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手持三维激光扫描仪在汽车钣金件检测领域的应用

导读: 传统的检具、三坐标测量机,由于自身的缺陷不能对钣金件空间曲面形状作出全面评价,且检测效率低!也不能完全满足大规模汽车生产的检测需要,如何快速、精确、方便地对钣金件进行检测!已成为整车厂必须面对的问题。

  如今,激烈的市场竞争促使汽车厂家都在加紧新车型的开发,以抢占市场先机,赢得丰厚利润。由于发动机、底盘设计制造技术基本成熟,新车型主要体现在车身造型及电子设备上。在轿车新品种的研发过程中,车身钣金件具有形状复杂、结构尺寸大、精度高、表面质量要求严格等特点。据统计目前在一种新车型开发中有40%的设计师与工程师在从事与车身钣金件相关的工作。钣金件质量的好坏决定了新车型开发的成败。这无疑对钣金件的检测提出了全新的要求。而传统的检具、三坐标测量机,由于自身的缺陷不能对钣金件空间曲面形状作出全面评价,且检测效率低!也不能完全满足大规模汽车生产的检测需要,如何快速、精确、方便地对钣金件进行检测!已成为整车厂必须面对的问题。

  加拿大Creaform 公司研发的Handyscan 3D 手持三维激光扫描仪为上述问题的解决提供了全新的方法。它独创的自定位技术实现了扫描过程中工件灵活移动,确保扫描不留死角,而且它具有扫描精度高(最高可达0.04mm)、获取点云速度快、易于操作、不受工件大小限制等特点,为汽车新品研发、零部件质量控制及整车装配的顺利进行提供了可靠保证。

  目前Handyscan 3D 手持三维激光扫描仪在汽车领域的应用主要是:一,汽车零部件型面、边界、孔位等迅速、直观、全面的检测;二,汽车零部件、整车的逆向设计。本文以某在研电动车的左侧围内板焊接总成件为研究对象,重点阐述Handyscan 3D 手持三维激光扫描仪在汽车钣金件质量分析中的应用。

  图1 HandyScan扫描现场

  应用Handyscan 3D 手持三维激光扫描仪检测钣金件流程简单、易于操作、可十分高效的对钣金件质量做出全面评价,具体步骤如下:

  (1) 钣金件扫描。工件贴好定位点后,用Handyscan对工件进行扫描,内容包括工件的型面、孔位、边界等。

  图2 钣金件扫描数据                       图3  3D对比结果图

  图4 特征对比结果图                  图5 边界对比结果图
 

  (2) 扫描数据预处理。将扫描数据和CAD模型导入Qualify软件中,对扫描数据进行去除噪音等处理,之后在CAD模型上创建孔、圆形槽、方孔等特征,并利用自动创建特征命令,在扫描数据上自动创建对应特征。

  (3) 扫描数据与CAD数模RPS对齐。Qualify软件提供了最佳拟合对齐、特征对齐、RPS对齐等多种对齐方式,其中RPS对齐法就是规定一些从开发到制造、检测直至批量装车各环节所有共同遵循的定位点。RPS对齐方法是基于约束的参考点系统对齐方式,能“锁住”模型中的关键点从而建立起点云坐标系和CAD模型坐标的相互关系。该方法在质量控制过程中优先考虑关键的附加点,比较适合本身具有定位作用的孔、槽等特征的车身钣金零件[2]。故本文采用RPS法将扫描数据与CAD模型对齐。

  (4) 零件误差评价。通过Qualify软件的3D比较、特征比较、边界比较等命令即可得出相应的比较结果,如图3至图5所示。图3显示了扫描模型与CAD模型之间3D空间的误差色谱图,操作者可快速查看扫描模型任何一点与对应的CAD模型之间距离及x,y,z三方向的误差;图4显示了扫描模型与CAD模型对应的特征,如圆孔、圆形槽等在直径、中心点坐标等方面的误差;图5显示了扫描模型与CAD模型边界之间的误差。

  综上所述,利用Handyscan 3D 手持三维激光扫描仪结合Qualify软件对钣金件进行检测的方法兼备了零件空间实际偏差的直观可视性和对偏差的量化能力,在实际品质管理工作中具有良好的应用效果,避免了传统的检具和三坐标测量机只能对数量有限的断面进行检测的弊端,为减少新车型的开发成本、缩短新车型的开发周期及整车的顺利装配奠定了坚实的基础。因此,Handyscan 3D 手持三维激光扫描仪在汽车、航空等领域得到了广泛认可和应用。

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