白云亮　戴宏駿　黃萃蔚

摘 要：車(chē)身特征線在車(chē)身的分布走向及形狀不僅能代表一個(gè)造車(chē)廠商的美學(xué)設(shè)計(jì)水平，同時(shí)也能體現(xiàn)其沖壓工藝水準(zhǔn)。車(chē)身腰線的的缺陷類(lèi)型和檢測(cè)手段主要分為以下三個(gè)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(shè)計(jì)要求；車(chē)身上逐漸消失的特征線消失位置判斷。文章在以上三個(gè)方面分別對(duì)車(chē)身腰線缺陷檢測(cè)方案及評(píng)價(jià)方法進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

關(guān)鍵詞：車(chē)身 腰線 形狀 位置 消失點(diǎn) 檢測(cè) 評(píng)價(jià)

1 引言

隨著新能源汽車(chē)的問(wèn)世和造車(chē)新勢(shì)力的進(jìn)場(chǎng)，汽車(chē)品類(lèi)和銷(xiāo)量越來(lái)越多，廣大用戶(hù)對(duì)汽車(chē)產(chǎn)品的需求和期望也越來(lái)越高，本已競(jìng)爭(zhēng)極度激烈的市場(chǎng)環(huán)境也變得愈加殘酷。同時(shí)，伴隨汽車(chē)核心技術(shù)與造車(chē)工藝水準(zhǔn)高度趨同，反而汽車(chē)的外觀成了消費(fèi)者是否選擇該產(chǎn)品的重要因素之一。然而，決定車(chē)身外觀的重要因素之一—車(chē)身腰線便成了各個(gè)廠商設(shè)計(jì)與制造車(chē)身外觀美學(xué)的重要修飾手段。所以，各個(gè)主機(jī)廠商在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)汽車(chē)白車(chē)身時(shí)，都會(huì)投入很大的精力在車(chē)身腰線的不斷優(yōu)化和監(jiān)控中。

車(chē)身腰線（也稱(chēng)筋線或特征線）已經(jīng)成了汽車(chē)外觀設(shè)計(jì)不可或缺的特征。如圖1線條所示，合理的腰線分布會(huì)讓最終產(chǎn)品更立體，更具力量感。同時(shí)，車(chē)身腰線在車(chē)身的分布走向及形狀不僅能代表一個(gè)造車(chē)廠商的美學(xué)設(shè)計(jì)水平，同時(shí)，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(zhǔn)。復(fù)雜多樣的腰線能夠給用戶(hù)帶來(lái)不一樣的視覺(jué)體驗(yàn)和美學(xué)享受，但與此同時(shí)也給相關(guān)的檢測(cè)人員帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)，即腰線哪里需要檢測(cè)，如何檢測(cè)等。文章主要基于長(zhǎng)期從事車(chē)身尺寸檢測(cè)的經(jīng)驗(yàn)和理論積累，分別從車(chē)身腰線的截面形狀，腰線匹配處錯(cuò)位和腰線端部消失位置三個(gè)方面進(jìn)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(zhì)檢人員目視效果。用戶(hù)的直觀體驗(yàn)是與相鄰匹配零件相比，腰線過(guò)于尖銳或平鈍。例如在前后門(mén)匹配出，如果出現(xiàn)截面形狀不合格，用戶(hù)會(huì)發(fā)現(xiàn)前門(mén)處的腰線看過(guò)去明顯比后門(mén)尖銳或平鈍，這樣就會(huì)造成車(chē)身整體性不強(qiáng)，用戶(hù)體驗(yàn)感變差的情況。

