陳家燈，魏芳，曲志鵬，孫賀亮

(上汽大眾汽車有限公司，上海 201805)

0 引言

汽車內飾A級曲面光順技術是汽車內飾開發(fā)的關鍵環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)造型與技術完美統(tǒng)一的重要橋梁，是保證汽車內飾品質的重要組成部分。汽車內飾A級曲面是指駕駛員坐在駕駛位置上朝向360°方向觀察汽車內飾所能看到的除了地毯、座椅以外的所有外表面，包含儀表板，中央通道，門以及車頂，A柱、B柱、C柱、D柱，衣帽架。汽車內飾A級曲面開發(fā)過程中要綜合考慮造型要求、生產(chǎn)制造工藝要求、人機操作舒適性要求、便利性要求、安全法規(guī)要求等。因此使用合適的方法綜合考慮各方面要求，快速建立高質量的汽車內飾A級曲面是每一個光順工程師的需求，本文作者提出的開發(fā)流程及評價方法和標準能夠很好地滿足這一需求。

1 汽車內飾A級曲面的技術要求

汽車開發(fā)實踐中對A級曲面的要求為：與造型油泥的偏差一般不超0.5 mm，在油泥模型表達不清楚的區(qū)域可放寬到2 mm；曲面之間達到曲率連續(xù)，其中位置連續(xù)誤差為G0<0.001 mm, 相切連續(xù)誤差G1<0.1°,曲率連續(xù)誤差G2<0.5 mm-1;所有單個曲面的UV方向控制點數(shù)值不大于6，各個控制點排布均勻或均勻變化；大面高光走勢變換均勻流暢，大面陰影均勻或成一定趨勢逐漸變化。

2 汽車內飾A級曲面光順流程

定位造型提供油泥模型，由于在三坐標測量儀掃描油泥時會存在一定的位置偏差，因此造型提供的三維油泥模型數(shù)據(jù)往往不在正確的車身坐標上，所以光順工程師首先要校核油泥模型的位置并調整到正確的車身位置，然后檢查儀表板兩側端蓋的對稱性以及門板的對稱性。

對油泥模型進行全方位的觀察分析，找出其中的造型問題點并與造型師協(xié)商該問題的解決方案。如圖1所示：儀表板上體帽沿前方的斜面特征在點云上是寬度不均勻的。通過與造型師確認，明確該問題是油泥缺陷，可以在光順數(shù)據(jù)中把特征線寬度做成等寬斜面。

圖1 造型分析

技術部門基于該點云數(shù)據(jù)做斷面分析，以儀表板左側為例，技術需要提供的斷面如圖2所示，總共有21個斷面。光順工程師對比這21個斷面與點云數(shù)據(jù)的偏差，在點云與斷面偏差比較大的區(qū)域需要與造型師討論，如果造型師同意截面的方案，光順就可以按照截面進行A級曲面的構建；如果造型師不同意截面的方案，那就設置會議邀請造型師、技術負責人、光順工程師三方共同討論該問題，協(xié)商出一個各方都能同意的解決方案，然后光順再制作對應的曲面數(shù)據(jù)。

圖2 技術截面

初版曲面數(shù)據(jù)完成之后，光順工程師將數(shù)據(jù)分發(fā)給相關技術負責人進行全方位的技術檢查，包含結構設計檢查、模具可實現(xiàn)性檢查、人機舒適性、可視性、操作便利性的全面檢查以及安全法規(guī)的檢查。當技術工程師檢查出相應問題時，光順工程師則想出各種辦法在保證造型不被改動的前提下解決相應的技術問題。完成的光順數(shù)據(jù)狀態(tài)如圖3所示：所有大面都已經(jīng)構建完成，主要特征性表達清晰，面與面之間無倒角，細節(jié)特征暫時不體現(xiàn)。

圖3 光順大面

大面完成同時技術檢查沒有問題之后，光順工程師就可以構建過渡曲面，主要是所有的圓角都按照要求構建出來，之后根據(jù)實際情況將儀表板拆分成多個零件，且每個零件都包含該零件的脫模方向、分型線、滑塊滑移方向且給該零件賦予正確的零件名。完成的數(shù)據(jù)如圖4所示,包含了各個零件以及不同零件之間的匹配縫道，圓角、面差等所有細節(jié)特征都已經(jīng)完善。

圖4 光順數(shù)據(jù)

為了保證最終設計的數(shù)據(jù)準確性，光順工程師通常要對數(shù)據(jù)的連續(xù)性進行最終檢查。主要包括G0、G1、G2的連續(xù)性檢查以及是否有重面檢查，該檢查可通過軟件自帶的Surface Check功能實現(xiàn)。

