三坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用討論

林梅 蔡林志

摘 要：社會(huì)在不斷的發(fā)展，人們的生活水平普遍提高，進(jìn)而帶動(dòng)了我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的飛速發(fā)展，汽車(chē)也逐漸成為人們生活、工作、休閑和旅游中必不可少的代步工具，基于此，我們更需要嚴(yán)格要求汽車(chē)的質(zhì)量，從而保證其使用過(guò)程中的安全性。目前三坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)已廣泛運(yùn)用于各行各業(yè)中，例如機(jī)械制造、汽車(chē)、電子、航空和家電行業(yè)等，將三坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)運(yùn)用于汽車(chē)車(chē)身及零部件的檢測(cè)中，能夠保證機(jī)械零件和部件的尺寸更為精確，進(jìn)一步推動(dòng)汽車(chē)制造業(yè)的發(fā)展。本文我們將針對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)及其在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：汽車(chē) 三坐標(biāo)測(cè)量 應(yīng)用

1 引言

目前，我國(guó)汽車(chē)的生產(chǎn)量在不斷的增加，同時(shí)人們更加重視汽車(chē)的質(zhì)量和美觀。企業(yè)在汽車(chē)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中離不開(kāi)車(chē)身的設(shè)計(jì)和制造，需要結(jié)合時(shí)代的發(fā)展和消費(fèi)者的實(shí)際需求，不斷提高汽車(chē)車(chē)身的制造力、生產(chǎn)力，開(kāi)發(fā)新的工藝。以汽車(chē)制造的角度來(lái)說(shuō)，通過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量及其數(shù)據(jù)處理能夠獲得更準(zhǔn)確的尺寸測(cè)量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)的方式，保證汽車(chē)制造更為精準(zhǔn)、嚴(yán)密。在汽車(chē)車(chē)身制造中加入三維坐標(biāo)技術(shù)的應(yīng)用能夠保證其設(shè)計(jì)的嚴(yán)密性，推動(dòng)汽車(chē)尺寸精度的發(fā)展，保證汽車(chē)車(chē)身的質(zhì)量。

2 三坐標(biāo)的概述

2.1 定義

三坐標(biāo)起源于上個(gè)世紀(jì)60年代初，已逐漸成為一種精密的測(cè)量?jī)x器，它廣泛應(yīng)用于航空、機(jī)械、電子等行業(yè)內(nèi)。它在一定程度上能夠?qū)α慵M(jìn)行精確的檢測(cè)，外形做出繪測(cè)，主要是根據(jù)接觸式、非接觸式的測(cè)量有效處理數(shù)據(jù)，然后輸出數(shù)值，最后通過(guò)測(cè)量值與理論值進(jìn)行對(duì)比，判斷誤差。

2.2 作用

將三坐標(biāo)測(cè)量運(yùn)用于汽車(chē)車(chē)身制造過(guò)程中能夠提高檢測(cè)的精確程度。通常來(lái)說(shuō)，三坐標(biāo)的測(cè)量精度能夠?qū)崿F(xiàn)20-150微米。如果使用超高精度的三坐標(biāo)測(cè)量值，它的精度甚至低于一微米以下，完全顛覆了人們對(duì)精確的認(rèn)識(shí)。其次，三坐標(biāo)測(cè)量也可以運(yùn)用在較為復(fù)雜形狀表面的尺寸中，比如汽車(chē)車(chē)身、飛機(jī)外形、輪船尺寸等零件的安裝位置。總而言之，三坐標(biāo)測(cè)量的形式可以提高汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度，保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性，提升汽車(chē)的整體質(zhì)量，延長(zhǎng)使用年限。在此基礎(chǔ)之上，有效結(jié)合計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力，不斷實(shí)現(xiàn)精確的控制，縮短測(cè)量的時(shí)間，保證汽車(chē)車(chē)身制造的安全性、實(shí)用性。

3 三坐標(biāo)測(cè)量原理

剖析汽車(chē)車(chē)身的組成部分有車(chē)身覆蓋件、車(chē)身總成及分層。每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要建立獨(dú)立的坐標(biāo)系，然后將所有的測(cè)量數(shù)據(jù)建立在每一個(gè)工件的坐標(biāo)系上。目前，我國(guó)汽車(chē)行業(yè)不斷發(fā)展，其車(chē)身體積大，外形也更為復(fù)雜，需要針對(duì)細(xì)小零部件精確的檢測(cè)，使用三坐標(biāo)測(cè)量及其數(shù)據(jù)處理能夠更為直觀靈活的輸出數(shù)據(jù)。我國(guó)汽車(chē)企業(yè)在使用三坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)的背景下，主要運(yùn)用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)和測(cè)量機(jī)器人等工具，不管是借助何種測(cè)量工具，都需要擁有獨(dú)立的坐標(biāo)系，下面將簡(jiǎn)述以上三種常用測(cè)量工具的應(yīng)用方式：

3.1 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)

