汽車沖壓件在線檢測設(shè)備設(shè)計(jì)及特性

劉富凱（長春汽車工業(yè)高等專科學(xué)校,

汽車沖壓件在線檢測設(shè)備設(shè)計(jì)及特性

劉富凱（長春汽車工業(yè)高等專科學(xué)校,長春 130011）

汽車沖壓件的在線檢測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)檢測手段的缺陷，并提出了一種新的在線檢測方法，探討了新的汽車沖壓件在線檢測設(shè)備（簡稱APODE）的設(shè)計(jì)及其特性，希望為汽車沖壓件的在線檢測提供一些參考。

汽車沖壓件；在線檢測設(shè)備；設(shè)計(jì)；特性

進(jìn)行汽車沖壓件的在線檢測目的是為了獲得沖壓件的表面尺寸誤差，并且對誤差的數(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，對于構(gòu)造較為復(fù)雜的沖壓件進(jìn)行檢測常常需要一位在檢測方面有較豐富經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員進(jìn)行幾小時的工作才能完成。

1 傳統(tǒng)沖壓件檢測所存在的缺陷

1.1 檢測效率低，結(jié)果不可靠

傳統(tǒng)的沖壓件檢測方法往往需要花費(fèi)較長的時間，對于專業(yè)的技術(shù)人員依賴性較強(qiáng)，且檢查的方法由于過于粗糙而常常導(dǎo)致結(jié)果的可靠性差。不同的人對同一個沖壓件進(jìn)行檢測所得到的結(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)的檢測方法比較粗糙，檢測的結(jié)果往往也只有合格與不合格之分，沒有更加細(xì)化的量化指標(biāo)來評價檢測的沖壓件質(zhì)量。這使得在后期對加工質(zhì)量進(jìn)行跟蹤時有較大的困難，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)的沖壓件檢測過程中，人在工作中占有重要的作用，檢測的結(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)量檢測的數(shù)據(jù)庫，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)量檢測以及監(jiān)測技術(shù)不斷地跟進(jìn)，進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)字化集成越來越成為行業(yè)發(fā)展的趨勢，傳統(tǒng)的檢測方法已經(jīng)不再適應(yīng)時代的發(fā)展。

2 汽車沖壓件在線檢測設(shè)備（簡稱APODE）的原理及設(shè)計(jì)

運(yùn)用汽車沖壓件在線檢測設(shè)備對樣件進(jìn)行檢測需要有一個完善的質(zhì)量檢測工藝，這就要求檢測設(shè)備有較高的軟硬件集成以及自動化程度。在進(jìn)行在線檢測的過程中，工作人員只要裝夾工作并且在所測工件上做好相關(guān)標(biāo)記，在設(shè)備的控制界面上選擇好所測零件的型號開啟掃描即可以完成檢測工作。該檢測設(shè)備的主要步驟以及相關(guān)原理和設(shè)計(jì)主要分為以下幾個步驟。

2.1 樣件的定位

通常進(jìn)行檢測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直接影響到3D掃描的點(diǎn)云的質(zhì)量。由于所測汽車沖壓件形狀以及所需掃描的部位有較大的差異，因此在對樣件進(jìn)行定位時要充分地考慮和了解被測樣件的形狀，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)光法由于其檢測的效率較高并且檢測范圍大，其精度和準(zhǔn)確性也較高，因此在設(shè)計(jì)汽車在線檢測沖壓件設(shè)備時采用這種方式。這種獲取點(diǎn)云的方式可以使得APODE的檢測精度以及檢測的效率大大提高，使在線檢測技術(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)的過程中會引入一些誤差，這種誤差是由于沖壓件幾何形狀以及檢測方式所限而產(chǎn)生的。這種數(shù)據(jù)采樣過程中的盲區(qū)給后續(xù)的造型帶來較大的困難。為了使得數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，要對檢測所獲取的數(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。在對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理時，所選擇的濾波方法要根據(jù)所要達(dá)到的檢測精度來確定。對于數(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；第二是對數(shù)據(jù)進(jìn)行精簡，檢測設(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，因此在對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理時要進(jìn)行精簡，精簡的方法也因點(diǎn)云的類型不同而有所不同；第三是采用3D點(diǎn)云對齊技術(shù)，利用最小包容法來設(shè)計(jì)模型，以此作為理想?yún)⒖寄Ｐ停箖蓚€模型進(jìn)行對齊比較。具體來說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)行對齊之后就可以進(jìn)行了。比較的工作由檢測模塊來完成，它可以方便地顯示出對齊的結(jié)果。在對比完成后系統(tǒng)會自動顯示出各種誤差。評估模塊還可以根據(jù)數(shù)據(jù)來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設(shè)備的特性

汽車沖壓件的在線檢測可以使得檢測的可靠性大大提高，它利用了光學(xué)掃描以及自動拼合的點(diǎn)云技術(shù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使檢測模型與理想樣件進(jìn)行對齊比較，使得二者的誤差可以清晰的表現(xiàn)出來，檢測高效且準(zhǔn)確。在該設(shè)備的設(shè)計(jì)過程中整合了精密機(jī)械、計(jì)算機(jī)以及光學(xué)測量技術(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)用使得檢測的效率以及精準(zhǔn)度大大提高。在線檢測所獲得的零件點(diǎn)云掃描圖能夠方便企業(yè)建立加工質(zhì)量數(shù)據(jù)庫，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設(shè)備能夠更快速高效地完成沖壓件的檢測工作，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。