汽車沖壓件數(shù)字化智能測(cè)量技術(shù)方案探討

通過(guò)技術(shù)調(diào)研，我們了解到，在測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用上，主機(jī)廠之間存在很大差異。大部分乘用車和商用車主機(jī)廠仍使用相對(duì)落后的檢具手動(dòng)測(cè)量技術(shù)。只有部分合資企業(yè)和主流自主品牌車企引進(jìn)了更先進(jìn)的藍(lán)光智能測(cè)量技術(shù)。與三坐標(biāo)、藍(lán)光測(cè)量技術(shù)相比，檢具人工測(cè)量技術(shù)存在主觀性強(qiáng)、測(cè)量精度和一致性差、缺陷趨勢(shì)分析困難、車身匹配困難等問(wèn)題。為了從根本上解決上述問(wèn)題，我們規(guī)劃了自制沖壓件智能數(shù)字測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用方案。三種測(cè)量技術(shù)解釋檢具的手動(dòng)測(cè)量技術(shù)傳統(tǒng)的手動(dòng)測(cè)量技術(shù)，沖壓件放在檢具上，定位夾緊，人工檢查（齊平、間隙、孔值）、手動(dòng)讀取、并人工填寫(xiě)沖壓件檢驗(yàn)表，然后輸入電子文件進(jìn)行人工分析。存在勞動(dòng)密集、耗時(shí)、效率低、容易出錯(cuò)等問(wèn)題。容易出現(xiàn)不同檢驗(yàn)員測(cè)量值的差異，主觀判斷的問(wèn)題。三坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)通過(guò)三坐標(biāo)設(shè)備實(shí)現(xiàn)測(cè)量，其測(cè)量精度可達(dá)0.02mm/m，測(cè)量精度高，測(cè)量值顯示直觀（直接顯示測(cè)量點(diǎn)的通過(guò)/失敗、偏差值），測(cè)量效率更高。藍(lán)光測(cè)量技術(shù) 藍(lán)光測(cè)量報(bào)告3D點(diǎn)云直觀顯示，能反映沖壓件整體尺寸偏差趨勢(shì)，數(shù)值直觀顯示，分析快速，效率高特別高。藍(lán)光測(cè)量技術(shù)普遍優(yōu)于三坐標(biāo)測(cè)量和檢具手動(dòng)測(cè)量，藍(lán)光測(cè)量精度穩(wěn)定可靠，滿足測(cè)量要求，可用于多種型號(hào)沖壓件的測(cè)量。具有人員投入少、效率高的優(yōu)點(diǎn)。便于監(jiān)測(cè)沖壓件的尺寸一致性，測(cè)量數(shù)據(jù)可與數(shù)據(jù)源進(jìn)行對(duì)比存儲(chǔ)，識(shí)別相關(guān)缺陷和趨勢(shì)，數(shù)據(jù)可追溯性強(qiáng)，便于問(wèn)題制定和改進(jìn)。三種測(cè)量技術(shù)的精度、效率、優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析檢具手動(dòng)測(cè)量技術(shù)（1）測(cè)量誤差0.約3mm；(2) 測(cè)量范圍、局部輪廓/邊緣偏差和孔通過(guò)/失敗判斷；(3)優(yōu)點(diǎn)：在模具調(diào)試階段，可以在線測(cè)試；4.缺點(diǎn)：手動(dòng)測(cè)試（圖1)，讀數(shù)存在誤差，測(cè)量精度分辨率低，測(cè)量報(bào)告需要人工填寫(xiě)，容易出錯(cuò)，數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析和追溯性差。三坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)（一）測(cè)量誤差0.

圖 1 量規(guī)測(cè)量

(3)優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度高；三坐標(biāo)設(shè)備可多機(jī)型共享；(4)缺點(diǎn)：三坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備對(duì)環(huán)境要求高，需要建造封閉的三坐標(biāo)測(cè)量室，恒溫、恒濕、獨(dú)立基礎(chǔ)、動(dòng)能和維護(hù)。成本相對(duì)較高；三坐標(biāo)采用單點(diǎn)測(cè)量方式，測(cè)量效率低；采用單工位方式，測(cè)量和裝卸工作依次進(jìn)行，需要經(jīng)常更換支架。雙懸臂測(cè)量機(jī)如圖2所示，可自動(dòng)輸出如圖3所示的測(cè)量報(bào)告。

圖2 雙懸臂測(cè)量機(jī)

