一种假人腰椎标定方法及装置与流程

本发明属于汽车碰撞安全测试领域，尤其是涉及一种假人腰椎标定方法及装置。

背景技术：

目前，在侧面碰撞中，对于非撞击侧假人的伤害使用worldsid50th假人进行评价，研究发现worldsid假人腰椎的性能对farside试验结果的评价有较大影响，但是在worldsid假人标准标定项目中无腰椎部件的标定程序及评价标准，本专利设计了一种worldsid50th假人腰椎标定方法及对应夹具。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种假人腰椎标定方法及装置，以解决farside试验结果重复性差的问题，设定了腰椎的性能指标，使试验的结果重复性变好。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种假人腰椎标定方法，包括以下步骤：

s1、将假人腰椎垂直安装在假人腰椎标定底座上，在腰椎表面安装固定杆；

s2、通过牵引电机根据设定速度缓慢拉动固定杆，使固定杆旋转设定角度；

s3、利用位移传感器测得固定杆的偏转位移距离，并根据公式计算出腰椎旋转角度；

s4、利用拉力传感器测得牵引力度，并判断拉力值的大小以及腰椎旋转角度是否是设定的值。

步骤s1中将假人腰椎放置在温度20.6℃-22.2℃的环境中大于1小时。

步骤s1中的腰椎的前后方向与腰椎标定夹具所在平面垂直，腰椎标定初始角度在-1°-1°范围内。

步骤s2中的设定速度范围在1-2deg/s之间，固定杆旋转角度为50°。

步骤s3中公式为，腰椎旋转角度计算公式如下：

上式中

γ：腰椎标定过程中固定杆的旋转角度；

l0：牵引绳初始长度；

x：

s：由位移传感器测得的固定杆的偏转位移的距离。

进一步的，步骤s5的判断标准如下：当腰椎旋转角度θ在40°时位于牵引绳上拉力传感器数值大小应处于76-128n之间。

一种假人腰椎标定装置，包括假人腰椎标定底座、假人腰椎、固定杆、拉力传感器、牵引电机、位移传感器；

假人腰椎安装在假人腰椎标定底座上，固定杆固定在假人腰椎顶部，拉力传感器一端通过牵引绳与固定杆端部连接，拉力传感器的另一端通过牵引绳与牵引电机连接，移传感器一端与固定杠杆连接。

进一步的，假人腰椎为橡胶材质。

进一步的，假人腰椎通过腰椎安装支架安装在假人腰椎标定底座上，假人腰椎标定底座包括底板、安装台，安装台设置在底板中间位置腰椎安装支架安装在安装台上；

底板安装在测试台架上，位移传感器安装在测试台架上底板旁。

进一步的，假人腰椎的两侧为弧形形状，假人腰椎的中间位置为矩形，假人腰椎的两侧壁长度大于假人腰椎中间位置的长度。

进一步的，假人腰椎的中间位置与假人腰椎的两侧壁形成u型槽，腰椎安装支架为u型，腰椎支架安装在u型槽内，腰椎安装支架的u型槽扣合在安装台上，腰椎安装支架顶部与侧壁均设有螺栓孔，假人腰椎安装在腰椎支架侧壁上的螺栓孔内，腰椎支架通过顶部的螺栓孔固定在安装台上。

进一步的，假人腰椎顶部设有固定杆安装孔，固定杆通过螺栓固定在假人腰椎顶部。

进一步的，牵引绳一端固定在牵引电机的滚轮上，位移传感器的拉线绕过牵引电机的滚轮后与固定杆一端连接，拉力传感器安装在牵引绳上。

相对于现有技术，本发明所述的一种假人腰椎标定方法及装置具有以下有益效果：

(1)本发明所述的一种假人腰椎标定方法及装置，腰椎标定方法及装置可以减少不同试验室间试验结果的差异，提高试验结果的鲁棒性，有利于试验室间比对。

(2)本发明所述的装置通过牵引电机牵引牵引绳进而拉动固定杆旋转，并在此过程中记录拉力传感器与位移传感器的读数，通过对结果的判定，保证了worldsid假人腰椎性能的一致性，从而保证了碰撞试验的结果的稳定性，本装置结构简单，节省成本，利用率高。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种假人腰椎标定装置结构图一；

图2为本发明实施例所述的一种假人腰椎标定装置结构图二；

图3为本发明实施例所述的一种假人腰椎标定装置结构图三；

图4为本发明实施例所述的固定杆尺寸示意图；

图5为本发明实施例所述的腰椎标定底座示意图；

图6为本发明实施例所述的一种假人腰椎标定装置结构图四。

附图标记说明：

1-腰椎标定底座；2-腰椎安装支架；3-假人腰椎；4-固定杆；5-拉力传感器；6-牵引绳；7-牵引电机；8-位移传感器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的设定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图6所示，一种假人腰椎标定方法，包括以下步骤：

