案例-汽车整车三维测量

杭州先临三维科技股份有限公司汽车整车三维测量案例
汽车整车三维测量
长安汽车工程研究院坐落在重庆渝北空港经济开发区,成立于1995年,是全国首批国家认定企业技术中心之一,拥有3000多人的科研开发队伍,其中核心技术人员200多人。

作为长安汽车集团自主创新的前沿基地,长安汽车工程研究院已具备了较强的自主研发能力,具备汽车造型设计、工程化设计、仿真分析、试验开发评价、样车试制五大能力,拥有国内领先的汽车排放和环境试验室、一流的加工中心及试验检测手段等,承担了多项国家“863”重大科研项目。

技术要求:在进行整车三维测量时,由于被测物体较大,仅仅采用三维扫描仪进行整车测量的话,会造成累计误差过大,造成数据无法进行使用。

解决方案:
•首先利用Shining3D-Metric三维摄影测量系统进行三维摄影测量,获得高精度的全局框架点数据;
•再将框架点数据导入Shining3D三维扫描仪进行三维扫描,以框架点数据为骨架进行三维数据的拼接,从而有效地消除累计误差,提高数据测量的精度。

扫描现场照片
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整车全局框架点图示 整车数据局部显示图 。

三坐标测量机在汽车整车检测中的应用摘要：目前我国的汽车制造业水平不断提升，汽车的质量好坏在进行出厂之前都需要通过检测合格后才能出厂，车身的检测是汽车零部件的重要部分，三坐标测量机主要是针对汽车整车进行检测，该检测机器具有高精度，高速度的特点，并且对于测量的数据也能很快的进行处理，能够满足大量的汽车整车检测任务的需求，因此越来越多的汽车整车检测中应用三坐标测量机进行检测。

关键词：三坐标；汽车；检测引言汽车整个生产过程中会有主观和客观上的误差出现，这些误差的出现会对于汽车未来的使用会有着一定的影响，因此在汽车整车检测中需要采用更加精端的设备进行检测，传统的测量方式和夹具检测无法检测到材料自然变形，同时这样的检测会有着较高的客观因素存在影响，检测效率低下，在长期的发展中逐渐的被淘汰，取而代之的高效率，高精度的三坐标测量机。

一，三维坐标测量原理随着我国的汽车生产水平逐渐提高，汽车生产线上更多的是使用智能化的生产设备，汽车车身的每一个零件在组装的过程中都有自身的坐标，我们统称为工件坐标系，对于工件的测量都是在工件的坐标系中进行测量的，但是车身整体测量由于体积较大，并且车身存在不规则的形状，很难应用简单的测量手段进行数据测量，而三坐标测量机能够有效的解决这个问题，由于三坐标测量机具有较高的灵活性，在汽车车身检测过程中起到了很大的作用，检测过程中通过对于各个零件的坐标进行定位，从而确定是否完全符合预计效果。

三坐标测量机普遍具有高精度、高速度、很好的柔性、很强的数据处理和适应现场环境的能力，尤其是丰富的、不断扩展的软件功能，目前愈来愈多的应用于汽车车身检测中。

车身检测的特点汽车车身测量是保证汽车质量的重要检测手段，由于汽车车身在加工和工艺装配的过程中可能会出现车身发生改变，导致汽车规格尺寸不达标，当然除了这些主观因素的影响，同时也有测量仪器产生的误差，导致车身数据测量不准确，长期以来在工作中发现普遍存在的两种误差产生原因，首先是传统测量技术存在缺陷，由于汽车车身多数是由各种类型的钣金焊接而成，在自然环境下使用传统的测量技术所得到的数据有着较高的误差，进而影响到整个测量。

车辆空间尺寸三维测量方法探索发表时间：2018-12-20T09:44:27.960Z 来源：《基层建设》2018年第33期作者：刘冠男李小军沈建国[导读] 摘要：本文主要介绍如何采用先进测量仪器以及辅助工装，实现车辆三维空间尺寸的高精度测量，填补车体生产制造中空间尺寸检测手段的空白。

长春轨道客车股份有限公司客车制造中心吉林长春 130062摘要：本文主要介绍如何采用先进测量仪器以及辅助工装，实现车辆三维空间尺寸的高精度测量，填补车体生产制造中空间尺寸检测手段的空白。

