文/葉立淵，吳海，苑永強(qiáng)，王耐·北汽（常州）汽車有限公司

我們通過技術(shù)調(diào)研了解到各主機(jī)廠在測量技術(shù)的應(yīng)用上存在較大差異。較多的乘用車和商用車主機(jī)廠大多仍在使用較為落后的檢具手工測量技術(shù)。只有一部分合資和主流自主品牌車企引入了更加先進(jìn)的藍(lán)光智能測量技術(shù)。檢具手工測量技術(shù)與三坐標(biāo)及藍(lán)光測量技術(shù)相比，存在主觀性強(qiáng)、測量精度和一致性差、缺陷趨勢分析困難以及車身匹配難以開展等方面的問題。為了從根本上解決以上問題，我們策劃了針對自制沖壓件的智能數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用方案。

三種測量技術(shù)說明

檢具手工測量技術(shù)

傳統(tǒng)的人工測量技術(shù)，將沖壓件置于檢具上，進(jìn)行定位和夾緊，使用間隙尺、卡尺、鋼板尺等工具實施人工檢測(面差、間隙、孔值)、人工讀取、人工填寫在沖壓件檢測表上，而后再錄入電子檔，實施人工分析。存在人工耗時大、效率低、易出錯等問題，容易出現(xiàn)不同的檢測員測量的數(shù)值存在差異，主觀判斷的問題。

三坐標(biāo)測量技術(shù)

通過三坐標(biāo)設(shè)備實施測量，其測量精度可以達(dá)到0.02mm/m，具有測量精度高，測量數(shù)值直觀呈現(xiàn)(直接顯示測量點的合格/不合格，偏差數(shù)值)，測量效率較高。

藍(lán)光測量技術(shù)

藍(lán)光測量報告3D 點云直觀圖示，可體現(xiàn)沖壓零件整體尺寸偏差走向趨勢，數(shù)值直觀體現(xiàn)，分析快捷，效率特別高的優(yōu)點。藍(lán)光測量技術(shù)整體要優(yōu)于三坐標(biāo)測量和檢具手工測量，并且藍(lán)光測量精度穩(wěn)定可靠，滿足測量要求，可供多車型沖壓件的測量，具有人員投入少，效率特別高的優(yōu)點。便于實現(xiàn)沖壓件尺寸一致性的監(jiān)控，并且測量數(shù)據(jù)可與數(shù)據(jù)源進(jìn)行比對和存儲，識別相關(guān)缺陷及趨勢，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)可追溯性，便于問題的提出和改進(jìn)。

三種測量技術(shù)精度、效率、優(yōu)缺點對比分析

檢具手工測量技術(shù)

⑴測量誤差0.3mm 左右；

⑵測量范圍，部分型面/料邊偏差和孔合格/不合格判定；

⑶優(yōu)點：模具調(diào)試階段，可以在線檢測；

⑷缺點：人工檢測(圖1)，讀數(shù)存在誤差并且測量精度分辨率較低，需手動填寫測量報告，容易出錯，數(shù)據(jù)趨勢性分析及可追溯性差。

三坐標(biāo)測量技術(shù)

⑴測量誤差0.02mm/m；

⑵測量范圍，全尺寸測點均可測量；

圖1 檢具測量

⑶優(yōu)點：測量精度高；三坐標(biāo)設(shè)備可供多個車型共用；

⑷缺點：三坐標(biāo)測量設(shè)備對環(huán)境要求高，需新建封閉的三坐標(biāo)測量間，恒溫、恒濕，獨(dú)立的地基，動能和維護(hù)費(fèi)用相對比較高；三坐標(biāo)采用單點測量模式，測量效率較低；采用單工位模式，測量和上下料工作按順序進(jìn)行，需要頻繁更換支架。雙懸臂測量機(jī)如圖2 所示，可以自動輸出測量報告如圖3 所示。

圖2 雙懸臂測量機(jī)

圖3 自動輸出測量報告

藍(lán)光智能測量技術(shù)

⑴測量誤差0.05mm/m(單臂)、0.07mm/m (雙臂)；

⑵測量范圍，所有檢測要素均可測量；

⑶優(yōu)點：環(huán)境適應(yīng)性好，無需獨(dú)立地基，可定置在車間生產(chǎn)線旁的非封閉區(qū)域；效率高，測量速度快，報告自動生成，以側(cè)圍為例，測量效率約為傳統(tǒng)雙懸臂三坐標(biāo)測量機(jī)的4 倍；采用多工位模式，測量和上下料工作可同時進(jìn)行，基本不需要更換測量支架；可測量零件整體變化趨勢，更有利于匹配、分析問題，藍(lán)光掃描工作平臺如圖4 所示；對環(huán)境要求低，測量間投資及動能維護(hù)費(fèi)用較小，藍(lán)光掃描工作區(qū)域如圖5 所示；設(shè)備可多車型共用，測量支架可利舊改造，利舊率高。

圖4 藍(lán)光掃描工作平臺

圖5 藍(lán)光掃描工作區(qū)域12m×9m×2.2m

⑷缺點：行業(yè)內(nèi)具備該項技能的專業(yè)測量人員較少，需要培訓(xùn)藍(lán)光檢測系統(tǒng)編程和檢測技術(shù)。

根據(jù)公司實際情況，得出以下結(jié)論：三種測量技術(shù)都能滿足測量精度要求。但是使用藍(lán)光智能掃描測量技術(shù)在占用面積、成本、測量效率以及便捷和可操作性方面更優(yōu)，是汽車行業(yè)內(nèi)沖壓件測量技術(shù)的發(fā)展方向。

