一种头型自动捕捉装置及方法与流程

1.本发明涉及行人保护头型试验技术领域，特别是涉及一种头型自动捕捉装置及方法。


背景技术：

2.行人保护头型包括儿童头型和成人头型设备，用于模拟汽车撞击行人头部的过程，来评价汽车对行人头部的碰撞保护性能。常用的儿童头型重3.5kg，成人头型重达4.5kg，法规要求头型以40km/h的初始速度发射后自由飞行，冲击车辆前部结构。由于头型是自由飞行运动，如何保证其碰撞作用过程结束后能得到有效保护且不撞击损坏其他设备，同时又不影响其碰撞过程的完整性是一个难题，因此如何保护行人保护头型试验中的头型设备是一项既重要又复杂的工作。
3.在现有技术中，目前国内各大检测机构及主机厂在行人保护试验头型捕捉方面所采用的方法类似，主要是将绳缆与头型连接，绳缆的穿过行车的挂钩或龙门架的横杆挂钩，试验时通过人员手动拉动绳缆的另一端，使得头型在碰撞后被拉起保护，防止发生二次碰撞。但该方案有时无法有效将头型拉起保护且存在人员被头型撞击的风险，且无法精确控制头型拉起的时刻，从而可能影响试验结果的准确性。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于，提供一种头型自动捕捉装置及方法，可以在头型试验过程实现头型的自动捕捉和保护，可以保障试验结果的准确性，提升试验效率。
5.为解决上述技术问题，作为本发明的一方面，提供一种头型自动捕捉装置，用于行人保护头型试验中，其包括固定支架、捕捉模块、气压模块和控制模块，其中：
6.所述固定支架固定于头型发射系统上；
7.所述捕捉模块至少包括有与固定支架连接固定的横杆；在所述横杆上设置有一无杆气缸，所述无杆气缸上设置有一受其内部活塞控制的滑块；在所述横杆的前端固定设置有保护模块；所述滑块以及保护模块上均设置有一滑轮且滑轮高度一致；绳缆一端固定，另一端穿过滑块上的滑轮的下侧并绕至其上侧，从保护模块上的滑轮伸出，与头型发射系统上的头型相连接；
8.所述气压模块固定于所述固定支架上，与所述无杆气缸相连通，用于根据控制模块的控制信号控制无杆气缸运动，以带动控制滑块滑动；
9.所述控制模块固定于所述固定支架上，并与所述气压模块和头型发射系统相连接，用于在接收头型发射系统反馈的信号后，控制气压模块使所述滑块沿远离保护模块的方向移动，实现对所述头型的自动捕捉回收。
10.其中，所述捕捉模块进一步包括：
11.设置在所述横杆末端的缓冲限位器，其高度与所述滑块的中心平齐；
12.安装在无杆气缸的侧面的限位传感器，用于测量无杆气缸内活塞的行程；
13.固定设置在所述横杆的前端的固定导向座，其设置于所述保护模块和滑块之间，其上设置有一滑轮，所述滑轮与所述滑块以及保护模块上所设置的滑轮高度一致；所述固定导向座与所述绳缆的一端相固定。
14.其中，所述无杆气缸上设置有一导轨，滑块容设在所述导轨中，所述无杆气缸内部的活塞通过磁力控制所述滑块沿着导轨滑动。
15.其中，所述固定支架为钢板折焊结构，其中间设置有多个横向圆管，两侧通过螺栓固定于头型发射系统上；
16.所述保护模块为钢板折焊而成的圆柱结构，固定在横杆上，其内安装有滑轮，其外侧包裹有海绵。
17.其中，所述气压模块进一步包括：
18.固定设置于固定支架上的第二气缸、第一气阀和第二气阀；
19.所述第一气阀通过第一气管连接在无杆气缸前端，所述无杆气缸后端依次连接有一泄气阀、第二气管和第二气阀；所述第一气阀与第二气阀之间通过第三气管连通；所述第二气缸的输入端连接有压缩气体源压缩空气源，其输出端与所述第三气管相连通；
20.其中，当第一气阀和第二气阀处于关闭状态时，所述第一气管与第一气阀下端的排气孔连通，所述第二气管与第二气阀下端的排气孔连通；当第一气阀和第二气阀处于开启状态时，所述第一气管和第二气管均与第三气管相连通。
21.相应地，本发明的另一方面，还提供一种头型自动捕捉方法，采用前述的头型自动捕捉装置所实现，所述方法包括如下步骤：
22.步骤s1，将固定支架固定于头型发射系统上，将第二气缸的下端连接压缩空气源，通过控制模块调节气压模块中第二气阀和泄气阀的状态，使捕捉模块处于初始工作状态；将绳缆与头型发射系统上的头型相连接；
