汽車(chē)內(nèi)飾A級(jí)曲面光順

陳家燈，魏芳，曲志鵬，孫賀亮

(上汽大眾汽車(chē)有限公司，上海 201805)

0 引言

汽車(chē)內(nèi)飾A級(jí)曲面光順技術(shù)是汽車(chē)內(nèi)飾開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)造型與技術(shù)完美統(tǒng)一的重要橋梁，是保證汽車(chē)內(nèi)飾品質(zhì)的重要組成部分。汽車(chē)內(nèi)飾A級(jí)曲面是指駕駛員坐在駕駛位置上朝向360°方向觀察汽車(chē)內(nèi)飾所能看到的除了地毯、座椅以外的所有外表面，包含儀表板，中央通道，門(mén)以及車(chē)頂，A柱、B柱、C柱、D柱，衣帽架。汽車(chē)內(nèi)飾A級(jí)曲面開(kāi)發(fā)過(guò)程中要綜合考慮造型要求、生產(chǎn)制造工藝要求、人機(jī)操作舒適性要求、便利性要求、安全法規(guī)要求等。因此使用合適的方法綜合考慮各方面要求，快速建立高質(zhì)量的汽車(chē)內(nèi)飾A級(jí)曲面是每一個(gè)光順工程師的需求，本文作者提出的開(kāi)發(fā)流程及評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)能夠很好地滿(mǎn)足這一需求。

1 汽車(chē)內(nèi)飾A級(jí)曲面的技術(shù)要求

汽車(chē)開(kāi)發(fā)實(shí)踐中對(duì)A級(jí)曲面的要求為：與造型油泥的偏差一般不超0.5 mm，在油泥模型表達(dá)不清楚的區(qū)域可放寬到2 mm；曲面之間達(dá)到曲率連續(xù)，其中位置連續(xù)誤差為G0<0.001 mm, 相切連續(xù)誤差G1<0.1°,曲率連續(xù)誤差G2<0.5 mm-1;所有單個(gè)曲面的UV方向控制點(diǎn)數(shù)值不大于6，各個(gè)控制點(diǎn)排布均勻或均勻變化；大面高光走勢(shì)變換均勻流暢，大面陰影均勻或成一定趨勢(shì)逐漸變化。

2 汽車(chē)內(nèi)飾A級(jí)曲面光順流程

定位造型提供油泥模型，由于在三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x掃描油泥時(shí)會(huì)存在一定的位置偏差，因此造型提供的三維油泥模型數(shù)據(jù)往往不在正確的車(chē)身坐標(biāo)上，所以光順工程師首先要校核油泥模型的位置并調(diào)整到正確的車(chē)身位置，然后檢查儀表板兩側(cè)端蓋的對(duì)稱(chēng)性以及門(mén)板的對(duì)稱(chēng)性。

對(duì)油泥模型進(jìn)行全方位的觀察分析，找出其中的造型問(wèn)題點(diǎn)并與造型師協(xié)商該問(wèn)題的解決方案。如圖1所示：儀表板上體帽沿前方的斜面特征在點(diǎn)云上是寬度不均勻的。通過(guò)與造型師確認(rèn)，明確該問(wèn)題是油泥缺陷，可以在光順數(shù)據(jù)中把特征線寬度做成等寬斜面。

圖1 造型分析

技術(shù)部門(mén)基于該點(diǎn)云數(shù)據(jù)做斷面分析，以?xún)x表板左側(cè)為例，技術(shù)需要提供的斷面如圖2所示，總共有21個(gè)斷面。光順工程師對(duì)比這21個(gè)斷面與點(diǎn)云數(shù)據(jù)的偏差，在點(diǎn)云與斷面偏差比較大的區(qū)域需要與造型師討論，如果造型師同意截面的方案，光順就可以按照截面進(jìn)行A級(jí)曲面的構(gòu)建；如果造型師不同意截面的方案，那就設(shè)置會(huì)議邀請(qǐng)?jiān)煨蛶煛⒓夹g(shù)負(fù)責(zé)人、光順工程師三方共同討論該問(wèn)題，協(xié)商出一個(gè)各方都能同意的解決方案，然后光順再制作對(duì)應(yīng)的曲面數(shù)據(jù)。