本文通过设计制作专用测量辅助工装、取点投影、建立坐标系、定点测量、选择最佳拟合、跳转设备、继续采点等一系列措施手段，经过现车验证，获得车辆空间尺寸的测量数据，为后工序的调修、组对、机械加工提供了准确数据支撑。

关键词：空间尺寸；三维测量；低地板城铁；精度1 概述随着科技的不断发展，以及城铁车技术要求的不断提高，精确测量技术的作用显得日益重要，这对产品精度质量提出了更高的检测要求。

100%低地板立体底架钢结构组焊后的三维空间尺寸测量采集工作对我们提出了严峻的考验。

经过调研、策划，公司配置了精确测量设备——FARO ARM测量臂。

但是只拥有先进的设备是不够的，我们通过对车辆结构的细致研究和功能性分析制定了测量辅助工装、测量定位基准、坐标系转换、数据采集实现等方法。

实现了立体底架钢结构铰接座间距、枕梁与空气簧座相对尺寸、端侧拉铆面倾斜角度等的测量，同时实现了数据误差显示、对比，较大幅度提高了现车检测水平，为车辆三维空间尺寸的精确测量提供了范例。

此项技术陆续推广应用在了美国波士顿项目激光焊工装弧形的高精度测量和悉尼双客底架端部机加前测量。

2 测量设备及测量方法的研讨2.1 数字化测量设备的简介工作原理介绍：测量臂采用光栅码盘来记录探头任意姿态时的转角。

通过固定的臂长与实时变化的角度的记录可以换算出探头在任意点位置的坐标值。

在轴上的温度传感器及补偿系统，可以保证在环境温度下稳定测量。

三坐标测量机在汽车整车检测中的应用研究摘要现代汽车生产企业，在进行汽车的生产和制造的过程中，不仅十分关注汽车的设计研发与生产环节，而且还对汽车的整车检测加大了关注力度。

本文首先简单概述了三坐标测量机的类型和应用特征；其次，分析了三坐标测量机在汽车整车检测中的应用模式，希望能为该领域关注者提供有益参考，提高汽车生产检测领域的总体发展水平。

关键词三坐标测量机；汽车整车检测；薄壁件检测前言随着我国国民经济的发展以及科学技术水平的提升，国内汽车生产与制造，尤其是汽车整车检测方面，得到了社会各界的广泛关注。

汽车的整车检测离不开三坐标测量机。

该项机械设备是20世纪50年代之后，将各个领域的先进技术集中起来，研发而成的一项精密型计量检测设备。

三坐标测量机的合理应用，可以有效地提升汽车整车检测的效率，优化检测的效果。

1 三坐标测量机的类型与特征1.1 常见的三坐标测量机类型常见的三坐标测量机主要有水平臂测量机、活桥式测量机和固定龙门型测量机。

其中，水平臂测量机还可以被继续划分为单水平臂和双水平臂两种不同的类型。

此种类型的三坐标测量机，主要被应用到车身和大型配件的检测当中。

此外，活桥式的测量机，具有较高的精准度，此种类型的三坐标测量机主要被应用到复杂形状的薄壁工件测量中，在生产现场应用活桥式测量机可以对中小型冲压件进行焊接和在线测量。

