汽车研发与非接触式测量技术.PDF

汽车研发与非接触式测量技术 日前，《财富》发布了“2016 年《财富》中国500 强”，上汽集团以6704 亿元营收位列第五位，成为汽车行业排名最高的企业， 也是今年榜单中唯一进入前十的车企。汽车及零配件行业榜单方面，共有25 家公司上榜，其中包括20 家整车企业。 汽车行业近年来在国内快速发展，基础在于汽车生产水平不断进步。汽车生产水平的进步，来源于汽车研发工作的突破，而汽车 研发中不断的技术积累和进步，从材料选择到车型设计，从座椅摆放到轮胎，都离不开测试技术的进步。近年来，非接触式测量技术不 断在汽车行业中应用，在带来检测方式突破的同时，客观上也推动了汽车研发工作的突破。 什么是非接触式测量技术 随着科学技术和工业的发展，测量技术在自动化生产、质量控制、反求工程及生物医学工程等方面的应用日益重要。传统的接触 式测量技术存在测量时间长、需进行补偿、不能测量弹性或脆性材料等局限性，因而不能满足现代工业发展的需要。非接触式测量技术 是近年来发展起来的，其测量基于光学原理，具有高效率、无破坏性、工作距离大等特点，可以对物体进行静态或动态的测量。此类技 术应用在产品质量检测和工艺控制中，可大大节约生产成本，缩短产品的研制周期，大大提高产品的质量，因而倍受人们的青睐。随着 各种高性能元器件如CCD、CMOS 等的出现，非接触测量技术得到迅猛的发展。非接触式测量不需要与待测物体接触，可以远距离非破 坏性地对待测物体进行测量。 非接触式测量应用1——汽车三维扫描逆向 非接触式测量在汽车研发中的应用，最常见的就是汽车三维扫描逆向。三维扫描是一种很常见的非接触式测量技术应用，不论是 激光、白光还是蓝光的三维扫描设备，都不需要接触被测物体，即可测量物体的空间点坐标，重构物体的三维形貌。在汽车研发中，研 发人员经常会对一些曲面较多且不规则的零部件做逆向，这些零部件不仅难以测量，效率低下，而且勉强测量后逆向的误差也较大。在 三维扫描技术发展并应用之后，汽车逆向的效率和精度均有了大幅度提升。国产汽车近年来能够奋起直追，大跨步向世界先进汽车品牌 靠近，三维扫描技术是一块不可忽视的基石。除了零部件逆向之外，三维扫描技术还可以用于整车逆向，从而对汽车车身进行进一步的 优化设计。在生产中，三维扫描技术还经常用来做质量检测（数模对比），一方面保证铸件、冲压件、注塑件等的精度，另一方面指导 生产工艺改进。 非接触式测量应用2——汽车轻量化研究 汽车的轻量化,就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整备质量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗, 降低排气污染。除了车型持续优化，结构不断改进外，采用轻质材料和减薄车身板料厚度是汽车轻量化实现的常用措施。 轻质材料包含金属和非金属，如铝、镁、钛合金，塑料聚合物材料及陶瓷材料。这些材料的力学性能测定，使用传统的应变片、 传感器、引伸计方法时，有三个关键的问题难以解决。首先，对于质量形体相对小的样本来说，传统接触式测量会导致接触面的变形， 从而影响到测量结果的准确性。其次，接触面不能太光滑——光滑的接触面会造成接触式测量时发生打滑的现象，这也会影响测量结果。 第三、接触式测量的精度依赖于敏感的电子元件，而许多材料在试验过程中发生断裂的话，断裂时释放的能量（特别是复合材料或脆性 金属）足以损坏这些电子元件。 非接触式方法不仅可以解决以上的问题，从而更加适应轻量化研究中大量新型材料、金属材料的力学性能检测，同时在大变形、 高速冲击变形等实验中也凸显出相比传统接触式方法的巨大优势。 上面说过，汽车轻量化常用的措施中，一方面是新型轻质材料的应用，另一方面是金属薄板厚度的降低。非接触式测量除了应用 于汽车轻质材料的力学性能检测中，在板料成形应变变形的测量中，其也已日益成为主流。上汽、广汽等汽车研发机构，目前都开始引 进使用这方面的系统。 非接触测量应用3——汽车NVH 研究 NVH 标准，即噪音(Noise)、振动(Vibration)、 声振粗糙度(Harshness)三项标准，通俗称为乘坐轿车的“舒适感” 。NVH 是汽车工 程领域一个比重很大的研究方向。从市场角度来说，用户对汽车舒适感日益严苛的追求，给这方面研究提供了市场驱动力；从技术角度 来说，汽车中大量的故障问题都与NVH 有关。因此各大公司研发费用一般至少五分之一消耗在解决车辆的NVH 问题上，中高档轿车在 研发期间与NVH 有关的实验量非常大。 随着大量研究机构和企业单位对NVH 的重视，相关实验的对象越来越广，动态性能的指标要求