圖3 自動(dòng)輸出測(cè)量報(bào)告

藍(lán)光智能測(cè)量技術(shù)（1）測(cè)量誤差0.05mm/m（單臂）、0.07mm/m（雙臂）；（2）測(cè)量范圍，所有檢測(cè)元素均可測(cè)量；(3)優(yōu)點(diǎn)：環(huán)境適應(yīng)性好，無(wú)需獨(dú)立基礎(chǔ)，可放置在車間生產(chǎn)線旁非封閉區(qū)域；效率高、測(cè)量速度快、報(bào)告自動(dòng)生成。以側(cè)壁為例，測(cè)量效率約為傳統(tǒng)雙懸臂三坐標(biāo)的4倍；多工位模式，測(cè)量和裝卸工作可同時(shí)進(jìn)行，基本無(wú)需更換測(cè)量支架；可以衡量零件的整體變化趨勢(shì)，更有利于匹配和分析問(wèn)題。藍(lán)光掃描工作平臺(tái)如圖4所示；環(huán)境要求低，測(cè)量室投資和動(dòng)能維護(hù)成本小，藍(lán)光掃描工作區(qū)如圖5所示；設(shè)備可多機(jī)型共用，可加裝測(cè)量支架，利潤(rùn)率高。

圖 4 藍(lán)光掃描平臺(tái)

圖5 藍(lán)光掃描工作區(qū)12m×9m×2.2m

⑷缺點(diǎn)：行業(yè)內(nèi)具備此技能的專業(yè)測(cè)量人員較少，需培訓(xùn)藍(lán)光檢測(cè)系統(tǒng)編程及檢測(cè)技術(shù)。根據(jù)公司實(shí)際情況，得出以下結(jié)論： 三種測(cè)量技術(shù)均能滿足測(cè)量精度要求。而采用藍(lán)光智能掃描測(cè)量技術(shù)在占用面積、成本、測(cè)量效率、便捷性和可操作性等方面更勝一籌，是汽車行業(yè)沖壓件測(cè)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(xiàng)目應(yīng)用場(chǎng)景是通過(guò)開(kāi)發(fā)測(cè)量支架，利用三坐標(biāo)和藍(lán)光測(cè)量技術(shù)完成沖壓件的檢測(cè)。(1)在模具取樣階段，開(kāi)發(fā)測(cè)量支架配合三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)實(shí)施沖壓件檢測(cè)；(2)在模具返廠調(diào)試和量產(chǎn)階段，采用以藍(lán)光測(cè)量技術(shù)為主，CMM技術(shù)為輔的測(cè)量技術(shù)。新樣板工程中應(yīng)用的步驟 （1）離線編程。軟件中內(nèi)置了虛擬化測(cè)量系統(tǒng)。攝像頭的虛擬視圖實(shí)時(shí)顯示工件和測(cè)量點(diǎn)的位置分布。通過(guò)3D交互操作規(guī)劃測(cè)量路徑。內(nèi)置干擾碰撞模擬功能，根據(jù)工位布局自動(dòng)優(yōu)化無(wú)碰撞機(jī)器人運(yùn)行軌跡。⑵攝影測(cè)量。軟件內(nèi)置攝影測(cè)量模塊，配合自動(dòng)攝影測(cè)量相機(jī)，一鍵自動(dòng)生成參考點(diǎn)精確位置，可直接用于點(diǎn)云拼接，消除累積測(cè)量誤差。⑶三維掃描。掃描時(shí)實(shí)時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果：3D視圖實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡、產(chǎn)品數(shù)字模型和3D點(diǎn)云。⑷特性測(cè)量。具有精確測(cè)量和識(shí)別孔位等幾何特征的功能，孔距、輪廓、邊線、修邊線、圓柱體、球面等。對(duì)于孔洞、修邊線等難以測(cè)量的特征，采用點(diǎn)云和圖像結(jié)合的方法，保證測(cè)量精度。⑸ 尺寸偏差分析。三維交互視圖可直觀查看測(cè)量結(jié)果，以針圖標(biāo)簽的形式顯示各矢量方向的偏差，并可自定義格式輸出DMO文件，兼容Piweb/InfoMess/CM4D等數(shù)據(jù)分析軟件，并創(chuàng)建測(cè)量報(bào)告。⑹報(bào)表輸出。測(cè)量報(bào)告可快速自動(dòng)輸出智能檢具，無(wú)需人員手動(dòng)抄錄填寫(xiě)，如圖6所示。有特征偏差、功能尺寸、GD&T斷面分析、色差圖、