固定龙门测量机的精度要明显高于水平臂测量机设备。

此种类型的三坐标测量机基本上被应用在航空或者汽车等细长件的检测工作之中[1]。

1.2 三坐标测量机的应用特征传统的检测方法在进行测试工作中，基本上使用的测试方法，都是根据测试要求，制定相应的定位与夹紧方案。

之后，制作出相应的夹具。

按照既定的测试方案与测试标准，在三坐标测量机的工作台面上，根据定位将夹紧装置安装起来。

进入到现代化的规模化生产阶段，传统的测试方式已经不能适应汽车整车测试的需求，多种不同品种和规模的汽车，要求进行柔性测量。

因此，在将水平臂测量机、活桥式测量机和固定龙门型测量机应用到汽车整车检测当中时，要采取柔性管理策略，体现出柔性测试的特征。

浅析三坐标测量机在白车身测量方式中的应用摘要：车辆设计时应该重视产品质量,特别是白车身的拼焊精度,缺少的便是对汽车白车身的质量检测。

本篇文章重点利用对三坐标测量机的工作原理和汽车白车身测量的定义的简单阐述,来讲解了在汽车白车身测量中广泛的使用三坐标测量机的基本原理和含义。

并详细分析了三坐标机在检测汽车白车身质量中的各个环节,把最先进的三维坐标检测技术运用于汽车白车身品质测试,可以提高白车身的制造精度,从而提升整车的装配精度。

关键词：三坐标测量机；白车身测量；制造精度；装配精度中图分类号： U461.22；T-651.1Analysis on the application of CMM in BIW measurementAuthor Name ：Chen Yin Xiang、Xiao Yao、Zheng Zhi Hong、Liu Miao Miao、Mao Gan Ping、Jiang Chun Hua(GAC Passenger Car Co., Ltd., Guangzhou, Guangdong 511434)Abstract：The vehicle design should pay attention to the product quality, especially the welding precision of the body in white. Whatis missing is the quality inspection of the body in white. Thisarticle focuses on the working principle of CMM and the definition of auto body in white measurement, to explain the basic principle and meaning of the widespread use of CMM in auto body in white measurement. It also analyzes each link of the three coordinate machine in testing the quality of automobile body in white in detail. Applying the most advanced three-dimensional coordinate testing technology to thequality testing of automobile body in white can improve the manufacturing accuracy of the body in white and the assembly accuracy of the whole vehicle.Keywords: Coordinate measuring machine; BIW measurement; Manufacturing accuracy; Assembly accuracy0引言白车体是现代车辆制造与生产中的关键部分,白车体制造过程中包含了由多少个冲压单件连接成分的总成,再将各个部分总成连接成白车体的骨架系统总成,至白车体。

三维仿真设计在汽车设计中的应用随着计算机技术在汽车设计上的飞速发展而应用起来的三维仿真设计技术将CAD/CAE/CAM技术设计、分析当中，改变二维设计的格局，使产品设计人员在方案设计阶段就能在计算机上仿真设计产品，并对设计产品进行虚拟构造，在减少设计失误的同时，避免设计、加工过程中的浪费和损失，降低成本，缩短设计周期，又提高了设计质量，增强产品的竞争力。

同时现代CAD/ CAE/CAM系统使用统一数据结构，支持并行工程，形成的新的系统集成优化的科学技术，已经被广泛应用于现代汽车设计。

1 三维仿真设计技术特点及应用三维仿真设计技术是在计算机环境下完成产品设计的创造、分析和修改，以达到预期的设计目标。

一方面，产品设计构思可以通过计算机应用三维仿真设计技术展现出来，并及时进行产品的造型设计、外观设计；另一方面，通过虚拟装配、机构运动仿真进行尺寸干涉检查和运动干涉检查，可及时发现设计中的错误。

而应用有限单元法和优化方法可以极大地提高设计精度，保证产品的设计质量。

在现代的汽车设计中，有限元分析与优化、三维实体造型设计、虚拟装配、机构运动仿真已构成了现代的汽车设计不可缺少的组成部分[1]。

1.1 三维造型设计及其二维工程图三维造型设计是三维仿真设计技术的基础。

现代汽车设计应用较多的三维建模软件如CATIA、UG、PRO/E等提供了能满足多种设计需求的建模建模方法，可进行实体、特征、自由曲面、线框和参数化建模等；既可以在计算机上建立产品零件的大致形状并根据特定要求生成参数化的实体模型，又可以根据产品特征直接进行实体建模。

完成后的三维实体模型，可用于制作产品样本、投标报价等，适应设计评审和市场竞争需要，提高产品的竞争力。

而且，可以直接由三维模型生成二维工程图，当实体模型改变时工程图尺寸会同步自动更新，可以从根本上杜绝传统的二维工程图设计中尺寸矛盾、丢线、漏线等常见错误，保证了二维工程图的正确性。

