岑迪　王永成　李雯　石琳　汪堅

摘 要：通過對現(xiàn)有單一車身外覆蓋件零件的測量數(shù)據(jù)深度分析和挖掘，提出了一種針對尺寸匹配質(zhì)量的虛擬評價方法。此方法主要采用虛擬匹配的方式，將單一零件測量數(shù)據(jù)匹配計算，對匹配結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行智能評價，其關(guān)鍵技術(shù)在于評價算法基于車輛原設(shè)計中尺寸匹配要求之外，創(chuàng)新性地引入了客戶評價數(shù)據(jù)庫，使得質(zhì)量評價更加接近實(shí)車評價狀態(tài)。基于虛擬評價，可在零件裝車之前，對零件尺寸進(jìn)行評估，進(jìn)行質(zhì)量預(yù)警和快速響應(yīng)。通過某車型的方案實(shí)施，驗證了虛擬評價方法的有效性，為尺寸匹配質(zhì)量評價提供了新的思路。

關(guān)鍵詞：尺寸匹配 車身外覆蓋件 虛擬評價

The virtual evaluation of matching dimension based on separated parts measurement data

Cen Di Wang Yongcheng Li Wen Shi Lin Wang Jian

Abstract：It is a way of virtual evaluation for dimension matching through the digging and analysis of separated automobile panel parts measurement data. In the research， the virtual matching can be intelligently evaluated through separated parts measurement data. The key point of the research is that， the virtual evaluation is not only using design matching tolerance， but also based on customer Audit evaluation databank， which make the virtual evaluation much more similar with real car matching virtual evaluation. Based on this way to virtual evaluation， the parts matching dimension quality can be evaluated before assemble， which makes quick quality checking and early warning. In this paper， the research was used in a car model， and the result is acceptable， which help to open the mind with the dimension matching quality evaluation.

Key words：dimension matching， automobile panel， virtual evaluation

1 引言

汽車車身是由數(shù)百個不同沖壓件焊接并裝配而成，其零件繁多，結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜，是一項很大的尺寸工程。因此，對零部件的尺寸測量和控制，一直是汽車制造企業(yè)的一項很重要的質(zhì)量工作?，F(xiàn)常規(guī)的汽車車身零件的測量方式有接觸式測量和非接觸式測量，接觸式測量主要利用三坐標(biāo)測量儀對特定的測點(diǎn)進(jìn)行探針觸碰測量；而非接觸式測量是利用光學(xué)等方式，對零件表面進(jìn)行掃描或者拍照式的數(shù)據(jù)采集，針對數(shù)據(jù)再進(jìn)行理論數(shù)據(jù)對比測量。這兩種測量方式在實(shí)際常規(guī)測量應(yīng)用中，主要都是針對單一零部件進(jìn)行測量。

在汽車的質(zhì)量控制，有一項質(zhì)量被稱為感知質(zhì)量，汽車感知質(zhì)量是指汽車在用戶使用過程中能感知（看、聽、聞、摸、用）到的質(zhì)量，其中靜態(tài)感知質(zhì)量是指車輛靜止?fàn)顟B(tài)下的感知 質(zhì)量，它更多關(guān)注的是汽車外觀、精致化設(shè)計、人機(jī)工程個性化設(shè)計以及便利性等[1]。而尺寸匹配則是靜態(tài)感知質(zhì)量中的一項，它主要是評價零件之間尺寸匹配狀態(tài)，比如平整度、間隙等。車身尺寸匹配的誤差過大，不僅影響生產(chǎn)裝配工藝、車身質(zhì)量和性能，如密封性、開關(guān)流暢等[2]，尺寸匹配質(zhì)量的好壞直接影響客戶對汽車產(chǎn)品的可靠性、精致感、人機(jī)工程等方面的體驗。

現(xiàn)有的尺寸匹配評價主要有Meisterbock、Cubing、實(shí)車評價等方式，主要依賴于實(shí)物零件的評價，而零件從生產(chǎn)完后至裝車狀態(tài)存在著較長的時間，形成了零件從單一到裝配之間質(zhì)量評價一定的滯后性，本文提出了一種基于單一零件測量數(shù)據(jù)的尺寸匹配虛擬評價方法，對尺寸匹配評價可以提供快速評估，并進(jìn)行質(zhì)量預(yù)警。

2 尺寸匹配虛擬評價

2.1 虛擬評價流程

尺寸匹配虛擬評價主要是利用現(xiàn)有的單一零件測量數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)挖掘分析形成虛擬匹配狀態(tài)，利用特定的評價準(zhǔn)則對虛擬尺寸匹配狀態(tài)進(jìn)行質(zhì)量評價。其主要實(shí)現(xiàn)的流程如下圖所示：

