基于二次開發的汽車A面及總成數據DTS檢查工具開發與應用

摘要：為了提高汽車A面及總成數據DTS檢查工作質量和效率，基于CATIA的組件應用架構（CAA）技術開發了DTS快速檢測應用程序，該程序可實現快速識別測量對象、取消輔助元素創建、自動獲取需檢查位置、自動測量間隙和段差功能，并判斷合格情況，實現檢查工作智能化。實車應用驗證結果表明，檢查效率提升50%以上。

關鍵詞：汽車A面 總成數據 CATIA 二次開發

中圖分類號：U466 " 文獻標志碼：B " DOI： 10.19710/J.cnki.1003-8817.20230377

Development and Application of DTS Inspection Tool for Automobile Class-A-Surface and Assembly Data Based on Secondary Development

Wang Yanwei， Chen Yu， Shi Chengjie， Cui Cui， Wang Haoyang

（FAW BESTUNE Car Co.， Ltd.， Changchun， 130022）

Abstract： In order to improve the quality and efficiency of the DTS inspection for the automobile class-A-surface and assembly data， a DTS rapid inspection application is developed by using the Component Application Architecture （CAA） technology of CATIA， This application can quickly identify measurement objects， cancel the creation of auxiliary elements， automatically obtain the positions to be inspected， automatically measure gaps and flushes， and judge the qualification status so as to achieve intelligent inspection. The results show that the inspection efficiency is improved by more than 50% through verification.

Key words： Automobile class-A-surface， Assembly data， CATIA， Secondary development

1 前言

整車尺寸技術規范（Dimensional Technical Specifications，DTS）貫穿于整車設計開發與制造過程，是衡量汽車靜態感知質量的重要指標之一[1]。在汽車產品開發過程中，需通過人工檢查和分析確認A面或總成數據的DTS符合性，且測量之前要創建輔助元素，工作量大。某主機廠通過開發自動化檢測程序，輸入DTS要求后實現A面DTS符合性自動檢查，大幅提升工作效率。因此，為了提高汽車A面及總成數據DTS檢查工作質量和效率，應用CATIA的組件應用架構（Component Application Architecture，CAA）二次開發技術開發DTS快速檢測應用程序，以降低檢查繁瑣程度，減少重復性工作，實現A面和總成數據的DTS符合性檢查工作自動化和智能化，縮短產品開發周期。

2 DTS檢查內容與規則分析

2.1 DTS檢查內容分析

DTS是對整車內外間隙、段差、公差、平行差、左右差、對齊度及R角等進行定義的一種技術文件，是整車產品設計、工藝制造、質量控制的目標，是整車重要的感官質量標準，同時也是尺寸工程最重要的工作目標之一，如圖1所示。

對于A面及總成數據的DTS符合性檢查主要包含如下內容：

a.間隙名義值。間隙名義值（Gap）為2個零部件在其垂直截面上，外觀可見的兩末端面最小距離的設計目標值，如圖2中G所示位置。

b.段差名義值。段差名義值（Flush）為2個零部件在其垂直截面上，平面間最小距離的設計目標值，又稱斷差、面差，如圖2中F所示位置。

c.圓角名義值。圓角名義值（Radius）為2個零部件在其垂直截面上，用于替換原來的角、與角的兩邊相切的圓弧。為保證整車外觀棱角分明以及相應外觀視覺間隙，制定整車外觀R角技術標準，如圖2中R所示位置。

