文/楊海龍，徐偉檢，邵朋朋·上海賽科利汽車模具技術應用有限公司，上海汽車車身先進制造工程技術研究中心

隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，市場競爭日益激烈，特別是最近幾年，社會需求變化加快，新能源汽車的快速增長，新車型需要及時上市，開發(fā)周期越來越短。對于汽車模具行業(yè)而言，我們需要加快制造周期。測量作為模具制造的一個環(huán)節(jié)，快速提供全面的測量結果，能夠有效幫助制定整改方案，提高零件質量，縮短模具開發(fā)周期。

零件測量方式

常見零件測量方式有：手工測量、三坐標測量、藍光測量，三種測量方式的優(yōu)缺點詳見表1。

其中藍光測量分為手動藍光測量和自動藍光測量。

手動藍光測量：通過人操作測量鏡頭，逐步拍攝測量。人為因素影響較大，測量可達率不穩(wěn)定，效率不高。

自動藍光測量：通過機械臂控制測量鏡頭，編程實現測量路徑，測量可達率穩(wěn)定，無需Mapping，測量效率高。

本文主要介紹自動藍光測量在汽車外覆蓋件模具制造過程中的應用。

自動藍光測量

自動藍光測量設備組成

自動藍光測量設備組成：測量鏡頭、機械臂、導軌、轉臺。測量鏡頭安裝在機械臂上，機械臂安裝在導軌上，可以擴大測量范圍，檢具通過快速定位孔擺放在轉臺上，轉臺可旋轉，保證零件背面也可測量。本文使用的是?？怂箍档乃{光測量系統(tǒng)，如圖1所示。

表1 常見零件測量方式對比

圖1 自動藍光測量系統(tǒng)

藍光測量原理

藍光掃描測量系統(tǒng)采用非接觸光學測量原理，通過光柵投影的方式實現點云獲取，搭載機器人、導軌、轉臺等運動機構實現大范圍柔性測量，高密度點云測量，真實還原物體的豐富表面細節(jié)。

WLS拍照式測量系統(tǒng)工作原理

WLS拍照式測量系統(tǒng)采用最新藍光技術、通過非接觸三角光源法的測量原理，將一定模式的結構光投射到物體表面，在表面形成由被測物體表面形狀所調制的光學三維圖像。

由三組工業(yè)級相機從不同視角拍攝獲得物體表面二維、三維的圖像及點云數據。再利用三維重構技術計算處理（Coreview Measurement 軟件）得到物體表面的三維坐標信息，如圖2所示。

圖2 相機及測量示意圖

Mapping 相機定位系統(tǒng)——保證精度

兩根1.5米高精度比例尺(圖3）包含：48對長度以保證高重復性精度。

使用帶有重復精度的CODE編號點(圖4），對大尺寸物體的測量定位提高重復性精度。

圖3 比例尺

圖4 CODE編號點

鏡頭

總共三個鏡頭分別為第一列、第二列、第三列，每個鏡頭都會采集目標點圖像、表面圖像、特征圖像，如圖5所示。

此種拍攝方法采用點云+照片的獨特計算方式，三組鏡頭同時獲得2D圖像，能快速精確的測量，通過照片的灰度差來計算孔和邊界線(圖6），可消除點云擬合帶來的誤差，使得孔位和邊線的測量十分準確。

圖5 三個鏡頭采集的圖像

圖6 通過照片的灰度差來計算孔和邊界線

自動藍光編程流程

⑴貼點。檢查零件數模測點，確定拍攝零件表面區(qū)域，在所需區(qū)域均勻貼點，間隔以8cm為宜(圖7），保證大相機鏡頭至少有6個點，需根據零件表面變化方向進行調整。根據測點在tech軟件中的貓頭鷹拍攝角度確認是否需要貼九宮格(圖8），一般以默認貼九宮格為宜，提高精度。

