眾所周知，在汽車設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)、機(jī)器人和3D打印技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越普及。福特虱子公司甚至還建立了沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室，讓設(shè)計(jì)師戴上耳機(jī)，可視化設(shè)計(jì)未來(lái)汽車的內(nèi)部和外觀。
雖然先進(jìn)的技術(shù)給汽車制造帶來(lái)了很多創(chuàng)新，但傳統(tǒng)的手工操作和測(cè)量方法仍然非常重要。在福特汽車公司南京在工程研發(fā)中心，PCF實(shí)驗(yàn)室的工程師們將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)的虛擬模型變成了現(xiàn)實(shí)——根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙沖壓而成的鈑金零件被送到這里進(jìn)行精確的測(cè)量和對(duì)比，然后他們像搭積木一樣小心翼翼地將這些鈑金零件組裝成一個(gè)完整的車身，以驗(yàn)證零件的偏差對(duì)整個(gè)車身尺寸精度的影響。
“制造汽車就像玩3D拼圖。無(wú)論大小，每一部分都非常重要。在虛擬世界中，有絕對(duì)的完美，但在現(xiàn)實(shí)中，我們的工作是盡可能地將虛擬世界的模型還原到實(shí)物中，”福特亞太區(qū)PCF負(fù)責(zé)人Eric Childers表示。“手工打造白車身需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，但這項(xiàng)工作是工業(yè)流水線的基礎(chǔ)。”
平均每輛車上大約有700個(gè)鈑金零件，這些零件可能來(lái)自不同的供應(yīng)商。工程師要對(duì)這些零件逐一進(jìn)行測(cè)量，手工搭建白車身，驗(yàn)證每個(gè)零件不僅尺寸準(zhǔn)確，而且零件之間的匹配近乎完美，才能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)計(jì)模型。這是一個(gè)非常耗時(shí)耗力的過程，但對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量意義重大。PCF工程師通過實(shí)測(cè)和與設(shè)計(jì)圖紙的對(duì)比，找出了誤差的原因，供應(yīng)商據(jù)此修改了零件的模具。然后，工程師會(huì)再次重復(fù)這一過程，以驗(yàn)證整個(gè)白車身的精度符合要求，從而避免在生產(chǎn)線上批量生產(chǎn)車身時(shí)可能出現(xiàn)的尺寸精度問題。
紅寶石探測(cè)機(jī)器人
雖然PCF實(shí)驗(yàn)室的大部分工作都是由工程師完成的，但也離不開自動(dòng)化儀器的幫助，包括這個(gè)他們稱之為Ruby的高精度機(jī)器人。它其實(shí)是一個(gè)三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x，紅寶石這個(gè)名字來(lái)源于測(cè)量?jī)x“手臂”頂端的紅寶石探頭。工程師在CAD模型上選取近千個(gè)測(cè)量點(diǎn)，編輯測(cè)量程序，輸入電腦。Ruby會(huì)根據(jù)程序自動(dòng)找到實(shí)際車身上的這些測(cè)量點(diǎn)，用探針以“輕”的方式接觸白車身表面，記錄下這些點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值，并與CAD模型中的理論數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，記錄下誤差值。
三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的測(cè)量精度可以達(dá)到0.03 mm，探頭有一顆經(jīng)過精細(xì)打磨的紅寶石，不會(huì)隨著空氣溫度、濕度等環(huán)境條件的變化而膨脹或收縮，保證了測(cè)量的精度。
BIW高級(jí)制造工程師Childers說(shuō):“我們制造、測(cè)量、再制造、再測(cè)量，直到偏差幾乎為零。Ruby的‘智慧’可以給工廠帶來(lái)巨大的收益。它確保了裝配線上使用的零件與設(shè)計(jì)模型高度一致，并能生產(chǎn)出高質(zhì)量的車身。”
追求高精度
福特虱子南京工程研發(fā)中心的PCF實(shí)驗(yàn)室也有幾臺(tái)3D藍(lán)光掃描儀，可以拍攝汽車每個(gè)部位甚至整個(gè)車身的白色3D照片。這些照片輸入電腦后與虛擬模型進(jìn)行對(duì)比，每個(gè)誤差都可以用不同的顏色表示出來(lái)，這樣就可以非常直觀的找到誤差的來(lái)源和大小。
誤差過大會(huì)影響車身美觀、車門密封條等部件的使用效果，還會(huì)帶來(lái)更大的噪音和振動(dòng)。為了給消費(fèi)者帶來(lái)更舒適的駕駛體驗(yàn)，每一個(gè)細(xì)節(jié)都不容小覷。
“我們將單獨(dú)測(cè)量和評(píng)估每個(gè)零件，然后將它們組裝成一輛汽車，然后作為一個(gè)整體進(jìn)行測(cè)量和評(píng)估，”Childers說(shuō)。“這就像玩一個(gè)復(fù)雜的3D拼圖。我們按照正確的順序一個(gè)接一個(gè)地組裝它們，從而為我們的客戶打造出優(yōu)秀而漂亮的車輛。”