2.2 DTS檢查規則梳理

2.2.1 DTS間隙檢查規則

DTS間隙檢查規則如下：

a. 包邊到包邊的間隙為2個包邊圓角的最小距離，如圖3所示。

b. 包邊到翻邊的間隙測量：如果翻邊夾角小于90°，則延伸包邊，延伸線與圓弧相交間隙為包邊到圓弧的最小距離，如圖4所示。

如果翻邊夾角小于90°，則延伸包邊，延伸線與翻邊相交間隙為包邊到翻邊的最小距離，如圖5所示。

如果翻邊夾角大于等于90°，則DTS間隙為包邊到翻邊的最小距離，如圖6所示。

c. 翻邊到翻邊的間隙為外側倒圓角與翻邊或內側倒圓角的最小距離，如圖7、圖8所示。

d. 搭接截面的間隙為2個配合件之間的最小距離，如圖9所示。

2.2.2 DTS段差檢查規則

通過基準件曲率延伸進行DTS段差檢測：

a. 當配合的2個零件的外表面的弧度基本一致時，測量基準件延伸外表面和對手件倒圓角末端的最小距離，如圖10所示。

b. 當配合的2零件外表面的弧度相差較大，弧面夾角gt;90°時，測量基準件延伸外表面與對手件倒圓角圓弧的最小距離，如圖11所示。

c. 當配合的2個零件的外表面的弧度相差較大，弧面夾角lt;90°時，基準件延伸基準面，測量配合零件外表面到基準面延長面的最短距離（配合零件測量位置一般為倒圓角末端），如圖12所示。

2.2.3 DTS圓角檢查規則

DTS圓角檢查測量圓角R1和R2數值即可，如圖13所示。

3 DTS檢查程序開發

3.1 CATIA二次開發

CATIA二次開發過程是利用CATIA提供的應用程序接口（Application Program Interface， API）進行軟件功能拓展，是用戶根據需要對CATIA的功能進行定制的過程，可大幅提高工作效率與質量[2] 。CATIA提供了一種開放的CAA編程接口，其功能全面，穩定性好，適合深層次的CATIA 二次開發[3]。因此，本文采用CAA專業的編程軟件及工具進行DTS檢查程序開發。

3.2 DTS檢查程序開發原理

3.2.1 獲取相交線

相交線獲取流程如下：

a. 分別選擇基準件和對手件。

b. 分別獲取基準件和對手件所有面片。

c. 將基準件和對手件所有面片分別合并為1個幾何體。

d. 將基準件和對手件的幾何體分別插入結構樹中，用后刪除。

e. 合成一個截面（獲取基準線步驟得出）的幾何體。

f. 該截面幾何體分別與準件、對手件的幾何體相交獲得相交幾何體。

g. 將基準件和對手件的相交曲線分別添加至結構樹中，用后刪除。

h. 獲取基準件和對手件最小距離直線的中點。

i. 通過最小包圍盒過濾掉距離中點較遠的基準件和對手件的曲線段。

3.2.2 自動計算基準線

基準線計算流程如下：

a. 在指定距離內（設定為15 mm）獲取基準件和對手件距離最近情況下的最大面積圓角面片。

b. 獲取圓角面片上的最長邊界。

c. 計算該邊界在基準件或對手件上的所有相切連續的邊界。

d. 將所有邊界合并為1條線。

3.2.3 DTS間隙自動檢查

獲取基準件和對手件圓角段端點，流程如下：

a. 當基準件和對手件均無圓角時，獲取基準件和對手件非圓角線段中距離中點最近的端點。

b. 當基準件有圓角，對手件無圓角時，獲取對手件非圓角線段中距離中點最近的端點。

c. 當基準件有圓角，對手件有圓角時，獲取基準件和對手件圓角段端點和中點最近的點。

d. 當基準件無圓角，對手件有圓角時，獲取基準件非圓角線段中距離中點最近的端點。

確定檢查數據1和檢查數據2圓角最低點的步驟如下：

a. 當檢測零件有圓角時，獲取中點距離圓角段最近端點。

b. 當檢測零件無圓角時，獲取中點距離非圓角段最近端點。

最低點到曲線的距離即為DTS檢查間隙。

3.2.4 DTS段差自動檢查

判斷基準件和對手件是否為圓角，獲取延伸線，具體內容如下：

a. 當檢測零件為直角時，延伸距離中點第2近的線段作為延伸線。

b. 當檢測零件為圓角時，根據DTS檢查間隙點和圓角段2個端點確定延伸線。

獲取段差點，內容如下：

a. 當檢測零件為圓角時，圓角段有2個端點，經判斷確定段差點。

b. 當檢測零件為直角時，距離中點最近的曲線段的端點為段差點。

段差點距離延伸線的距離為段差值。

3.2.5 檢查結果自動判斷

間隙值和段差值測量完畢后，通過與標準值比對判斷是否合格。當不輸入標準值時，不勾選復選框，程序默認在結果中去除最大值和最小值后取平均值保留一位小數作為標準值，實現結果自動判斷。如需要與明確的基準值做對比，需手動勾選復選框，并輸入標準值。