如图1所示为车架的三维实体模型。

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BA工具技术三维坐标测量技术在汽车车身检测中的应用郑摘俊邾继贵天津大学叶声华要：以汽车车身在线检测技术的三种检测手段为例，讨论了三坐标测量机、视觉检测系统和测量机器人的三维坐标测量原理以及应用。

关键词：三维坐标测量，视觉检测，机器人，车身!""#$%&’$() (* +, -((./$)&’0 10&23.$)4 50%6)(#(47 $) !3’(8(9$#0 :)#$)0 10&23.$)4!"#$% &’$ !"’ &(%’( )# *"#$%"’+!92’.&%’：,"# -. /0012($+3# 4#+5’1($% 61($/(67# +$2 +667(/+3(0$ 08 -. /0012($+3#， 9(5(0$ #:+4($($% 5;53#4 +$2 4#+5’1($% 10 -.= 引言面对竞争日益激烈的汽车市场，汽车车身的生存周期正在迅速缩短，汽车车身关键质量控制点的在线检测技术越来越受到国内外汽车生产厂家的重视。

相对而言，车身是一种比较特殊的汽车部件，作为一种大型的柔性三维薄壁冲压焊装总成，其形状复杂，制造时不仅需要保证关键质量控制点的三维位置尺寸，还要求其功能尺寸的精确性。

因此，采用传统的定性检测手段，如检测样架，已经无法满足产品更新速度和产品质量的要求，现已有逐渐被淘汰的趋势。

近年来国内外汽车行业出现并采用的检测手段主要有：三坐标测量机、经纬仪、激光跟踪仪、以及测量机器人、三维激光视觉检测系统等，其中三坐标测量机、测量机器人和三维激光视觉检测系统应用最为广泛，在国外已经成功应用于车身生产线上，下面就各自的测量原理以及在车身生产线中的应用情况分别加以探讨。

车身三维尺寸视觉检测系统班级：自动化4班姓名：马晓明学号：30112031501．引言随着车辆在中国的普及，越来越多的家庭会拥有属于自己的轿车，但是车辆事故也不可避免的随之而来。

很多车主在发生一些小事故后会很自然的开去修理厂进行修理，但是目前中国大多数的修理厂只会进行一些简单的人工测量与修理，并不能对车辆进行科学，精准的测量与评估，因此会导致很多二次事故。

车辆发生事故后，如果采用简单的人工测量和修理，车辆在以后使用中还可能出现跑偏，共振，轮胎非正常磨损等故障，造成严重的生命财产损失。

但是如果我们采用车身三维尺寸视觉检测系统就可避免这些后续事故。

不仅如此，该视觉检测系统同样可以用于汽车生产现场，检测出场汽车是否满足质量要求。

这一技术的应用不仅能快速检测大量汽车样品，而且能节约很多人力，降低生产成本。

2．车身三维尺寸视觉检测原理典型的车身三维尺寸视觉检测系统原理如图所示。

该系统包括多个视觉传感器，全局校准，现场控制，测量软件等几部分。

每个视觉传感器是一个测量单元，对应车身上的一个被测点，系统组建时，所有的传感器均已统一到基准坐标系下( 即系统全局校准) ，传感器由系统中的计算机控制。

测量时，每个传感器测量相应点的三维坐标，并转换到基准坐标系中，全部传感器给出车身所有被测点的测量结果，完成系统测量任务。

3. 视觉检测系统步骤（1）图像获取双台相机获取：可有不同位置关系（2）相机标定确定空间坐标系中物体点同它在图像平面上像点之间的对应关系。

a)内部参数：相机内部几何、光学参数b)外部参数：相机坐标系与世界坐标系的转换（3）图像预处理和特征提取预处理：主要包括图像对比度的增强、随机噪声的去除、滤波和图像的增强、伪彩色处理等；特征提取：常用的匹配特征主要有点状特征、线状特征和区域特征等（4）立体匹配：根据对所选特征的计算，建立特征之间的对应关系，将同一个空间物理点在不同图像中的映像点对应起来。

立体匹配有三个基本的步骤组成：a)从立体图像对中的一幅图像如左图上选择与实际物理结构相应的图像特征；b)在另一幅图像如右图中确定出同一物理结构的对应图像特征；c)确定这两个特征之间的相对位置，得到视差。