圖2 技術(shù)截面

初版曲面數(shù)據(jù)完成之后，光順工程師將數(shù)據(jù)分發(fā)給相關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人進(jìn)行全方位的技術(shù)檢查，包含結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)檢查、模具可實(shí)現(xiàn)性檢查、人機(jī)舒適性、可視性、操作便利性的全面檢查以及安全法規(guī)的檢查。當(dāng)技術(shù)工程師檢查出相應(yīng)問(wèn)題時(shí)，光順工程師則想出各種辦法在保證造型不被改動(dòng)的前提下解決相應(yīng)的技術(shù)問(wèn)題。完成的光順數(shù)據(jù)狀態(tài)如圖3所示：所有大面都已經(jīng)構(gòu)建完成，主要特征性表達(dá)清晰，面與面之間無(wú)倒角，細(xì)節(jié)特征暫時(shí)不體現(xiàn)。

圖3 光順大面

大面完成同時(shí)技術(shù)檢查沒(méi)有問(wèn)題之后，光順工程師就可以構(gòu)建過(guò)渡曲面，主要是所有的圓角都按照要求構(gòu)建出來(lái)，之后根據(jù)實(shí)際情況將儀表板拆分成多個(gè)零件，且每個(gè)零件都包含該零件的脫模方向、分型線、滑塊滑移方向且給該零件賦予正確的零件名。完成的數(shù)據(jù)如圖4所示,包含了各個(gè)零件以及不同零件之間的匹配縫道，圓角、面差等所有細(xì)節(jié)特征都已經(jīng)完善。

圖4 光順數(shù)據(jù)

為了保證最終設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，光順工程師通常要對(duì)數(shù)據(jù)的連續(xù)性進(jìn)行最終檢查。主要包括G0、G1、G2的連續(xù)性檢查以及是否有重面檢查，該檢查可通過(guò)軟件自帶的Surface Check功能實(shí)現(xiàn)。

A級(jí)曲面開(kāi)發(fā)流程如圖5所示。

圖5 A級(jí)曲面開(kāi)發(fā)流程

3 光順數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)

在光順數(shù)據(jù)完成之后通常需要對(duì)光順數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)審。內(nèi)飾光順數(shù)據(jù)的評(píng)審主要有以下幾個(gè)角度：曲面控制點(diǎn)排布均勻性，大面高光是否均勻，大面陰影變化是否自然，主要特征線是否達(dá)到曲率連續(xù)，相鄰零件之間的匹配間隙以及面差大小是否合理。

光順曲面對(duì)控制點(diǎn)的數(shù)量與排布要求極高，在通常情況下，控制點(diǎn)UV方向的數(shù)量不超過(guò)6個(gè)，同時(shí)在每個(gè)方向上控制點(diǎn)排布要均勻或者均勻變化，且控制點(diǎn)的方向要統(tǒng)一，不能有凹凸情況出現(xiàn)。常見(jiàn)的控制點(diǎn)排布問(wèn)題有以下幾種：

控制點(diǎn)排布不均勻。如圖6所示：曲面相鄰兩排控制點(diǎn)的距離從左至右不均勻。

圖6 橫向控制點(diǎn)排布不均勻

控制點(diǎn)不在曲面的同一側(cè)。如圖7所示：曲面從上往下第4排控制點(diǎn)分布在曲面背面，其他控制點(diǎn)都分布在曲面正面，曲面在該區(qū)域會(huì)扭曲，不符合要求。

圖7 控制點(diǎn)上下跳動(dòng)

控制點(diǎn)數(shù)量超過(guò)6個(gè)。如圖8所示：該曲面U、V向控制點(diǎn)各有9排，不符合要求。

因此一個(gè)良好的曲面控制點(diǎn)排布應(yīng)該像圖9一樣，每個(gè)方向控制點(diǎn)數(shù)量不多于6個(gè)，各個(gè)控制點(diǎn)之間距離均勻且控制點(diǎn)都在曲面同一側(cè)。

