專利名稱：基于三軸并聯(lián)機構(gòu)原理的汽車前照燈調(diào)光系統(tǒng)實驗平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車制造行業(yè)中的測試裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種用于汽車前照燈調(diào)光系統(tǒng)的實驗裝置。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的發(fā)展和人們對汽車主動安全性要求的提高，汽車前照燈自適應(yīng)照明系統(tǒng)(Adaptive Front-lighting System，簡稱AFS)正逐漸得到應(yīng)用。
AFS是一種先進的汽車前照燈照明系統(tǒng)，采用過該系統(tǒng)，汽車在負載變化或者由于加減速以及路面坡度變化時，能夠保持前照燈照射高度始終不變；另一方面，汽車在彎曲的道路上行走時，對應(yīng)該汽車的轉(zhuǎn)彎半徑和行走速度，可以把前方彎道盡可能照明。所以，AFS可以根據(jù)車輛所處的不同路況和不同運動狀態(tài)自動調(diào)整并分配照射光形，從而達到最佳照明狀態(tài)，為安全駕駛提供保障。
目前，國內(nèi)一些新近上市的中高檔車型已經(jīng)裝備了進口的AFS系統(tǒng)，主要提供了前照燈照射高度自動調(diào)節(jié)和彎道自動調(diào)節(jié)等功能。
國內(nèi)各汽車制造廠商在自主研發(fā)AFS系統(tǒng)方面正處于起步階段。
為了研發(fā)AFS，首先需要在實驗室環(huán)境下搭建一個與實車尺寸相近的實驗平臺，驗證AFS原理的正確性，從而為進一步實車實驗做準備。該實驗平臺主要用于模擬車輛底盤相對于地面的夾角變化，包括由于車輛前后負載變化或加減速運動而引起的底盤俯仰傾角變化，以及由于車輛左右負載變化或轉(zhuǎn)彎而引起的底盤側(cè)傾角變化。
1965年，英國高級工程師Stewart發(fā)表了名為“A Platform with Six Degress of Freedom”的論文，提出了一種新型的、6自由度的空間并聯(lián)機構(gòu)，它由上下2個平臺和6個并聯(lián)的、可獨立自由伸縮的桿件組成，伸縮桿和平臺之間通過兩組球鉸鏈連接；這6根桿件可以獨立地上下伸縮，它分別由球鉸和虎克鉸與上、下平臺聯(lián)接；將下平臺固定，則上平臺就可進行6個自由度的獨立運動，在三維空間可以做任意方向的移動和繞任何方向、位置的軸線轉(zhuǎn)動，被稱為Stewart平臺；若將下平臺作為固定平臺，以伸縮桿的位移作為輸入變量，則可以控制上平臺的空間位移和姿態(tài)。
由于Stewart平臺機構(gòu)的動作特性，將其作為AFS的實驗平臺，用以模擬車輛底盤相對于地面的夾角變化是十分適合的。
但是，現(xiàn)有Stewart平臺機構(gòu)是一個包含多閉環(huán)的復(fù)雜多體系統(tǒng)，對于這種復(fù)雜的多體系統(tǒng)，其建模過程相當繁瑣，控制、計算量十分龐大，雖然有許多專家學(xué)者提出了一些先進的控制方法可以達到較好的控制性能，但也為此付出了較大的代價。這些方法存在的主要問題是機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制計算量過大、實時性差、對硬件設(shè)備要求高，實現(xiàn)在線控制有相當?shù)碾y度，這在很大程度上制約了各汽車制造廠商在AFS系統(tǒng)方面研發(fā)工作的開展和進行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡潔，驅(qū)動控制方便，且制造成本低廉，可以靜態(tài)和動態(tài)模擬由于車輛前后負載變化或加減速運動而引起的底盤俯仰傾角變化，以及由于車輛左右負載變化或轉(zhuǎn)彎而引起的底盤側(cè)傾角變化的基于三軸并聯(lián)機構(gòu)原理的汽車前照燈調(diào)光系統(tǒng)實驗平臺。
