车辆前端碰撞载荷传递的评价方法、装置、设备和介质与流程

1.本发明实施例涉及车辆碰撞安全性能检测技术领域，尤其涉及一种车辆前端碰撞载荷传递的评价方法、装置、设备和介质。


背景技术：

2.交通事故数据表明，由碰撞相容性问题导致的伤亡事故主要和前端结构相互作用、前端碰撞力或乘员舱强度相关。前端结构相互作用又和“叉子”效应、“骑乘”效应以及小重叠率相关。
3.由于车辆质量、刚度和前端结构的差异，交通事故中弱势一方的车辆往往承受更多的碰撞冲击载荷，导致更严重的碰撞损伤，为改善这种碰撞不相容的问题，减少强势一方的车辆的攻击性，采用均匀性指标、台车乘员载荷指标以及壁障击穿三个指标评价车辆攻击性，并于2020年正式导入测试评价规程。这三个评价指标并不能全面地对车辆前端碰撞载荷传递的路径和性能进行评价。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种车辆前端碰撞载荷传递的评价方法、装置、设备和介质，以通过对蜂窝铝变形模式分析，对车辆前端碰撞载荷传递路径下的性能进行评价。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种车辆前端碰撞载荷传递的评价方法，包括：
6.在车辆前端碰撞后，获取前端蜂窝铝的三维形变信息；所述蜂窝铝上划分有至少两个评价区域；
7.根据所述蜂窝铝各评价区域内的三维形变信息，评价各评价区域内碰撞载荷沿蜂窝铝的高度方向、深度方向和横向的传递性能。
8.第二方面，本发明实施例还提供了一种车辆前端碰撞载荷传递的评价装置，包括：
9.获取模块，用于在车辆前端碰撞后，获取前端蜂窝铝的三维形变信息；所述蜂窝铝上划分有至少两个评价区域；
10.评价模块，用于根据所述蜂窝铝各评价区域内的三维形变信息，评价各评价区域内碰撞载荷沿蜂窝铝的高度方向、深度方向和横向的传递性能。
11.第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：
12.一个或多个处理器；
13.存储器，用于存储一个或多个程序，
14.当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现任一实施例所述的车辆前端碰撞载荷传递的评价方法。
15.第四方面，本发明实施例还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行任一实施例所述的车辆前端碰撞载荷传递的评价方法。
16.本实施例通过获取前端蜂窝铝的三维形变信息，并根据所述蜂窝铝各评价区域内
的三维形变信息，识别所述车辆前端碰撞载荷传递路径，并评价碰撞载荷性能，对蜂窝铝变形模式分析，全面地对车辆前端碰撞载荷沿蜂窝铝的高度方向、深度方向和横向的传递性能进行评价，对于改善车辆碰撞相容性能，降低交通事故中乘员总体伤亡率具有积极的社会意义。
附图说明
17.图1a是本发明实施例提供的第一种车辆前端碰撞载荷传递的评价方法的流程图；
18.图1b是本发明实施例提供的评价区域的划分示意图；
19.图1c是本实施例提供的4种车辆前端结构相对壁障位置的示意图；
20.图2a是本发明实施例提供的第二种车辆前端碰撞载荷传递的评价方法的流程图；
21.图2b是本发明实施例提供的蜂窝铝变形情况的量化处理示意图；
22.图3a是本发明实施例提供的第三种车辆前端碰撞载荷传递的评价方法的流程图；
23.图3b是本发明实施例提供的平均变形深度和平均变形高度的示意图；
24.图3c是本发明实施例提供的一评价区域内多行多列蜂窝铝点云的变形深度信息；
25.图3d是对各列点云的平均变形深度进行线性拟合的结果示意图；
26.图4是本发明实施例提供的一种车辆前端碰撞载荷传递的评价装置的结构示意图；
27.图5为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
29.图1a是本发明实施例提供的第一种车辆前端碰撞载荷传递的评价方法的流程图，本实施例可适用于在车辆前端碰撞后，进行碰撞安全性能检测的情况，该方法可以由车辆前端碰撞载荷传递的评价装置来执行，该装置可由硬件和/或软件构成，并一般集成在电子设备中。如图1a所示，具体包括如下步骤：
30.s110、在车辆前端碰撞后，获取前端蜂窝铝的三维形变信息；所述蜂窝铝上划分有至少两个评价区域。
31.本实施例中的蜂窝铝为碰撞试验用蜂窝铝，在一应用场景中，mpdb台车与被测车辆均以50km/h的速度进行正面对碰，重叠率为50％。当车辆前端碰撞后，位于前端的蜂窝铝会发生三维形变，进而获取三维形变信息，包括形变量和形变位置。
