FARO便攜式三坐標測量設備成功解決汽車制造中的測量難題

　　位于美國密歇根州Livonia市MI的Magna汽車檢測中心（Magna Automotive Testing, MAT）的使命很簡單：即促使汽車和卡車無論在機械意義上還是在人體工學上，都能夠更加良好地行駛酷匹，并確保其零部件運轉(zhuǎn)良好镇锣。MAT是英提爾(Intier) 汽車公司的商業(yè)檢測機構(gòu)，它為三大汽車制造商解決制造方面的困難硼琢，同時也為其本集團的制造決策層服務一宁。
    MAT的工作范圍十分廣泛，能夠檢測從車輛原型到其制造過程的一切細節(jié)瞄邪。在給定的一周內(nèi)距痪，他們可以承擔測試一個升降門，數(shù)字化地捕捉汽車內(nèi)部的平面圖（布局結(jié)構(gòu)）简软，完成一條焊接線的質(zhì)量分析蛮拔，對未出藍圖的結(jié)構(gòu)做逆向工程，或針對工裝夾具進行臨界尺寸校正等任務痹升。
    MAT工作的核心反映在快速而精準的測量建炫。用可靠的三維數(shù)據(jù)，可以測定各組件加工的精確度疼蛾，工件安裝點的三維布局圖肛跌，甚至充當OEMs（解決原始設備制造商）的問題故障檢察員。

精確性察郁、簡易性衍慎、靈活性
    十年前，英提爾(Intier) 汽車公司通過傳統(tǒng)量具來獲取三維數(shù)據(jù)皮钠，但是那些工具并不精確稳捆，并且容易造成讀取錯誤赠法，從而并不能解決只有通過誤差極小的測量才能確定的問題。此外眷柔，工程師們所需要的細節(jié)遠遠超過他們通過機械的工具得來的數(shù)據(jù)棋叁。比如說，三點就可確定一個平面允纬，但一個曲面卻需要500個或者更多的點來精確表現(xiàn)一個斜面或者弓形的變化。另外历恨，工程師們需要能夠在一個數(shù)字環(huán)境中操作氯也，而正是在這個數(shù)字環(huán)境中，汽車制造商們開始掌控新型車輛的發(fā)展啃栋。
    傳統(tǒng)的坐標測量機能夠測量密度饮估，但必須通過不斷調(diào)整才能測量不同部位的密度，因此所能測量的形狀有限殴据。除此以外墙目，傳統(tǒng)的坐標測量機還不能被移動，任何需要測量的東西都必須被搬運到其放置之處又信。
“突破傳統(tǒng)儀器的測量范圍胰绢，測量微小尺寸的變化的精確度對我們?nèi)找嬷匾保琓odd Hovey抛冗，這位負責MAT的質(zhì)量監(jiān)控小組領(lǐng)頭人如此解釋切省，“因為我們的很多工作需要現(xiàn)在完成，通常是在機器的旁邊或者是在一個模型車間里帕胆〕Γ”
    在20世紀90年代早期，MAT的工程師發(fā)現(xiàn)FaroArm的3-D數(shù)字化設備能夠克服機械測量儀器的缺陷懒豹。這是一種便攜式的臂式的數(shù)字測量機芙盘，它能夠捕捉其球測頭范圍內(nèi)的任何一點，精確程度達0.0005英寸脸秽。測量方法很專業(yè)儒老，它利用Arm尖測針來檢測部件、模具或底盤的表面豹储。在手提電腦上安裝好兼容CAD的CAM2軟件贷盲，它會將物體表面上測試到的點記錄成連續(xù)線或離散線。隨著越來越多的點的匯集剥扣，在電腦屏幕上會呈現(xiàn)出物體表面的數(shù)字化圖象巩剖。
    由于FaroArm的高精度和便攜性的特點，它已成為應用于航空航天钠怯、汽車制造以及OEMs制造領(lǐng)域中的權(quán)威工具佳魔。又因其能在短短幾分鐘內(nèi)標明幾乎所有表面的尺寸（而不象使用傳統(tǒng)坐標測量機那樣需要冗長的程序設計）讳蜂，產(chǎn)品的加工過程不再死板，也不用經(jīng)過煩雜的調(diào)研過程惧仪。
    Hovey肯定地說：“使用FaroArm時两猛，在大多數(shù)情況下，數(shù)據(jù)的快速收集徹底地降低了收集過程的成本蠕艳⊥指危”
    MAT工程師會經(jīng)常面對幾乎不可測量的表面，即圍繞部件或位于部件后面或者隱藏于部件內(nèi)部的表面磺则。當需要在車底或引擎下方工作時玩困，這種情況尤為常見。
    “我們所要測量的許多表面所在的位置往往被其他的部件所遮擋”牧俩，質(zhì)檢部的主任Todd Hovey說：“因為Arm的關(guān)節(jié)臂具有六自由度特性脉鼻，所以我們能夠完成其它方法無法測量的任務》谅酰”