如果使用三維坐標(biāo)機(jī)開(kāi)展檢測(cè)，可以有效確定三維空間點(diǎn)。檢測(cè)過(guò)程如下：首先，把需要檢查的零部件放入允許的測(cè)量空間中，實(shí)時(shí)檢測(cè)各個(gè)測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo);然后根據(jù)得出的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行理論公式的計(jì)算;最后，實(shí)現(xiàn)車(chē)身定位點(diǎn)的檢測(cè)。這一流程為汽車(chē)車(chē)身的檢測(cè)人員建立了測(cè)量機(jī)坐標(biāo)系和工作坐標(biāo)系相關(guān)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模具，通過(guò)理論變換公式計(jì)算出實(shí)際測(cè)點(diǎn)相應(yīng)的零部件坐標(biāo)值，方便測(cè)量的進(jìn)行。

3.2 視覺(jué)激光檢測(cè)系統(tǒng)

幾十個(gè)視覺(jué)傳感器連接在一起才能構(gòu)成視覺(jué)激光檢測(cè)系統(tǒng)，就如同一臺(tái)大型的光學(xué)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，它能夠?qū)ν獠亢蛢?nèi)部進(jìn)行測(cè)量。想要保持視覺(jué)激光檢測(cè)系統(tǒng)可以正常有序的完成，需要保證被測(cè)點(diǎn)在工作坐標(biāo)的坐標(biāo)值內(nèi)，然后借用經(jīng)緯儀及其激光跟蹤儀作為傳遞工具，在此建立中間工具坐標(biāo)系，間接地實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系的有效轉(zhuǎn)化。這樣一來(lái)，一系列的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)車(chē)身相應(yīng)對(duì)策點(diǎn)的坐標(biāo)值。

3.3 測(cè)量機(jī)器人

測(cè)量機(jī)器人借用了機(jī)器人靈活多變的特點(diǎn)，同時(shí)將自覺(jué)測(cè)量技術(shù)加以應(yīng)用，兩者進(jìn)行有效的整合。此外，在機(jī)器人的手部配置一個(gè)視覺(jué)傳感器覺(jué)，能夠?qū)θS空間點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行采集和測(cè)量，其測(cè)量數(shù)據(jù)極為準(zhǔn)確。由于機(jī)器人較為靈活，占地面積小，實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)車(chē)身產(chǎn)品多面化的需求。

4 三坐標(biāo)測(cè)量在汽車(chē)中的應(yīng)用分析

4.1 科學(xué)的引入RPS模式

在汽車(chē)的生產(chǎn)組裝機(jī)器檢測(cè)一系列過(guò)程中需要有效的測(cè)定和生產(chǎn)定位，因此離不開(kāi)RPS系統(tǒng)的加入。通過(guò)RPS模式的引入，在一定程度上保證汽車(chē)零部件的尺寸更精確化的進(jìn)行測(cè)量，RPS模式尤其能夠?qū)ζ?chē)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)的定位，它具有快速識(shí)別的功能，促使三坐標(biāo)檢測(cè)技術(shù)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的速度，更好的滿足人們對(duì)于汽車(chē)車(chē)身的實(shí)際需求。

4.2 將三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)合理運(yùn)用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量控制

首先，有選擇的抽查。根據(jù)汽車(chē)生產(chǎn)線的具體加工狀況來(lái)不定期抽查汽車(chē)車(chē)身的各零件及其安裝工藝是否標(biāo)準(zhǔn)。通常是在進(jìn)行個(gè)體零部件加工后，對(duì)一批產(chǎn)品進(jìn)行隨機(jī)檢測(cè)，保證此項(xiàng)零件質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

然后，平面的測(cè)量。通常情況下，它是依靠坐標(biāo)系建立相應(yīng)的空間定向，在檢測(cè)過(guò)程中需要結(jié)合探測(cè)的方向不斷確定它與平面的方向是否一致，再建立相應(yīng)的平面坐標(biāo)?；诖?，在建立的坐標(biāo)系下進(jìn)行平面的測(cè)量，保證測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

其次，誤差元素的考察。位置和形狀出現(xiàn)的誤差被叫做形位誤差，產(chǎn)生誤差主要有平面誤差、平均誤差、直線誤差等多種誤差模式。誤在測(cè)量對(duì)象和理想數(shù)據(jù)存在一定的差異，被稱(chēng)做誤差元素。相對(duì)來(lái)說(shuō)，實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，通過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行誤差測(cè)量時(shí)我需要嚴(yán)格提取相應(yīng)軟件，設(shè)置規(guī)范化的模型，在測(cè)量過(guò)程中保持所有基準(zhǔn)及其測(cè)量元素能夠轉(zhuǎn)運(yùn)成對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，同時(shí)將測(cè)量對(duì)象合理的放在坐標(biāo)系上。測(cè)量中分析出來(lái)的數(shù)據(jù)可以根據(jù)理想數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行誤差的判斷，科學(xué)估算誤差的范圍。

