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  • 3D数字化加快汽车开发进程

    在目前的商业环境中,汽车OEM厂商和一级供应商在如何削减成本、加快新车的开发进度,以及发挥其位于世界各地的设计、工程和制造中心最大效益等方面面临着巨大的压力。与此同时,它们还必须保持优异的产品质量,以便在要求更为苛刻的消费者面前保持其品牌的完整性。

    三维(3D)数据在这里正发挥着重要的作用。在过去的十年间,产品开发周期已从36个月降至20个月,所以,汽车制造商们正力争通过利用三维技术进一步缩短开发流程,并同时开展某些设计工作。

    目前,三维信息正在打破CAD平台与工程部门之间的障碍。汽车制造商们正借助三维数据来显示实物的实际测量几何形状和尺寸,从而帮助弥补众多汽车开发过程中所存在的不足。

    所采集到的显示复杂部件几何图形和特征的数字化数据

    这些采集的三维数据包括点云和多边形网格(STL)以及所生成的快速表面数据(NERBS曲线),可用来支持各种各样的应用。汽车OEM厂商和供应商可以将这些数据用于众多领域,包括交互式外形设计和产品设计、加快加工进度,以及解决在试产改良期间的组装与完装度问题。
    通过常用的工业测量系统,如坐标测量机(CMM)和触摸探头等,能够首先获得可靠的现场三维信息。不过,尽管这些系统所产生的小数据集对计量工程师来说是理想的,但它们难以达到所需数据的传输速度和丰富度,也就无法提供有关汽车外形设计模型、原型、车身部件和工具的全表面信息。
    此前,汽车行业一直要求开发出新的系统,该系统可以很容易地对不同行业环境中的大小物体进行全三维测量。因此,自90年代开始,先进光学技术系统一个新的分支应运而生。该系统由于在数据采集过程中使用安全白光,而被称为白光测量系统。

    CogniTens下属于海克斯康计量产业集团(Hexagon Metrology group),成立于1995年,是最早在汽车市场中开发和引入三维白光测量系统的厂家之一。它所生产的Optigo和OptiCell系统主要基于获得专利的光学和数字图像处理技术。

    CogniTens的技术可以将瞬间获取到的数字图像转换成密集的点云信息。此外,CogniTens具有测量不同的几何形状和所关注的制造特性的强大的二维或三维能力。这些技术结合在一起形成一种新的解决方案,满足了汽车行业对尺寸检测以及逆向工程应用的要求。

    计量驱动的逆向工程

    最新的Optigo和OptiCell系统采用快速曝光数字立体视觉技术,来收集目标物体的二维和三维信息,可以对目标物体进行全面而又高度精确的测量。利用这些数字图像,CogniTens系统可以自动生成精确的三维模型、即用测量和空间分析结果。

    CogniTens近来推出了一套计量驱动的逆向工程软件包,它是基于通过Optigo和OptiCell系统所收集的丰富的表面和功能测量数据,可输出优质的三维效果。目前,CogniTens正与InnovMetric和Geomagic等领先软件供应商合作,提供业内最佳的多边形网格和逆向工程的无缝集成。
    新的解决方案提供了一些先进的功能,如几何图形经过优化的三维数字化全自动操作、以计量为基础的三维特征模拟、锐边和锐角模拟,以及过滤无关的三维数据。该解决方案还可对这些格式统一的STL输出文件进行优化,使其可用于多个下游产业的计量以及工程和产品设计应用。
    通过将三维白光测量技术与三维数据处理软件相结合,CogniTens在汽车原型、部件、组装和工具的数字化和模型化方面正取得飞速发展。这进一步扩大了三维计量大数据集的用途,并为加快汽车的设计、工程和制造进程提供了新的机会。

    丰田、通用、马自达、菲亚特、梅格纳(Magna)、标致雪铁龙以及荻原(Ogihara)等汽车OEM厂商和供应商已经在利用该项技术来支持其不同的用途,并且它还实现了经营成本的降低以及工艺的改进。

    数字化数据采集给汽车OEM厂商和供应商带来的效益

    • 用途:采集来自模型的设计和外形变化
    • 所获得的效益:概念设计开发速度加快,减少反复
    • 用途:对冲压模铸件数字化,以便调整加工刀具轨迹
    • 所获得的效益:数控机床产量提高30%
    • 用途:将现有的部件和工具采用逆向工程返回至计算机辅助设计(CAD)
    • 所获得的效益:缩短了制造三维模型的时间,提高了模型与实物的几何图形和尺寸的逼真度
    • 用途:在三维环境下对组装元件进行虚拟匹配
    • 所获得的效益:提前确定生产元件之间可能存在的对立和不匹配状况,启动期间解决问题的速度加快
    • 用途:对生产工具进行虚拟存档,以用于今后的维护或复制
    • 所获得的效益:减少了手工转换,加快了完成量产的改进速度
    • 用途:材料成形性和回弹性的分析
    • 所获得的效益:使CAD设计原则适应了今后项目的要求,缩短了实验过程。