車身局部坐標系匹配測量淺析

張晨光，李如兵

（山西吉利汽車部件有限公司，晉中 030600）

前言

汽車白車身測量時一般使用整車坐標系，為保持其建立坐標系的穩(wěn)定性與一致性，常使用測量支架來保證，即不使用車身的某些特征作為基準建系，在車身落位時，可能遇到的彈性形變，支撐面未貼合等現(xiàn)象，終將成為影響測量結(jié)果的因素。因此其保證正確性的同時未必能保證其準確性，對匹配方面的結(jié)果更有可能造成誤導。

而與之相對應(yīng)的為局部坐標系，即使用車身本體的零件上的某些特征元素作為基準，建立的區(qū)域坐標系（即局部坐標系）。這種坐標系常用來在某些獨立區(qū)域建立，其作用更類似于使用零部件的單品檢具檢測零部件，以須檢測的該獨立區(qū)域附近的特征作為基準（涉及兩不同區(qū)域間關(guān)系或整車測量一般不使用該方法），該方法能有效提升區(qū)域內(nèi)特征位置度的準確性，更方便對數(shù)據(jù)的解析。

1 主要作用與原理

在車身裝配過程中，匹配是最常用到的一個詞，尤其對于外觀件而言，匹配中的間隙、面差是考量外觀特性最重要的指標之一，是否符合檢驗標準，是否均勻，是否對稱，將嚴重影響車身美觀性，當出現(xiàn)此類間隙，面差問題時，車身的三坐標數(shù)據(jù)與零件在檢具上的狀態(tài)就成為匹配問題最重要的分析條件。此時能夠提升工程師觀測數(shù)據(jù)的簡易性顯得尤為重要，車身三坐標數(shù)據(jù)的合格與否并不完全能與匹配中的問題關(guān)聯(lián)起來，不同車身同一位置的三坐標數(shù)據(jù)即使相同也未必能匹配出同樣的效果。

基準作為測量的基礎(chǔ)，作用不言而喻，不同的方向，不同的距離觀測同一物體，理論上，結(jié)果應(yīng)完全相同。但實際情況中，基準不可能理想化，被測量也不可能是理想狀態(tài)，因此并不會得到同樣的結(jié)果，但我們可以選擇更加貼合實際的基準，車身坐標系中，作為整車的測量基準，基準孔的位置度，平面度等自然優(yōu)于車身上的定位孔，其對于觀測車身整體的偏差方向更為便捷。然而對于車身上較為局部的匹配位置，局部坐標系則更能體現(xiàn)其優(yōu)勢，在焊接過程中，匹配面與其安裝孔，工程師一般同時考慮，同時調(diào)整，使用零件安裝孔做基準，測量匹配面，驗證的便是匹配面相對于基準孔的偏差。這樣可以減少無關(guān)因素的影響，更重要的，該方法相當于將該位置在車身上已有的偏差計算進去，可省去分析安裝孔位置度偏差的麻煩，降低不確定度。

2 整車與局部坐標系測量分析

2.1 測量準備

為驗證該理論，挑選一表面無明顯缺陷的車身置于車體支架上，表面清潔無污染。選擇設(shè)備TOROIMAGE，型號TOROIMAGE60.16.25，精度≤0.07 mm，溫度20.5 ℃（達標），濕度45 %（達標），測量機雙懸臂校準完畢，達到測量標準，恒溫、恒濕4 h以上[1]。

2.2 測量過程及初步判斷

首先對車身后尾燈處匹配位置進行兩次測量，第一次使用測量支架所建立的車身坐標系，第二次使用后尾燈的三個安裝孔作為基準，建立的局部坐標系[2]，在局部坐標系下進行再次測量，為方便觀測與解釋，此處給出結(jié)果所有三坐標測量結(jié)果均為“T”值（“T值”是數(shù)模坐標點沿矢量方向，即測量機在測量該元素的測針回退方向，也是該元素所在的法線方向的偏移量，直觀的表現(xiàn)了測量部位在矢量方向的盈虧[3]），單位為（毫米）mm。結(jié)果如圖1 、圖2所示。

圖1 車身坐標系測量結(jié)果

圖2 局部坐標系測量結(jié)果

由圖1可以看出，車身坐標系下，尾燈與側(cè)圍搭接處的面差點前端頂尖處較高，最高面差達1.6 mm，后端較低，且上部的位置塌陷更為明顯，下部則漸漸趨于平緩并逐漸趨于零點；間隙點方面頂尖處同樣較高，最高處可達1.08 mm，而尾部方向上下均逐漸趨于零點。由數(shù)據(jù)直觀分析，若大燈為理想狀態(tài)，由車身鈑金測量大燈，面差應(yīng)上部偏高，頂尖處偏低，下部逐漸趨于零，間隙標準為1.2 mm±0.8 mm，則上部應(yīng)為0.2～1.2 mm之間，靠近頂尖處估計出可以達到無縫隙，下部則基本趨于1.2 mm附近。

由圖2可以看出，局部坐標系下，尾燈與側(cè)圍搭接處的面差點整體偏低，下部較上部更為明顯最大可達1.44 mm，但下部與上部分開看整體趨于平緩；間隙點方面沒有偏差極大的點，最大偏差在頂尖處-0.5 mm，其余點基本不超過0.3 mm，且整體平緩。由數(shù)據(jù)直觀分析若大燈為理想狀態(tài)，由車身鈑金測量大燈，面差應(yīng)下部偏高，上部基本處于零位附近；間隙應(yīng)基本處于1.2 mm左右，頂尖處可達1.7～2.0 mm。

3 實車匹配結(jié)果分析

兩次測量的整體趨勢幾乎相同，但結(jié)果給于觀測者的直觀感受完全不同。當然，工程師在分析數(shù)據(jù)時不可能只使用到間隙面差的位置度信息，同時還會與尾燈安裝孔的位置度、大燈的狀態(tài)結(jié)合分析，但終究不直觀，多方面的綜合分析依靠人腦的計算也不夠準確。直接使用安裝孔做基準孔，省去了結(jié)合分析，給出更直觀，使分析更簡便[4]。

為將其它影響因素降至最低，選用CUBING的尾燈開口檢具與車身處的匹配，結(jié)果如圖3所示。

圖3 CUBING開口檢具匹配狀態(tài)

圖3表示實測間隙與面差（遠離間隙的一排數(shù)據(jù)為間隙，靠近間隙的一排數(shù)據(jù)為面差），上部面差均處于-0.3～0.2 mm之間，下部面差均處于0.8～1.3 mm；上部間隙均處于1.2 mm附近，頂尖處達到1.6 mm，下部間隙均處于1.2～1.6 mm。

由實際匹配可以看出，得到實測結(jié)果更加接近局部坐標系測量結(jié)果的預(yù)先分析。其顯示狀態(tài)更加直觀，更加真實，更容易判斷，與數(shù)據(jù)讀取者的初始判斷更貼近，因此也更益于數(shù)據(jù)分析者更方便、直觀的發(fā)現(xiàn)問題，分析問題。

4 結(jié)束語

因此，在面對車身較獨立區(qū)域匹配問題，尤其間隙面差問題時，應(yīng)更多的使用局部坐標系，以提高工作效率，提升判斷的準確度。工作過程中也應(yīng)更多的尋求不同的方法求證同一個問題，感性的對某一結(jié)果的信任程度過高，便可能導致判斷的偏差，而尋求不到問題的真因。