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

2.1 規(guī)則圓弧類(lèi)截面腰線

規(guī)則圓弧類(lèi)腰線是指截面上每一點(diǎn)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(lèi)腰線的截面曲率如圖2a所示，該種截線的特點(diǎn)是在輪廓上任取三個(gè)點(diǎn)擬合一個(gè)圓，其他點(diǎn)也會(huì)落在此圓周上。主要檢測(cè)方法是通過(guò)光學(xué)設(shè)備在特征線表面獲取相應(yīng)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)多點(diǎn)擬合圓計(jì)算出圓半徑，根據(jù)實(shí)際半徑和理論半徑間的差異來(lái)評(píng)價(jià)其形狀是否符合設(shè)計(jì)要求，若實(shí)際半徑大于理論半徑則判定特征線過(guò)于平鈍，若實(shí)際半徑小于理論半徑則判定特征線過(guò)尖銳。此種方法局限性在于只能評(píng)價(jià)截面為規(guī)則圓弧或類(lèi)似圓弧且寬度較寬的腰線，對(duì)于非規(guī)則圓弧截面的腰線則無(wú)法客觀準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。

2.2 非圓弧類(lèi)截面腰線

非圓弧類(lèi)截面腰線是指截面形狀為非規(guī)則圓弧類(lèi)，即截面上每一點(diǎn)的曲率值都不同，也俗稱(chēng)變半徑截面。當(dāng)前主流汽車(chē)廠商尤其是大型合資廠商的車(chē)型車(chē)身腰線截面形狀大多為此類(lèi)腰線，此類(lèi)腰線截面形狀復(fù)雜，并且設(shè)計(jì)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(lèi)截面的腰線，簡(jiǎn)單的擬合半徑已經(jīng)不能客觀的反應(yīng)其尖銳程度，通常需要多個(gè)參數(shù)進(jìn)行組合多角度評(píng)價(jià)。如圖3所示，例如圓弧起始點(diǎn)（Rep1＼Rep2）連線長(zhǎng)度，起始點(diǎn)切線（Line1＼Line2）間的角度以及曲率最大點(diǎn)（Point2）的曲率圓半徑等。其中，某個(gè)單一參數(shù)已經(jīng)不能獨(dú)立的表征該類(lèi)型的腰線形狀，所以在實(shí)際檢測(cè)評(píng)價(jià)中，需要考量多個(gè)參數(shù)的組合，從而讓評(píng)價(jià)結(jié)果更加接近目視檢測(cè)結(jié)果。例如，如果起始點(diǎn)連線長(zhǎng)度相對(duì)于理論值偏大，則目測(cè)腰線偏平鈍的概率會(huì)大，反之則偏尖銳；如果起始點(diǎn)切線角度偏大，則目測(cè)腰線偏平鈍的概率會(huì)大，反之則偏尖銳。如果曲率最大點(diǎn)的曲率圓半徑偏大，則目測(cè)腰線偏平鈍的概率會(huì)大，反之則偏尖銳。具體情況應(yīng)根據(jù)多個(gè)參數(shù)的組合做出最終的判斷或指導(dǎo)修模優(yōu)化。

3 腰線匹配處錯(cuò)位

腰線匹配處錯(cuò)位是指在車(chē)身相鄰零件間，理論上對(duì)應(yīng)腰線應(yīng)該對(duì)齊或平滑過(guò)度的，但由于制造偏差或安裝誤差導(dǎo)致腰線實(shí)際錯(cuò)位的情況。如圖4所示，腰線錯(cuò)位一搬會(huì)發(fā)生在紅框匹配區(qū)域。

