汽车冲压件数字化智能测量技术方案探讨
通过技术调研，我们了解到，在测量技术的应用上，主机厂之间存在很大差异。大部分乘用车和商用车主机厂仍使用相对落后的检具手动测量技术。只有部分合资企业和主流自主品牌车企引进了更先进的蓝光智能测量技术。与三坐标、蓝光测量技术相比，检具人工测量技术存在主观性强、测量精度和一致性差、缺陷趋势分析困难、车身匹配困难等问题。为了从根本上解决上述问题，我们规划了自制冲压件智能数字测量技术的应用方案。三种测量技术解释检具的手动测量技术传统的手动测量技术，冲压件放在检具上，定位夹紧，人工检查（齐平、间隙、孔值）、手动读取、并人工填写冲压件检验表，然后输入电子文件进行人工分析。存在劳动密集、耗时、效率低、容易出错等问题。容易出现不同检验员测量值的差异，主观判断的问题。三坐标测量技术通过三坐标设备实现测量，其测量精度可达0.02mm/m，测量精度高，测量值显示直观（直接显示测量点的通过/失败、偏差值），测量效率更高。蓝光测量技术 蓝光测量报告3D点云直观显示，能反映冲压件整体尺寸偏差趋势，数值直观显示，分析快速，效率高特别高。蓝光测量技术普遍优于三坐标测量和检具手动测量，蓝光测量精度稳定可靠，满足测量要求，可用于多种型号冲压件的测量。具有人员投入少、效率高的优点。便于监测冲压件的尺寸一致性，测量数据可与数据源进行对比存储，识别相关缺陷和趋势，数据可追溯性强，便于问题制定和改进。三种测量技术的精度、效率、优缺点对比分析检具手动测量技术（1）测量误差0.约3mm；(2) 测量范围、局部轮廓/边缘偏差和孔通过/失败判断；(3)优点：在模具调试阶段，可以在线测试；4.缺点：手动测试（图1)，读数存在误差，测量精度分辨率低，测量报告需要人工填写，容易出错，数据趋势分析和追溯性差。三坐标测量技术（一）测量误差0.
图 1 量规测量
(3)优点：测量精度高；三坐标设备可多机型共享；(4)缺点：三坐标测量设备对环境要求高，需要建造封闭的三坐标测量室，恒温、恒湿、独立基础、动能和维护。成本相对较高；三坐标采用单点测量方式，测量效率低；采用单工位方式，测量和装卸工作依次进行，需要经常更换支架。双悬臂测量机如图2所示，可自动输出如图3所示的测量报告。
图2 双悬臂测量机
图3 自动输出测量报告
蓝光智能测量技术（1）测量误差0.05mm/m（单臂）、0.07mm/m（双臂）；（2）测量范围，所有检测元素均可测量；(3)优点：环境适应性好，无需独立基础，可放置在车间生产线旁非封闭区域；效率高、测量速度快、报告自动生成。以侧壁为例，测量效率约为传统双悬臂三坐标的4倍；多工位模式，测量和装卸工作可同时进行，基本无需更换测量支架；可以衡量零件的整体变化趋势，更有利于匹配和分析问题。蓝光扫描工作平台如图4所示；环境要求低，测量室投资和动能维护成本小，蓝光扫描工作区如图5所示；设备可多机型共用，可加装测量支架，利润率高。
图 4 蓝光扫描平台
图5 蓝光扫描工作区12m×9m×2.2m
⑷缺点：行业内具备此技能的专业测量人员较少，需培训蓝光检测系统编程及检测技术。根据公司实际情况，得出以下结论： 三种测量技术均能满足测量精度要求。而采用蓝光智能扫描测量技术在占用面积、成本、测量效率、便捷性和可操作性等方面更胜一筹，是汽车行业冲压件测量技术的发展方向。蓝光智能扫描技术在新车型冲压件中的应用 新车型项目应用场景是通过开发测量支架，利用三坐标和蓝光测量技术完成冲压件的检测。(1)在模具取样阶段，开发测量支架配合三坐标测量机实施冲压件检测；(2)在模具返厂调试和量产阶段，采用以蓝光测量技术为主，CMM技术为辅的测量技术。新样板工程中应用的步骤 （1）离线编程。软件中内置了虚拟化测量系统。