2.2 虛擬匹配狀態(tài)數(shù)據(jù)處理

在測量數(shù)據(jù)的獲取上，本流程中采用了離散常規(guī)測量點(diǎn)的獲取，通過常規(guī)測量點(diǎn)建立虛擬尺寸匹配狀態(tài)，狀態(tài)的建立主要依據(jù)于零件匹配理論設(shè)計，如所示為某車型的常規(guī)測量點(diǎn)的虛擬匹配狀態(tài)。

圖2展示了翼子板與前門零件的平整度匹配狀態(tài)，其第三條曲線即為匹配狀態(tài)，其計算方式為：

c為匹配偏差，b為后零件偏差，a為前零件偏差，a與b的位置相互對應(yīng)。

而針對初步虛擬匹配數(shù)據(jù)c，需要進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)通用化的處理才能下一步智能評價，其原因主要是不同零件的初始匹配數(shù)據(jù)量不一致，通過數(shù)據(jù)處理形成數(shù)據(jù)量一致的處理后數(shù)據(jù)，處理后數(shù)據(jù)才可以通過同一評價庫進(jìn)行智能評價。

由于沖壓零件在生產(chǎn)過程中，尺寸偏差是線性變化，因此虛擬匹配狀態(tài)數(shù)據(jù)處理采用了線性化函數(shù)拓展方式進(jìn)行數(shù)量的統(tǒng)一，本方案中采用了50個數(shù)據(jù)點(diǎn)作為統(tǒng)一化數(shù)量，其拓展示意如下：

d為轉(zhuǎn)化處理后的統(tǒng)一化虛擬匹配數(shù)據(jù)， 為線性轉(zhuǎn)化函數(shù)，c為初始虛擬匹配數(shù)據(jù)。

2.3 匹配狀態(tài)智能評價

智能評價的有效性高度依賴于評價準(zhǔn)則，在單一零件的尺寸評價中，零件的尺寸公差是唯一性的評價準(zhǔn)則；而在屬于感知質(zhì)量的尺寸匹配中，除了原有理論設(shè)計中匹配公差，其也依賴于客戶眼光的評價，綜合兩種評價準(zhǔn)則是對虛擬匹配質(zhì)量評價一種全面性考慮。

在車企內(nèi)部的質(zhì)量控制中，有一項質(zhì)量評價為Audit評價，也就是以客戶的眼光進(jìn)行感知質(zhì)量的評價。在整車制造廠中，Audit評價是整車質(zhì)控中重要的一環(huán)，專業(yè)評審員利用感官和測量工具，如手觸、間隙塞尺等，依據(jù)設(shè)計要求對一臺整車的尺寸匹配等方面進(jìn)行質(zhì)量評價，并通過抱怨點(diǎn)的統(tǒng)計體現(xiàn)當(dāng)前車輛的質(zhì)量水平，抱怨點(diǎn)數(shù)量與質(zhì)量水平成反比。通過Audit評價方式，對AMB搭建零件狀態(tài)進(jìn)行質(zhì)量評價，可以有效體現(xiàn)外覆蓋件尺寸匹配質(zhì)量水平[3]。

本研究中，通過不同車型實(shí)際尺寸匹配Audit評價數(shù)據(jù)庫的積累，建立了用于虛擬評價的數(shù)字化數(shù)據(jù)庫，其主要利用Meisterbock的測量數(shù)據(jù)和評價狀態(tài)。Meisterbock是一種特定的測量支架，其可以將汽車外覆蓋件和外飾件通過特定的參考點(diǎn)進(jìn)行裝配，對裝配后狀態(tài)可以進(jìn)行尺寸測量，并進(jìn)行Audit評價。

在將虛擬匹配狀態(tài)進(jìn)行智能評價時，主要時通過虛擬匹配狀態(tài)處理后的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)與評價數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對應(yīng)，從數(shù)據(jù)庫擬合出重合度最高的評價。其中擬合處理的算法中，采用了機(jī)器學(xué)習(xí)中的經(jīng)典算法最小二乘法，常常用于線性分類問題，通過優(yōu)化，本研究應(yīng)用的公式表達(dá)示意如下：

E為最小平方和值，為統(tǒng)一化虛擬匹配狀態(tài)數(shù)據(jù)，為評價數(shù)據(jù)庫中的參考匹配狀態(tài)數(shù)據(jù)。

