藍光掃描技術在沖壓件質(zhì)量提升中的應用

作者：姜連財，楊正新，閆花敏

單位：一汽解放青島汽車有限公司

摘要：利用藍光掃描技術，進行高精度以及快速檢測，達到?jīng)_壓件尺寸精度的提升，以滿足汽車整體匹配質(zhì)量對沖壓件尺寸精度越來越高的要求。

 

前言   

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車車身整體尺寸的匹配質(zhì)量要求越來越高，這就要求沖壓件的尺寸精度越來越高，因此需要在沖壓件的制造過程中進行高精度的檢測。在有限的生產(chǎn)準備周期內(nèi)，為了保證沖壓件尺寸精度的提升，需要更快的測量速度，更高的測量精度。藍光掃描技術可以快速準確的測得沖壓件的完整數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)的處理和評估。
 

1 藍光掃描三維光學測量的原理

我公司使用的藍光掃描儀掃描頭由左右兩個高分辨率的工業(yè) CCD 相機和光柵投影單元組成，采用結構光測量的方式，利用光柵投影單元將一組具有相位信息的光柵條紋投影到測量工件表面，左右兩個高分辨率數(shù)碼相機進行同步的測量，利用立體相機測量的原理，可以在極短的時間內(nèi)獲得物體表面高密度的三維數(shù)據(jù)。利用參考點拼接技術，將不同位置和角度的測量數(shù)據(jù)自動對齊，從而獲得完整的掃描結果。

圖 1 藍光掃描原理

2 藍光掃描技術的特點

藍光為單色光源，光源的波長為 440-460nm（納米），藍光掃描技術采用細條藍光，光源的波長更短，LED 冷光源，光源能耗低，系統(tǒng)穩(wěn)定性強，在圖像采集過程中，可有效過濾周圍環(huán)境光干擾。這種能量十足的光源，又有助于縮短測量時間。

3 藍光掃描測量與傳統(tǒng)測量方法的對比

藍光掃描測量正在各個領域逐步取代傳統(tǒng)的接觸式測量系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的接觸式測量方式相比，藍光掃描測量以密集的點云形式記錄下工件的整體表面，以便實施工件全面分析。傳統(tǒng)的檢具及三坐標測量設備一般僅針對一項參數(shù)檢測，測量的范圍較小，僅對局部的孔位、型面、修邊特征進行檢測，不能進行全尺寸檢測，分析整體趨勢。藍光掃描測量與傳統(tǒng)的檢具檢測相比，精度更高、測量速度更快。

4 藍光掃描測量在沖壓件質(zhì)量提升中的應用

利用藍光掃描儀對沖壓件進行全形狀和尺寸檢測分析，以及完整的測量和檢驗報告，可以幫助提升沖壓件的質(zhì)量以及沖壓工藝的優(yōu)化。在模具的預驗收階段，對兩個互相匹配的沖壓件掃描數(shù)據(jù)使用電腦軟件進行匹配，可以在實物匹配階段之前，對沖壓件的尺寸偏差對匹配的影響進行分析，提前對沖壓件尺寸進行優(yōu)化。

利用藍光掃描儀對沖壓件進行掃描，將掃描數(shù)據(jù)與三維數(shù)模進行對齊，三維數(shù)模未識別 RPS 點時可以采用預對齊的方式進行對齊，三維數(shù)模上已經(jīng)識別 RPS 點的可以采用 RPS對齊。

圖 2 藍光掃描三維數(shù)據(jù)

圖 3 藍光掃描三維數(shù)據(jù)

完成對齊以后，利用專用軟件計算出掃描數(shù)據(jù)點云中每個點與理論尺寸的偏差，由于藍光掃描測量是以密集的點云形式記錄下工件的整體表面，因此每個點的偏差密集排列形成彩圖，零件的整體偏差趨勢一目了然，避免了基于單點分析可能錯過的重要數(shù)據(jù)。

圖 2 與圖 3 為兩個互相匹配的沖壓件三維掃描數(shù)據(jù)，通過和三維數(shù)模的對比，測量報告以彩圖的形式展現(xiàn)，沖壓件的整體偏差趨勢清晰明了。圖 2 沖壓件的藍光掃描數(shù)據(jù)，紅色表示此處掃描數(shù)據(jù)型面外凸，藍色表示此處掃描數(shù)據(jù)型面內(nèi)凹，沖壓件掃描面（搭接面）型面偏差整體趨勢成拱形。圖 3 沖壓件與圖 2 沖壓件匹配位置（黑圈位置）型面偏差左側內(nèi)凹，下側與右側位置型面偏差符合要求。

將兩個與三維數(shù)模對比處理完的掃描數(shù)據(jù)用軟件進行裝配，從裝配圖上可以看出，兩個沖壓件匹配后上端和下端搭接閃縫，間隙較大，焊接后存在焊點扭曲、焊點深的風險。裝配后切割二維截面，對兩個件的匹配間隙進行評估、分析，快速準確的測得兩個沖壓件之間的間隙和面差，查找問題來源，幫助確定沖壓件尺寸整改、優(yōu)化的方向。圖 2 與圖 3 沖壓件匹配后間隙與圖 2 沖壓件掃描數(shù)據(jù)趨勢吻合，可以確定需要整改的沖壓件為圖 2 沖壓件，后續(xù)可以根據(jù)圖 2 沖壓件掃描數(shù)據(jù)進行分析、整改，提升沖壓件質(zhì)量，消除焊點扭曲、焊點深的風險。

5 結束語

隨著工業(yè)的發(fā)展，有越來越多的測量數(shù)據(jù)需要處理和評估，而傳統(tǒng)的測量方式無法滿足現(xiàn)代化工業(yè)的需要。藍光三維計量技術不但可以滿足當前工業(yè)的需求，同時還能確保縮短開發(fā)時間、優(yōu)化生產(chǎn)流程并提高工藝安全。未來，在藍光掃描技術的逐步成熟下，取代傳統(tǒng)測量方式，在汽車行業(yè)中的應用將越來越廣。