虛擬封樣技術(shù)在汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用探索

白云亮　顧鹿鳴　翟胤　戴宏駿　黃萃蔚　田曉松　張媛媛

摘 要：虛擬封樣技術(shù)是將實(shí)物進(jìn)行全型面數(shù)字化處理并存儲(chǔ)的一種新型封樣手段，虛擬封樣數(shù)據(jù)等比例的復(fù)刻了實(shí)物的尺寸及型面數(shù)據(jù)，在日后生產(chǎn)過程中如需與封樣件進(jìn)行尺寸比對，可通過光學(xué)掃描設(shè)備再次獲取當(dāng)前狀態(tài)零件的型面點(diǎn)云數(shù)據(jù)，再在軟件中將待對比點(diǎn)云數(shù)據(jù)與虛擬封樣點(diǎn)云進(jìn)行對比。虛擬封樣技術(shù)從零件封樣逐步延伸到工位封樣，工序封樣，對制造過程中的零件質(zhì)量和工裝健康狀態(tài)進(jìn)行評判。

關(guān)鍵詞：虛擬 汽車制造

Application and Exploration of Virtual Sample Sealing Technology in the Field of Automobile Manufacturing

Bai Yunliang，Gu Luming，Zhai Yin，Dai Hongjun，Huang Cuiwei，Tian Xiaosong，Zhang Yuanyuan

Abstract：Virtual sample sealing technology is a new type of sample sealing method that performs full-surface digital processing and storage of the physical object. The virtual sample sealing data reproduces the size and profile data of the physical object in equal proportions， if needed in the future production process. Comparing the size with the sealed sample， the profile point cloud data of the current state of the part can be obtained again through the optical scanning device， and then the point cloud data can be compared and the virtual sealed sample point cloud are compared in the software. The virtual sample sealing technology gradually extends from the part sealing to the station sealing， and the process sealing， to judge the quality of the parts and the health of the tooling during the manufacturing process.

Key words：virtual， auto manufacturing

1 前言與背景

在汽車制造領(lǐng)域，封樣是指將某一特定狀態(tài)的零件在特定環(huán)境和條件下進(jìn)行封存，此封樣件可有效保存當(dāng)時(shí)的制造工藝水平下零件的各種性能狀態(tài)，同時(shí)也為后續(xù)生產(chǎn)制造提供指導(dǎo)方向和檢測驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)。例如，某車型某零件經(jīng)過前期一系列的調(diào)整及優(yōu)化，尺寸，表面等關(guān)鍵性能已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求或批量生產(chǎn)許可，此時(shí)相關(guān)部門會(huì)對這批零件隨機(jī)抽取幾件進(jìn)行封存，封存環(huán)境和條件應(yīng)能滿足此零件長期保持完好狀態(tài)，同時(shí)便于后期隨時(shí)取用，作為日常批量生產(chǎn)的參照及檢測參考。此種實(shí)物零件封樣方式雖能有效解決日常生產(chǎn)中零件生產(chǎn)工藝完整性的目視對比，零件表面質(zhì)量的對比，和部分尺寸追溯分析，但實(shí)體封樣對存儲(chǔ)方式和存儲(chǔ)環(huán)境有極高的要求，隨著封樣零件越來越多，場地占用及日常維護(hù)成本也越來越高，同時(shí)遠(yuǎn)距離調(diào)用封樣件的運(yùn)輸高成本，時(shí)間周期長等問題也越來越明顯。所以本文主要介紹一種新型封樣方式-虛擬封樣，以及虛擬封樣技術(shù)的拓展應(yīng)用和探索。

2 實(shí)物封樣技術(shù)

車身鈑金件在質(zhì)量認(rèn)可過程中，當(dāng)零件達(dá)到認(rèn)可狀態(tài)后需將實(shí)物零件進(jìn)行封樣。封樣的主要方法是將實(shí)物零件經(jīng)過一定的表面防銹處理后封存在特定環(huán)境的封樣室中，如圖1所示。當(dāng)后續(xù)零件出現(xiàn)質(zhì)量波動(dòng)或質(zhì)量問題時(shí)，可調(diào)出封樣進(jìn)行對比，從而作為質(zhì)量分析過程中的有力憑證。

實(shí)物封樣存在以下幾個(gè)不足之處，首先，每個(gè)車型需要實(shí)物封樣的零件數(shù)量大，這些零件的存放即使縱向分層存放也需要占大概50平米的場地，如有多個(gè)車型，對實(shí)物封樣的場地需求會(huì)越大。其次，封樣零件一般需要封存相應(yīng)車型的整個(gè)生命周期，一般要幾年時(shí)間，所以對封樣零件的維護(hù)與保養(yǎng)就成了一大難題。同時(shí)實(shí)物封樣經(jīng)常會(huì)存在零件銹蝕、變形的等情況，一旦零件變形，封樣的意義也就失去了。同時(shí)，在車型量產(chǎn)后經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)多工廠之間的封樣零件質(zhì)量分析和對比，此時(shí)就會(huì)將封樣零件從一個(gè)廠區(qū)運(yùn)輸?shù)搅硪粋€(gè)廠區(qū)的情況，產(chǎn)生運(yùn)輸費(fèi)用的同時(shí)還容易造成零件運(yùn)輸過程中的變形，造成質(zhì)量分析的失準(zhǔn)等。

針對以上實(shí)物封樣存在的種種不足之處，本文提出了虛擬封樣的概念，以及虛擬封樣技術(shù)的應(yīng)用拓展探索。

3 虛擬封樣技術(shù)

隨著光學(xué)掃描技術(shù)的發(fā)展以及在汽車制造過程中尺寸檢測的應(yīng)用普及，通過獲取零件外形面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)而與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，在指定的坐標(biāo)系下輸出零件尺寸偏差已經(jīng)是很成熟的檢測技術(shù)。虛擬封樣技術(shù)就是基于如上技術(shù)而衍生的一種新型封樣方法。具體實(shí)施方式是將實(shí)物零件通過光學(xué)掃描設(shè)備獲取零件型面尺寸信息，測量人員可以在數(shù)據(jù)上進(jìn)行標(biāo)注、測量元素設(shè)定等數(shù)字封樣處理，如圖2所示，將實(shí)物零件數(shù)字化存儲(chǔ)在共享服務(wù)器中，這樣即簡化了實(shí)體零件存儲(chǔ)所需陳列架、倉儲(chǔ)場地等成本投入，又滿足了跨廠區(qū)數(shù)據(jù)調(diào)用的需求，并且適合長時(shí)間保存，便于零件質(zhì)量溯源。

虛擬封樣數(shù)據(jù)中等比例的復(fù)刻了實(shí)物零件的尺寸，在日后生產(chǎn)過程中如需與封樣件進(jìn)行尺寸比對，可通過光學(xué)掃描設(shè)備再次獲取待對比零件的型面點(diǎn)云數(shù)據(jù)，再在軟件中將待對比點(diǎn)云數(shù)據(jù)與虛擬封樣點(diǎn)云進(jìn)行對比即可，如圖3所示。