提升視覺間隙質(zhì)量的斷面設(shè)計(jì)

陳曉偉 楊光照 袁春杰 沈榮 仇道錢

摘 要：視覺間隙質(zhì)量是獲得客戶青睞的重要一環(huán)，這對(duì)于外飾件的匹配質(zhì)量要求越來越高。尺寸工程評(píng)審需將工作重心放在斷面評(píng)審上。本文通過一些關(guān)鍵位置的斷面結(jié)構(gòu)說明斷面對(duì)于視覺間隙的影響，著重研究如何通過斷面的合理設(shè)計(jì)來提升視覺間隙質(zhì)量。以及對(duì)于間隙質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法，并提出一種新的評(píng)價(jià)方法，采用對(duì)比分析方法，通過Matlab軟件對(duì)不同匹配斷面匹配照片進(jìn)行圖像進(jìn)行處理，包括對(duì)圖像均勻分割，灰度處理、得到二值圖等，對(duì)比所得結(jié)果噪點(diǎn)水平，客觀評(píng)價(jià)不同斷面對(duì)于視覺間隙的影響，并指導(dǎo)如何設(shè)計(jì)出品質(zhì)感較高的匹配斷面。

關(guān)鍵詞：感知質(zhì)量;視覺間隙;斷面結(jié)構(gòu);間隙評(píng)價(jià)

1 引言

當(dāng)前新車型開發(fā)的速度不斷加快，當(dāng)汽車產(chǎn)品同時(shí)具備良好的性能以及可靠性時(shí)，除此之外，能夠給客戶留下深刻印象就是感知質(zhì)量，視覺間隙質(zhì)量屬于感知質(zhì)量范疇，廣義的感知質(zhì)量主要是指客戶對(duì)一項(xiàng)產(chǎn)品的情感化體驗(yàn)，好的感知質(zhì)量使產(chǎn)品向客戶傳達(dá)這是經(jīng)過深思熟慮的，嚴(yán)謹(jǐn)工程驗(yàn)證的。這是客戶對(duì)產(chǎn)品的主觀評(píng)價(jià)，這些評(píng)價(jià)往往是模糊的，非邏輯性的，非全面性的，抽象的。在尺寸工程實(shí)踐上，需要明確視覺間隙與測(cè)量間隙的差別，然后對(duì)影響視覺間隙的工程因素進(jìn)行定性評(píng)價(jià)，并針對(duì)各個(gè)因素總結(jié)了優(yōu)化視覺間隙的方法。其中核心一條是從斷面設(shè)計(jì)上來改善用戶的主觀評(píng)價(jià)，也即視覺間隙質(zhì)量。

2 縫隙評(píng)價(jià)維度

在之前的尺寸工程工作中主要注重DTS定義的可實(shí)現(xiàn)性分析，對(duì)于縫隙的評(píng)價(jià)主要是采用尺寸鏈計(jì)算分析公差分配的合理性。近幾年隨著客戶對(duì)汽車外觀間隙面差精致度的訴求，尺寸工程評(píng)審需要將工作重心放在斷面評(píng)審上，以使DTS定義合理。評(píng)價(jià)一條分縫的有多個(gè)維度，每個(gè)維度的結(jié)果不盡相同。

相互匹配的兩個(gè)零件，在設(shè)計(jì)上，我們采用設(shè)計(jì)間隙進(jìn)行評(píng)價(jià)，或者稱做實(shí)際間隙，這決定了兩個(gè)零件是沈陽的連接方式，比如尾燈配光鏡是硬塑料件，其與鈑金油漆面要保持間隙，以防止刮傷，這里的間隙指的就是工程間隙。

此外還有測(cè)量間隙，這是在零件裝配后可測(cè)量得到數(shù)值，測(cè)量間隙用于評(píng)價(jià)零件與數(shù)模的符合性，以及是否達(dá)到DTS目標(biāo)，通常有別于工程間隙。最重要的維度是感知間隙，也就是視覺上的間隙，如圖1所示，反映了三者的關(guān)系。