在最小平方和的結(jié)果中，本研究根據(jù)汽車沖壓件零件測量中一般可容錯誤差0.2mm，統(tǒng)一化數(shù)據(jù)點(diǎn)個數(shù)為50個，可計算，平方和在2之內(nèi)是重合度較高的評價，而超過2則是重合度欠佳，如出現(xiàn)超過2的情況，可填充此類評價數(shù)據(jù)庫，提高智能評價的準(zhǔn)確度。

評價算法的示例如圖3所示，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)2均為評價原始數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，即采集的實(shí)物Audit抱怨數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)2代表不同尺寸抱怨；虛擬評價數(shù)據(jù)為虛擬匹配計算后的匹配數(shù)據(jù)，其通過上述計算公式，與數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)2對比擬合，得到最接近的擬合數(shù)據(jù)，即判斷虛擬匹配數(shù)據(jù)產(chǎn)生相對應(yīng)的抱怨，如與數(shù)據(jù)1更接近，則虛擬匹配數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)1代表的尺寸抱怨。實(shí)際抱怨數(shù)據(jù)庫中采集了上百條抱怨，且根據(jù)后續(xù)實(shí)物零件的評判，可不斷增加，提高算法判斷的準(zhǔn)確度。

此外，在智能評價識別出抱怨問題點(diǎn)，可再根據(jù)偏差值與理論設(shè)計的公差進(jìn)行對比，篩選出重點(diǎn)以及非重點(diǎn)抱怨問題點(diǎn)。

3 虛擬尺寸匹配評價實(shí)例

根據(jù)上述方案，針對某車型進(jìn)行了虛擬評價的試驗和應(yīng)用。

3.1 數(shù)據(jù)獲取和實(shí)物狀態(tài)

從常規(guī)外覆蓋零件測量中，挑選了3個階段的零件狀態(tài)，測量數(shù)據(jù)采用了常規(guī)三坐標(biāo)測量原數(shù)據(jù)dmo格式；同時，三個尺寸狀態(tài)的零件都進(jìn)行了Meistebock的實(shí)物搭建和Audit評價。所應(yīng)用的零件為汽車外覆蓋件零件，涉及側(cè)框、四門、翼子板等零件。

3.2 虛擬評價與實(shí)物評價對比

通過虛擬尺寸匹配評價輸出評價信息，與同狀態(tài)實(shí)物評價進(jìn)行了對比，C1代表尺寸抱怨風(fēng)險較大的等級，針對評價中重點(diǎn)問題類的對比信息如下：

從上圖中可以看出，虛擬評價的重點(diǎn)問題要多于實(shí)物評價，主要原因來自于實(shí)物Audit的評價基于客戶眼光的人為評價，而虛擬評價在此基礎(chǔ)上又基于了測量數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)層面來判斷可更為全面。

由于在質(zhì)量評價，根據(jù)權(quán)重，對重點(diǎn)問題的推進(jìn)是關(guān)鍵工作。通過對C1類重點(diǎn)問題的識別率分析，也就是評判實(shí)物抱怨的重點(diǎn)是否被虛擬評價識別。下圖為識別率的數(shù)據(jù)，可見識別率高于80%，此識別率可以滿足一定程度的快速質(zhì)量評價。

通過某車型的應(yīng)用，可以看出，虛擬尺寸匹配評價能夠有效識別尺寸匹配的重點(diǎn)問題，同時又對數(shù)據(jù)偏差大的問題點(diǎn)提升了虛擬評價的權(quán)重，能夠一定程度上進(jìn)行快速質(zhì)量評價，并推進(jìn)后續(xù)質(zhì)量工作，為尺寸匹配質(zhì)量工作提供了一種新的工具。

4 結(jié)論

本文通過對常規(guī)零件的測量數(shù)據(jù)挖掘分析，結(jié)合尺寸匹配質(zhì)量評價，提出一種基于測量數(shù)據(jù)的虛擬尺寸匹配評價方法，此方法可以利用現(xiàn)有的單一零件測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行虛擬的尺寸匹配，通過建立的評價數(shù)據(jù)庫和擬合算法，對虛擬匹配狀態(tài)進(jìn)行質(zhì)量評價，從而推進(jìn)尺寸質(zhì)量的預(yù)警和優(yōu)化。同時，通過某車型的試驗和應(yīng)用，對虛擬評價的有效性進(jìn)行了驗證。利用虛擬尺寸匹配評價可以在無實(shí)物零件裝配情況，快速進(jìn)行尺寸匹配的評鑒，此外，也對常規(guī)測量數(shù)據(jù)的拓展提供了一種新的思路。

參考文獻(xiàn)：

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