A級曲面開發(fā)流程如圖5所示。

圖5 A級曲面開發(fā)流程

3 光順數(shù)據(jù)評價方法與標準

在光順數(shù)據(jù)完成之后通常需要對光順數(shù)據(jù)進行評審。內飾光順數(shù)據(jù)的評審主要有以下幾個角度：曲面控制點排布均勻性，大面高光是否均勻，大面陰影變化是否自然，主要特征線是否達到曲率連續(xù)，相鄰零件之間的匹配間隙以及面差大小是否合理。

光順曲面對控制點的數(shù)量與排布要求極高，在通常情況下，控制點UV方向的數(shù)量不超過6個，同時在每個方向上控制點排布要均勻或者均勻變化，且控制點的方向要統(tǒng)一，不能有凹凸情況出現(xiàn)。常見的控制點排布問題有以下幾種：

控制點排布不均勻。如圖6所示：曲面相鄰兩排控制點的距離從左至右不均勻。

圖6 橫向控制點排布不均勻

控制點不在曲面的同一側。如圖7所示：曲面從上往下第4排控制點分布在曲面背面，其他控制點都分布在曲面正面，曲面在該區(qū)域會扭曲，不符合要求。

圖7 控制點上下跳動

控制點數(shù)量超過6個。如圖8所示：該曲面U、V向控制點各有9排，不符合要求。

因此一個良好的曲面控制點排布應該像圖9一樣，每個方向控制點數(shù)量不多于6個，各個控制點之間距離均勻且控制點都在曲面同一側。

圖8 控制點數(shù)量太多

圖9 規(guī)范的控制點排布

大面高光與陰影是評價曲面質量的重要指標，是判斷曲面是否光順以及是否有凹坑突起的快速方法，常見的高光問題有：

波浪形高光。圖10所示的大面的高光自左向右成波浪形。

同一張大面高光走勢呈發(fā)散形狀。圖11所示的曲面上半部分高光趨勢向上，下半部分高光趨勢向下。

相鄰曲面高光不連續(xù)。圖12所示的兩張曲面在連接處高光有明顯的轉折，說明兩張曲面連續(xù)性不滿足要求。

圖10 波浪形高光 圖11 發(fā)散形高光 圖12 大面高光有折點

大面陰影直觀反映了曲面在光線照射下的反光效果，通過光影的明亮變化可直接判斷曲面是否扭曲。A級曲面對光影的要求就是曲面光影在不同角度光源的照射下反光都是均勻或均勻變化的。如圖13所示，門上裝飾條的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)在箭頭A處光影偏亮，在箭頭B處光影顯得十分暗淡，說明了曲面從A過渡到B的過程中扭曲嚴重，這樣的曲面就不滿足A級曲面要求。

圖13 大面陰影突變

在一些曲面中,由于控制點的跳動會出現(xiàn)隆起或凹陷的光影。如圖14所示，在箭頭所指區(qū)域內有一個明顯隆起與凹陷的光影，說明該區(qū)域曲面控制點跳動嚴重，不符合A級曲面光順的要求。

圖14 大面陰影圖凹坑與凸起

主要特征線的曲率連續(xù)是保證零件成型后視覺上特征線不會反凹的基本前提。汽車A級曲面中主要特征線的要達到G2以上連續(xù)，同時特征線的曲率疏要光滑過渡。如圖15所示，該特征線由a、b、c三條曲線組成，且曲線a和曲線b的過渡區(qū)域曲率是均勻平滑連續(xù)變化的，滿足了A級曲面對于特征線的連續(xù)性要求，曲線b與曲線c的過渡區(qū)域B曲率有一個明顯的折點，將來反映到產(chǎn)品上就是該連接區(qū)域會有視覺反凹的缺陷，因此過渡區(qū)域B不滿足A級曲面對于連續(xù)性的要求。

圖15 曲率疏對比

相鄰零件之間的匹配縫道、圓角、面差的數(shù)值定義決定最終成品的匹配效果。相鄰零件之間的面差與圓角大小通常根據(jù)實際情況決定，相鄰零件之間的匹配縫道的理論值要做到最小，同時視覺效果也要盡可能地小。有時候理論值一樣的縫道通過不同的光順處理，會有較大的視覺縫道的差別。如圖16所示，理論值都為0.5 mm的縫道，采用方案一時，零件B的分模線深度為0.8 mm，此時的視覺縫道為1.5 mm；在方案二時，零件B的分模線深度為0.5 mm，此時的視覺縫道為1 mm。因此在光順時不僅僅要考慮理論縫道，更要結合實際情況把視覺縫道做小，在理論縫道相同的情況下，分模線越淺，視覺縫道越小。

4 結論

本文作者提出的A級曲面制作方法以及評價標準可以有效解決目前A級曲面開發(fā)過程中流程不規(guī)范、效率低下且質量參差不齊的問題。