3 斷面的優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 縫隙形成形式的影響

根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)，視覺間隙與匹配零件的搭接形式有關(guān)，與分縫位置有關(guān)。視覺間隙和觀察者的視角方向角度有關(guān)，可以構(gòu)建關(guān)于縫隙的視覺相關(guān)尺寸幾何模型，如圖2所示。

可以看出，視覺間隙與匹配零件的搭接形式有關(guān)，與分縫位置有關(guān)，與搭接關(guān)系有關(guān)，與翻遍角度有關(guān)，如圖3所示。需要分析以上因素對(duì)于視覺間隙的影響，并以此就如何減小視覺間隙，提升整車的品質(zhì)感給出方向。

一直以來，在尺寸工程匹配工作實(shí)踐中，通行的間隙評(píng)價(jià)方式是用設(shè)計(jì)測(cè)量的間隙與設(shè)計(jì)間隙進(jìn)行比較，在這之前用DTS（尺寸技術(shù)規(guī)范）來約束設(shè)計(jì)間隙，這里造成的困擾是，設(shè)計(jì)間隙的實(shí)現(xiàn)與實(shí)車上測(cè)量得到的間隙往往有較大的偏差，典型的例子是發(fā)蓋與翼子板的間隙，如圖4所示，視覺間隙與工程間隙數(shù)值之間顯然存在較大的差異。

視覺感受的間隙又是一種比價(jià)主觀直接的評(píng)價(jià)方式，滿足視覺上高質(zhì)量的間隙配合是斷面設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)，所以，對(duì)于發(fā)蓋與翼子板的間隙斷面結(jié)構(gòu)有必要根據(jù)視覺效果進(jìn)行改動(dòng)，在公司的某車型的發(fā)蓋與翼子板斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5所示。實(shí)現(xiàn)了視覺間隙、測(cè)量間隙、工程間隙三者的統(tǒng)一。

此外，輪眉、門下飾板、裙板的匹配視覺間隙也是典型的跟設(shè)計(jì)斷面有關(guān)的，它們的搭接關(guān)系直接影響間隙的視覺效果，輪眉、門下飾板、裙板等外飾件作為塑料件，其特性決定零件肯定變形。

最終體現(xiàn)在實(shí)車上，如果零件大面在Y向，那么變形累積在Y向，因此匹配間隙要避開Y向配合。在某車型上斷面體現(xiàn)在Y向，如圖6所示，最終實(shí)車視覺間隙就顯得比較大，視覺就是與門板貼不貼合，由于飾板會(huì)變形，必然有間隙出現(xiàn)。

在之后的一款車型上，對(duì)裙板部位斷面進(jìn)行了更改，如圖7所示，使斷面結(jié)構(gòu)不受Y向變形影響，改進(jìn)后裙板部位體現(xiàn)出來的間隙在視覺是一條Z向的間隙，且寬度在3～4mm之間，很容易被忽略。即在視覺間隙質(zhì)量通過斷面的設(shè)計(jì)更改得到了改善。

3.2 匹配邊緣圓角的影響

在匹配評(píng)審的實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)零件匹配邊緣圓角對(duì)于視覺間隙也存在較大影響，典型例子是后保險(xiǎn)杠與側(cè)圍的匹配。在某車型上，后保匹配邊圓角R2.0mm配合側(cè)圍R2.5mm，最終在視覺效果上就會(huì)顯得間隙很大。圖8所示為后保險(xiǎn)杠的匹配斷面。

通過實(shí)車評(píng)審，我們決定將R角收小，實(shí)際效果對(duì)比如圖9所示。考慮到側(cè)圍R角的更改難度，以及后保蒙皮更改的風(fēng)險(xiǎn)性以及較長的周期，這里我們更希望能夠著眼于設(shè)計(jì)初期，能夠?qū)角的配合視覺效果進(jìn)行及時(shí)評(píng)價(jià)并修正。

此外，后保圓弧直接分縫還是在分縫處做垂直于分縫的平面，以改善縫隙的視覺間隙典型的一些位置如前保翼子板的配合。

4 間隙評(píng)價(jià)方法

以上案例采用的間隙評(píng)價(jià)方法是幾何構(gòu)圖方法，除此以外，對(duì)于某些視覺重點(diǎn)停留區(qū)域可以采用實(shí)物模型評(píng)審的方法。