32.对蜂窝铝进行空间区域划分，得到至少两个区域，称为评价区域。可选的，将所述蜂窝铝由上至下依次划分为上部评价区域、中部评价区域和下部评价区域；其中，下部评价区域高度覆盖辅助吸能结构的作用范围，中部评价区域覆盖主吸能结构的作用范围；上部评价区域覆盖高纵梁结构的作用范围。
33.图1b是本发明实施例提供的评价区域的划分示意图。如图1b所示，将蜂窝铝由上至下依次划分为矩形的三个区域，其中，下部评价区域高度下限为180毫米，上限为330毫米，主要用来识别和评价副车架等辅助吸能结构的作用情况；中部评价区域(共同作用区
域)高度下限为330毫米，高度上限为580毫米，基本覆盖大多数车辆前纵梁等主要吸能结构；上部评价区域高度下限为580毫米，高度上限为700毫米，用来识别和评价高纵梁结构车辆在该区域的作用情况；各评价区域构成的总区域的横向尺寸为距离碰撞侧边缘45％车宽和200毫米处，基本覆盖了吸能结构的横向范围。图1c是本实施例提供的4种车辆前端结构相对壁障位置的示意图，目前，针对不同车辆，车辆前端结构相对mpdb壁障有四种位置形式(如图1c，a、b、c、d)，中间部分为现有技术划分的区域，显然不能覆盖这4种mpdb壁障。本实施例提供的评价区域的划分方式，可以覆盖这些碰撞位置，监测四种碰撞形式的传递路径，也就是从副车架到高纵梁全部碰撞传力路径。因此，本实施例可以根据蜂窝铝的三维形变信息，识别从副车架到高纵梁全部碰撞传力路径。
34.s120、根据所述蜂窝铝各评价区域内的三维形变信息，评价各评价区域内碰撞载荷沿蜂窝铝的高度方向、深度方向和横向的传递性能。
35.各评价区域内的三维形变信息能够反映碰撞载荷在沿蜂窝铝的深度方向和高度方向上的分布情况，以及横向分布情况，从而得到车辆前端各路径下的碰撞载荷性能。
36.其中，蜂窝铝的深度方向与车辆从前端到后端的轴线平行，高度方向为垂直于地面的高度方向，横向为与深度和高度组成的平面垂直的方向。
37.本实施例通过获取前端蜂窝铝的三维形变信息，并根据所述蜂窝铝各评价区域内的三维形变信息，识别所述车辆前端碰撞载荷传递路径，并评价碰撞载荷性能，对蜂窝铝变形模式分析，全面地对车辆前端碰撞载荷沿蜂窝铝的高度方向、深度方向和横向的传递性能进行评价，对于改善车辆碰撞相容性能，降低交通事故中乘员总体伤亡率具有积极的社会意义。
38.图2a是本发明实施例提供的第二种车辆前端碰撞载荷传递的评价方法的流程图，对三维形变信息的获取过程进行优化，具体包括以下操作：
39.s210、在车辆前端碰撞后，对前端蜂窝铝进行三维扫描，得到三维表面。
40.可选的，在碰撞后的蜂窝铝上进行定位点粘贴和喷漆处理，利用三维扫描设备进行三维扫描，扫描后得到碰撞后蜂窝铝的三维表面文件。
41.s220、对所述三维表面的边缘进行裁剪。
42.可选的，将三维表面文件转换成stl(standard template library，中文名标准模板库)组件后，导入三维建模软件，建立三维表面所在的三维坐标系。具体的，如图2b左图所示，碰撞前的蜂窝铝为长方体形状，为便于获取碰撞后的形变信息，预先在碰撞前的蜂窝铝表面的一个角点设置三维坐标系oxyz，x轴指向蜂窝铝的深度方向，y轴指向蜂窝铝的横向，z轴指向蜂窝铝的高度方向。
43.由于蜂窝铝边缘形变复杂，不能准确反映载荷传递路径和性能，所以在三维坐标系中对所述三维表面的边缘进行裁剪。然后，对裁剪后的三维表面进行等间隔选点，得到蜂窝铝的三维形变信息。具体的，在yoz平面上设置等间距的网格，例如20毫米
×
20毫米。将网格交点向碰撞后的三维表面投影，将投影的距离作为x轴坐标值，即网格交点处蜂窝铝表面的变形深度(asc格式)。由此，将碰撞后的蜂窝铝的三维形变信息进行量化处理，如图2b右图，并将量化处理后的结果导入到excel表格中，表格的行和列分别表示蜂窝铝的横向值和高度值，数值表示蜂窝率的变形深度信息，表格中各单元作为一个蜂窝铝点云数据。
44.s230、获取裁剪后的三维表面的三维形变信息。
45.进一步的，在excel表格中，按照蜂窝铝上划分的评价区域，在裁剪后的所有三维形变信息中划分各评价区域内的三维形变信息，即三维坐标值。示例性的，所有评价区域构成的矩形右边缘距离蜂窝铝碰撞侧边缘的距离为200毫米，矩形左边缘距离碰撞侧边缘的距离为车辆宽度的45％；矩形下边缘距离地面180毫米，矩形上边缘距离地面距离为700毫米，涵盖蜂窝铝上部评价区域、中部评价区域和下部评价区域。对各评价区域的描述详见上述实施例的记载，此处不再赘述。
46.s240、根据所述蜂窝铝各评价区域内的三维形变信息，评价各评价区域内碰撞载荷沿蜂窝铝的高度方向、深度方向和横向的传递性能。
47.可选的，计算各评价区域内蜂窝铝平均变形深度、平均变形高度和变形深度的横向回归水平下的标准偏差值。
