汽车外覆盖件匹配面检测技术创新策略

一汽模具制造有限公司

根据检测方式的不同，汽车外覆盖件质量检测分为接触式测量和非接触式测量，本文主要研究接触式测量在汽车外覆盖件匹配间隙面检测方法的应用。汽车外覆盖件的检测精度受检测点位置影响，在检测过程中汽车外覆盖件匹配间隙面上的检测点无法应用传统的方式检测出准确数值。本文主要通过多种测量软件、设计软件、编程软件的结合应用，定置检测点位置、规划检测路径、编制测量策略、制定检测方法，实现自动获取匹配间隙面测量点位置及实际数值的检测方案，并适用于所有汽车外覆盖件匹配间隙面的检测方法，详细介绍了利用该原理测量外覆盖件匹配间隙面提升检测精度的过程。

在汽车产业的创新洪流与变革浪潮中，汽车品质作为行业发展的基石理念，其重要性犹如中流砥柱，始终贯穿于汽车制造工艺和技术创新的经纬脉络。在外覆盖件间隙匹配面这一精密检测领域，各部件间高度契合的精度不仅是衡量汽车整体品质的关键指标，更对车辆的安全性、舒适度及美观性产生深远影响。为了实现对外覆盖件微观结构与宏观形态的精准把控，引入了高精度三坐标测量机(CMM：Coordinate Measuring Machine)这一精密检测工具，通过细致入微地探查每一个测量点，确保数据的真实性和准确性，以准确无误地复现外覆盖件局部乃至整体型面的真实状态。

传统的手动定义测量点方式

传统的手动定义测量点方式在应对外覆盖件材料特性所带来的显著回弹效应以及易于变形的问题时往往显得力不从心。尤其是当外覆盖件在受力状态下发生微小形变时，选取的测量位置极易产生偏差，这将直接导致采集的数据失真，无法精确反映出实体内在的几何特征和尺寸信息，进而影响到后续的设计优化与质量控制决策。

因此，一套较为科学严谨、精确高效且富有前瞻性的外覆盖件匹配面测量点识别定义方法及测量策略应运而生。这套新方法考虑材料的力学性能及其动态响应，结合先进的计算机辅助设计与仿真技术，智能化选取并预判可能受力变形区域的测量点，从而确保在复杂的实际工况下仍能获取可靠且具有代表性的测量数据。此外，通过采用自动化的测量手段可以进一步减少人为因素干扰，提升测量过程的一致性和稳定性，为汽车产业持续追求卓越品质提供了有力的技术保障。

外覆盖件匹配面测量点定义及检测方法

通过CATIA、测量、编程等多个软件相互结合使用，并将数模的最高曲线偏移布点，准确定义并测量外覆盖件的翻边匹配间隙面的最高点，适用于汽车外覆盖件搭接匹配的尺寸测量。可以通过此方法精准定义外覆盖件搭接匹配间隙面、平接面，从而直观真实地反映出整车匹配真实尺寸的相关数据信息。

测量点

CMM 测量点是三坐标测量机在检测工件几何尺寸、形状和位置特性时，通过测量头与工件表面接触或非接触探测获取的三维空间数据点。这些测量点包含了被测特征在X、Y、Z 三个直角坐标轴方向上的精确位置信息。在进行测量时，根据被测工件的具体需求和设计要求会选择不同的测量策略来确定取点的数量和分布，包括单点测量和扫描测量。

单点测量：针对简单的几何元素，例如孔中心、边线交点等，可能只需要单个或少数几个关键点的数据。

扫描测量：对于复杂的曲面或者需要评估圆度、直线度、平面度等参数时，会在特征上选取一系列连续的点形成数据云，通过数学处理方法计算出整体的形状误差。

测量点的选择还会受到零件的几何复杂性、被测特征的公差要求、测量程序的设计等方面的影响，通过分析得到的三坐标测量点数据可以评价零件是否符合设计图纸和工艺规范，进而实现对产品质量的有效控制。

外覆盖件测量方法

目前，采集物体表面信息三维坐标的检测方式多种多样，其原理也是各不相同。根据测量方式和零件表面是否接触可分为接触式测量和非接触式测量。

非接触式测量：以ATOS 测量系统为典型代表，该系统具有非接触式快速扫描和高精度的特点，但光学测量依赖于物体表面反射或投射光线，对于高度吸光、反光或者透明的材料可能会影响测量数据的质量和准确性，且测量过程对环境光照条件较为敏感，需要稳定的光源环境以避免干扰测量结果。对于超大体积或超重的零件，ATOS 系统的扫描范围有限。

接触式测量：其中以CMM 为代表，CMM 可以实现较高的测量精度，一般能够达到微米级别甚至更高，这对于精密零部件的尺寸、形状和位置公差检测至关重要。在全面性测量能力方面，三坐标可以对工件的各种几何元素进行测量，包括平面、圆柱面、球面、锥面、槽、孔以及复杂的空间曲线等，几乎涵盖了所有类型的机械零件特征尺寸与形位公差。