圖6 藍(lán)光掃描測(cè)量報(bào)告

舊模型項(xiàng)目沖壓件檢具智能化計(jì)量改造及應(yīng)用改造的注意事項(xiàng) （一）在產(chǎn)模型需要進(jìn)行檢具智能化計(jì)量改造。（2至3個(gè)月）；（2）根據(jù)產(chǎn)能計(jì)劃，提前做好沖壓件的施工和入庫(kù)工作，并在保證生產(chǎn)的前提下，制定詳細(xì)的改造計(jì)劃和應(yīng)急預(yù)案，確保計(jì)劃的準(zhǔn)確實(shí)施。改造實(shí)施步驟 （1）確定改造的檢具清單和相應(yīng)測(cè)點(diǎn)的位置；(2) 在測(cè)量點(diǎn)安裝測(cè)量芯片；(3) 測(cè)量裝有測(cè)量芯片的檢具的精度，經(jīng)檢驗(yàn)合格后交付使用。如圖7所示，改造后藍(lán)光智能測(cè)量?jī)x通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸口直接與平板電腦連接，打開(kāi)智能測(cè)量軟件（圖9)，進(jìn)行Gap和Flush同步測(cè)量重復(fù)精度≤0.05mm，測(cè)量值自動(dòng)輸入平板電腦保存，也可通過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸至服務(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(cè)量軟件

圖 9 量規(guī)測(cè)量界面

圖 10 測(cè)量值的自動(dòng)輸出

改造后優(yōu)勢(shì)（1）數(shù)據(jù)采集：Gap和Flush同時(shí)測(cè)量，重復(fù)精度≤0.05mm；（2）數(shù)據(jù)排序：自動(dòng)錄入，智能判斷是否合格，準(zhǔn)確率高，效率高；（3）數(shù)據(jù)分析：不受主觀影響，快速準(zhǔn)確，效率高；（4）數(shù)據(jù)溯源：集中管理永久存儲(chǔ)，自動(dòng)搜索，方便追溯（6萬(wàn)套檢具測(cè)量數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)上傳云端，數(shù)據(jù)不丟失）。結(jié)論通過(guò)對(duì)現(xiàn)有量產(chǎn)模型沖壓件檢測(cè)工具的數(shù)字化改造以及對(duì)新項(xiàng)目模型的藍(lán)光測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，可以大大提高測(cè)量效率和測(cè)量精度，便于數(shù)據(jù)整理、分析和追溯，效果好。藍(lán)光智能測(cè)量技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用。不僅可用于沖壓件和焊接總成的在線檢測(cè)，還可應(yīng)用于涂裝在線自動(dòng)上膠站和總裝玻璃自動(dòng)安裝站。測(cè)量和異常警報(bào)。隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用范圍將更加廣泛，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值將進(jìn)一步體現(xiàn)。藍(lán)光智能測(cè)量技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用。不僅可用于沖壓件和焊接總成的在線檢測(cè)，還可應(yīng)用于涂裝在線自動(dòng)上膠站和總裝玻璃自動(dòng)安裝站。測(cè)量和異常警報(bào)。隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用范圍將更加廣泛，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值將進(jìn)一步體現(xiàn)。藍(lán)光智能測(cè)量技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用。不僅可用于沖壓件和焊接總成的在線檢測(cè)，還可應(yīng)用于涂裝在線自動(dòng)上膠站和總裝玻璃自動(dòng)安裝站。測(cè)量和異常警報(bào)。隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用范圍將更加廣泛，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值將進(jìn)一步體現(xiàn)。也可應(yīng)用于涂裝在線自動(dòng)上膠站和總裝玻璃自動(dòng)安裝站。測(cè)量和異常警報(bào)。隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用范圍將更加廣泛，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值將進(jìn)一步體現(xiàn)。也可應(yīng)用于涂裝在線自動(dòng)上膠站和總裝玻璃自動(dòng)安裝站。測(cè)量和異常警報(bào)。隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用范圍將更加廣泛，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值將進(jìn)一步體現(xiàn)。

葉麗媛

高級(jí)工程師，沖壓部高級(jí)經(jīng)理，主要從事沖壓工藝及設(shè)備規(guī)劃、沖壓生產(chǎn)管理智能檢具，擁有實(shí)用新型專利3項(xiàng)，發(fā)表論文十余篇。