汽車沖壓件在線檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)及特性

劉富凱（長(zhǎng)春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校,

汽車沖壓件在線檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)及特性

劉富凱（長(zhǎng)春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校,長(zhǎng)春 130011）

汽車沖壓件的在線檢測(cè)可以為沖壓工藝提供理論數(shù)據(jù)的參考，從而保證汽車上所使用的沖壓件保持穩(wěn)定高效的工作。本文首先分析了傳統(tǒng)檢測(cè)手段的缺陷，并提出了一種新的在線檢測(cè)方法，探討了新的汽車沖壓件在線檢測(cè)設(shè)備（簡(jiǎn)稱APODE）的設(shè)計(jì)及其特性，希望為汽車沖壓件的在線檢測(cè)提供一些參考。

汽車沖壓件；在線檢測(cè)設(shè)備；設(shè)計(jì)；特性

進(jìn)行汽車沖壓件的在線檢測(cè)目的是為了獲得沖壓件的表面尺寸誤差，并且對(duì)誤差的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而判斷所生產(chǎn)出的沖壓件在性能以及技術(shù)等指標(biāo)方面是否滿足要求。沖壓件的在線檢測(cè)數(shù)據(jù)能夠?yàn)楦倪M(jìn)沖壓工藝提供一些參考數(shù)據(jù)，從而保證高效且穩(wěn)定地生產(chǎn)出汽車的沖壓件。傳統(tǒng)的沖壓件檢測(cè)方法需要依靠游標(biāo)卡尺以及千分尺等專用的工具進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于構(gòu)造較為復(fù)雜的沖壓件進(jìn)行檢測(cè)常常需要一位在檢測(cè)方面有較豐富經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員進(jìn)行幾小時(shí)的工作才能完成。

1 傳統(tǒng)沖壓件檢測(cè)所存在的缺陷

1.1 檢測(cè)效率低，結(jié)果不可靠

傳統(tǒng)的沖壓件檢測(cè)方法往往需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，對(duì)于專業(yè)的技術(shù)人員依賴性較強(qiáng)，且檢查的方法由于過(guò)于粗糙而常常導(dǎo)致結(jié)果的可靠性差。不同的人對(duì)同一個(gè)沖壓件進(jìn)行檢測(cè)所得到的結(jié)果之間往往有較大的差距，檢查結(jié)果的通用性較差。

1.2 質(zhì)量跟蹤困難

傳統(tǒng)的檢測(cè)方法比較粗糙，檢測(cè)的結(jié)果往往也只有合格與不合格之分，沒(méi)有更加細(xì)化的量化指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)檢測(cè)的沖壓件質(zhì)量。這使得在后期對(duì)加工質(zhì)量進(jìn)行跟蹤時(shí)有較大的困難，不能夠?yàn)橐院蟾倪M(jìn)沖壓工藝提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持，不利于工藝的改進(jìn)。

1.3 產(chǎn)品數(shù)字化集成困難

在傳統(tǒng)的沖壓件檢測(cè)過(guò)程中，人在工作中占有重要的作用，檢測(cè)的結(jié)果在很大程度上依賴于人的經(jīng)驗(yàn)，由于人與人之間的差異而導(dǎo)致結(jié)果的可比較性較差，不能夠建立起沖壓件質(zhì)量檢測(cè)的數(shù)據(jù)庫(kù)，這就為不同企業(yè)之間加強(qiáng)技術(shù)交流增加了困難。但是隨著汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，質(zhì)量檢測(cè)以及監(jiān)測(cè)技術(shù)不斷地跟進(jìn)，進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)字化集成越來(lái)越成為行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法已經(jīng)不再適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。

2 汽車沖壓件在線檢測(cè)設(shè)備（簡(jiǎn)稱APODE）的原理及設(shè)計(jì)

運(yùn)用汽車沖壓件在線檢測(cè)設(shè)備對(duì)樣件進(jìn)行檢測(cè)需要有一個(gè)完善的質(zhì)量檢測(cè)工藝，這就要求檢測(cè)設(shè)備有較高的軟硬件集成以及自動(dòng)化程度。在進(jìn)行在線檢測(cè)的過(guò)程中，工作人員只要裝夾工作并且在所測(cè)工件上做好相關(guān)標(biāo)記，在設(shè)備的控制界面上選擇好所測(cè)零件的型號(hào)開啟掃描即可以完成檢測(cè)工作。該檢測(cè)設(shè)備的主要步驟以及相關(guān)原理和設(shè)計(jì)主要分為以下幾個(gè)步驟。