一般工作时工件无需特殊找正，即可放在测量台上进行测量，因为测量头可以在三个轴向(X、Y、Z)上移动和旋转，适应各种姿态的零件测量需求。通过计算机辅助控制，可自动按照预定程序进行测量，提高了工作效率，并减少了人为操作误差。兼容多种测头系统，支持硬测头、触发式测头、扫描测头等多种类型，能够根据被测工件的特点和要求选择合适的测头进行接触式或扫描式测量。部分高端三坐标系统可以导入CAD 设计模型，实现脱机编程和实时比对，用于首件检验、过程控制和质量验证等环节。三坐标不仅可以完成基本的尺寸测量，还能进行形位公差分析，如平面度、圆度、同轴度、垂直度等，并且可通过更换夹具和测头实现六面体全方位测量。现代CMM 软件界面友好，操作相对简便，测量结果以图形化方式显示，并能快速生成详细的检测报告。同时，支持多种坐标系设定及间接测量算法，提高测量灵活性。

仪器介绍及测量原理

CMM 三轴均有气源制动开关及微动装置，可实现单轴的精密传动，采用高性能数据采集系统，应用于产品设计、模具装备、齿轮测量、叶片测量、机械制造、工装夹具、汽模配件、电子电器等精密测量。

CMM 就是在三个相互垂直的空间方向上有导向机构、测长元件、数显装置，还有一个能够放置工件的工作台(大型和巨型不一定有)，测头以手动或机动方式快速地移动到被测点上，由读数设备和数显装置把被测点的坐标值显示出来的一种测量设备。测量机的采点发讯装置是测头，在沿X、Y、Z 三个轴的方向装有光栅尺和读数头。其测量过程就是当测头接触工件并发出采点信号时，由控制系统去采集当前机床三轴坐标相对于机床原点的坐标值，再由计算机系统对数据进行处理。

测量实例

测量点定义方式

⑴数模提取。先在CATIA 软件中选取单片数模，如果是实体数模则在提取面片后要将面片进行截断，否则无法提取所需要的曲线。

⑵制作反射线。将匹配间隙面中的各个单独的面片用接合命令连接成一个面。再用反射线命令做出反射线(要选择接合的面和方向)，将来最高曲面上的测量点就在此线上，如图1 所示。

图1 反射线

⑶提取偏移曲线。使用接合命令将切点线提取出来，使用平行曲线在做出的切点线向两侧偏移1mm，如图2 所示。

图2 偏移曲线

⑷曲线法平面。使用面复 制命令做法平面，选取反射线而不是偏移的曲线。选择实例与间距，实例是需要法线平面的数量，间距是每个面之间的距离，再选择同时创建法线平面，如图3 所示。

图3 法平面

⑸交点。使用相交命令使法平面与1mm 曲线相交。其中第一元素选择法线平面(多面选择)，第二元素选择与面相交的曲线(偏移曲线和反射线)，如图4 所示。

图4 交点匹配面测量

⑹将数模隐藏，把交点数据另存为文件输出。

⑺将CATIA 输出的点文件导入相应的测量软件中，用于后续处理。

⑻在测量软件中将各个导入的测量点位置依次抓取定义，同时设置每个点位的公差。

⑼测量点定义完毕后新建一个测量程序，将曲面点进行脱机测量并写入程序，然后输出DMO 类型的数据文件。

⑴用IDA 进行脱机编程。将待测产品数模及支架数模分别导入IDA 软件。将测量软件输出的DMO 文件导入IDA 生成测量计划，创建一个测量序列并选择相应的参数，根据测量软件的不同类型选择相应的数据。

⑵定义序列名称。通过不同名称以区分测量不同区域及类型，同时选择测量杆长以及测头转角分度(测针杆长通过支架及制件实际结构限制来选择)。

⑶设置测量点位置。由于测量程序在测量过程中存在相互参考测量的运算情况，所以测量顺序很重要，一定排列清楚先后顺序，如图5 所示。

图5 测点顺序

⑷参数和角度调整：根据测量位置适当调整采点的进给、搜索、回退等参数；根据测量点位置及支架情况选择最佳测量角度，如图6 所示。

图6 测点参数

⑸设置找正关系。将同一截线的三个点进行相互找正。该功能是定义相对的测量关系和特征，用被测量和测量的实际位置来定义一个局部工件的坐标系原点。该功能完全能和新坐标系中的所需位置匹配，已有的WCS 是由特征的标称坐标转换，并作为一个参考坐标系统存储。如果一个特征是相对于参考坐标系统，那么这个坐标系统将会被激活。相对测量特征在评估之前，基部坐标系统将被激活，此功能可以正确地探测一个工件，即使它有很大的偏差，如图7所示。

图7 校正

⑹进行模拟仿真查看是否碰撞。此功能是在脱机完成编程任务后，用于检测程序测量过程中路径及摆角是否会发生碰撞的模拟仿真。若发生碰撞会有提示声音，进而完善测量程序，如图8 所示。

图8 模拟仿真

⑺输出测量程序。在模拟仿真顺利通过后，确认测量点位置、数量、相互参考关系、点公差等无误后输出测量程序，即可在设备上进行应用。

结束语

本文介绍了一种结合设计、测量、编程软件的创新测量方法，旨在精准确定并测量外覆盖件翻边匹配间隙面。文中介绍了定义测量点的方法以及测量策略的构建原理，通过运用该布点编程测量技术能够显著提升测量精度，有效减少因外覆盖件微小变形引起的间隙面测量误差。通过实际应用，证明这种方法能够精确地界定和量化外覆盖件的装配界面，确保测量数据的准确性和可靠性，从而有力支持对装车状态的精密监控。