23.步骤s2，在启动头型发射系统使头型撞击汽车前部后，获得头型与汽车碰撞的第一接触时刻，在所述第一接触时刻起第一时间后，控制模块通过控制第一气阀和泄气阀的状态，使滑块的往后滑动以带动绳缆收缩，使头型往车辆的后上方运动；
24.步骤s3，当滑块往后运动到与缓冲限位器接触时，控制模块通过改变第一气阀和泄气阀状态，使滑块停止滑动，以完成对头型的捕捉和保护。
25.其中，所述步骤s1进一步包括：
26.控制模块控制气压模块开启所述第二气阀和泄气阀，使第二气缸内的压缩空气通过第二气管经泄气阀后部分直接通过泄气阀排出，部分压缩空气进入无杆气缸内推动活塞带动滑块缓慢移动至前端初始的限位位置，且无杆气缸前端缸内的压缩空气通过第一气阀的下端排气孔排出；
27.限位传感器反馈位置信号给控制模块，确认捕捉装置处于初始工作状态；
28.关闭所述第二气阀和泄气阀。
29.其中，所述步骤s2进一步包括：
30.在所述碰撞第一接触时刻起第一时间后，控制模块通过控制气压模块开启所述第一气阀和泄气阀，使第二气缸内的压缩空气通过第一气管进入无杆气缸内推动活塞带动滑块往后移动，无杆气缸后端缸内的压缩空气通过泄气阀排出；滑块往后移动以带动绳缆收缩，使头型往车辆的后上方运动。
31.其中，所述步骤s3进一步包括：
32.当滑块往后运动到与缓冲限位器接触后，控制模块通过控制气压模块关闭所述第一气阀，使无杆气缸内的压缩空气通过第一气管进入第一气阀并通过下端的排气孔排出，使滑块开始减速；
33.在滑块停止后，控制模块通过控制气压模块关闭所述泄气阀，绳缆停止收缩，绳缆所连接的头型位于保护模块下方。
34.其中，在所述步骤s3之后进一步包括：
35.步骤s4，在滑块停止达到第二时间后，控制模块通过控制气压模块开启第二气阀和泄气阀，使第二气缸内的压缩空气通过第二气管经泄气阀后部分直接通过泄气阀排出，部分压缩空气进入无杆气缸内推动活塞带动滑块缓慢往前移动，滑块往前移动带动绳缆伸长，使得头型缓慢下降；当滑块移动至前端初始限位位置时，关闭第二气阀，使无杆气缸内的压缩空气通过泄气阀排出。
36.实施本发明实施例，具有如下的有益效果：
37.本发明提供一种头型自动捕捉装置及方法，所述头型自动捕捉装置主要包括固定支架、捕捉模块、头型、气压模块和控制模块。试验前，将头型安装于发射系统中，捕捉模块的绳缆一端与头型连接，另一端依次通过滑轮穿过保护模块、固定导向座和滑块，最后固定在固定导向座上。试验时，发射系统将头型发射并与汽车前部发生碰撞，通过控制模块控制气压模块中气阀的开闭，在碰撞第一接触时刻起后捕捉模块启动，滑块后移拉动绳缆，自动将头型捕捉保护；
38.本发明提供的捕捉装置可安装于现有的发射系统中，其结构简单，操作方便，精度高，性能稳定可靠，全程全自动运行，能够准确有效地捕捉保护行人保护头型，且不影响头型碰撞过程的完整性，从而保障试验结果的有效性和准确性，提升试验效率。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
40.图1为本发明提供的头型自动捕捉装置的一个实施例的结构示意图；
41.图2为图1中气压模块更详细的结构示意图；
42.图3为本发明提供的头型自动捕捉方法的一个实施例的主流程示意图。
具体实施方式
43.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
44.如图1所示，示出了本发明提供的头型自动捕捉装置的一个实施例的结构示意图。一并结合图2所示，在本实施例中，所述头型自动捕捉装置，用于行人保护头型试验中，其包括固定支架1、捕捉模块、气压模块和控制模块10，其中：
45.所述固定支架1固定于头型发射系统9上；具体地，所述固定支架1为钢板折焊结
构，其中间设置有多个横向圆管以增强其稳定性，两侧通过螺栓固定于头型发射系统9上；
46.所述捕捉模块至少包括有与固定支架1连接固定的横杆2；在具体的例子中，横杆2可采用选用优质、满足几何精度的铝材；
47.在所述横杆2上设置有一无杆气缸3，在具体的例子中，所述无杆气缸3的直径为32mm，行程为1000mm，通过螺栓安装在横杆2上；在所述无杆气缸3上设置有一受其内部活塞控制的滑块4；在所述无杆气缸3上设置有一导轨30，滑块4容设在所述导轨中，所述无杆气缸3内部的活塞通过磁力控制所述滑块4沿着导轨30滑动；