2.1 樣件的定位

通常進(jìn)行檢測(cè)的汽車沖壓件往往結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，如何定位樣件以及定位的好壞會(huì)直接影響到3D掃描的點(diǎn)云的質(zhì)量。由于所測(cè)汽車沖壓件形狀以及所需掃描的部位有較大的差異，因此在對(duì)樣件進(jìn)行定位時(shí)要充分地考慮和了解被測(cè)樣件的形狀，設(shè)計(jì)出適合該樣件的定位方案。

2.2 獲取點(diǎn)云

目前，獲取被測(cè)樣件表面3D數(shù)據(jù)有很多種方式，其中結(jié)構(gòu)光法由于其檢測(cè)的效率較高并且檢測(cè)范圍大，其精度和準(zhǔn)確性也較高，因此在設(shè)計(jì)汽車在線檢測(cè)沖壓件設(shè)備時(shí)采用這種方式。這種獲取點(diǎn)云的方式可以使得APODE的檢測(cè)精度以及檢測(cè)的效率大大提高，使在線檢測(cè)技術(shù)趨于成熟。

2.3 數(shù)據(jù)處理

在采用結(jié)構(gòu)光法獲取汽車沖壓件表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的過(guò)程中會(huì)引入一些誤差，這種誤差是由于沖壓件幾何形狀以及檢測(cè)方式所限而產(chǎn)生的。這種數(shù)據(jù)采樣過(guò)程中的盲區(qū)給后續(xù)的造型帶來(lái)較大的困難。為了使得數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，要對(duì)檢測(cè)所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。處理的方式有以下幾種：第一是對(duì)數(shù)據(jù)的異常點(diǎn)進(jìn)行處理，使數(shù)據(jù)平滑，這就需要在設(shè)計(jì)時(shí)用到濾波算法，在眾多的濾波算法中，高斯濾波能夠較好地保持?jǐn)?shù)據(jù)的原貌，而中值濾波則能很好地起到消除數(shù)據(jù)毛刺的作用。在對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，所選擇的濾波方法要根據(jù)所要達(dá)到的檢測(cè)精度來(lái)確定。對(duì)于數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的異常點(diǎn)為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性必須要剔除；第二是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行精簡(jiǎn)，檢測(cè)設(shè)備所獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)是大量的，而且這些數(shù)據(jù)并非都是可用的，因此在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理時(shí)要進(jìn)行精簡(jiǎn)，精簡(jiǎn)的方法也因點(diǎn)云的類型不同而有所不同；第三是采用3D點(diǎn)云對(duì)齊技術(shù)，利用最小包容法來(lái)設(shè)計(jì)模型，以此作為理想?yún)⒖寄Ｐ?，使兩個(gè)模型進(jìn)行對(duì)齊比較。具體來(lái)說(shuō)就是利用汽車沖壓表面掃描所得到的數(shù)據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)CAD模型中進(jìn)行定位；第四種是在設(shè)定檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)后完成比較分析。這項(xiàng)工作在點(diǎn)云數(shù)據(jù)與CAD模型進(jìn)行對(duì)齊之后就可以進(jìn)行了。比較的工作由檢測(cè)模塊來(lái)完成，它可以方便地顯示出對(duì)齊的結(jié)果。在對(duì)比完成后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)顯示出各種誤差。評(píng)估模塊還可以根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)綜合分析判斷出沖壓件的質(zhì)量，并且將該結(jié)果以圖表的形式輸出。

3 該汽車沖壓件在線檢測(cè)設(shè)備的特性

汽車沖壓件的在線檢測(cè)可以使得檢測(cè)的可靠性大大提高，它利用了光學(xué)掃描以及自動(dòng)拼合的點(diǎn)云技術(shù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使檢測(cè)模型與理想樣件進(jìn)行對(duì)齊比較，使得二者的誤差可以清晰的表現(xiàn)出來(lái)，檢測(cè)高效且準(zhǔn)確。在該設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中整合了精密機(jī)械、計(jì)算機(jī)以及光學(xué)測(cè)量技術(shù)，使得數(shù)據(jù)的獲取更加客觀，受人為因素影響較小，合格的技術(shù)運(yùn)用使得檢測(cè)的效率以及精準(zhǔn)度大大提高。在線檢測(cè)所獲得的零件點(diǎn)云掃描圖能夠方便企業(yè)建立加工質(zhì)量數(shù)據(jù)庫(kù)，為工藝的改進(jìn)提供理論依據(jù)。

4 總結(jié)

汽車沖壓件在線檢測(cè)設(shè)備能夠更快速高效地完成沖壓件的檢測(cè)工作，所得數(shù)據(jù)能夠?yàn)楣に嚨母倪M(jìn)提供數(shù)據(jù)支撐，很好地滿足汽車行業(yè)發(fā)展的需求。

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劉富凱（198-），男，黑龍江人，本科， 助教，研究方向：工業(yè)機(jī)器人。