定在驾驶室质心处，用来测量驾驶室三个方向的角速度；
所述三个激光位移传感器分别在驾驶室的横向、纵向、垂向布置，对准驾驶室质点，用来测量驾驶室三个方向的位移；
所述四个三向加速度传感器吸附在驾驶室底板四角处，用来测量驾驶室底板四个角振动加速度值；
数据采集系统分别采集陀螺仪、三个激光位移传感器以及四个三向振动加速度传感器的测量数据；并基于测量数据获得驾驶室晃动评价结果。


2.根据权利要求1所述的一种驾驶室晃动测量装置，其特征是，所述陀螺仪用支架固定在驾驶室质心处。


3.根据权利要求1所述的一种驾驶室晃动测量装置，其特征是，所述四个三向加速度传感器通过强磁座吸附在驾驶室底板四角处。


4.一种驾驶室晃动测量方法，其特征是，包括：
获取各传感器的测量数据，包括驾驶室三个方向的位移、三个方向的角速度，以及三个方向四个角振动加速度值；
将三个位移与三个角速度作为评价指标，计算评价指标的加权和作为最终评价结果，依据最终评价结果评价驾驶室晃动剧烈程度；
计算各方向加速度均值和标准差，依据加速度均值评价驾驶室振动剧烈程度，依据加速度标准差评价驾驶室晃动剧烈程度。


5.根据权利要求4所述的一种驾驶室晃动测量方法，其特征是，获取各传感器的测量数据，包括：
每个传感器重复采集三次，每次采集的数据为数据量随时间变...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘汉光，苏俊收，张达，
申请(专利权)人：徐工集团工程机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32