最后，準(zhǔn)確測(cè)量幾何要素間的關(guān)系。在測(cè)量汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)候，需要注意每一個(gè)基本元素的檢測(cè)。針對(duì)基本幾何要素探測(cè)過(guò)程中，最先需要確定工件的形狀、位置，對(duì)比測(cè)量出的形狀位置是否和標(biāo)準(zhǔn)一致。經(jīng)過(guò)測(cè)量得出的幾何要素坐標(biāo)系，還需要反復(fù)運(yùn)算，保證其檢測(cè)數(shù)據(jù)和理想數(shù)據(jù)不存在誤差，達(dá)到最理想的效果。如果出現(xiàn)誤差，需要及時(shí)分析存在的問(wèn)題，加以整改后，繼續(xù)檢測(cè)。只有保證檢測(cè)數(shù)據(jù)和理想計(jì)算數(shù)值一致后，汽車(chē)車(chē)身的性能才達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，保證后期人們?cè)谑褂闷?chē)的過(guò)程中是處于安全狀態(tài)。

4.3 測(cè)量支架的應(yīng)用

汽車(chē)車(chē)身中的各個(gè)零部件定位可以借助測(cè)量支架，通過(guò)測(cè)量支架將其固定在特定位置上。目前我國(guó)市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了支架的替代品。測(cè)量支架多了快速測(cè)定的功能，在一定程度上提高了檢測(cè)的速度，可以對(duì)不同車(chē)身進(jìn)行專(zhuān)屬測(cè)量。

4.4 數(shù)據(jù)的分析、處理和輸出

首先，需要選擇正規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、合理的軟件平臺(tái)，再深入研究數(shù)據(jù)的分析、處理、輸出流程。只有將三坐標(biāo)測(cè)量出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形化的測(cè)量結(jié)果，才能保證其設(shè)計(jì)是恒定的，杜絕在后期操作過(guò)程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象。通過(guò)測(cè)量軟件測(cè)量后輸出的數(shù)據(jù)文件保存為專(zhuān)屬文件當(dāng)成數(shù)據(jù)處理的輸入;其二，對(duì)輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)庫(kù)文件。當(dāng)成分析用的基礎(chǔ)材料，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔。最后結(jié)合存檔數(shù)據(jù)庫(kù)文件以此將三坐標(biāo)檢測(cè)點(diǎn)位數(shù)據(jù)信息讀入數(shù)組，把各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的信息根據(jù)設(shè)定順序輸入與圖形相匹配。根據(jù)數(shù)組顯示的圖形控件進(jìn)行分析，形成表單，打印輸出最終的圖形結(jié)果。

4.5 不斷深入三坐標(biāo)的應(yīng)用

社會(huì)在不斷的發(fā)展，我國(guó)汽車(chē)制造行業(yè)需要朝著高速、現(xiàn)代化、圖形化的方向前進(jìn)，其三坐標(biāo)測(cè)量應(yīng)用會(huì)更加廣泛。首先，需要滿足人們對(duì)汽車(chē)車(chē)身的實(shí)際需求，保證汽車(chē)車(chē)身的質(zhì)量，將三坐標(biāo)測(cè)量分析的運(yùn)用更為成熟。其次，汽車(chē)企業(yè)會(huì)對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量分析的要求更高，尤其是柔性制造，保證質(zhì)量數(shù)據(jù)能夠及時(shí)反饋質(zhì)量信息，最終達(dá)到汽車(chē)車(chē)身產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)性，要求三坐標(biāo)測(cè)量方式更為快速化、智能化、自動(dòng)化，不斷深入分析要求。最后將三坐標(biāo)測(cè)量分析更加專(zhuān)業(yè)地應(yīng)用，尤其是針對(duì)汽車(chē)車(chē)身制造過(guò)程中對(duì)不同產(chǎn)品的制造需要設(shè)置一套配套的三坐標(biāo)測(cè)量分析方案，保證三坐標(biāo)測(cè)量分析方案得以有序的運(yùn)用，更加專(zhuān)業(yè)地應(yīng)對(duì)不同結(jié)構(gòu)的車(chē)身產(chǎn)品。

5 小結(jié)

綜上所述，在汽車(chē)車(chē)身的制造過(guò)程中三坐標(biāo)測(cè)量及其測(cè)量數(shù)據(jù)分析起到了重要作用，在一定程度上為汽車(chē)制造企業(yè)提供更為精確的數(shù)據(jù)，保證其零件安裝的可靠性，同時(shí)為汽車(chē)企業(yè)帶來(lái)了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益?；诖耍覀冃枰訌?qiáng)對(duì)汽車(chē)車(chē)身三坐標(biāo)測(cè)量及測(cè)量數(shù)據(jù)分析的深入研究，將三坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)更好的應(yīng)用在汽車(chē)車(chē)身制造環(huán)節(jié)中。我相信堅(jiān)持將汽車(chē)車(chē)身三坐標(biāo)測(cè)量及其測(cè)量數(shù)據(jù)得以有效的應(yīng)用，能夠提升汽車(chē)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，保證汽車(chē)車(chē)身產(chǎn)品的質(zhì)量，推動(dòng)我國(guó)汽車(chē)企業(yè)的健康和可持續(xù)發(fā)展。

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