本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種基于三軸并聯(lián)機構(gòu)原理的汽車前照燈調(diào)光系統(tǒng)實驗平臺，包括上動平臺、下靜平臺和由交流伺服電機、減速機、連軸器、直線平臺和執(zhí)行桿等組成的運動執(zhí)行部分，以及中間定向?qū)к壓褪秩f向鉸等，其特征是所述的運動執(zhí)行部分包括三條運動鏈，每條運動鏈均為PSS結(jié)構(gòu)，即由交流電機驅(qū)動直線平臺上的滑塊運動作為滑動鉸P，同時直線平臺固定在下靜平臺上，而執(zhí)行桿的兩端用球鉸S分別與滑塊和上動平臺相連；所述的中間定向?qū)к壪露伺c下靜平臺固連，上端通過十字萬向鉸與上動平臺相連；其中，三個直線平臺呈等腰三角形布置于下靜平臺上，中間定向?qū)к壊贾迷诘妊切蔚耐庑奶?；其上動平臺的三個球鉸也呈等腰三角形布置，十字萬向鉸布置與上動平臺等腰三角形的外心處。
其中，所述的中間定向?qū)к壥且粋€直線平臺垂直固定在下靜平臺上面，并在該直線平臺滑塊上固連了一根豎直的圓桿，圓桿上端固連在十字萬向鉸的一端。
其所述三個直線平臺所構(gòu)成的等腰三角形布置于下靜平臺上，三個直線平臺位于所述等腰三角形的三個頂點上，其所構(gòu)成的第一等腰三角形高和底邊的比值為2.30∶1。
其所述上動平臺的三個球鉸呈等腰三角形布置，三個球鉸位于所述等腰三角形的三個頂點上，其所構(gòu)成的第二等腰三角形高和底邊的比值為2.08∶1。
進一步的，在所述各交流伺服電機上分別對應(yīng)設(shè)置光電編碼器，光電編碼器的輸出信號與控制裝置中的反饋信號輸入端連接。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點是1.采用三軸并聯(lián)的空間三自由度并聯(lián)機構(gòu)，整個裝置結(jié)構(gòu)簡單，驅(qū)動控制方便，且制造成本低，可以靜態(tài)和動態(tài)模擬由于車輛前后負載變化或加減速運動而引起的底盤俯仰傾角變化，以及由于車輛左右負載變化或轉(zhuǎn)彎而引起的底盤側(cè)傾角變化，完全能夠滿足AFS裝置的實驗要求；2.在各交流伺服電機上設(shè)置光電編碼器，取其輸出作為控制裝置的反饋信號，因此直線平臺的控制精度高，上動平臺相對與下靜平臺的夾角變化均勻。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明運動鏈的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
圖1中，本實驗平臺包括下靜平臺1，上動平臺8，運動鏈2、3、4，由直線平臺5和圓桿6組成的中間定向?qū)к壱约笆秩f向鉸7。
圖2中，各運動鏈的結(jié)構(gòu)均相同，包括直線平臺9，聯(lián)軸節(jié)10，交流伺服電機11，減速機12，球鉸鏈連接座13和17，球鉸鏈14和16，執(zhí)行桿15。
結(jié)合圖1和圖2可以看出，本實驗平臺的3個運動鏈呈等腰三角形布置于下靜平臺1上，其高和底邊之比為2.30∶1；中間定向?qū)к壍闹本€平臺5固定在該等腰三角形外心處；在每個運動鏈中，交流伺服電機11與減速機12連接，通過聯(lián)軸節(jié)10再與直線平臺9連接，球鉸鏈14的底座與球鉸鏈連接座13固連，而球鉸鏈連接座13固定在直線平臺9的滑塊上；執(zhí)行桿15的一端為圓球狀，球鉸鏈底座中有50個小滾珠，將執(zhí)行桿15插入到球鉸鏈的底座就構(gòu)成了球鉸鏈14；同樣執(zhí)行桿15的另外一端也這樣構(gòu)成球鉸鏈16，球鉸鏈16與球鉸鏈連接座17固連，而球鉸鏈連接座17則固定在上動平臺上；運動鏈2中的球鉸鏈連接座13與下靜平臺呈30度角布置，球鉸鏈連接座17與上動平臺呈30度角布置，而運動鏈3和4中則分別呈45度角布置；上動平臺的3個球鉸鏈連接座也呈等腰三角形布置，高和底邊的比值為2.08∶1，十字萬向鉸7的上端固定在該等腰三角形的外心處；中間定向?qū)к壍膱A桿6豎直固定在直線平臺5的滑塊上，圓桿6的上端與十字萬向鉸7的下端相連。
