白车身生产尺寸监控中在线测量技术的应用研究

尹升　刘金全　单绍泰　孙士炜

摘 要：在以往的白车身生产尺寸监控中，监控残差高。为此，研究白车身生产尺寸监控中在线测量技术的应用。调整监控点测量位置分布，将在线测量技术主要运用在车门匹配、行李箱盖匹配以及发动机罩盖匹配等方面，并在每一个区域设置10个监控点;在此基础上，沿用传统的尺寸偏差值，计算白车身生产尺寸监控频次;在监控点得到的白车身生产尺寸数据中剔除采样误差，进而输出精准的白车身生产尺寸监控结果。实验结果表明，设计监控方法得到的残差最高0.210;对照组残差最高为0.748，设计监控方法下的残差明显低于对照组，可以实现对白车身生产尺寸的精准监控。

关键词：白车身 生产尺寸 监控 在线测量技术

Research on the Application of Online Measurement Technology in the Production Dimension Monitoring of Body-in-White

Yin Sheng Liu Jinquan Shan Shaotai Sun Shiwei

Abstract：In the previous body-in-white production size monitoring， the monitoring residual was high. For this reason， the application of online measurement technology in the production size monitoring of the body-in-white is studied. The study adjusts the measurement position distribution of monitoring points， uses online measurement technology mainly in door matching， trunk lid matching and engine cover matching， and sets up 10 monitoring points in each area.  On this basis， the study continues to use traditional size deviation to calculate the body-in-white production size monitoring frequency， eliminate sampling errors from the body-in-white production size data obtained at the monitoring point， and then output accurate body-in-white production size monitoring results. The experimental results show that the maximum residual error obtained by the design monitoring method is 0.210; the maximum residual error of the control group is 0.748， and the residual error under the design monitoring method is significantly lower than that of the control group， which can achieve precise monitoring of the body-in-white production size.

Key words：body-in-white， production size， monitoring， online measurement technology

1 白車身生产尺寸监控发展现状

白车身生产尺寸监控方法是控制白车身生产尺寸误差的有效途径，在我国，针对白车身生产尺寸监控方法的研究中，大多数采用三坐标测量系统对白车身进行测量，但往往无法取得预期的效果，该方法局限性较大。而在线测量技术是一种实时三维测量技术，能够对白车身实现全方位的精准测量。同时，在线测量技术对使用周围外界环境的抗干扰能力强。该技术一经提出立即受到汽车生产厂家的重点关注，具有十分广阔的发展前景[2]。

2 基于在线测量技术的白车身生产尺寸监控方法

2.1 调整监控点测量位置分布

在白车身生产尺寸监控过程中，必须预先掌握车身骨架的整体大致尺寸，在此基础上，使用在线测量技术调整监控点测量位置分布，通过调整后的监控点精准发现白车身生产尺寸的误差所在[3]。结合以往在白车身生产尺寸监控实际过程中统计发现，白车身生产尺寸监控误差主要集中在车门匹配、行李箱盖匹配以及发动机罩盖匹配等方面。因此，将在线测量技术主要运用在以上区域，并在每一个区域设置10个监控点，为下文计算白车身生产尺寸监控频次提供点位数据。

2.2 计算白车身生产尺寸监控频次

考虑到白车身生产效率的问题，不能将在线测量技术百分百地应用在白车身生产尺寸监控过程中，对每一环境都进行测量。因此，沿用传统的尺寸偏差值，以此为判断依据，计算白车身生产尺寸监控频次[4]。结合白车身生产经验积累，设在线测量技术的测量频次为，单位为辆/天，则其计算公式，如公式（1）所示。

在公式（1）中，指的是正态分布的随机数据系列;指的是白车身数量，为实数;指的是得到采样数据与实际生产数据的尺寸偏差的误差百分比。通过公式（1）可得出在线测量技术的测量频次，用于白车身生产尺寸监控。

2.3 输出白车身生产尺寸监控结果

根据上文确定的白车身生产尺寸监控点以及在线测量技术在该点位的在线测量频次，输出白车身生产尺寸监控结果[5]。为获得更加精准的监控成果，还需在监控点得到的白车身生产尺寸数据中剔除采样误差，进而输出精准的白车身生产尺寸监控结果。设白车身生产尺寸数据中剔除采样误差的表达式为，则其计算公式，如公式（2）所示。

在公式（2）中，指的是采样误差上限;指的是采样误差下限;指的是误差序列;指的是全部应变幅值;指的是疲劳强度系数;指的是监控点抽样指标置信度;指的是误差序列标准差;指的是白车身生产尺寸在线测量时间;指的是误差序列的均值。通过白车身生产尺寸数据中剔除采样误差表达式得到的计算结果，即可输出白车身生产尺寸监控结果[6]。至此，完成基于在线测量技术的白车身生产尺寸监控方法设计。

3 实验验证

根据实验分析内容，采集10组实验数据，对比测试车门匹配、行李箱盖匹配以及发动机罩盖匹配三个区域的白车身生产尺寸监控误差，得到对比结果如图1所示。

由图1得知，虽然在各区域的监控误差结果不同，但是整体来看本文设计方法监控误差更低，监控精度更准。为进一步验证本文的监控精度和效率，将两种监控方法下各区域的10个监控点的实验数据的残差进行对比，记录实验结果，从而评定监控精度更高的监控方法。残差对比结果如表1所示。

以车门匹配监控残差为例，得到两种方法下该区域10个监控点的监控残差对比结果，如图2所示：

综合表1和图2可知，运用本文设计的监控方法得到的车门匹配残差最高0.210;对照组车门匹配残差最高为0.748，设计的监控方法下的残差明显低于对照组，可以实现对白车身生产尺寸的精准监控。通过实验结果证明，所设计的监控方法其各项功能均可以满足设计总体要求。

4 结束语

通过白车身生产尺寸监控中在线测量技术的应用研究可知，设计的监控方法在白车身生产尺寸监控中的具体优势已经显现出来。能够基于在线测量技术完成传统监控方法不能完成的任务，因此，有理由加大在线测量技术在白车身生产尺寸監控中的应用力度。

参考文献：

[1]曹明顺，何丕尧，李中伟. 金属增材制造过程平面度和轮廓度在线测量技术[J]. 铸造技术，2019，40（001）.

[2]尹锋，吴凯.在线测量技术建设——一种三维空间曲面的准确测量方法建设[J].国防制造技术，2018，01（003）.

[3]胡津铭. 激光在线测量在汽车车身尺寸监控中的应用[J].汽车实用技术，2019，01（007）.

[4]张荣新.白车身在线测量测点及分组研究[J]. 机械工程师，2019，01（012）.

[5]武迎迎，赵国强，李苑玮等. 复杂零件数控加工在线测量技术研究[J]. 机械制造，2019，57（007）.