白光扫描仪在车身试制阶段的应用

宗守鹞

（华晨汽车工程研究院试制控制处，辽宁 沈阳 110000）

前言

白光扫描仪特别适用于汽车工业和航天工业领域的众多应用，如在样机开发和质量保证、模具开发及试模、液压成形及冲压件验证、装配工艺开发、生产阶段制造根源分析、智能逆向工程等。特别是在汽车设计的试制阶段，汽车的钣金零部件会有多次的设计变更，这样就要快速准确的测量出样件的尺寸，及时出去数据，保证试制阶段的计划顺利进行。

1 白光扫描仪的介绍

1.1 白光扫描仪的工作原理

白光扫描仪由一个投影镜头和三个拍照镜头组成，利用高速立体成像与无规则点阵投影结合的技术，拍照镜头可在0.01s内快速扑捉镜头投射在汽车零部件表面的影像，结合特有的算法重新计算三维点云数据，进而在软件中生成扫描图像，成像后可根据需求转换成其它格式，用于数据对比分析、逆向工程等工作。

1.2 白光扫描的特点

白光测量技术与传统的车身测量设备三坐标测量机相比具有投资少，测量效率高的优点。与激光测量设备相比，有测量数据更完整的特点。但是白光扫描仪有着光学测量的通病，就是对被测量物体表面的反射光很敏感。比如白车身冲压件表面的亮点，在测量时会产生噪点，所以在测量过程中需要特别注意扫描的角度和拍摄位置的光源控制，必要时使用扫描辅助工具。

2 白光扫描仪工作步骤

2.1 扫描测量的精度保证

扫描测量精度的保障需要从软件和硬件两方面入手。硬件方面，设备启动后，激光扫描头会进行预热，预热完成后，可利用特制的精度校验工具--方形校验盒，对白光扫描仪进行精度校准。白光扫描仪每次测量前都要精度校准，以保证扫描测量的准确度。

测量重复精度除了受设备精度的影响之外，软件方面的测量坐标系，测量元素的定义和选择，对测量结果的精度都有影响。因此，在白光扫描测量中采用与三坐标测量完全相同的点建立坐标系，通过软件的找正坐标系功能，实现测量坐标系的找正。

2.2 确定测量点方案

按车身零件的控制要点，定义测量点方案。测量点方案明确定义测量元素的理论值、控制公差、测量方法和零件数模的版本。测量点方案需要结合综合质量保证、生产工艺和产品设计性能等众多要素。测量点方案是车身质量控制的要求和规范，是白光扫描测量的基础。

2.3 实现测量报告的输出

白光扫描仪的软件具有尺寸分析功能，可输出色差图的报告。利用白光测量软件中自带的测量结果输出功能实现尺寸分析色差图的输出报告。实际测量结果和数模上理论值的偏差可以通过不同的颜色显示，偏差结果非常直观。可以通过一次测量将零件的全部尺寸信息都记录下来。质量分析过程中，调出测量数据，通过软件评价，就能获得需要的尺寸信息。所有的后期测量数据处理和报告的制作过程，可以脱机完成，不影响白光测量设备的扫描测量效率。

3 结语

白光扫描仪在车身零部件尺寸控制和钣金件的测量上还有很多值得探索和实践的功能。白光测量技术的大数据的采集，使得很多工作从理论上存在可能。白光测量技术的虚拟装配功能，样车试制阶段质量的纪录和分析功能，都弥补了以往接触式测量技术的不足。白光测量技术测量环境、测量范围的灵活性，又比一般的手持式激光扫描技术具有更高的效率和更广的适用范围。在实现节能减排的汽车行业，白光扫描测量技术将为汽车轻量化目标助力。

参考文献

[1] 秦大辉,王从军,史玉升.基于白光相移原理的测量系统在铸造模具检测中的应用[J].中国铸造装备与技术,2008(6)．

[2] 冯其波,谢芳,张斌等.光学测量技术与应用[M].北京:清华大学出版社,2008.

[3] 黄萃蔚,白光测量技术在车身批量测量中的应用,上海汽车.2009（12）.

[4] CogniTens白光测量系统.现代制造,2008 (16) .

[5] WLS400系列白光测量系统.现代制造,2012(29).