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對于汽車制造商來說，重點就在于在保證產品質量的前提下加快上市時間或提高生產速度。3D測量系統對于汽車行業來說并不陌生，下面是汽車行業的用戶使用3D測量系統來簡化工作流程和降低總體成本的五種應用方向。
圖1 通過激光掃描技術將粘土模型轉化成CAD模型的數字化處理 虛擬模型快速成型和逆向工程 盡管出現了3D計算機建模系統，粘土建模是汽車制造商目前仍在使用的一種方法，從按比例縮小的到全尺寸的車模型，乃至內部和各種其他部件的實體模型(例如車輪、內飾部件和方向盤)。 由于設計流程可能始于粘土模型，制造商發現激光掃描技術非常有用，能夠對這些粘土模型進行快速掃描，以便將它們轉化成計算機輔助設計(CAD)程序，能夠進一步評估或處理的數字化數據。 事實上，現在已經有同時具備接觸式和非接觸測量能力的設備給供應商使用，這從根本上將3D建模流程整合為一個簡單的步驟。使用便攜式激光掃描頭，用戶可以快速而輕松地實現粘土模型的數字化。生成虛擬模型之后，就能將其分發至各個部門，以便開展進一步評估和設計評審，例如計算流體動力學(CFD)檢測、有限元分析(FEA)、風洞氣流模擬、碰撞模擬和其他檢測。 除此之外，一些潛在的問題還能夠在將部件裝配在一起之前就被發現。在將部件運至工廠之前，可以對部件進行虛擬裝配。對于懷有數字化工廠愿景的公司來說，這種“虛擬裝配”部件的能力是必須的，這能幫助汽車制造商大大節省成本。 另外，工程師們經常使用3D成像儀從現有的部件上提取CAD數據，以便使用這些數據來復制產品或修改設計。3D成像儀能夠根據需要被集成到生產環境，它可以同旋轉工作臺、機器人或工業檢測單元安裝在一起。技術的進步使得測量設備供應商所提供的3D成像儀能夠進行高分辨率掃描，在機處理數據，并根據實際要求使用多成像儀陣列，所有這些都將最大限度地縮短檢測周期。隨著這類技術的出現，希望找到一種有效的方法來進行制程中或近制程檢測的汽車制造商前所未有地獲得了更多選擇。
圖2 工程師正在使用精密的便攜式FaroArm?檢測生產夾具 車身和沖壓模具檢測 乘用車通常由數百個沖壓成型的金屬部件組成，其中包括結構部件、內飾板以及構成汽車外觀的可視面板(例如發動機蓋、擋泥板、車門、車頂等)。這些部件的可視表面的質量是實現整車總體美觀性的關鍵，并且受到制造這些部件的沖壓模具的質量的影響。 在制造出合格的面板部件之前，沖壓模具往往要經過多次修改。這意味著到準備用于批量生產時，模具的表面看上去與其初始的CAD模型截然不同。汽車制造商通常需要捕捉修改后的沖壓模具的掃描數據，以便更新CAD模型來反映這些修改。如果沖壓模具在運輸期間以任何方式遭到損壞或改變再或需要另一個模具，就可以很輕松地復制出第二個模具。 便攜式坐標測量儀(CMM)，例如激光跟蹤儀和關節臂，已被證實在進行此類檢測工作時能夠為工程師們提供極大的幫助。因為測試面板和沖壓模具通常比較笨重，所以制造商非常看重線上檢測能力。不需要將物體運送至溫控室進行測量，工程師們只需將便攜式坐標測量儀帶至生產線即可。這幫助制造商節省了時間和人力，而且提高了工作場所的安全性。
