三维激光扫描测量技术在汽车覆盖件成形质量中的应用

叶 盛



三维激光扫描测量技术在汽车覆盖件成形质量中的应用

叶 盛

福建工程学院机电及自动化工程系

汽车覆盖件在成形时质量受材料性能、成形条件等客观条件影响，通过引入三维激光扫描测量技术，使用便携式三坐标测量仪适时的检测到相关成形数据，利用相关处理软件对数据进行合适的处理，以便对成形的质量进行控制。以一汽车覆盖件的成形为例，利用法如公司的便携式三坐标测量仪进行检测验证该方法的可行性。结果表明，利用此技术能够动态地检测汽车覆盖件的成形后的相关质量，并对其成形性进行控制。

三维激光扫描测量技术；汽车覆盖件；成形；动态检测

汽车在人类的生活中起着举足轻重的作用。随着经济的全球化，汽车工业的竞争日益加剧。各汽车厂家都在加紧新车型的设计与开发。由于发动机、底盘设计制造技术基本成熟，新车型主要体现在电子设备及车身造型上。在轿车新品种的研发过程中，轿车车身覆盖件具有形状复杂、结构尺寸大、精度高、表面质量要求严格等特点。通过三维激光扫描测量技术和设备的使用能很好的减少新车型的开发成本、缩短新车型的开发周期、提高新产品的市场竞争力。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覆盖件相关的工作。覆盖件质量的好坏决定了新车型开发的成败。本文拟以某车型的侧翼覆盖件成形为研究对象，应用三维激光扫描测量技术对其成形后的实际变形情况进行分析，为确定其成形参数作参考。

1 三维激光扫描测量原理

三维激光扫描系统通过脉冲测距法采集获得测距观测值，精密时钟控制编码器同步测量每个激光脉冲的横向扫描角度观测值和纵向扫描角度观测值。三维测量一般使用仪器内部坐标系统，轴在横向扫描面内，轴在横向扫描面内与轴垂直，轴与横向扫描面垂直，由此得到三维激光点(XYZ)坐标的计算公式（1），其三维激光点坐标图如图1所示：

2 三维激光扫描测量技术的应用

图2所示为一新车型侧翼覆盖件的三维图形。该侧翼覆盖件经成形模具冲压成形后一般由相关的冶具进行检测，以确定其是否合格。冶具检测主要是检测侧翼覆盖件相关固定位置的精度以及冶具和塞尺共同使用对其变形量进行有限的检测。受冶具检测的限制，无法检测其变薄量、曲面弧度、弯曲角度等相关精度，使得侧翼覆盖件在装配中无法得到设计的效果。针对此种状况采用三维激光扫描测量技术能够很好的检测其相关精度。

图2 侧翼覆盖件三维图

图3为激光扫描后经相关的软件对点云进行处理后的侧翼覆盖件图形。图4为三维图形与激光扫描处理后图形进行的叠拼图。通过相关的软件处理后可以看出其变形量的分布情况，如图5、6、7所示。

图3 处理后的侧翼覆盖件图形

图4 三维图形与激光扫描处理后图形进行叠拼图

图5 侧翼覆盖件变形情况图

图6 侧翼覆盖件指定截面情况图

图7 侧翼覆盖件指定截面变形情况图

3 结语

本文通过对三维激光扫描测量原理进行分析并利用相关的设备对某车型的侧翼覆盖件成形后的质量进行研究，表明了利用三维激光扫描测量技术对成形件进行实时检测以控制其成形质量。结果表明，采用该技术可以适时的监测其成形质量，为整车的装配做好技术准备。

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3-D Laser Scanning Measurement Technology in the Application of the Formation of Automobile Panels

Ye Sheng

(Electromechanical and Automation Engineering Department, Fujian University of Technology, Fuzhou 350108, China)

The forming process of automobile panels is affected by objective conditions such as material performance and forming conditions. 3D laser scanning measurement technology was introduced and portable coordinate measuring machine (CMM) was adopted to timely detect formation. The data was processed via specific software to control the forming quality of the panels. Faro’s portable CMM was employed to verify the practicability of such technology through the practical forming of an automobile panel. The results show that such technology can be used to dynamically detect the quality of automobile panels after forming and control its formation.

3D laser scanning measurement technology; automobile panel; formation; dynamic detection

福建省科技平台建设项目（2008J1002），福建省科技平台建设项目（2007H2009）。