三坐标测量仪在高精度车身制造中的应用

摘 要：车身精度是汽车完美外观的保证，同时也反映了工艺制造水平的高低。从设备的安装、夹具的调试、日常精度管理等方面探讨三坐标测量设备在车身精度控制中所起的作用，以起到抛砖引玉的作用。

关键词：车身精度 三坐标测量仪 应用

中图分类号：U466 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）004-061-02

随着消费者对车身外观的关注，各个公司都提高了对车身精度的重视程度。美好的汽车外观是一辆车设计和工艺水平的最好体现，高精度的白车身则是汽车外观美观、工时节省的保证，而这需要从设计、制造等多环节入手。工欲善其事必先利其器，先进适用的测量仪器是必不可少的。可以说，用于生产过程中检测的三坐标测量系统事实上已成为工艺过程的一个组成部分。

下面将结合工作实际，从设备的安装、夹具的调试、日常解析、车身状态的保证、生产过程中的跟踪等方面阐述三坐标测量机所发挥的作用。

1 激光跟踪仪在设备本体和大型夹具导入时的应用

生产线设备本体的精度和稳定性，对车身精度的提高和稳定性具有巨大的影响，而且对量产加工的稳定性、后续车型的导入的工时工费节省有重大影响。所以，需要在调整好生产线设备本体精度的前提下，才能进行具体车型夹具的导入。

首先是设备安装基面的调平，基面调平对设备安装进度、精度保证、生产的维护等方面均有影响，尤其对生产主线和包边模具而言，基准面的水平度直接影响设备的使用寿命和生产的安定化。传统的调平工具为气泡水平仪（图1），即根据气泡是否在中央判断基面的水平度，但由于水平仪自身精度和长度的限制只能对基面局部进行大概的判定，而且所用时间长，对测量人员的知识经验要求高。

本次实用Leica AT901系列激光跟踪仪（图2）对基面、滑动导轨、进行测量和调整，只需要2名测量人员、1名施工人员即可完成基面的调整，提高了工作效率，而且重复测量精度高，最新的温度补偿系统不仅可以对测量机本身进行精度补偿，也可以对基面根据材质的不同进行补偿。最终将设备安装基面的精度控制在了05mm。

激光跟踪仪的优点是显而易见的：

（1）测量范围广、使用方便。可以对被测物体进行自由采点检测，同时得到实际值与理论值之间偏差的实时反馈。根据环境的需要，可以通过三种方式测得物体的三维坐标。

（2）性能稳定、精度高、重复精度高，既能反映真实状态，也便于数据的整理分析

（3）结构精巧、尺寸紧凑，便于安装和使用。

2 便携式三坐标测量仪在日常管理和品质解析中的应用

具有高精度、高柔性、适应环境的能力强的便携式三坐标测量仪，可以满足从小到大的多种尺寸的检测，在夹具精度保证、夹具精度维护、零部件单品状态、分总成状态、总成状态、不良事项解析中有着广泛的应用。

车身的零部件大多板厚较薄，而且形状复杂，在加工过程中存在应力，为了消除应力的影响，需要对部品配合进行定位和配合，所以在新车型导入初期，需要对焊接夹具进行测量和公差内的调整。焊接车间环境恶劣，部品反复的装件取件，焊接夹具不可避免的会发生松动和磨损，所以需要对夹具进行定期测量和维护。大型夹具，如总焊夹具、地板总成夹具需要使用激光跟踪仪进行测量，而对于占绝对多数的分总成夹具，考虑到成本和使用频度等因素，通常采用便携式的三坐标测量仪。便携式三坐标测量仪通过测量夹具的空间坐标值，得出夹具的三维空间坐标的偏差，利用这些偏差值就可以分析、调整夹具，以达到提高车身几何尺寸的目的。

车身的部品大多形状复杂，各个部品在配合时容易发生不良，传统的解析方式是依靠品质技术人员的经验，采取换装、手修、试加工等方式进行对应和解决，而现在三坐标测量机不仅能对孔位进行测量，也能对部品形面进行扫描分析，确定不良的位置和偏差量，有效的确定真正原因。

3 全自动可移动双臂式三坐标测量机在车身精度控制中的应用

汽车制造是大批量的生产加工，生产环境、零部件状态、设备状态不可避免地发生着变化，为了保证车身品质的一致性，需要定期对车身和分总成进行检测极为重要。

全自动可移动双臂式三坐标测量机DEA PRIMA，可以按照编好的程序自动的对车身关键孔位、形面进行测量，极大的提高了测量速度，也保证了测量数据的可靠性。由于此机器对环境有较高的要求，如恒温恒湿、无振动的环境，运行速度也不能太快，所以需要建立专门的三坐标测量室，因此这种测量方式只能是离线测量。根据检测数据录入形成测量单点波动趋势和极差波动图，对生产过程中关键质量特性参数进行实时监控，把握车体精度的趋势，对生产过程中出现的异常趋势提出预警，以便及时采取相关纠正措施，将质量隐患消除于萌芽之中，减少或避免不合格品的产生。

4 在线检测设备的应用

4.1 激光在线检测系统

为了更好地对白车身的焊接质量进行质量过程控制，公司于2009年导入了激光自动在线检测系统，可以实时对车身关键点的空间坐标尺寸进行在线检测，实时监测车身的精度情况，弥补了把车身抽离生产线检测带来的滞后缺陷，给平时工作带来诸多方便，可以满足解放J6白车身焊接总成现场测量的需要，在提高白车身精度方面起到了良好的作用。

作为新兴技术，难免存在或多或少的问题，它的主要问题是处在生产线中，由于震动的存在和焊渣粉尘较多，会给测量带来干扰。所以在实际应用中，有时需抽取大量的数据，从中找到真实有效的数据。

4.2 激光外形间隙、段差测量设备

为了打造高精度的车身，公司引进了艾司达特公司提供的激光外形间隙、段差测量设备，采用无线的便携式的SYMBOL激光扫描仪和LGWorksRT分析软件，能快速、精确的采集大量数据，便于准确发现各种品质不良的根本原因。此设备操作简单，不会产生人为误差，大大减少了检测时间，确保良好的匹配，提高产品整体质量，确保数据的准确，提供灵活的报告平台。

此系统的运用大大提高了我科在整车外观测量方面的水平，便于指导车身装调工作，为整车精细化质量的改进，提供了有力数据支持。

5 小结

美好的汽车外观是一辆车设计和工艺水平的最好体现，高精度的白车身是汽车外观美观、工时节省的保证，而这需要从设计、制造等多环节入手，可见先进适用的检测设备是其必不可少的。打造高精度的车身是一个系统的工程，从设备基础到车型夹具，从零部件到整车装配都需要保证精度，避免误差的传递和累计，在我国汽车工业整体水平不高的环境下，要制造出高精度车身相当困难。我们要正视困难，借助于三坐标测量仪工具的帮助，运用有效的方法，寻找技巧，灵活处理，制造出高精度的车身。为了使其发挥其应有的效用，需要根据测量设备的原理特点，并结合生产实际需要，进行选择组合，为提高国产汽车的车身精度和外观起到抛砖引玉的作用。