3.3 DTS檢查程序開發創新點

3.3.1 快速識別測量對象

當A面或總成中的零件（CATPart實體模型）選擇基準件和對手件時，程序優先識別幾何集，通過點擊多選框可切換優先識別幾何集或單面特征。多選框內是幾何集、點連續和單面，點連續是程序自動查找選中面附近的所有點連續的碎面，進度條中斷不影響測量，幾何集、點連續和單面只適用A面數模，實體測量需拆為零件后直接選取零件進行測量。

3.3.2 快速識別測量引導線

對于A面或總成中的零件（CATPart實體模型），在分別選擇基準件和對手件后，根據選擇的產品數據自動識別引導線，自動獲取零件之間的檢查位置；增加可進行手動選擇引導線功能的選項，實現了檢查的自主性和靈活性。

3.3.3 取消輔助元素創建

測量段差時取消輔助元素創建，實現對選擇產品的DTS間隙、段差的一次性自動化測量，降低檢查繁瑣程度，減少了重復工作。

3.3.4 檢查結果自動判斷和顯示

DTS檢查程序自動判斷3D空間中完成的測量結果，根據不同區域輸入其標準值或利用測量值去除最大值和最小值后，取平均值并圓整為小數點后1位數作為目標值進行自動比對，并判斷是否合格；

不同的檢測結果采用不同的狀態顏色展示，并將檢測結果保留到CATIA結構樹上，支持后期的界面化便捷查看。

4 實例驗證

為驗證程序開發效果，本文選取了測量效率提升較高和提升較低的2個案例進行應用測試。

以翼子板和前門的間隙段差測量為例（效率提升較高），原測量方式需要先進行間隙測量，測量結果如圖14所示，再進行段差測量，測量結果如圖15所示，測量時間約為165 s。新測量方式將間隙和段差一次性測量完畢，測量結果如圖16所示，測量時間約為40 s，提升效率約75%。

以側圍和后風窗的間隙測量為例（效率提升最低），原測量方式的測量時間約為30 s，測量結果如圖17所示，新測量方式的測量時間約15 s，測量結果如圖18所示，提升效率約50%。

綜上可知，整車A面測量工作效率至少可提升50%。

5 結束語

本文基于CATIA CAA技術開發了A面或總成數據DTS符合性檢查應用程序，支持快速選擇零件中的曲面和總成中的零件（CATPart實體模型），支持用戶設置斷面間距或斷面數量、目標值、上下公差等。根據選擇的產品數據可自動識別引導線，按照取點規則和取點精度垂直于引導線自動創建系列規則平面并生成斷面線，根據斷面線自動計算DTS間隙值和段差值。取消輔助元素創建，實現對選擇產品的DTS間隙、段差的一次性自動測量，自動對比測量結果，降低檢查繁瑣程度，減少了重復工作，工作效率提升50%。

參考文獻：

[1] 曹渡. 汽車靜態感知質量設計與評價[M]. 北京： 機械工業出版社， 2018.

[2] 郭佼. 基于CATIA二次開發的機翼參數化建模[J]. 中國科技信息， 2023（2）： 47-50.

[3] 李任君， 譚洪強， 張乂文， 等. 基于二次開發的焊裝夾具孔組工具開發與應用[J]. 汽車實用技術， 2023， 48（20）： 122-125.

作者簡介：王艷偉（1981—），男，高級工程師，碩士學位，研究方向為汽車尺寸工程開發。

參考文獻引用格式：

王艷偉， 陳鈺， 史承婕， 等. 基于二次開發的汽車A面及總成數據DTS檢查工具開發與應用[J]. 汽車工藝與材料， 2024（8）： 39-44.

WANG Y W， CHEN Y， SHI C J， et al. Development and Application of DTS Inspection Tool for Automobile Class-A-Surface and Assembly Data Based on Secondary Development[J]. Automobile Technology amp; Material， 2024（8）： 39-44.