圖7 零件上貼點

圖8 檢具上貼九宮格形式的點

⑵Mapping。擺放兩根比例尺，以一橫一縱為宜(圖9），能做到半包圍檢具，保證定位精度。放置CODE編碼點(圖10），標尺附近擺放小部分，小點區(qū)域擺放大部分，以保證將標尺定位、小點拍出來。同上，需保證小相機鏡頭至少有6個CODE編碼點，且每幾張照片中都要有2～4個相同CODE編碼點在內，若其中一張照片中只有單獨的6個CODE編碼點，此張照片等同作廢。

圖10 CODE編碼點擺放

⑶新建測量程序。在Croview tech中建立測量程序，導入零件數模、測點。

⑷編程。在機器人控制手柄中建好程序頭尾，主要信息有程序循環(huán)編號、編程工位、速度控制等。之后，根據測點鏡頭位置手動控制手柄將機器人移到合適位置進行記點拍攝，點與點之間需要適當添加安全位置，避免機器人碰撞檢具等其他物體。

⑸驗證。先手動驗證機器人路徑是否安全，確認路徑以及拍攝編號對應無誤，再從tech軟件中進行智能自動驗證，驗證之前需對分塊屬性設定穩(wěn)定時間，根據機器人頭部穩(wěn)定情況設定，以4s為宜。智能驗證分三個步驟：一是自動校準；二是分塊拍攝并計算；三是TCO校準。其中第一步可單獨進行，第三步表示驗證可通過。

⑹報告。測點對應公差插入之后，打開公差帶才可做報告，報告每一頁的布局可自行調整，以數據直觀表達為宜，最后PIST屬性中勾選用于自動導出測量報告，如圖11所示。

圖11 測量報告

⑺測量指導。測量指導主要以圖像和文字描述的形式方便測量員根據指導做出正確操作，主要信息有檢具的定位信息以及檢具狀態(tài)，有特殊測量也要做文字描述，如圖12所示。

圖12 測量指導

藍光測量應用

正常測量

滿足正常的零件測量。檢具通過快速定位孔，按照編程時的位置擺放到轉臺上，零件安裝到檢具上，完成裝夾，自動藍光按程序測量，導出測量報告。

特殊測量

對零件在檢具上的狀態(tài)進行調整，模擬整改方案，測量后查看結果，初步驗證整改方案結果，如圖13所示，能有效提高整改效率，減少無用工作。

圖13 模擬試驗測量結果

批量測量

自動藍光測量效率較高，能滿足批量測量，保證在較短時間內完成多件測量，避免測量零件長期懸掛擺放帶來的變形偏差?？梢酝ㄟ^軟件，計算批量測量的結果，進行CP、CPK分析，形成重復性報告，如圖14所示。

圖14 重復性報告

工序件測量

部分工序件也能固定到檢具上，在測量臂無運動干涉風險的情況下，也可以測量沖壓工序件，用于零件問題分析，便于查出在哪一工序產生問題，發(fā)現問題根源，制定有針對性的整改方案。

生產測量

自動藍光測量效率很高，也可以用作生產測量，根據要求，進行首件、末件等抽樣零件的測量，既能提供全面的零件狀態(tài)報告，也能滿足生產節(jié)拍需求，減少停機等待時間。

模具型面掃描-手動藍光

對于加工完的模具，可以進行型面掃描，擬合判斷加工準確性。對于調試過程中的模具，可以進行掃描，判斷型面基準是否超差(圖15），判斷模具是否有問題。

圖15 模座掃描報告

測量結果處理

藍光測量可以導出多種測量結果，常用的有PDF形式的測量報告，顯示色差圖和各測點結果，如圖16所示。

圖16 PDF形式的測量報告

也可以導出CTO文件，通過另一個查看軟件CoreView Pro，便于其他人員在自己工位，查看測量數據，根據自己的需求，獲取額外的測量信息，完成整改方案。

結束語

藍光測量在沖壓件上的使用越來越廣泛，同時也越來越高效。能有效縮短沖壓件模具的開發(fā)周期，監(jiān)控零件質量。隨著實際應用的積累，現場使用和測量技術研發(fā)相互促進，藍光測量能成為汽車行業(yè)發(fā)展的一大助力。