圖3 安裝有激光掃描頭的關節臂 生產夾具檢測 生產夾具被用來牢牢地固定和控制工件的位置，以便使工件保持特定的方位。通過控制好所有自由度，這種工具能夠讓操作人員對每個工件一致地完成相同的操作。 設計不良的夾具會導致整個生產線出問題，因為即使部件出現微小的誤差，也能在裝配時造成較大的麻煩。例如，部件的實際規格與設計規格存在細微的偏差，就會在焊接過程中導致無法對準。這類問題最終可能導致產品被召回或浪費時間(例如：返工、根本原因分析)，并使制造商的聲譽受損。出于上述原因，汽車制造商通常使用可靠的測量工具來檢測其生產夾具，以確保所有關鍵部件的精確定位。這樣，他們就能在生產過程中及早地消除潛在的問題，從而節省了成本、時間并避免了聲譽損失。 用來檢測生產夾具時，制造商認為便攜式3D測量設備是一種非常有效的解決方案，主要是因為便攜式3D測量設備不僅較為靈活，而且具有很高的精度。如前所述，在檢測時，工程師們可以將坐標測量儀帶到生產夾具旁，無需將夾具運送至位于工廠其他地方的檢測站。這縮短了生產周期時間，并最終提高了制造商的生產率。
圖4 利用關節臂，通過接觸測頭測量汽車座椅的“臀點” 間隙和齊平度測量 間隙和齊平度測量是對汽車裝配線上的制成品進行線上檢測的一種最常用的方法。這種檢測的目的是檢查緊密相連的兩個部件之間的水平和垂直距離(例如車門和車身之間的外表面區域)，以確保它們未超出設計公差。 這種檢測對確定汽車的視覺美觀度來說非常重要，還能夠讓工程師們消除汽車發動機運轉時可能產生的雜音。汽車制造廠商在控制間隙和齊平度公差方面越來越嚴格，有些廠商則將公差控制在±0.3?mm以內。要達到這種精度，制造商需要更佳的測量工具和方法來完成測量工作，例如具有激光掃描功能的便攜式坐標測量儀。 FARO? Edge ScanArm HD就是這類型設備的經典款，它安裝有能夠進行非接觸式掃描的激光掃描頭。激光掃描是創建用于檢測或逆向工程的密集點云的一種理想方法，這種方法還能快速地獲取部件的完整表面模型。 該設備將激光束投射到要檢測的部件上，部件將激光束反射回掃描儀并由攝像頭進行捕捉。利用標準三角測量法，從而確定和記錄3D位置。通過使激光束移過整個表面，測頭能夠捕捉3D形態，以便作進一步處理。
圖5 汽車坐椅彩圖，指示與初始CAD模型比較時測試件的偏差量 汽車座椅人體工學 在設計汽車座椅時，“臀點”(乘客臀部在理論上的相對位置)是制造商在滿足設計和法規要求方面格外需要注意的問題。重要的是，制造商必須確保臀點不超出安全公差。便攜式3D測量系統，例如關節臂，能夠讓安全工程師快速而輕松地完成檢測。關節臂內的編碼器可以確定和記錄球形測頭在3D空間內的位置，并通過軟件報告測量結果。使用由坐標測量儀獲得臀點的坐標，工程師們就能確定發生碰撞時乘客的關鍵安全因素，并能夠正確地設計所需的安全功能。 除“臀點”外，制造商感興趣的另一個問題是泡沫部件。使用非接觸測量法，工程師們能夠獲得泡沫部件的掃描數據，以便進行表面偏差分析。利用軟件將檢測文件和參考文件(初始的CAD模型)進行比較并在彩圖上清晰地顯示差異結果，可以讓工程師們快速地確定超出公差范圍的問題區域。 顯然，在不同的生產階段中，汽車制造商對先進的測量工具和方法具有較大的依賴性。測量技術在提高制造商的生產率和產品質量的同時，必定也會讓消費者受益。當汽車行業隨著市場需求不斷發展變化時，為其提供支持的工作流程和方法也需要相應地發展和改進。如果能夠快速認識到這些變化，測量設備供應商就能為汽車制造商提供敏捷的、有效的、滿足需求的解決方案。 |
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