白云亮　戴宏駿　黃萃蔚

摘 要：車身特征線在車身的分布走向及形狀不僅能代表一個造車廠商的美學設計水平，同時也能體現(xiàn)其沖壓工藝水準。車身腰線的的缺陷類型和檢測手段主要分為以下三個方面：特征線的截面形狀是否符合要求；匹配處特征線的位置是否符合設計要求；車身上逐漸消失的特征線消失位置判斷。文章在以上三個方面分別對車身腰線缺陷檢測方案及評價方法進行簡單介紹。

關鍵詞：車身 腰線 形狀 位置 消失點 檢測 評價

1 引言

隨著新能源汽車的問世和造車新勢力的進場，汽車品類和銷量越來越多，廣大用戶對汽車產(chǎn)品的需求和期望也越來越高，本已競爭極度激烈的市場環(huán)境也變得愈加殘酷。同時，伴隨汽車核心技術與造車工藝水準高度趨同，反而汽車的外觀成了消費者是否選擇該產(chǎn)品的重要因素之一。然而，決定車身外觀的重要因素之一—車身腰線便成了各個廠商設計與制造車身外觀美學的重要修飾手段。所以，各個主機廠商在設計、生產(chǎn)汽車白車身時，都會投入很大的精力在車身腰線的不斷優(yōu)化和監(jiān)控中。

車身腰線（也稱筋線或特征線）已經(jīng)成了汽車外觀設計不可或缺的特征。如圖1線條所示，合理的腰線分布會讓最終產(chǎn)品更立體，更具力量感。同時，車身腰線在車身的分布走向及形狀不僅能代表一個造車廠商的美學設計水平，同時，腰線的截面形狀，匹配情況等也能體現(xiàn)其沖壓工藝和裝配工藝水準。復雜多樣的腰線能夠給用戶帶來不一樣的視覺體驗和美學享受，但與此同時也給相關的檢測人員帶來巨大的挑戰(zhàn)，即腰線哪里需要檢測，如何檢測等。文章主要基于長期從事車身尺寸檢測的經(jīng)驗和理論積累，分別從車身腰線的截面形狀，腰線匹配處錯位和腰線端部消失位置三個方面進行論述和介紹。

2 腰線截面形狀

腰線的截面形狀是指垂直于腰線走向方向做截面，所獲取的截線形狀。腰線的截面輪廓形狀是否合格，決定了質檢人員目視效果。用戶的直觀體驗是與相鄰匹配零件相比，腰線過于尖銳或平鈍。例如在前后門匹配出，如果出現(xiàn)截面形狀不合格，用戶會發(fā)現(xiàn)前門處的腰線看過去明顯比后門尖銳或平鈍，這樣就會造成車身整體性不強，用戶體驗感變差的情況。

根據(jù)腰線的截面輪廓形狀進行區(qū)分，如圖2所示，主要分為兩類，規(guī)則圓弧類截面腰線和非圓弧類截面腰線。兩種類型的腰線在視覺上差異并不是很明顯，但在檢測方面則需要完全不同的檢測和評價方法。

2.1 規(guī)則圓弧類截面腰線

規(guī)則圓弧類腰線是指截面上每一點的曲率值都相同，即具有相同曲率半徑的截線。規(guī)則圓弧類腰線的截面曲率如圖2a所示，該種截線的特點是在輪廓上任取三個點擬合一個圓，其他點也會落在此圓周上。主要檢測方法是通過光學設備在特征線表面獲取相應的點云數(shù)據(jù)，通過多點擬合圓計算出圓半徑，根據(jù)實際半徑和理論半徑間的差異來評價其形狀是否符合設計要求，若實際半徑大于理論半徑則判定特征線過于平鈍，若實際半徑小于理論半徑則判定特征線過尖銳。此種方法局限性在于只能評價截面為規(guī)則圓弧或類似圓弧且寬度較寬的腰線，對于非規(guī)則圓弧截面的腰線則無法客觀準確評價。

2.2 非圓弧類截面腰線

非圓弧類截面腰線是指截面形狀為非規(guī)則圓弧類，即截面上每一點的曲率值都不同，也俗稱變半徑截面。當前主流汽車廠商尤其是大型合資廠商的車型車身腰線截面形狀大多為此類腰線，此類腰線截面形狀復雜，并且設計上為了追求立體切割感，大多特征線變的窄而尖，其截面曲率圖如圖2b所示。此種非圓弧類截面的腰線，簡單的擬合半徑已經(jīng)不能客觀的反應其尖銳程度，通常需要多個參數(shù)進行組合多角度評價。如圖3所示，例如圓弧起始點（Rep1＼Rep2）連線長度，起始點切線（Line1＼Line2）間的角度以及曲率最大點（Point2）的曲率圓半徑等。其中，某個單一參數(shù)已經(jīng)不能獨立的表征該類型的腰線形狀，所以在實際檢測評價中，需要考量多個參數(shù)的組合，從而讓評價結果更加接近目視檢測結果。例如，如果起始點連線長度相對于理論值偏大，則目測腰線偏平鈍的概率會大，反之則偏尖銳；如果起始點切線角度偏大，則目測腰線偏平鈍的概率會大，反之則偏尖銳。如果曲率最大點的曲率圓半徑偏大，則目測腰線偏平鈍的概率會大，反之則偏尖銳。具體情況應根據(jù)多個參數(shù)的組合做出最終的判斷或指導修模優(yōu)化。

