白云亮 戴宏駿 黃萃蔚 田曉松 張媛媛 錢(qián)亮 王佳乾

關(guān)鍵詞：白車(chē)身 尺寸測(cè)量

1 引言

在汽車(chē)制造行業(yè)，車(chē)身尺寸精度及穩(wěn)定性往往是整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量把控中的重中之重，其中尤其白車(chē)身尺寸精度及穩(wěn)定性會(huì)影響汽車(chē)相關(guān)功能附件的安裝及外觀匹配區(qū)域的平整度和間隙等，會(huì)直接在客戶對(duì)產(chǎn)品的選擇及使用過(guò)程中產(chǎn)生至關(guān)重要的影響，所以車(chē)身尺寸控制一直是各大汽車(chē)制造廠商關(guān)注的最重要品控因素之一。

在白車(chē)身尺寸測(cè)量領(lǐng)域中，根據(jù)測(cè)量設(shè)備是否與被測(cè)零件有物理接觸，可將測(cè)量設(shè)備分為兩類：接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量。其中接觸式測(cè)量的主流設(shè)備代表是三坐標(biāo)（CMM），三坐標(biāo)是汽車(chē)行業(yè)中白車(chē)身尺寸監(jiān)控的經(jīng)典測(cè)量手段。但隨著光學(xué)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，尤其近十年非接觸式光學(xué)檢測(cè)技術(shù)的逐步成熟，光學(xué)非接觸測(cè)量技術(shù)在白車(chē)身尺寸測(cè)量領(lǐng)域已有逐漸替代傳統(tǒng)接觸式測(cè)量的趨勢(shì)，其典型代表設(shè)備是德國(guó)GOM 公司的ATOS 光學(xué)測(cè)量機(jī)。非接觸式光學(xué)測(cè)量技術(shù)相比于傳統(tǒng)接觸式三坐標(biāo)測(cè)量，其明顯優(yōu)勢(shì)是測(cè)量效率高，能夠快速獲取被測(cè)零件尤其是鈑金件的全型面尺寸數(shù)據(jù)，全型面數(shù)據(jù)對(duì)于質(zhì)量控制及問(wèn)題分析有更直觀更高效的優(yōu)勢(shì)。所以，近幾年全球主流各大汽車(chē)制造廠商對(duì)于光學(xué)測(cè)量技術(shù)在白車(chē)身尺寸測(cè)量領(lǐng)域的投入明顯高于傳統(tǒng)的接觸式測(cè)量。

根據(jù)測(cè)量設(shè)備的工作環(huán)境及位置，可分為離線式測(cè)量（Offline） 和在線式測(cè)量（Inline），如圖1 所示。離線測(cè)量是指將被測(cè)零件運(yùn)輸至指定地點(diǎn)，即測(cè)量室進(jìn)行測(cè)量，完成測(cè)量后將零件運(yùn)輸回產(chǎn)線，隨后將測(cè)量報(bào)告上傳至服務(wù)器供相關(guān)部門(mén)使用;在線測(cè)量是指將測(cè)量設(shè)備直接串聯(lián)安裝至產(chǎn)線中，作為車(chē)身焊接工位中的一道檢測(cè)工序，在產(chǎn)線上直接完成測(cè)量，測(cè)量結(jié)果可直接反饋至相關(guān)工位及相關(guān)部門(mén)，具有一定的實(shí)時(shí)性和連續(xù)性。兩種測(cè)量方式各有優(yōu)缺，當(dāng)前在線測(cè)量技術(shù)雖能實(shí)時(shí)且連續(xù)進(jìn)行尺寸監(jiān)控，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)高精度絕對(duì)測(cè)量，需定期與離線絕對(duì)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行校對(duì)糾偏，屬于車(chē)身尺寸穩(wěn)定性監(jiān)控系統(tǒng)，并非真正意義上的測(cè)量系統(tǒng)。同時(shí)由于是串聯(lián)在產(chǎn)線上，所以如果此工位一旦發(fā)生故障或在新項(xiàng)目編程調(diào)試期間，就會(huì)對(duì)整個(gè)產(chǎn)線造成阻塞或影響，對(duì)連續(xù)高效生產(chǎn)非常不利;而離線測(cè)量雖能獲取絕對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)和全型面點(diǎn)云數(shù)據(jù)，但其測(cè)量效率較低，需將零件進(jìn)行下線運(yùn)輸至測(cè)量室，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)尺寸監(jiān)控，不能對(duì)產(chǎn)線上批量尺寸問(wèn)題進(jìn)行第一時(shí)間報(bào)警及預(yù)警。

基于如上尺寸監(jiān)控需求及現(xiàn)有技術(shù)，本文主要介紹一種新的車(chē)身在線尺寸監(jiān)控技術(shù)手段——Atline 在線絕對(duì)測(cè)量技術(shù)，其特點(diǎn)主要是同時(shí)兼顧了原來(lái)離線測(cè)量和在線測(cè)量技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提高在線測(cè)量精度的同時(shí)能夠及時(shí)發(fā)出預(yù)警及報(bào)警信號(hào)，且擺脫了對(duì)離線測(cè)量的依賴，無(wú)需定期進(jìn)行糾偏和校對(duì)。