48.本实施例中，通过对蜂窝铝进行三维扫描和裁剪，将蜂窝铝的变形情况进行量化处理，保证量化精度的同时，能够减少计算量并提高效率。
49.图3a是本发明实施例提供的第三种车辆前端碰撞载荷传递的评价方法的流程图，对车辆前端碰撞载荷性能的评价过程进行优化，具体包括以下操作：
50.s310、在车辆前端碰撞后，获取前端蜂窝铝的三维形变信息；所述蜂窝铝上划分有至少两个评价区域。
51.s320、根据所述蜂窝铝各评价区域内的三维形变信息，计算所述蜂窝铝各评价区域内的平均变形深度和平均变形高度，分别得到各评价区域内碰撞载荷沿蜂窝铝的深度方向和高度方向的传递性能。
52.s330、根据所述蜂窝铝各评价区域内的三维形变信息，计算所述蜂窝铝各评价区域内的变形深度的横向回归水平下的标准偏差值，得到各评价区域内碰撞载荷沿蜂窝铝的横向的传递性能。
53.本实施例中的载荷传递性能包括碰撞载荷沿蜂窝铝深度方向和高度方向上的传递性能和横向传递性能，这三种性能可以分别独立计算得到。下面针对每个载荷性能进行分别说明。
54.在s320处，在蜂窝铝各评价区域内，采用式(1)计算蜂窝铝各评价区域内的深度分布情况：
[0055][0056]
其中，k是归一化常数使∫ρ(z)dz＝1，如图3b所示，对于给定评价区域s(面积)内，平均变形深度d为：
[0057][0058]
如图3b所示，对于给定评价区域s(面积)内，平均变形高度h为：
[0059]
h＝∫zρ(z)dz；
ꢀꢀ
(3)
[0060]
在s330处，可选的，第一步：根据所述蜂窝铝各评价区域内多行多列蜂窝铝点云的变形深度信息，统计所述蜂窝铝各评价区域内各列点云的平均变形深度。
[0061]
其中，多行多列蜂窝铝点云的变形深度信息为，将各评价区域沿高度和横向划分为多行多列点云数据后，每个点云数据的变形深度信息。具体划分方法详见上述实施例的
记载，此处不在赘述。
[0062]
如图3c所示，一个评价区域内各表格单元内的数值为点云的变形深度信息，不同灰度表示不同的深度程度。求取每一列的平均值，即沿蜂窝铝高度方向的各列平均变形深度。
[0063]
第二步：对所述各评价区域内各列点云的平均变形深度进行线性拟合，得到对应各平均变形深度的拟合深度。具体以各列平均变形深度为样本点，在各评价区域内进行样本点的线性拟合。拟合结果如图3d所示，虚线为拟合的直线。
[0064]
第三步：计算各评价区域内各点云的变形深度信息相对于所在列拟合深度的差值。这里的差值为绝对值。
[0065]
针对一个评价区域的所有点云，将每个点云的变形深度信息与所在列拟合深度作差，并取绝对值。换言之，将每列的每个点云的变形深度信息与对应列的拟合深度作差，并取绝对值。最终得到各评价区域内各点云的差值。
[0066]
第四步：计算各评价区域内多个所述差值的标准偏差值，得到各评价区域内碰撞载荷沿蜂窝铝的横向的传递性能。
[0067]
针对一个评价区域内的所有点云，计算各点云的差值的平均值x，然后计算各差值x
i
相对于平均值的标准偏差值，如式(4)所示。
[0068][0069]
采用本实施例提供的各评价区域的载荷性能评价操作，在车与车碰撞检测过程中，若出现“骑乘”效应，可对高纵梁结构进行监测评价；出现“叉子”效应，可监测碰撞中前端结构的刚度水平；对“小重叠”效应，可考察车辆吸能结构在横向的分布情况，避免碰撞过程中没有横向的结构重叠。
[0070]
图4是本发明实施例提供的一种车辆前端碰撞载荷传递的评价装置的结构示意图，适用于在在车辆前端碰撞后，进行碰撞安全性能检测的情况，该装置400具体包括：获取模块401和评价模块402。
[0071]
获取模块401，用于在车辆前端碰撞后，获取前端蜂窝铝的三维形变信息；所述蜂窝铝上划分有至少两个评价区域；
[0072]
评价模块402，用于根据所述蜂窝铝各评价区域内的三维形变信息，评价各评价区域内碰撞载荷沿蜂窝铝的高度方向、深度方向和横向的传递性能。
[0073]
本实施例通过获取前端蜂窝铝的三维形变信息，并根据所述蜂窝铝各评价区域内的三维形变信息，识别所述车辆前端碰撞载荷传递路径，并评价碰撞载荷性能，对蜂窝铝变形模式分析，全面地对车辆前端碰撞载荷沿蜂窝铝的高度方向、深度方向和横向的传递性能进行评价，对于改善车辆碰撞相容性能，降低交通事故中乘员总体伤亡率具有积极的社会意义。
[0074]
可选的，获取模块401具体用于在车辆前端碰撞后，对前端蜂窝铝进行三维扫描，得到三维表面；对所述三维表面的边缘进行裁剪；获取裁剪后的三维表面的三维形变信息。
[0075]
可选的，该装置还包括划分模块，用于在所述根据所述蜂窝铝各评价区域内的三维形变信息，评价各评价区域内碰撞载荷沿蜂窝铝的高度方向、深度方向和横向的传递性