此外，本實驗平臺中的滑動鉸P采用交流伺服電機驅(qū)動直線平臺，而交流電機有光電編碼器做為反饋，因此直線平臺的控制精度可達到1毫米，從而上動平臺相對與下靜平臺的夾角變化為0.045度。
技術(shù)性能指標如下(1)俯仰角度±10°；(2)側(cè)傾角度±10°；傾角角度變化精度為0.045°。
本發(fā)明可廣泛用于各種AFS裝置的實驗領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種基于三軸并聯(lián)機構(gòu)原理的汽車前照燈調(diào)光系統(tǒng)實驗平臺，包括上動平臺、下靜平臺和由交流伺服電機、減速機、連軸器、直線平臺和執(zhí)行桿等組成的運動執(zhí)行部分，以及中間定向?qū)к壓褪秩f向鉸等，其特征是所述的運動執(zhí)行部分包括三條運動鏈，每條運動鏈均為PSS結(jié)構(gòu)，即由交流電機驅(qū)動直線平臺上的滑塊運動作為滑動鉸P，同時直線平臺固定在下靜平臺上，而執(zhí)行桿的兩端用球鉸S分別與滑塊和上動平臺相連；所述的中間定向?qū)к壪露伺c下靜平臺固連，上端通過十字萬向鉸與上動平臺相連；其中，三個直線平臺呈等腰三角形布置于下靜平臺上，中間定向?qū)к壊贾迷诘妊切蔚耐庑奶?；其上動平臺的三個球鉸也呈等腰三角形布置，十字萬向鉸布置與上動平臺等腰三角形的外心處。
2.按照權(quán)利要求1所述的基于三軸并聯(lián)機構(gòu)原理的汽車前照燈調(diào)光系統(tǒng)實驗平臺，其特征是所述的中間定向?qū)к壥且粋€直線平臺垂直固定在下靜平臺上面，并在該直線平臺滑塊上固連了一根豎直的圓桿，圓桿上端固連在十字萬向鉸的一端。
3.按照權(quán)利要求1所述的基于三軸并聯(lián)機構(gòu)原理的汽車前照燈調(diào)光系統(tǒng)實驗平臺，其特征是所述三個直線平臺所構(gòu)成的等腰三角形布置于下靜平臺上，三個直線平臺位于所述等腰三角形的三個頂點上，其所構(gòu)成的第一等腰三角形高和底邊的比值為2.30∶1。
4.按照權(quán)利要求1所述的基于三軸并聯(lián)機構(gòu)原理的汽車前照燈調(diào)光系統(tǒng)實驗平臺，其特征是所述上動平臺的三個球鉸呈等腰三角形布置，三個球鉸位于所述等腰三角形的三個頂點上，其所構(gòu)成的第二等腰三角形高和底邊的比值為2.08∶1。
5.按照權(quán)利要求1所述的基于三軸并聯(lián)機構(gòu)原理的汽車前照燈調(diào)光系統(tǒng)實驗平臺，其特征是在所述各交流伺服電機上分別對應(yīng)設(shè)置光電編碼器，光電編碼器的輸出信號與控制裝置中的反饋信號輸入端連接。
全文摘要
一種基于三軸并聯(lián)機構(gòu)原理的汽車前照燈調(diào)光系統(tǒng)實驗平臺，屬汽車制造行業(yè)測試裝置領(lǐng)域。包括上動平臺、下靜平臺和運動執(zhí)行部分以及中間定向?qū)к壓褪秩f向鉸，其特征是所述運動執(zhí)行部分包括三條運動鏈，每條運動鏈均為PSS結(jié)構(gòu)，即由交流電機驅(qū)動直線平臺上的滑塊運動作為滑動鉸P，同時直線平臺固定在下靜平臺上，而執(zhí)行桿的兩端用球鉸S分別與滑塊和上動平臺相連；所述中間定向?qū)к壪露伺c下靜平臺固連，上端通過十字萬向鉸與上動平臺相連。其采用三軸并聯(lián)的空間三自由度并聯(lián)機構(gòu)，整個裝置結(jié)構(gòu)簡單，驅(qū)動控制方便，且制造成本低，控制精度高，上動平臺相對與下靜平臺的夾角變化均勻?？蓮V泛用于各種AFS裝置的實驗領(lǐng)域。
文檔編號G01M11/06GK101021448SQ20071003798
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月12日
發(fā)明者劉少鵬, 魏冰, 朱明華, 蔣淳, 蔣旻昊, 趙景山, 董景新, 趙長德 申請人:上海小糸車燈有限公司