車身局部坐標系匹配測量淺析

張晨光，李如兵

（山西吉利汽車部件有限公司，晉中 030600）

前言

汽車白車身測量時一般使用整車坐標系，為保持其建立坐標系的穩定性與一致性，常使用測量支架來保證，即不使用車身的某些特征作為基準建系，在車身落位時，可能遇到的彈性形變，支撐面未貼合等現象，終將成為影響測量結果的因素。因此其保證正確性的同時未必能保證其準確性，對匹配方面的結果更有可能造成誤導。

而與之相對應的為局部坐標系，即使用車身本體的零件上的某些特征元素作為基準，建立的區域坐標系（即局部坐標系）。這種坐標系常用來在某些獨立區域建立，其作用更類似于使用零部件的單品檢具檢測零部件，以須檢測的該獨立區域附近的特征作為基準（涉及兩不同區域間關系或整車測量一般不使用該方法），該方法能有效提升區域內特征位置度的準確性，更方便對數據的解析。

1 主要作用與原理

在車身裝配過程中，匹配是最常用到的一個詞，尤其對于外觀件而言，匹配中的間隙、面差是考量外觀特性最重要的指標之一，是否符合檢驗標準，是否均勻，是否對稱，將嚴重影響車身美觀性，當出現此類間隙，面差問題時，車身的三坐標數據與零件在檢具上的狀態就成為匹配問題最重要的分析條件。此時能夠提升工程師觀測數據的簡易性顯得尤為重要，車身三坐標數據的合格與否并不完全能與匹配中的問題關聯起來，不同車身同一位置的三坐標數據即使相同也未必能匹配出同樣的效果。

基準作為測量的基礎，作用不言而喻，不同的方向，不同的距離觀測同一物體，理論上，結果應完全相同。但實際情況中，基準不可能理想化，被測量也不可能是理想狀態，因此并不會得到同樣的結果，但我們可以選擇更加貼合實際的基準，車身坐標系中，作為整車的測量基準，基準孔的位置度，平面度等自然優于車身上的定位孔，其對于觀測車身整體的偏差方向更為便捷。然而對于車身上較為局部的匹配位置，局部坐標系則更能體現其優勢，在焊接過程中，匹配面與其安裝孔，工程師一般同時考慮，同時調整，使用零件安裝孔做基準，測量匹配面，驗證的便是匹配面相對于基準孔的偏差。這樣可以減少無關因素的影響，更重要的，該方法相當于將該位置在車身上已有的偏差計算進去，可省去分析安裝孔位置度偏差的麻煩，降低不確定度。

2 整車與局部坐標系測量分析

2.1 測量準備

為驗證該理論，挑選一表面無明顯缺陷的車身置于車體支架上，表面清潔無污染。選擇設備TOROIMAGE，型號TOROIMAGE60.16.25，精度≤0.07 mm，溫度20.5 ℃（達標），濕度45 %（達標），測量機雙懸臂校準完畢，達到測量標準，恒溫、恒濕4 h以上[1]。

2.2 測量過程及初步判斷

首先對車身后尾燈處匹配位置進行兩次測量，第一次使用測量支架所建立的車身坐標系，第二次使用后尾燈的三個安裝孔作為基準，建立的局部坐標系[2]，在局部坐標系下進行再次測量，為方便觀測與解釋，此處給出結果所有三坐標測量結果均為“T”值（“T值”是數模坐標點沿矢量方向，即測量機在測量該元素的測針回退方向，也是該元素所在的法線方向的偏移量，直觀的表現了測量部位在矢量方向的盈虧[3]），單位為（毫米）mm。結果如圖1 、圖2所示。

圖1 車身坐標系測量結果

圖2 局部坐標系測量結果

由圖1可以看出，車身坐標系下，尾燈與側圍搭接處的面差點前端頂尖處較高，最高面差達1.6 mm，后端較低，且上部的位置塌陷更為明顯，下部則漸漸趨于平緩并逐漸趨于零點；間隙點方面頂尖處同樣較高，最高處可達1.08 mm，而尾部方向上下均逐漸趨于零點。由數據直觀分析，若大燈為理想狀態，由車身鈑金測量大燈，面差應上部偏高，頂尖處偏低，下部逐漸趨于零，間隙標準為1.2 mm±0.8 mm，則上部應為0.2～1.2 mm之間，靠近頂尖處估計出可以達到無縫隙，下部則基本趨于1.2 mm附近。

由圖2可以看出，局部坐標系下，尾燈與側圍搭接處的面差點整體偏低，下部較上部更為明顯最大可達1.44 mm，但下部與上部分開看整體趨于平緩；間隙點方面沒有偏差極大的點，最大偏差在頂尖處-0.5 mm，其余點基本不超過0.3 mm，且整體平緩。由數據直觀分析若大燈為理想狀態，由車身鈑金測量大燈，面差應下部偏高，上部基本處于零位附近；間隙應基本處于1.2 mm左右，頂尖處可達1.7～2.0 mm。

3 實車匹配結果分析

兩次測量的整體趨勢幾乎相同，但結果給于觀測者的直觀感受完全不同。當然，工程師在分析數據時不可能只使用到間隙面差的位置度信息，同時還會與尾燈安裝孔的位置度、大燈的狀態結合分析，但終究不直觀，多方面的綜合分析依靠人腦的計算也不夠準確。直接使用安裝孔做基準孔，省去了結合分析，給出更直觀，使分析更簡便[4]。

為將其它影響因素降至最低，選用CUBING的尾燈開口檢具與車身處的匹配，結果如圖3所示。

圖3 CUBING開口檢具匹配狀態

圖3表示實測間隙與面差（遠離間隙的一排數據為間隙，靠近間隙的一排數據為面差），上部面差均處于-0.3～0.2 mm之間，下部面差均處于0.8～1.3 mm；上部間隙均處于1.2 mm附近，頂尖處達到1.6 mm，下部間隙均處于1.2～1.6 mm。

由實際匹配可以看出，得到實測結果更加接近局部坐標系測量結果的預先分析。其顯示狀態更加直觀，更加真實，更容易判斷，與數據讀取者的初始判斷更貼近，因此也更益于數據分析者更方便、直觀的發現問題，分析問題。

4 結束語

因此，在面對車身較獨立區域匹配問題，尤其間隙面差問題時，應更多的使用局部坐標系，以提高工作效率，提升判斷的準確度。工作過程中也應更多的尋求不同的方法求證同一個問題，感性的對某一結果的信任程度過高，便可能導致判斷的偏差，而尋求不到問題的真因。