人體工學和制造工藝
    隨著汽車外形設計逐漸朝著空氣動力學方面的演變度姑，汽車的內(nèi)部也正快速朝著更符合人體工學方向的演變。部分原因是由于MAT工程師的努力呈枉，他們和OEM工程師一起致力于車輛模型試制階段的研究趁尼，以便在這些模型變成新型汽車之前找到設計上的缺陷。
    此外碴卧，數(shù)字化環(huán)境的模擬使用比依靠傳統(tǒng)工具測量（直接在硬件上操作起來）更方便弱卡，MAT工程師們利用數(shù)字化重建了汽車內(nèi)部的空間——包括儀表板，方向盤住册，車門表面婶博，中央控制器以及前面板等細節(jié)。這一復雜的程序就象一個平臺（一個虛擬的坐艙）荧飞，在這里凡人，OEM可以使用各種特殊的軟件來評測具體的人體工學問題。例如叹阔，針對不同的人體部分采用不同的工學標準挠轴，就能夠計算出視線位置，根據(jù)乘客坐姿調(diào)整前面板的位置耳幢，或者重新配置方向盤岸晦，儀器或者控制器。
    在車座制造過程中痪僵，MAT工程常常使用一種名叫‘Oscar’的人體模型螃浑，它是工業(yè)制造標準的人體模型。
    “我們把儀器送到世界各地的車椅生產(chǎn)商那里，來幫助他們定位用于全新座椅設計中的至關(guān)重要的H(臀)點诵城⌒髅Γ” Hovey介紹說，“這個點是評估座椅定位及舒適程度的定位點慷组，有了Oscar人體模型來定位肘渔，我們就能準確地建立這個點，以供座位設計者應用人體要素軟件來估算腿的放置空間溢棱，背部輪廓和頭部的位置繁莲。”
    評估汽車各部分的裝配草案也是MAT工作范圍的一部分吩伊。舉例來說石葫，完成的車門面板、儀器面板和前面板的制造工藝都需測量钻局。MAT的工程師們根據(jù)匹配面比較面板和元件的位置，然后將他們的測量結(jié)果與嵌入的CAD圖像做比較口柳，在CAM2測試軟件中苹粟，超出公差范圍的部分用紅虛線標出。

動力學
    盡管成百上千個小時用在評估和測試上跃闹，一些缺點仍被帶入產(chǎn)品中嵌削。這些反饋通常來自消費者，汽車制造商就此投入解決這些問題望艺。他們經(jīng)常征集MAT團隊的見解苛秕，特別是有關(guān)動力學方面的煩人的小故障。
MAT類似用處理人體工程學問題的方法處理動力上的不穩(wěn)定性：先使用FaroArm建立數(shù)字環(huán)境找默，然后將分析軟件應用于此環(huán)境空間中來找出問題艇劫。
    Hovey給出了這個過程中的一個例子：“特殊汽車款式的客戶經(jīng)受著駕駛桿帶來的高頻率震動，制造商已經(jīng)調(diào)查過但發(fā)現(xiàn)所有的傳動裝置的轉(zhuǎn)動元件都處于平衡狀態(tài)惩激，并且都能獲得很好的支持店煞。在那種情況下，他們會請我們來測試問題所在风钻∏牦埃”
    “我們抬起汽車然后模擬所有傳動裝置的轉(zhuǎn)動元件及它們的支持，將這些圖像傳入分析軟件缎选，我們查明當行駛速度到達一個特定速度時展管，傳動裝置中的共振通過駕駛桿反饋出來。根據(jù)我們的信息否胜，公司加固了支持部件來改變共振頻率瓣老，使它能在傳動裝置可能達到的任何頻率下都不受影響。”
內(nèi)部支持
    英提爾(Intier) 汽車公司的某些分部也是MAT工作組分析服務項目中最好的客戶狞衷。
    “我們公司擁有10臺FaroArm做服務剩耸，它們大部分都是在線應用，在成品前檢查各部分要點及拼裝狀況久耍。但因為這儀器有在Livonia地區(qū)有著廣泛的應用士宏，很多公司經(jīng)常請我們幫忙予以技術(shù)支持⊥置螅”Hovey說到掐悄，“比如，他們需要寫一個宏程序來一遍遍檢查某些特殊的尺寸刻渔，我們就能解決這些問題帅刀。”
    然而远剩，更多時候扣溺，一個產(chǎn)品部門會需要我們幫助重新配置一個大件產(chǎn)品或測試裝備。
    “這就是Arm設備真正省時間的地方”瓜晤，Hovey說锥余。“對于Arm來說痢掠，一個焊件的轉(zhuǎn)角和測試臺例如多動作模擬裝置只不過是另一個三維圖像驱犹。當我們進入一個加工車間，我們能在幾分鐘內(nèi)測量30或40個裝配洞眼足画，至多不超過一小時雄驹。一旦它需要重新裝配，我們能準確定位淹辞，設備停工期會被大大縮短医舆。”
    總的來說桑涎，MAT工作組發(fā)現(xiàn)FaroArm的作用是不可缺少的彰莲。“不依靠FaroArm烈瘸，我們很難為我們的客戶服務泳疗。”Hovey說范般。

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