48.在所述横杆2的前端固定设置有一固定导向座6以及保护模块7，所述固定导向座6位于保护模块7后方，具体地设置于所述保护模块7和滑块4之间；其中，所述保护模块7为钢板折焊而成的圆柱结构，固定在横杆2上，其内壁上安装有所述滑轮，其外侧包裹有海绵，保护模块7外侧包裹的海绵可有效缓冲头型90与保护模块7的碰撞。
49.在滑块4、固定导向座6以及保护模块7上均设置有一滑轮，各滑轮高度一致；在所述固定导向座上固定有一绳缆8的一端，所述绳缆8的另一端依次穿过滑块4上的滑轮、固定导向座6上的滑轮，再从保护模块7上的滑轮伸出，与头型发射系统9上的头型90相连接；滑块4与无杆气缸3配合运动，其前后运动实现绳缆8伸长或收缩。在一个例子中，绳缆8可采用优质、直径为5mm的尼龙绳。
50.可以理解的是，在其他的例子中，也可以省略所述固定导向座6，其中，绳缆8的另一端可以固定于其他部位上，例如固定于保护模块7上或其他的部件上，只需满足让滑块4上的滑轮在滑动过程中形成一个动滑轮，带动绳缆伸缩即可。本领域的技术人员当可以理解上述实施例衍生出来各种结构变形。
51.更具体地，捕捉模块进一步包括有设置在所述横杆2后末端的缓冲限位器5，其高度与所述滑块4的中心平齐；在一个例子中，缓冲限位器5选用优质、满足限力要求的液压阻尼器，通过螺栓安装在横杆2后末端上。
52.以及安装在无杆气缸3的侧面的限位传感器11，用于测量无杆气缸3内活塞的行程；以实现对活塞初始位置限位功能。
53.所述气压模块固定于所述固定支架1上，与所述无杆气缸3相连通，用于根据控制模块的控制信号控制无杆气缸3运动，带动控制滑块4运动；
54.具体地，在一个具体的例子中，所述气压模块进一步包括：
55.固定设置于固定支架上的第二气缸13、第一气阀14和第二气阀15；
56.所述第一气阀14通过第一气管170连接在无杆气缸3前端，所述无杆气缸3后端依次连接有一泄气阀16、第二气管171和第二气阀15；所述第一气阀14与第二气阀15之间通过第三气管172连通；所述第二气缸13的输入端连接有压缩空气源，其输出端与所述第三气管172相连通；
57.其中，当第一气阀14和第二气阀15处于关闭状态时，所述第一气管170与第一气阀14下端的排气孔连通，所述第二气管171与第二气阀15下端的排气孔连通；当第一气阀14和第二气阀15处于开启状态时，所述第一气管170和第二气管171均与第三气管172相连通。
58.所述控制模块10固定于所述固定支架1上，并与所述气压模块和头型发射系统9相连接，用于在接收头型发射系统9反馈的信号后，控制气压模块使所述滑块4沿远离保护模块7的方向移动，实现对所述头型90的自动捕捉回收。
59.如图3所示，示出了本发明提供的一种头型自动捕捉方法的一个实施例的主流程示意图；在本实施例中，所述方法采用前述图1和图2描述的头型自动捕捉装置所实现，所述方法包括如下步骤：
60.步骤s1，将固定支架1固定于头型发射系统9上，将第二气缸13的下端连接压缩空气源，通过控制模块10控制气压模块中第二气阀15和泄气阀16的状态，使捕捉模块处于初始工作状态；将绳缆8与头型发射系统9上的头型90相连接；
61.具体地，所述步骤s1进一步包括：
62.控制模块10控制气压模块开启所述第二气阀15和泄气阀16，使第二气缸13内的压缩空气通过第二气管171经泄气阀16后部分直接通过泄气阀16排出，部分压缩空气进入无杆气缸3内推动活塞带动滑块4缓慢移动至前端初始的限位位置，且无杆气缸3前端缸内的压缩空气通过第一气阀14的下端排气孔排出；
63.限位传感器11反馈位置信号给控制模块10，确认捕捉装置处于初始工作状态；
64.关闭所述第二气阀15和泄气阀16。
65.步骤s2，在启动头型发射系统使头型撞击汽车前部后，获得头型与汽车碰撞的第一接触时刻，在所述第一接触时刻起第一时间(如30ms)后，控制模块10通过控制第一气阀14和泄气阀16的状态，使滑块4的往后滑动以带动绳缆8收缩，使头型90往车辆的后上方运动；