3 腰線匹配處錯位

腰線匹配處錯位是指在車身相鄰零件間，理論上對應腰線應該對齊或平滑過度的，但由于制造偏差或安裝誤差導致腰線實際錯位的情況。如圖4所示，腰線錯位一搬會發(fā)生在紅框匹配區(qū)域。

腰線錯位情況是否符合設計要求，是檢測和評價的重要因素，尤其在匹配處的位置，如翼子板和前門，前門和后門，后門和側圍匹配區(qū)域等。當匹配處的位置有偏差就會造成明顯的視覺落差，對車身的整體性、連貫性及流暢性都會有一定的感官影響。同時，如出現(xiàn)大偏差錯位，極有可能是制造或安裝上的缺陷，會間接影響功能性，例如漏水，異響等功能性缺陷。

腰線截面幾何角度是由無數(shù)個點構成的曲線，那么該曲線上哪個點的坐標最能夠代表腰線位置呢，如曲率最大點即目視最尖銳的那個點或者某個方向上最高的點等。經(jīng)過長期的檢測和驗證，發(fā)現(xiàn)此種類型的腰線，無論哪個具體的點都不能完全穩(wěn)定的代表特征線的位置，如果使用單獨某一點的位置是有波動的，會導致其坐標與目測結果是有出入。原因是由于此種腰線截面形狀不是簡單規(guī)則圓弧會對稱輪廓，人眼目視不僅看到的是特征線的最高點或附近某一點，還同時會受到特征線寬度和夾角所夾的面片影響，所以特征線位置不是某一個單一特定點能夠代表的，應該是一個綜合幾何元素的復合體。文章采用如圖3所示的兩切線的交點在截面輪廓投影點（Point2）來綜合評價腰線位置和匹配情況，因為此點是其他的多個因素的組合，經(jīng)過多輪實踐，該點目前也基本上和目視結果最接近。

4 腰線端部消失位置

有些特殊的腰線并不是貫穿整個零件表面的，而只是分布在零件的局部某處，那么腰線在哪里完全消失的那個位置即是文章中所提到的腰線端部消失位置。

在車身上有很多腰線不是完整貫穿整個車身或零件的，典型的就是汽車前蓋，如圖5所示，這種類型的腰線會經(jīng)常遇到抱怨，抱怨兩條本應左右對稱的腰線實際消失位置卻不同，或者說長短不一致，導致視覺體驗變差。

由于在特征線即將消失的地方是一個緩慢過渡狀態(tài)，而不是一個“斷裂”狀態(tài)，所以對檢測者提出了更高的要求，類似此種腰線消失點的問題在以往是沒有有效的檢測手段的。文章采用的方法是通過光學掃面設備獲取零件的數(shù)字孿生數(shù)據(jù)，在軟件中計算出消失位置前后的曲率放大截面圖，如圖6所示，根據(jù)曲率圖精確判斷具體腰線消失位置。具體實現(xiàn)方法如下。

在腰線消失點的前后，沿著特征線方向每間隔0.5mm做一系列的垂直截面，計算出每一個截面的曲率放大圖，如圖6所示，會發(fā)現(xiàn)在特征線沒有消失的地方截面是有突起的曲率，而消失的地方曲率幾乎為0，如此就可以找到曲率消失得那條線，即圖6中粉色曲率截面（精度0.5mm，該精度取決于各個截面間的間隔），進而可對比對稱的左右腰線消失點位置，如圖6所示，左右兩條特征線相對理論位置都是提前消失得，即都做短了，同時可以發(fā)現(xiàn)圖6c和圖6d中，粉色和藍色曲率截面相差11個間隔，即右邊比左邊特征線提前消失了5.5mm左右。通過以上分析可得出：兩條特征線都做短了，而且右邊特征線比左邊短了5.5mm，所以目測會有右側特征線先消失的抱怨。

5 總結

車身特征線是能夠體現(xiàn)車身視覺外觀最重要的特征，高質量的車身特征線會直接影響用戶視覺體驗。一款車型的視覺力量感、速度感大多是由車身分布的特征線傳達給用戶的，所以特征線的設計、加工與檢測任務就變得尤為重要，文章分別對車身腰線的制造缺陷和用戶抱怨進行了介紹，同時也對相應的檢測方案進行分析，其中包括形狀、位置和消失點的檢測及評價方法，此方法基本涵蓋了車身腰線在生產(chǎn)和實踐中廠家的監(jiān)控角度和用戶的實際感官角度。