汽車沖壓件在線檢測設備設計及特性

劉富凱（長春汽車工業高等專科學校,

汽車沖壓件在線檢測設備設計及特性

劉富凱（長春汽車工業高等專科學校,長春 130011）

汽車沖壓件的在線檢測可以為沖壓工藝提供理論數據的參考，從而保證汽車上所使用的沖壓件保持穩定高效的工作。本文首先分析了傳統檢測手段的缺陷，并提出了一種新的在線檢測方法，探討了新的汽車沖壓件在線檢測設備（簡稱APODE）的設計及其特性，希望為汽車沖壓件的在線檢測提供一些參考。

汽車沖壓件；在線檢測設備；設計；特性

進行汽車沖壓件的在線檢測目的是為了獲得沖壓件的表面尺寸誤差，并且對誤差的數據進行分析，從而判斷所生產出的沖壓件在性能以及技術等指標方面是否滿足要求。沖壓件的在線檢測數據能夠為改進沖壓工藝提供一些參考數據，從而保證高效且穩定地生產出汽車的沖壓件。傳統的沖壓件檢測方法需要依靠游標卡尺以及千分尺等專用的工具進行檢測，對于構造較為復雜的沖壓件進行檢測常常需要一位在檢測方面有較豐富經驗的專業人員進行幾小時的工作才能完成。

1 傳統沖壓件檢測所存在的缺陷

1.1 檢測效率低，結果不可靠

傳統的沖壓件檢測方法往往需要花費較長的時間，對于專業的技術人員依賴性較強，且檢查的方法由于過于粗糙而常常導致結果的可靠性差。不同的人對同一個沖壓件進行檢測所得到的結果之間往往有較大的差距，檢查結果的通用性較差。

1.2 質量跟蹤困難

傳統的檢測方法比較粗糙，檢測的結果往往也只有合格與不合格之分，沒有更加細化的量化指標來評價檢測的沖壓件質量。這使得在后期對加工質量進行跟蹤時有較大的困難，不能夠為以后改進沖壓工藝提供詳細的數據支持，不利于工藝的改進。

1.3 產品數字化集成困難

在傳統的沖壓件檢測過程中，人在工作中占有重要的作用，檢測的結果在很大程度上依賴于人的經驗，由于人與人之間的差異而導致結果的可比較性較差，不能夠建立起沖壓件質量檢測的數據庫，這就為不同企業之間加強技術交流增加了困難。但是隨著汽車產業的不斷發展，質量檢測以及監測技術不斷地跟進，進行產品數字化集成越來越成為行業發展的趨勢，傳統的檢測方法已經不再適應時代的發展。

2 汽車沖壓件在線檢測設備（簡稱APODE）的原理及設計

運用汽車沖壓件在線檢測設備對樣件進行檢測需要有一個完善的質量檢測工藝，這就要求檢測設備有較高的軟硬件集成以及自動化程度。在進行在線檢測的過程中，工作人員只要裝夾工作并且在所測工件上做好相關標記，在設備的控制界面上選擇好所測零件的型號開啟掃描即可以完成檢測工作。該檢測設備的主要步驟以及相關原理和設計主要分為以下幾個步驟。

2.1 樣件的定位

通常進行檢測的汽車沖壓件往往結構較復雜，如何定位樣件以及定位的好壞會直接影響到3D掃描的點云的質量。由于所測汽車沖壓件形狀以及所需掃描的部位有較大的差異，因此在對樣件進行定位時要充分地考慮和了解被測樣件的形狀，設計出適合該樣件的定位方案。

2.2 獲取點云

目前，獲取被測樣件表面3D數據有很多種方式，其中結構光法由于其檢測的效率較高并且檢測范圍大，其精度和準確性也較高，因此在設計汽車在線檢測沖壓件設備時采用這種方式。這種獲取點云的方式可以使得APODE的檢測精度以及檢測的效率大大提高，使在線檢測技術趨于成熟。

2.3 數據處理

在采用結構光法獲取汽車沖壓件表面的點云數據的過程中會引入一些誤差，這種誤差是由于沖壓件幾何形狀以及檢測方式所限而產生的。這種數據采樣過程中的盲區給后續的造型帶來較大的困難。為了使得數據更加準確，要對檢測所獲取的數據進行預處理。處理的方式有以下幾種：第一是對數據的異常點進行處理，使數據平滑，這就需要在設計時用到濾波算法，在眾多的濾波算法中，高斯濾波能夠較好地保持數據的原貌，而中值濾波則能很好地起到消除數據毛刺的作用。在對檢測數據進行預處理時，所選擇的濾波方法要根據所要達到的檢測精度來確定。對于數據中出現的異常點為了保證數據的準確性必須要剔除；第二是對數據進行精簡，檢測設備所獲取的點云數據是大量的，而且這些數據并非都是可用的，因此在對數據進行預處理時要進行精簡，精簡的方法也因點云的類型不同而有所不同；第三是采用3D點云對齊技術，利用最小包容法來設計模型，以此作為理想參考模型，使兩個模型進行對齊比較。具體來說就是利用汽車沖壓表面掃描所得到的數據在標準CAD模型中進行定位；第四種是在設定檢測標準后完成比較分析。這項工作在點云數據與CAD模型進行對齊之后就可以進行了。比較的工作由檢測模塊來完成，它可以方便地顯示出對齊的結果。在對比完成后系統會自動顯示出各種誤差。評估模塊還可以根據數據來綜合分析判斷出沖壓件的質量，并且將該結果以圖表的形式輸出。

3 該汽車沖壓件在線檢測設備的特性

汽車沖壓件的在線檢測可以使得檢測的可靠性大大提高，它利用了光學掃描以及自動拼合的點云技術，并對數據進行處理，使檢測模型與理想樣件進行對齊比較，使得二者的誤差可以清晰的表現出來，檢測高效且準確。在該設備的設計過程中整合了精密機械、計算機以及光學測量技術，使得數據的獲取更加客觀，受人為因素影響較小，合格的技術運用使得檢測的效率以及精準度大大提高。在線檢測所獲得的零件點云掃描圖能夠方便企業建立加工質量數據庫，為工藝的改進提供理論依據。

4 總結

汽車沖壓件在線檢測設備能夠更快速高效地完成沖壓件的檢測工作，所得數據能夠為工藝的改進提供數據支撐，很好地滿足汽車行業發展的需求。

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劉富凱（198-），男，黑龍江人，本科， 助教，研究方向：工業機器人。