基于三维扫描顶衬与遮阳帘高精度尺寸策略研究

陈曦，徐刚，赵宗德

（上汽通用汽车有限公司整车制造工程部 尺寸工程科，上海 201206）

引言

顶衬与遮阳帘作为整车零件中重要外观件与功能件，其尺寸质量直接影响到客户体验，针对此类问题，在传统尺寸策略中，顶衬与遮阳帘零件的尺寸策略工作需要在专用检具上评估尺寸问题，并针对在检具与标准车身上的评估与验证结果，制定后续尺寸修改策略。传统尺寸策略受限于手工塞尺测量，目前只能简单且初步判断干涉状态，干涉量量化验证受限于操作者经验。另一方面，由于遮阳帘在整车坐标系下存在重力下沉，实际手工塞尺测量会影响实际遮阳帘位置，造成测量误差，且重复性难以实现。传统策略目前在测量准确度，测量精度上无法满足顶衬与遮阳帘高精度尺寸要求，且问题只有在装车后才能识别，时效性较晚，导致顶衬与遮阳帘尺寸问题反馈不及时，尺寸质量提升效率低。

针对目前传统顶衬与遮阳帘尺寸策略存在的问题，本文提出一种基于三维扫描技术顶衬与遮阳帘高精度尺寸策略，实现遮阳帘非接触式测量，克服手工测量误差因素与遮阳帘整车坐标系下沉问题。并在装车前阶段提前进行零件尺寸评估活动，缩短尺寸质量提升周期，并直观反应零件尺寸偏差位置，提高了顶衬与遮阳帘尺寸策略的时效性与准确性。

1 三维扫描技术简介

本文提出的三维扫描技术是利用三维扫描激光仪获取零件的原始点云数据，利用Polyworks软件三角化数据进行虚拟模型建立。将完成创建的虚拟模型进行数据处理，对其进行虚拟尺寸分析，最后生成可视化偏差图以显示零件实际偏差与匹配干涉情况[1-2]。流程如图1所示。

图1 三维扫描技术路线

2 顶衬与遮阳帘高精度应用

顶衬与遮阳帘尺寸一直是客户敏感区域， 当顶衬与遮阳帘尺寸匹配间隙一致性较大，客户外观感知明显，尺寸匹配干涉量较大时，开启遮阳帘时震动与异响明显。表1比对了三维扫描技术与传统技术优缺点。传统技术除了在完成时间更优以外，其余指标均落后于三维扫描技术。

表1 三维扫描技术与传统技术优缺点比对（表示更优）

表1 三维扫描技术与传统技术优缺点比对（表示更优）

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2.1 点云数据的获取及处理

点云数据获取主要通过天窗遮阳帘总成零件在标准车身或者检具上按照GD&T基准设置进行定位与夹紧，模拟装车真实状态。利用三维扫描设备进行顶衬总成零件尺寸数据获取，以点云的形式记录，每个点包含有三维坐标信息与几何位置信息。

点云数据获取完成后，需要对实际环境中存在的噪音点进行过滤与删除。点云噪音是三维扫描仪在扫描过程中由于外界因素以及设备本身原因造成，处理办法是在 Polyworks软件中，将点云数据与零件数据进行最佳拟合，再在点云上反选获取噪音点，然后将其过滤删除。

2.2 三角化数据创建与虚拟模型建立

顶衬与遮阳帘是面与面之间的尺寸关系，噪音去除后的点云还无法直接用来后续分析过程，可将点云过滤后需要创建三角化模型以形成三角面进行分析，因此对点云进行三角化用的是 Delaunay三角剖分算法[3-4]，其本质是指定随机散乱的数据点，将各数据点之间以三角形包络，绘图成三角网格。

2.3 模型间隙干涉分析与尺寸策略优化

模型间隙干涉分析是将构建完成的虚拟模型在车身坐标系下按照各自的基准置零，计算顶衬与遮阳帘尺寸面之间的间隙或干涉量大小。并实际以色差图的形式输出两个零件之间的尺寸状态。图2为获取的遮阳帘面匹配尺寸数据，图3为顶衬匹配面尺寸数据。

图2 遮阳帘匹配面尺寸面数据

图3 顶衬匹配面尺寸面数据

针对与图2与图3数据，需要对零件尺寸策略进行优化，由于遮阳帘模具修模难度大，费用高，一般情况下，待遮阳帘数据稳定后，对顶衬进行配修。由图2与图3可计算出实际顶衬尺寸配修量，目标间隙为0，可得到表2顶衬配修值，指导供应商零件尺寸整改。顶衬供应商按表2数据进行修改后，实际装车状态顶衬与遮阳帘间隙一致性小于1.5mm，且遮阳帘开启后无明显震动与异响，后续将继续跟踪顶衬与遮阳帘状态。

表2 基于三维扫描技术确认的配修值

3 结论

三维扫描技术是一项汽车尺寸工程应用新技术，本文比对分析了与传统技术的优势，并通过新车型顶衬与遮阳帘尺寸实例，制定零件整改高精度尺寸策略，目前在本新车型实际案例中，最终尺寸及功能反馈较为良好，并值得后续项目研究与讨论。