汽车冲压件在线检测设备设计及特性

2014-12-24刘富凯长春汽车工业高等专科学校

山东工业技术 2014年17期

刘富凯（长春汽车工业高等专科学校,

汽车冲压件在线检测设备设计及特性

刘富凯（长春汽车工业高等专科学校,长春 130011）

汽车冲压件的在线检测可以为冲压工艺提供理论数据的参考，从而保证汽车上所使用的冲压件保持稳定高效的工作。本文首先分析了传统检测手段的缺陷，并提出了一种新的在线检测方法，探讨了新的汽车冲压件在线检测设备（简称APODE）的设计及其特性，希望为汽车冲压件的在线检测提供一些参考。

汽车冲压件；在线检测设备；设计；特性

进行汽车冲压件的在线检测目的是为了获得冲压件的表面尺寸误差，并且对误差的数据进行分析，从而判断所生产出的冲压件在性能以及技术等指标方面是否满足要求。冲压件的在线检测数据能够为改进冲压工艺提供一些参考数据，从而保证高效且稳定地生产出汽车的冲压件。传统的冲压件检测方法需要依靠游标卡尺以及千分尺等专用的工具进行检测，对于构造较为复杂的冲压件进行检测常常需要一位在检测方面有较丰富经验的专业人员进行几小时的工作才能完成。

1 传统冲压件检测所存在的缺陷

1.1 检测效率低，结果不可靠

传统的冲压件检测方法往往需要花费较长的时间，对于专业的技术人员依赖性较强，且检查的方法由于过于粗糙而常常导致结果的可靠性差。不同的人对同一个冲压件进行检测所得到的结果之间往往有较大的差距，检查结果的通用性较差。

1.2 质量跟踪困难

传统的检测方法比较粗糙，检测的结果往往也只有合格与不合格之分，没有更加细化的量化指标来评价检测的冲压件质量。这使得在后期对加工质量进行跟踪时有较大的困难，不能够为以后改进冲压工艺提供详细的数据支持，不利于工艺的改进。

1.3 产品数字化集成困难

在传统的冲压件检测过程中，人在工作中占有重要的作用，检测的结果在很大程度上依赖于人的经验，由于人与人之间的差异而导致结果的可比较性较差，不能够建立起冲压件质量检测的数据库，这就为不同企业之间加强技术交流增加了困难。但是随着汽车产业的不断发展，质量检测以及监测技术不断地跟进，进行产品数字化集成越来越成为行业发展的趋势，传统的检测方法已经不再适应时代的发展。

2 汽车冲压件在线检测设备（简称APODE）的原理及设计

运用汽车冲压件在线检测设备对样件进行检测需要有一个完善的质量检测工艺，这就要求检测设备有较高的软硬件集成以及自动化程度。在进行在线检测的过程中，工作人员只要装夹工作并且在所测工件上做好相关标记，在设备的控制界面上选择好所测零件的型号开启扫描即可以完成检测工作。该检测设备的主要步骤以及相关原理和设计主要分为以下几个步骤。

2.1 样件的定位

通常进行检测的汽车冲压件往往结构较复杂，如何定位样件以及定位的好坏会直接影响到3D扫描的点云的质量。由于所测汽车冲压件形状以及所需扫描的部位有较大的差异，因此在对样件进行定位时要充分地考虑和了解被测样件的形状，设计出适合该样件的定位方案。

2.2 获取点云

目前，获取被测样件表面3D数据有很多种方式，其中结构光法由于其检测的效率较高并且检测范围大，其精度和准确性也较高，因此在设计汽车在线检测冲压件设备时采用这种方式。这种获取点云的方式可以使得APODE的检测精度以及检测的效率大大提高，使在线检测技术趋于成熟。

2.3 数据处理

在采用结构光法获取汽车冲压件表面的点云数据的过程中会引入一些误差，这种误差是由于冲压件几何形状以及检测方式所限而产生的。这种数据采样过程中的盲区给后续的造型带来较大的困难。为了使得数据更加准确，要对检测所获取的数据进行预处理。处理的方式有以下几种：第一是对数据的异常点进行处理，使数据平滑，这就需要在设计时用到滤波算法，在众多的滤波算法中，高斯滤波能够较好地保持数据的原貌，而中值滤波则能很好地起到消除数据毛刺的作用。在对检测数据进行预处理时，所选择的滤波方法要根据所要达到的检测精度来确定。对于数据中出现的异常点为了保证数据的准确性必须要剔除；第二是对数据进行精简，检测设备所获取的点云数据是大量的，而且这些数据并非都是可用的，因此在对数据进行预处理时要进行精简，精简的方法也因点云的类型不同而有所不同；第三是采用3D点云对齐技术，利用最小包容法来设计模型，以此作为理想参考模型，使两个模型进行对齐比较。具体来说就是利用汽车冲压表面扫描所得到的数据在标准CAD模型中进行定位；第四种是在设定检测标准后完成比较分析。这项工作在点云数据与CAD模型进行对齐之后就可以进行了。比较的工作由检测模块来完成，它可以方便地显示出对齐的结果。在对比完成后系统会自动显示出各种误差。评估模块还可以根据数据来综合分析判断出冲压件的质量，并且将该结果以图表的形式输出。

3 该汽车冲压件在线检测设备的特性

汽车冲压件的在线检测可以使得检测的可靠性大大提高，它利用了光学扫描以及自动拼合的点云技术，并对数据进行处理，使检测模型与理想样件进行对齐比较，使得二者的误差可以清晰的表现出来，检测高效且准确。在该设备的设计过程中整合了精密机械、计算机以及光学测量技术，使得数据的获取更加客观，受人为因素影响较小，合格的技术运用使得检测的效率以及精准度大大提高。在线检测所获得的零件点云扫描图能够方便企业建立加工质量数据库，为工艺的改进提供理论依据。