4.1 實(shí)物模型方法

根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)，后組合燈是視覺重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域，所以可以制造1：1的實(shí)物模型來直觀評(píng)審一些關(guān)鍵位置的斷面結(jié)構(gòu)是否達(dá)到預(yù)期的視覺間隙質(zhì)量。如圖10所示即為某車型后組合燈區(qū)域的實(shí)物模型。

此外，對(duì)于一些格外追求外觀視覺良好的效果，還可以制造整車實(shí)物模型，如圖11所示。

4.2 圖像處理

視覺間隙質(zhì)量的提升，其難點(diǎn)是視覺效果因人而異，并不能得到統(tǒng)一的評(píng)價(jià)結(jié)果。除了上述評(píng)價(jià)方以外，我們還嘗試探討其他的可行的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)對(duì)間隙的客觀評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)對(duì)視覺間隙的量化評(píng)價(jià)。

我們認(rèn)為一個(gè)比較可行的技術(shù)路線是這樣的：通過照相機(jī)，固定成像參數(shù)，放置于相對(duì)真車固定角度拍攝照片，將得到的照片通過matlab軟件，進(jìn)行圖像處理，概括的說就是將拍到的照片獲取閾值，轉(zhuǎn)換成二值圖，再做背景評(píng)估，用原圖像減去背景評(píng)估圖，最終獲得背景均勻圖的閾值，再進(jìn)行連通域分析，可以得到縫隙區(qū)域的客觀視覺間隙值。這樣可以進(jìn)行橫向?qū)Ρ龋褪菍?duì)同一圖像的不同分段間隙進(jìn)行對(duì)比分析，也可以縱向?qū)Ρ龋炊嗯_(tái)車之間的縫隙對(duì)比，還可以同過對(duì)同一臺(tái)車不同視角拍攝的圖像進(jìn)行對(duì)比，這樣可以對(duì)視覺間隙進(jìn)行客觀量化，通過田口試驗(yàn)法，客觀評(píng)價(jià)一些措施的有效性，可行性。比如對(duì)于后保與側(cè)圍的匹配來說，我們可以得到一張如圖12所示的原始圖像，通過Matlab軟件編程處理，可以得到圖13所示的圖像處理結(jié)果。

在圖13-b中的第二列中間有得到間隙的清晰顯示，通過計(jì)算像素點(diǎn)可以得到間隙的具體數(shù)值，在圖像采樣參數(shù)一致的情況先，可以直接對(duì)比一些可變因素對(duì)視覺間隙的影響。

當(dāng)然這種方法因?yàn)槟壳吧形磸V泛使用，存在的一些具體的實(shí)施問題有待解決，比如圖像獲得的專業(yè)性，如果有較多的的光源干擾，就無法獲得較為滿意的結(jié)果，比如圖像14所示的原始圖像，經(jīng)程序處理后，得到的結(jié)果如圖15所示，并不能得到有效信息。

盡管如此，采用此技術(shù)方法對(duì)間隙進(jìn)行評(píng)價(jià)，是比較客觀、新穎的一種方式，上述問題可以通過技術(shù)手段加以避免，比如采用專用的圖像獲得場(chǎng)地，控制光源等。總而言之，此方案未來可期，值得推行。

5 總結(jié)

完美的質(zhì)量源于質(zhì)量前期策劃或設(shè)計(jì)階段，斷面設(shè)計(jì)是重點(diǎn)。通過斷面設(shè)計(jì)能夠使外飾匹配間隙在視覺質(zhì)量更高，在典型匹配關(guān)系上可以采用不同斷面設(shè)計(jì)方法。此外，除了常規(guī)的間隙評(píng)價(jià)方法外，總結(jié)了一些實(shí)用的關(guān)鍵位置間隙預(yù)評(píng)審方法，并創(chuàng)新性的提出了采用Matlab軟件，用軟件程序?qū)σ曈X間隙進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法。

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