摄像头的虚拟视图实时显示工件和测量点的位置分布。通过3D交互操作规划测量路径。内置干扰碰撞模拟功能，根据工位布局自动优化无碰撞机器人运行轨迹。⑵摄影测量。软件内置摄影测量模块，配合自动摄影测量相机，一键自动生成参考点精确位置，可直接用于点云拼接，消除累积测量误差。⑶三维扫描。扫描时实时显示测量结果：3D视图实时显示机器人运动轨迹、产品数字模型和3D点云。⑷特性测量。具有精确测量和识别孔位等几何特征的功能，孔距、轮廓、边线、修边线、圆柱体、球面等。对于孔洞、修边线等难以测量的特征，采用点云和图像结合的方法，保证测量精度。⑸ 尺寸偏差分析。三维交互视图可直观查看测量结果，以针图标签的形式显示各矢量方向的偏差，并可自定义格式输出DMO文件，兼容Piweb/InfoMess/CM4D等数据分析软件，并创建测量报告。⑹报表输出。测量报告可快速自动输出智能检具，无需人员手动抄录填写，如图6所示。有特征偏差、功能尺寸、GD&T断面分析、色差图、
图6 蓝光扫描测量报告
旧模型项目冲压件检具智能化计量改造及应用改造的注意事项 （一）在产模型需要进行检具智能化计量改造。（2至3个月）；（2）根据产能计划，提前做好冲压件的施工和入库工作，并在保证生产的前提下，制定详细的改造计划和应急预案，确保计划的准确实施。改造实施步骤 （1）确定改造的检具清单和相应测点的位置；(2) 在测量点安装测量芯片；(3) 测量装有测量芯片的检具的精度，经检验合格后交付使用。如图7所示，改造后蓝光智能测量仪通过数据传输口直接与平板电脑连接，打开智能测量软件（图9)，进行Gap和Flush同步测量重复精度≤0.05mm，测量值自动输入平板电脑保存，也可通过数据线传输至服务器或云端，如图10所示。
图7 量产车型冲压检具改造
图 8 智能测量软件
图 9 量规测量界面
图 10 测量值的自动输出
改造后优势（1）数据采集：Gap和Flush同时测量，重复精度≤0.05mm；（2）数据排序：自动录入，智能判断是否合格，准确率高，效率高；（3）数据分析：不受主观影响，快速准确，效率高；（4）数据溯源：集中管理永久存储，自动搜索，方便追溯（6万套检具测量数据可存储上传云端，数据不丢失）。结论通过对现有量产模型冲压件检测工具的数字化改造以及对新项目模型的蓝光测量技术的应用，可以大大提高测量效率和测量精度，便于数据整理、分析和追溯，效果好。蓝光智能测量技术具有广泛的应用场景和应用。不仅可用于冲压件和焊接总成的在线检测，还可应用于涂装在线自动上胶站和总装玻璃自动安装站。测量和异常警报。随着该技术的不断发展，其应用场景和应用范围将更加广泛，实际应用价值将进一步体现。蓝光智能测量技术具有广泛的应用场景和应用。不仅可用于冲压件和焊接总成的在线检测，还可应用于涂装在线自动上胶站和总装玻璃自动安装站。测量和异常警报。随着该技术的不断发展，其应用场景和应用范围将更加广泛，实际应用价值将进一步体现。蓝光智能测量技术具有广泛的应用场景和应用。不仅可用于冲压件和焊接总成的在线检测，还可应用于涂装在线自动上胶站和总装玻璃自动安装站。测量和异常警报。随着该技术的不断发展，其应用场景和应用范围将更加广泛，实际应用价值将进一步体现。也可应用于涂装在线自动上胶站和总装玻璃自动安装站。测量和异常警报。随着该技术的不断发展，其应用场景和应用范围将更加广泛，实际应用价值将进一步体现。也可应用于涂装在线自动上胶站和总装玻璃自动安装站。测量和异常警报。随着该技术的不断发展，其应用场景和应用范围将更加广泛，实际应用价值将进一步体现。
叶丽媛
高级工程师，冲压部高级经理，主要从事冲压工艺及设备规划、冲压生产管理智能检具，拥有实用新型专利3项，发表论文十余篇。
