[发明专利]一种基于虚拟场景的动力舱综合测试装置与测试方法

摘要

本发明涉及一种装甲车辆的动力舱综合测试装置与测试方法，属于自动化检测技术领域。本发明包括机械台体、供给模块、操作机构、加载模块及计算机测控系统，目的是为解决传统装甲车辆的动力舱发动机和变速箱测试方式单一，无法对发动机和变速箱的性能进行有效性评估的问题而提供一种能够模拟动力舱的实际工况并对动力舱性能进行综合的测试的动力舱的综合测试方法与装置。本发明通过发动机和变速箱信号处理单元有效的获得动力舱传感器信号，保证了信号的真实性和准确性；采用基于虚拟场景的负载模拟方式，真实复现动力舱的实际工作负载，从而避免了动力舱必须装车后进行道路行驶测试、测试效率低、测试成本高、出现问题后维修困难等问题。

主权项

1.一种基于虚拟场景的动力舱综合测试装置，其特征在于，包括：机械台体、供给模块、操作机构、加载模块及计算机监控系统；机械台体包括铸铁平台以及多种安装用支架，铸铁平台作为底座，支架的种类包括动力舱支架、电涡流测功支架、扭矩转速传感器支架以及轴承支架，铸铁平台用来固定动力舱、支架和加载模块，机械台体使整套动力舱综合测试装置有一个安装基准，同时也可以使发动机和变速箱工作时的振动起到减振的作用；供给模块位于机械台体一侧，包括燃油供给泵站、机油供给泵站、动力舱冷却水箱、启动气源、高压气源，负责为整套动力舱综合测试装置提供动力支持；其中燃油供给泵站、机油供给泵站和动力舱冷却水箱，分别为动力舱工作实时提供燃油、机油和冷却水，同时该供给模块还配有动力舱空气过滤器，以保证提供介质的清洁；此外，供给模块配有启动电源和高压气源，能够实现动力舱的电启动和气启动；操纵机构包括换档操作手柄和油门操纵踏板，负责实现动力舱的手动测试；加载模块包括电涡流测功机、扭矩转速传感器、转动轴承、电涡流测功机冷却系统、电涡流测功机控制器以及动力舱，其主要作为动力舱综合测试装置测试方法实施的载体；其中电涡流测功机用来模拟动力舱的负载，进而对动力舱的性能进行测试；扭矩转速传感器对动力舱的输出信号进行实时检测，以便于对加载工况的控制；电涡流测功机冷却系统对测电涡流测功机模拟动力舱的负载过程中生成的大量热能进行有效的挥发，保证整套系统可以长时间可靠运行；电涡流测功机控制器用来实现对电涡流测功机的驱动与控制；电涡流测功机通过联轴器与扭矩转速传感器相连，扭矩转速传感器通过万向节联轴器和法兰与动力舱的输出轴相连；电涡流测功机控制器通过电缆线分别与计算机监控系统和电涡流测功机连接；采用CCD作为图像传感器获取动力舱的实时图像，并将之与动力舱正常工作图像相对比，从而判断出动力舱当前工作状态是否正常；振动噪声监测则通过振动和噪声传感器监测动力舱工作过程中的振动和噪声来判断出动力舱当前工作状态是否正常；计算机监控系统包括虚拟场景生成单元、测控计算机、虚拟场景显示屏、远程通讯单元、动力舱控制单元和动力舱信号处理单元；虚拟场景单元包括一台场景仿真计算机和一个控制显示屏，场景仿真计算机用于进行场景仿真，与控制显示屏和虚拟场景显示屏相连；控制显示屏用于显示用户控制界面，用户通过控制界面完成对场景仿真功能的控制；虚拟场景显示屏则用于显示实时渲染出来的虚拟场景；场景仿真计算机与测控计算机通过网络相连，场景仿真计算机向测控计算机发送虚拟场景中测试人员所操控车辆的状态信息，并接收测控计算机返回的加载信息；虚拟场景单元的功能为根据计算机测控系统的要求，生成与之对应的虚拟场景，从而为测试人员提供一个视觉上的直观提示；测控计算机接受场景仿真计算机的信号，测控计算机与电涡流测功机控制器连接，该计算机根据虚拟场景信息和动力舱加载模型，生成相应的控制指令发送给电涡流测功机控制器；电涡流测功机控制器与加载装置连接，电涡流测功机控制器根据控制指令驱动加载装置按照虚拟场景中的车辆状态对动力舱进行加载；此外，测控计算机与发动机和变速箱上已有的传感器接口相联，对发动机和变速箱的性能信息进行采集、监测、显示及处理，从而实现对发动机和变速箱组合体的性能检测；其中动力舱控制单元包括发动机控制单元和变速箱控制单元；动力舱信号处理单元包括发动机信号处理单元和变速箱信号处理单元；ECU为待测试车型的发动机配套控制装置，按照动力舱实际工况完成对动力舱中发动机的控制；发动机信号处理单元采用信号并联与光电隔离的方式将发动机信号引出和处理，以保证在不影响发动机控制单元控制的前提下，对发动机自带传感器信号进行处理，获得发动机的实际工作参数并基于此完成发动机控制单元及发动机的故障定位与诊断；变速箱控制单元为待测试车型的变速箱配套控制装置，按照动力舱实际工况实现对动力舱中变速箱的控制；变速箱信号处理单元采用信号并联与光电隔离的方式将变速箱信号引出和处理，以保证在不影响的变速箱控制单元控制的前提下，对变速箱自身已有的传感器信号进行处理，获得变速箱的实际工作参数并基于此完成变速箱控制单元及变速箱的故障定位与诊断；动力舱效率测试单元通过对发动机消耗燃油量的测量实现对包括发动机效率和变速箱效率在内的动力舱效率测试，测控计算机采集动力舱工作过程中的全部信号并完成整个测试过程的控制；动力舱包括发电机和变速箱，动力舱和电涡流测功机经过动力舱支架和电涡流测功机支架安装于机械台体之上；燃油供给泵站、机油供给泵站、动力舱冷却水箱、启动电源及高压气源分布于机械台体四周，分别提供动力舱运行所需的燃油、机油、冷却水；计算机监控系统位于机械台体一侧，操纵机构安装于计算机监控系统一侧；测试方法如下：场景仿真计算机与测控计算机通过网络相连，场景仿真计算机向测控计算机发送虚拟场景中测试人员所操控车辆的状态信息，并接收测控计算机返回的加载信息；测控计算机与电涡流测功机控制器连接，根据动力舱加载的模型，并生成相应的控制指令发送给电涡流测功机控制器；电涡流测功机控制器与加载装置连接；电涡流测功机控制器根据控制指令驱动加载装置按照虚拟场景中的车辆状态对动力舱进行加载，同时通过扭矩转速传感器获取动力舱的实时姿态，并实时返回给场景仿真计算机；场景仿真计算机根据上述信息更新虚拟场景中操控车辆的姿态并产生新的加载信息并重复以上加载信息和车辆状态的反复更新过程进而模拟出动力舱的实际工作过程，从而得到相关数据完成对动力舱的测试、分析与设计。