藍(lán)光智能掃描技術(shù)在新車型沖壓件中的應(yīng)用

新車型項目應(yīng)用場景

通過開發(fā)測量支架配合使用三坐標(biāo)和藍(lán)光測量技術(shù)來完成沖壓件的檢測工作。

⑴在模具提樣階段，開發(fā)測量支架配合三坐標(biāo)測量來實施沖壓件檢測；

⑵在模具回廠調(diào)試階段和量產(chǎn)階段，均使用藍(lán)光測量技術(shù)為主和三坐標(biāo)測量技術(shù)為輔的測量技術(shù)。

在新車型項目中應(yīng)用的步驟

⑴離線編程。軟件中構(gòu)建虛擬化測量系統(tǒng)，相機(jī)虛擬視圖實時顯示工件及測點位置分布，通過三維交互操作規(guī)劃測量路徑，內(nèi)置干涉碰撞模擬功能，根據(jù)工位布局自動優(yōu)化無碰撞的機(jī)器人運(yùn)行軌跡。

⑵攝影測量。軟件內(nèi)置攝影測量模塊，配合自動攝影測量相機(jī)，一鍵自動生成參考點精確位置，直接用于點云拼接，消除測量累計誤差。

⑶三維掃描。掃描過程中實時顯示測量結(jié)果：三維視圖實時顯示機(jī)器人運(yùn)動軌跡、產(chǎn)品數(shù)模與三維點云。

⑷特征測量。具備孔位、孔距、輪廓、棱線、修邊線、圓柱、球體等幾何特征精確測量和識別功能。針對孔類、修邊線等難測量特征，采用點云與圖像結(jié)合的方法，保證測量精度。

⑸尺寸偏差分析。三維交互視圖直觀查看測量結(jié)果，以針圖標(biāo)簽形式顯示各矢量方向偏差，能夠輸出可定制格式的DMO 文件，兼容Piweb/InfoMess/CM4D 等數(shù)據(jù)分析軟件，創(chuàng)建測量報告。

⑹報告輸出。測量報告可快捷自動輸出，不需要人員手動抄錄填寫，如圖6 所示。有特征偏差、功能尺寸、GD&T 截面分析、色差圖、合格率、Cp/Cpk、對比分析、均值及極差、統(tǒng)計分析、趨勢圖、計算平均件等。

圖6 藍(lán)光掃描測量報告

老車型項目沖壓件檢具智能測量改造和應(yīng)用

改造注意事項

⑴需要對在產(chǎn)車型檢具進(jìn)行智能測量改造，檢具改造數(shù)量多(每個車型24 組制件，36 套檢具)，工作量大，周期較長(大約需要2 ～3 個月)；

⑵根據(jù)產(chǎn)能計劃，提前做好沖壓零件建儲，保證生產(chǎn)前提下，制定詳細(xì)的改造計劃和應(yīng)急預(yù)案，確保計劃準(zhǔn)確執(zhí)行。

改造實施步驟

⑴確定改造檢具清單，及相應(yīng)的測點位置；

⑵在測點位置加裝測量芯片；

⑶對加裝測量芯片的檢具進(jìn)行精度測量，合格后交付使用，改造后的檢具如圖7 所示。

改造后的檢測步驟

藍(lán)光智能測量儀通過數(shù)據(jù)傳輸端口直接連接平板電腦，打開智能測量軟件(圖8)，藍(lán)光測量儀校準(zhǔn)歸零并自動調(diào)出相應(yīng)的檢具測量界面(圖9)，進(jìn)行Gap、Flush 同時測量且重復(fù)性精度≤0.05mm，測量數(shù)值自動輸入平板電腦并保存，也可通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)椒?wù)器或云端，如圖10 所示。

圖7 量產(chǎn)車型沖壓檢具改造

圖8 智能測量軟件

圖9 檢具測量界面

圖10 自動輸出測量數(shù)值

改造后的優(yōu)點

⑴數(shù)據(jù)采集：Gap、Flush 同時測量且重復(fù)性精度≤0.05mm；

⑵數(shù)據(jù)整理：自動輸入、智能判定是否合格、準(zhǔn)確性好、效率高；

⑶數(shù)據(jù)分析：不受主觀影響、快速準(zhǔn)確、效率高；

⑷數(shù)據(jù)追溯：集中管理永久保存、自動搜索、追溯方便(可存儲6 萬套檢具測量數(shù)據(jù)，并上傳到云端，數(shù)據(jù)不會丟失)。

結(jié)束語

通過對現(xiàn)有量產(chǎn)車型沖壓件檢具的數(shù)字化改造和新項目車型藍(lán)光測量技術(shù)的應(yīng)用，可以大幅提高測量效率和測量精確性，便于數(shù)據(jù)的整理、分析和追溯，效果較好。藍(lán)光智能測量技術(shù)的應(yīng)用場景和應(yīng)用范圍較廣，不僅可用于沖壓件和焊裝總成件的在線檢測，而且可應(yīng)用于涂裝的自動涂膠工位和總裝的玻璃自動安裝工位的在線測量和異常預(yù)警。隨著該項技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用場景和應(yīng)用范圍也將更加廣泛，實際應(yīng)用價值也將進(jìn)一步體現(xiàn)。