2 Atline 在線絕對(duì)測(cè)量技術(shù)介紹

Atline 在線絕對(duì)測(cè)量技術(shù)是指將傳統(tǒng)離線測(cè)量技術(shù)創(chuàng)新性的移植到白車(chē)身生產(chǎn)線中，進(jìn)行工藝末端尺寸檢測(cè)，此種檢測(cè)方式無(wú)需將白車(chē)身下線，即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線車(chē)身尺寸的絕對(duì)測(cè)量，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)身尺寸趨勢(shì)監(jiān)測(cè)及預(yù)警，而且能夠達(dá)到傳統(tǒng)測(cè)量室測(cè)量白車(chē)身的精度標(biāo)準(zhǔn)。如下將分別從Atline 工位布局、工位組成、測(cè)量數(shù)據(jù)和報(bào)告樣式四方面進(jìn)行介紹。

2.1 工位布局

目前在線測(cè)量系統(tǒng)的工位布局主要有兩種，如圖2a 和2b 所示，串聯(lián)式布局和橫向并聯(lián)式布局。

如圖2a 所示，測(cè)量工位串聯(lián)安裝至生產(chǎn)線中，此種布局當(dāng)測(cè)量工位自身出現(xiàn)故障時(shí)，由于串聯(lián)的原因，產(chǎn)線會(huì)直接造成堵塞，無(wú)法臨時(shí)屏蔽此工位，讓白車(chē)身順利通行，進(jìn)行其他方式的尺寸檢測(cè);同時(shí)在新項(xiàng)目期間需占用測(cè)量工位進(jìn)行新車(chē)型編程調(diào)試，此時(shí)無(wú)法將此工位與產(chǎn)線脫離進(jìn)行單獨(dú)編程調(diào)試工作;

如圖2b 所示，測(cè)量工位橫向并聯(lián)安裝至生產(chǎn)線中，此種方式能夠解決串聯(lián)帶來(lái)的阻塞問(wèn)題，但此種方式需產(chǎn)線旁邊引出一條支線，占地面積大，且不方便問(wèn)題車(chē)的上下產(chǎn)線;

針對(duì)如上弊端，Atline 工位在規(guī)劃時(shí)進(jìn)行了改進(jìn)，如圖3c 所示，采用縱向并聯(lián)于產(chǎn)線的方式，Atline 工位前后均為自動(dòng)升降機(jī)，當(dāng)本工位在項(xiàng)目期間編程或故障時(shí)，可將此工位進(jìn)行臨時(shí)屏蔽，白車(chē)身可通過(guò)工位前升降機(jī)直接升入空中走廊，從而跨過(guò)Atline 工位進(jìn)入下一生產(chǎn)環(huán)節(jié)，不會(huì)因?yàn)楸竟の辉蛟斐僧a(chǎn)線阻塞或停線。同時(shí)此種布局支持待測(cè)白車(chē)身從測(cè)量工位兩端進(jìn)出工位，有利于測(cè)量工位的充分利用，便于白車(chē)身上下產(chǎn)線及工位。

2.2 工位組成

如圖3 所示：Atline 在線絕對(duì)測(cè)量工位主要由ATOS 測(cè)量機(jī)、FRAME 測(cè)量輔助框架、減震平臺(tái)、支撐夾具、進(jìn)出工位輥床、和工位圍欄6 部分組成：

（1）ATOS 測(cè)量機(jī)：測(cè)量機(jī)是Atline 工位的核心設(shè)備，主要功能是獲取被測(cè)零件表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)，測(cè)量機(jī)主要由縱橫四根測(cè)量導(dǎo)軌，兩組機(jī)械手臂和兩個(gè)測(cè)量頭組成，分別完成左右半個(gè)車(chē)身的測(cè)量工作，兩個(gè)測(cè)頭獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至同一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，最終實(shí)現(xiàn)在同一坐標(biāo)系下進(jìn)行測(cè)量和數(shù)據(jù)計(jì)算。

（2）FRAME 測(cè)量輔助框架：FRAME測(cè)量輔助框架主要功能是用來(lái)粘貼拍攝過(guò)程中用來(lái)照片拼接的參考點(diǎn)，其特點(diǎn)是無(wú)需像離線設(shè)備一樣每次重新放置參考點(diǎn)。同時(shí)由于在工位中完全靜止，所以無(wú)需每臺(tái)車(chē)都進(jìn)行參考點(diǎn)的拍攝，只需定期進(jìn)行攝影測(cè)量即可，大大提升了測(cè)量效率;

（3）減震平臺(tái)：由于此工位安裝與生產(chǎn)線中，周?chē)匦驮O(shè)備較多，產(chǎn)生的微振動(dòng)不滿足測(cè)量設(shè)備的使用需求，所以在底部預(yù)先做了一個(gè)大的減震平臺(tái)，用于過(guò)濾點(diǎn)周?chē)h(huán)境的震動(dòng);

（4）支撐夾具：主要功能是固定被測(cè)白車(chē)身，使白車(chē)身在測(cè)量時(shí)不會(huì)由于支撐引起形變，進(jìn)而影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性;

（5）進(jìn)出工位過(guò)度滾：由于工位較大，所以白車(chē)身在進(jìn)出工位時(shí)需借助過(guò)度滾進(jìn)出此工位，實(shí)現(xiàn)與前后工位有序?qū)?

（6）工位圍欄：物理上起到安全防護(hù)作用，同時(shí)圍欄墻采用特殊的濾光材料，防止設(shè)備高強(qiáng)度光對(duì)人眼的傷害。