圖8 控制點(diǎn)數(shù)量太多

圖9 規(guī)范的控制點(diǎn)排布

大面高光與陰影是評(píng)價(jià)曲面質(zhì)量的重要指標(biāo)，是判斷曲面是否光順以及是否有凹坑突起的快速方法，常見(jiàn)的高光問(wèn)題有：

波浪形高光。圖10所示的大面的高光自左向右成波浪形。

同一張大面高光走勢(shì)呈發(fā)散形狀。圖11所示的曲面上半部分高光趨勢(shì)向上，下半部分高光趨勢(shì)向下。

相鄰曲面高光不連續(xù)。圖12所示的兩張曲面在連接處高光有明顯的轉(zhuǎn)折，說(shuō)明兩張曲面連續(xù)性不滿(mǎn)足要求。

圖10 波浪形高光 圖11 發(fā)散形高光 圖12 大面高光有折點(diǎn)

大面陰影直觀反映了曲面在光線照射下的反光效果，通過(guò)光影的明亮變化可直接判斷曲面是否扭曲。A級(jí)曲面對(duì)光影的要求就是曲面光影在不同角度光源的照射下反光都是均勻或均勻變化的。如圖13所示，門(mén)上裝飾條的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)在箭頭A處光影偏亮，在箭頭B處光影顯得十分暗淡，說(shuō)明了曲面從A過(guò)渡到B的過(guò)程中扭曲嚴(yán)重，這樣的曲面就不滿(mǎn)足A級(jí)曲面要求。

圖13 大面陰影突變

在一些曲面中,由于控制點(diǎn)的跳動(dòng)會(huì)出現(xiàn)隆起或凹陷的光影。如圖14所示，在箭頭所指區(qū)域內(nèi)有一個(gè)明顯隆起與凹陷的光影，說(shuō)明該區(qū)域曲面控制點(diǎn)跳動(dòng)嚴(yán)重，不符合A級(jí)曲面光順的要求。

圖14 大面陰影圖凹坑與凸起

主要特征線的曲率連續(xù)是保證零件成型后視覺(jué)上特征線不會(huì)反凹的基本前提。汽車(chē)A級(jí)曲面中主要特征線的要達(dá)到G2以上連續(xù)，同時(shí)特征線的曲率疏要光滑過(guò)渡。如圖15所示，該特征線由a、b、c三條曲線組成，且曲線a和曲線b的過(guò)渡區(qū)域曲率是均勻平滑連續(xù)變化的，滿(mǎn)足了A級(jí)曲面對(duì)于特征線的連續(xù)性要求，曲線b與曲線c的過(guò)渡區(qū)域B曲率有一個(gè)明顯的折點(diǎn)，將來(lái)反映到產(chǎn)品上就是該連接區(qū)域會(huì)有視覺(jué)反凹的缺陷，因此過(guò)渡區(qū)域B不滿(mǎn)足A級(jí)曲面對(duì)于連續(xù)性的要求。

圖15 曲率疏對(duì)比

相鄰零件之間的匹配縫道、圓角、面差的數(shù)值定義決定最終成品的匹配效果。相鄰零件之間的面差與圓角大小通常根據(jù)實(shí)際情況決定，相鄰零件之間的匹配縫道的理論值要做到最小，同時(shí)視覺(jué)效果也要盡可能地小。有時(shí)候理論值一樣的縫道通過(guò)不同的光順處理，會(huì)有較大的視覺(jué)縫道的差別。如圖16所示，理論值都為0.5 mm的縫道，采用方案一時(shí)，零件B的分模線深度為0.8 mm，此時(shí)的視覺(jué)縫道為1.5 mm；在方案二時(shí)，零件B的分模線深度為0.5 mm，此時(shí)的視覺(jué)縫道為1 mm。因此在光順時(shí)不僅僅要考慮理論縫道，更要結(jié)合實(shí)際情況把視覺(jué)縫道做小，在理論縫道相同的情況下，分模線越淺，視覺(jué)縫道越小。

4 結(jié)論

本文作者提出的A級(jí)曲面制作方法以及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可以有效解決目前A級(jí)曲面開(kāi)發(fā)過(guò)程中流程不規(guī)范、效率低下且質(zhì)量參差不齊的問(wèn)題。