腰線錯(cuò)位情況是否符合設(shè)計(jì)要求，是檢測(cè)和評(píng)價(jià)的重要因素，尤其在匹配處的位置，如翼子板和前門(mén)，前門(mén)和后門(mén)，后門(mén)和側(cè)圍匹配區(qū)域等。當(dāng)匹配處的位置有偏差就會(huì)造成明顯的視覺(jué)落差，對(duì)車(chē)身的整體性、連貫性及流暢性都會(huì)有一定的感官影響。同時(shí)，如出現(xiàn)大偏差錯(cuò)位，極有可能是制造或安裝上的缺陷，會(huì)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(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)構(gòu)成的曲線，那么該曲線上哪個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)最能夠代表腰線位置呢，如曲率最大點(diǎn)即目視最尖銳的那個(gè)點(diǎn)或者某個(gè)方向上最高的點(diǎn)等。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的檢測(cè)和驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)此種類(lèi)型的腰線，無(wú)論哪個(gè)具體的點(diǎn)都不能完全穩(wěn)定的代表特征線的位置，如果使用單獨(dú)某一點(diǎn)的位置是有波動(dòng)的，會(huì)導(dǎo)致其坐標(biāo)與目測(cè)結(jié)果是有出入。原因是由于此種腰線截面形狀不是簡(jiǎn)單規(guī)則圓弧會(huì)對(duì)稱(chēng)輪廓，人眼目視不僅看到的是特征線的最高點(diǎn)或附近某一點(diǎn)，還同時(shí)會(huì)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(gè)單一特定點(diǎn)能夠代表的，應(yīng)該是一個(gè)綜合幾何元素的復(fù)合體。文章采用如圖3所示的兩切線的交點(diǎn)在截面輪廓投影點(diǎn)（Point2）來(lái)綜合評(píng)價(jià)腰線位置和匹配情況，因?yàn)榇它c(diǎn)是其他的多個(gè)因素的組合，經(jīng)過(guò)多輪實(shí)踐，該點(diǎn)目前也基本上和目視結(jié)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(gè)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(gè)位置即是文章中所提到的腰線端部消失位置。

在車(chē)身上有很多腰線不是完整貫穿整個(gè)車(chē)身或零件的，典型的就是汽車(chē)前蓋，如圖5所示，這種類(lèi)型的腰線會(huì)經(jīng)常遇到抱怨，抱怨兩條本應(yīng)左右對(duì)稱(chēng)的腰線實(shí)際消失位置卻不同，或者說(shuō)長(zhǎng)短不一致，導(dǎo)致視覺(jué)體驗(yàn)變差。

由于在特征線即將消失的地方是一個(gè)緩慢過(guò)渡狀態(tài)，而不是一個(gè)“斷裂”狀態(tài)，所以對(duì)檢測(cè)者提出了更高的要求，類(lèi)似此種腰線消失點(diǎn)的問(wèn)題在以往是沒(méi)有有效的檢測(cè)手段的。文章采用的方法是通過(guò)光學(xué)掃面設(shè)備獲取零件的數(shù)字孿生數(shù)據(jù)，在軟件中計(jì)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(shí)現(xiàn)方法如下。

在腰線消失點(diǎn)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(jì)算出每一個(gè)截面的曲率放大圖，如圖6所示，會(huì)發(fā)現(xiàn)在特征線沒(méi)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(gè)截面間的間隔），進(jìn)而可對(duì)比對(duì)稱(chēng)的左右腰線消失點(diǎn)位置，如圖6所示，左右兩條特征線相對(duì)理論位置都是提前消失得，即都做短了，同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)圖6c和圖6d中，粉色和藍(lán)色曲率截面相差11個(gè)間隔，即右邊比左邊特征線提前消失了5.5mm左右。通過(guò)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(cè)會(huì)有右側(cè)特征線先消失的抱怨。

5 總結(jié)

車(chē)身特征線是能夠體現(xiàn)車(chē)身視覺(jué)外觀最重要的特征，高質(zhì)量的車(chē)身特征線會(huì)直接影響用戶(hù)視覺(jué)體驗(yàn)。一款車(chē)型的視覺(jué)力量感、速度感大多是由車(chē)身分布的特征線傳達(dá)給用戶(hù)的，所以特征線的設(shè)計(jì)、加工與檢測(cè)任務(wù)就變得尤為重要，文章分別對(duì)車(chē)身腰線的制造缺陷和用戶(hù)抱怨進(jìn)行了介紹，同時(shí)也對(duì)相應(yīng)的檢測(cè)方案進(jìn)行分析，其中包括形狀、位置和消失點(diǎn)的檢測(cè)及評(píng)價(jià)方法，此方法基本涵蓋了車(chē)身腰線在生產(chǎn)和實(shí)踐中廠家的監(jiān)控角度和用戶(hù)的實(shí)際感官角度。