s1、将假人腰椎垂直安装在假人腰椎标定底座上，在腰椎表面安装固定杆；

s2、通过牵引电机根据设定速度缓慢拉动固定杆，使固定杆旋转设定角度；

s3、利用位移传感器测得固定杆的偏转位移距离，并根据公式计算出腰椎旋转角度；

s4、利用拉力传感器测得牵引力度，并判断拉力值的大小以及腰椎旋转角度是否是设定的值。

步骤s1中将假人腰椎放置在温度20.6℃-22.2℃的环境中大于1小时。

步骤s1中的腰椎的前后方向与腰椎标定夹具所在平面垂直，腰椎标定初始角度在-1°-1°范围内。

步骤s2中的设定速度范围在1-2deg/s之间，固定杆旋转角度为50°。

步骤s3中公式为，腰椎旋转角度计算公式如下：

上式中

γ：腰椎标定过程中固定杆的旋转角度；

l0：牵引绳初始长度；

x：

s：由位移传感器测得的固定杆的偏转位移的距离。

步骤s5的判断标准如下：当腰椎旋转角度θ在40°时位于牵引绳上拉力传感器数值大小应处于76-128n之间。

一种wordsid50th假人腰椎3标定装置，包括假人腰椎3标定底座1、假人腰椎3、固定杆4、拉力传感器5、牵引电机7、位移传感器8；

假人腰椎3安装在假人腰椎3标定底座1上，固定杆4固定在假人腰椎3顶部，拉力传感器5一端通过牵引绳6与固定杆4端部连接，拉力传感器5的另一端通过牵引绳6与牵引电机7连接，位移传感器8一端与固定杆4连接。

固定杆4顶部设有凸起，凸起上设有两个牵引绳6安装孔，两个牵引绳6安装孔的大小为4mm，两个牵引绳6安装孔之间的距离为6mm，凸起的长度为50mm，凸起的宽度为36mm，固定杆4下半部的长度为155mm，宽度为64mm，厚度为4mm，固定杆4底部设有安装部，安装部的宽度为25mm，长度为64mm，厚度为4mm；

假人腰椎3为橡胶材质，类型采用wordsid50th类。

假人腰椎3通过腰椎安装支架2安装在假人腰椎3标定底座1上，假人腰椎3标定底座1包括底板、安装台，安装台设置在底板中间位置腰椎安装支架2安装在安装台上；

底板安装在测试台架上，位移传感器8安装在测试台架上底板旁。

位移传感器8与安装台中心距离为737.5mm-742.5mm之间。

假人腰椎3的两侧为弧形形状，假人腰椎3的中间位置为矩形，假人腰椎3的两侧壁长度大于假人腰椎3中间位置的长度。

如图所示，假人腰椎3两侧壁为弧形板，中间位置设置两个矩形板，两个矩形板将假人腰椎3的顶部与底部支撑为矩形，连个弧形板底部为矩形，因此两个弧形板与两个矩形板底部形成u型槽，具体结构请详见附图。

假人腰椎3的中间位置与假人腰椎3的两侧壁形成u型槽，腰椎安装支架2为u型，腰椎支架安装在u型槽内，腰椎安装支架2的u型槽扣合在安装台上，腰椎安装支架2顶部与侧壁均设有螺栓孔，假人腰椎3安装在腰椎支架侧壁上的螺栓孔内，腰椎支架通过顶部的螺栓孔固定在安装台上。

假人腰椎3顶部设有固定杆安装孔，固定杆4通过螺栓固定在假人腰椎3顶部。

底板的长度为200mm，宽度为100mm；

安装台的高度为22mm，长度为64mm，宽度为63mm；

底板四角处设有第一安装孔，第一安装孔的直径为9mm，第一安装孔与底板宽度边缘距离为25mm，第一安装孔与底板长度边缘距离为15mm，两个第一安装孔基于底板长度方向为150mm，两个第一安装孔基于底板宽度方向距离为70mm；

安装台的四角设有第二安装孔，第二安装孔直径为6mm，第二安装孔与安装台宽度边缘距离为14.5mm，第一安装孔与安装台长度边缘距离为9.5mm，两个第一安装孔基于安装台长度方向为40mm，两个第一安装孔基于安装台宽度方向距离为40mm；

假人腰椎3的高度为82.5mm-87.5mm之间，

牵引绳6一端固定在牵引电机7的滚轮上，位移传感器8的拉线绕过牵引电机7的滚轮后与固定杆4一端连接，拉力传感器5安装在牵引绳6上；

位移传感器8与牵引电机7安装在固定杆4偏移方向所在的平面。

通过牵引电机7的滚轮移动，牵引电机7拉动牵引绳6使固定杆4发生角度旋转，位移传感器8的拉线端松懈，拉线回弹至位移传感器8内，从而位移传感器8测得固定杆偏移距离，从而拉力传感器5测得牵引绳6的拉力。

其中，拉力传感器采用interfacesml-50型号；

具体网址：https：//www.interfaceforce.com/products/interface-mini/overload-protected/sml-mini-low-height-s-type-load-cell/

位移传感器采用jeboolwy-1500型号

具体网址：http：//www.jebool.com/a/products/lm1/82.html

具体实施如下：

将假人腰椎标定底座1通过4个φ9的通孔固定，将假人腰椎安装支架2通过四个m6x1x16平通螺钉与底座1相连，将假人腰椎3固定在假人腰椎安装支架2上，将假人腰椎固定杆4与假人腰椎3连接，拉力传感器5测量牵引电机7运转过程中的拉力，位移传感器7测量牵引绳6的拉伸量s。至此标定设备组装完成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。