能之前，将所述蜂窝铝由上至下依次划分为上部评价区域、中部评价区域和下部评价区域；其中，下部评价区域高度覆盖辅助吸能结构的作用范围，中部评价区域覆盖主吸能结构的作用范围；上部评价区域覆盖高纵梁结构的作用范围。
[0076]
可选的，评价模块403包括第一计算单元，用于根据所述蜂窝铝各评价区域内的三维形变信息，计算所述蜂窝铝各评价区域内的平均变形深度和平均变形高度，分别得到各评价区域内碰撞载荷沿蜂窝铝的深度方向和高度方向的传递性能；第二计算单元，用于根据所述蜂窝铝各评价区域内的三维形变信息，计算所述蜂窝铝各评价区域内的变形深度的横向回归水平下的标准偏差值，得到各评价区域内碰撞载荷沿蜂窝铝的横向的传递性能。
[0077]
可选的，所述三维形变信息包括多行多列蜂窝铝点云的变形深度信息；第二计算单元，具体用于根据所述蜂窝铝各评价区域内多行多列蜂窝铝点云的变形深度信息，统计所述蜂窝铝各评价区域内各列点云的平均变形深度；对所述各评价区域内各列点云的平均变形深度进行线性拟合，得到对应各平均变形深度的拟合深度；计算各评价区域内各点云的变形深度信息相对于所在列拟合深度的差值；计算各评价区域内多个所述差值的标准偏差值，得到各评价区域内碰撞载荷沿蜂窝铝的横向的传递性能。
[0078]
本发明实施例所提供的车辆前端碰撞载荷传递的评价装置可执行本发明任意实施例所提供的车辆前端碰撞载荷传递的评价方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
[0079]
图5为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图5所示，该设备包括处理器50、存储器51、输入装置52和输出装置53；设备中处理器50的数量可以是一个或多个，图5中以一个处理器50为例；设备中的处理器50、存储器51、输入装置52和输出装置53可以通过总线或其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。
[0080]
存储器51作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的车辆前端碰撞载荷传递的评价方法对应的程序指令/模块(例如，车辆前端碰撞载荷传递的评价装置中的获取模块401和评价模块402)。处理器50通过运行存储在存储器51中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的车辆前端碰撞载荷传递的评价方法。
[0081]
存储器51可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器51可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器51可进一步包括相对于处理器50远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0082]
输入装置52可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置53可包括显示屏等显示设备。
[0083]
本发明实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种车辆前端碰撞载荷传递的评价方法，该方法包括：
[0084]
在车辆前端碰撞后，获取前端蜂窝铝的三维形变信息；所述蜂窝铝上划分有至少两个评价区域；
[0085]
根据所述蜂窝铝各评价区域内的三维形变信息，评价各评价区域内碰撞载荷沿蜂
窝铝的高度方向、深度方向和横向的传递性能。
[0086]
当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的车辆前端碰撞载荷传递的评价方法中的相关操作。
[0087]
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(read
‑
only memory,rom)、随机存取存储器(random access memory,ram)、闪存(flash)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法。
[0088]
值得注意的是，上述车辆前端碰撞载荷传递的评价装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
[0089]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。