66.具体地，所述步骤s2进一步包括：
67.在所述碰撞第一接触时刻起第一时间后，控制模块10通过控制气压模块开启所述第一气阀14和泄气阀16，使第二气缸13内的压缩空气通过第一气管170进入无杆气缸3内推动活塞带动滑块4往后移动，无杆气缸3后端缸内的压缩空气通过泄气阀16排出；滑块4往后移动带动绳缆8收缩，使头型90往车辆的后上方运动。
68.步骤s3，当滑块4往后运动到与缓冲限位器5接触时，控制模块10通过改变第一气阀14和泄气阀16状态，控制滑块4开始减速直至停止，以完成对头型90的捕捉和保护。
69.具体地，所述步骤s3进一步包括：
70.当滑块4往后运动到与缓冲限位器5接触后，控制模块10通过控制气压模块关闭所述第一气阀14，使无杆气缸3内的压缩空气通过第一气管170进入第一气阀14并通过下端的排气孔排出，使滑块4开始减速；
71.在滑块4停止后，控制模块10通过控制气压模块关闭所述泄气阀16，绳缆8停止收缩，绳缆8所连接的头型90位于保护模块7下方，保护模块7外侧包裹的海绵可有效缓冲头型90与保护模块7的碰撞，实现对头型90的捕捉和保护。
72.在一个具体的例子中，在所述步骤s3之后进一步包括：
73.步骤s4，在滑块停止达到第二时间(如60ms)后，控制模块10通过控制气压模块开启第二气阀15和泄气阀16，使第二气缸13内的压缩空气通过第二气管171经泄气阀16后部分直接通过泄气阀16排出，部分压缩空气进入无杆气缸3内推动活塞带动滑块4缓慢往前移动，滑块4往前移动带动绳缆8伸长，使得头型90缓慢下降；当滑块4移动至前端初始限位位置时，关闭第二气阀15，使无杆气缸3内的压缩空气通过泄气阀16排出。至此，头型90捕捉保护全部完成。
74.可以理解的是，结合上述的图1至图3所示，可以看出，在本发明实施例中，采用了
全自动捕捉模块精确捕捉以保护头型代替人员手动保护头型。通过控制模块精确控制气压模块的压缩空气流向，实现对无杆气缸3和滑块4的运动控制，从而带动绳缆8对头型90进行捕捉保护，大大提高了头型90捕捉的准确性及有效性，同时提高了试验结果的准确性和试验效率。
75.其次，采用无杆气缸3和滑块4带动头型运动，通过制器总成10控制第一气阀14、第二气阀15、泄气阀16的开闭可精确控制捕捉头型的时刻。当缸内活塞被气压推动时，活塞通过磁力带动滑块4做同步移动，且可精确控制滑块4的移动速度和位置，从而实现对头型的精确捕捉，提高试验结果的准确性。
76.另外，采用保护模块7和固定长度的绳缆8。通过绳缆8将碰撞完成后的头型往车辆后上方运动，同时保护模块7的圆柱结构和外侧的吸能海绵可防止头型90与捕捉装置发生刚性撞击，有效提高对头型90的保护性能。
77.最后，采用限位传感器11精确测量无杆气缸3的活塞运动，使滑块4可按设定的时间开始运动，同时将信号通过控制模块10反馈给发射系统，当滑块4位于初始位置时方可发射头型，保障捕捉装置的功能稳定，提高头型捕捉保护的有效性。
78.实施本发明实施例，具有如下的有益效果：
79.本发明提供一种头型自动捕捉装置及方法，所述头型自动捕捉装置主要包括固定支架、捕捉模块、头型、气压模块和控制模块。试验前，将头型安装于发射系统中，捕捉模块的绳缆一端与头型连接，另一端依次通过滑轮穿过保护模块、固定导向座和滑块，最后固定在固定导向座上。试验时，发射系统将头型发射并与汽车前部发生碰撞，通过控制模块控制气压模块中气阀的开闭，在碰撞第一接触时刻起后捕捉模块启动，滑块后移拉动绳缆，自动将头型捕捉保护；
80.本发明提供的捕捉装置可安装于现有的发射系统中，其结构简单，操作方便，精度高，性能稳定可靠，全程全自动运行，能够准确有效地捕捉保护行人保护头型，且不影响头型碰撞过程的完整性，从而保障试验结果的有效性和准确性，提升试验效率。
81.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
82.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
83.以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。