基于ATOS Scanbox螺柱位置度光学测量方法探究.pdf
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1、2023年第11期2023 No.11汽车工艺与材料Automobile Technology&Material基于ATOS Scanbox螺柱位置度光学测量方法探究朱晓波曾忞张孝昌(上汽大众汽车有限公司,上海 201800)摘要:为使螺柱连接在白车身应用中达到良好的固定效果并降低固定件间的内应力,需要对螺柱在白车身上焊接后的位置度偏差进行准确测量。基于ATOS光学测量系统(ATOS Scanbox)测量螺柱位置度,研究螺柱直接测量方法的可行性,与常用的拧辅助圆柱、喷显影剂测量方法进行对比,研究三者在测量准确性上的差异,并从测量效率和经济性角度分析不同测量方法的优缺点。关键词:ATOSScan
2、box螺柱位置度测量方法中图分类号:U466文献标识码:BDOI:10.19710/J.cnki.1003-8817.20230052Research on the Optical Measurement Method of Stud Position Basedon ATOS ScanboxZhu Xiaobo,Zeng Min,Zhang Xiaochang(Shanghai SAIC Volkswagen Co.,Ltd.,Shanghai 201800)Abstract:In order to achieve a good fixing effect and reduce the in
3、ternal stress between fixings,it is necessaryto accurately measure the deviation of the stud position after welding on the Body In White(BIW).Based on the ATOSScanbox(ATOS optical measurement system),this paper investigated the feasibility of direct measurement of studswhen using the system for stud
4、 position degree measurement,and compared it with 2 commonly used measurementmethods(screwing auxiliary cylinder and spraying developer)to study the differences in measurement accuracybetween the 3 methods,and analyzed the advantages and disadvantages of different measurement methods from theviewpoi
5、nt of measurement efficiency and economy.Key words:ATOS Scanbox,Stud position,Measurement method作者简介:朱晓波(1988),男,工程师,硕士学位,研究方向为白车身测量技术及尺寸控制管理。参考文献引用格式参考文献引用格式:朱晓波,曾忞,张孝昌.基于ATOS Scanbox螺柱位置度光学测量方法探究J.汽车工艺与材料,2023(11):52-56.ZHU X B,ZENG M,ZHANG X C.Research on the Optical Measurement Method of Stud Po
6、sition Based on ATOS ScanboxJ.Automobile Technology&Material,2023(11):52-56.1前言螺柱焊工艺是白车身焊接工艺中较常用的一种,其具有高效性和经济性。首先,螺柱焊工艺简单,在焊接时,焊接电流较小,缩短了螺柱与车身钣金的焊接时间;其次,焊接时无需开孔等辅助工艺,因此生产过程中可以节约较多生产时间,提高生产效率,并一定程度降低了白车身的制造成本;最后,螺柱焊可以实现白车身更好的密封性。噪声、振动和平稳性(Noise Vibration Harshness,NVH)指标是衡量主机厂车身制造质量好坏的重要指标,直接影响客户体验。所
7、以在设计上,需要提高白车身制造的密封性和防噪性能,需要减少白车身的开口。螺柱焊能较好的实现连接零部件的同时不降低车身密封性能。螺柱连接在白车身上应用极其广泛,如连接固定整车的内饰、仪表板、线束等。要实现零件在整车上实现较好的连接固定,除了螺柱焊自身的连接强度、焊接质量外,其位置度的准确性同样非常重要1。位置度的偏差,在整车生产过程中可能导致零部件无法安装到位,需要进行批量返工,进而影响生产节拍,即使可以连接固定零部件,零部生产现场朱晓波 等:基于ATOS Scanbox螺柱位置度光学测量方法探究件安装后螺柱与零件间存在较大的内应力,在行驶过程中易发生断裂或失效。因此,螺柱准确的位置度对于整车生
8、产以及质量保证极其重要,需要通过测量准确获取车身螺柱的位置度信息。本研究基于ATOS Scanbox,研究对不同螺距的螺柱(标准螺距和非标准螺距)进行位置度测量时的主要测量方法和测量原理以及对螺柱进行直接测量的可行性,并与常用的拧辅助圆柱、喷显影剂测量方法进行对比,分析三者在测量准确性上的差异,并从测量效率和经济性角度分析不同测量方法的优缺点。2螺柱位置度测量方法及原理2.1螺柱位置度测量方法目前常用螺柱位置度测量方法有2种,具体如下:2.1.1拧辅助圆柱辅助圆柱在设计上是与螺柱相匹配的内螺纹圆柱体。测量时,将辅助圆柱拧进螺柱,辅助圆柱拧紧前后螺柱示意如图1所示。通过测量辅助圆柱代替测量螺柱。
9、但因ATOS光学测量的特殊性,辅助圆柱的表面必须进行哑光处理,以减少反光对测量结果的影响。2.1.2喷显影剂喷显影剂后的螺柱如图 2 所示。当用 ATOSScanbox进行测量时,如果被测零件表面反光严重,测量生成的点云质量不高,反光部分点云会缺失。因此,当遇到表面反光的零件测量时,通常会喷显影剂,在零件表面形成一层稀薄的粉末层,降低测量时的反光,提高生成点云的质量。如果能够实现对螺柱直接测量,而不需要拧辅助圆柱或喷显影剂,可以大大提高测量的经济性;另外,当前零件在线绝对测量(即直接在白车身车间零件生产工位上实现对零件进行尺寸测量,是绝对精度的测量)在汽车行业开始应用,上汽大众MEB工厂引进了
10、基于ATOS全球首台在线绝对测量系统2。对于离线测量,没有生产线生产节拍限制,测量员可以在测量螺柱时进行拧辅助圆柱和喷显影剂的辅助工作,而在线测量时,这些辅助工作无法实现。因此,需要研究螺柱直接测量的可行性,为螺柱的在线绝对测量提供理论和技术支撑,提高螺柱测量的经济性。2.2螺柱位置度测量原理拧辅助圆柱、喷显影剂和直接测量的位置度测量和计算原理一致,即通过测量辅助圆柱或螺柱表面,得到被测表面的点云,然后通过高斯最佳拟合,将距离螺柱根部1/3螺柱高度距离的点云拟合成圆柱并得到圆柱的中心轴线,将拟合圆柱中心线穿刺投影平面(由螺柱周围距螺柱5 mm均匀取3点拟合而成),即得到该螺柱车身实际坐标值(X
11、,Y,Z),通过与理论点(螺柱底面圆心坐标值)进行比较,即可得到螺柱位置度的偏差值。3试验方法根据螺柱位置度测量原理,将点云进行圆柱拟合时,点云的质量和数量对拟合成的圆柱准确度有较大影响。对被测物体(螺柱或辅助圆柱)采用3种测量方法,按照不同角度进行多次测量,对比分析其测量结果差异。本次试验采用 ATOS Scanbox 8360 1000MV 镜头对白车身上大量使用的 M5 螺柱(非标螺距)、M8 螺柱(非标螺距)、M6 螺柱(标准螺距)、M8 螺柱(标准螺距)按照前述 3 种测量方法进行测量,每种方法分别进行 1 次测量(图 3)、测量头间隔(a)螺柱(b)拧辅助圆柱后图1螺柱及拧辅助圆柱
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