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奇瑞汽車基于Geomagic Qualify軟件的碰撞試驗分析

2018-02-27 13:26:41·  
　
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和消費者對汽車安全性能要求的提升，全球汽車工業(yè)相繼加大了對汽車碰撞安全性能的研發(fā)，歐美發(fā)達(dá)國家的汽車工業(yè)走在世界汽車工業(yè)的前列。由于我國汽車工業(yè)起步晚、主機(jī)廠研發(fā)水平相對較低和消費水平等多方面因素的制約，致使我國汽車碰撞安全性能沒能得到快速發(fā)展。但是隨著國家政策的引導(dǎo)和戰(zhàn)略扶持、各
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和消費者對汽車安全性能要求的提升，全球汽車工業(yè)相繼加大了對汽車碰撞安全性能的研發(fā)，歐美發(fā)達(dá)國家的汽車工業(yè)走在世界汽車工業(yè)的前列。由于我國汽車工業(yè)起步晚、主機(jī)廠研發(fā)水平相對較低和消費水平等多方面因素的制約，致使我國汽車碰撞安全性能沒能得到快速發(fā)展。但是隨著國家政策的引導(dǎo)和戰(zhàn)略扶持、各研發(fā)隊伍研發(fā)水平的提高，我國汽車工業(yè)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，消費者對汽車碰撞安全性能意識和要求也越來越高，汽車企業(yè)也加大了碰撞安全性能研發(fā)力度。汽車碰撞安全性能得到了長足的發(fā)展。
    
Geomagic Qualify軟件（現(xiàn)名Control）由于自身獨有算法優(yōu)勢，在制造業(yè)檢測方面的表現(xiàn)尤為突出，受到廣大用戶的一致好評。經(jīng)過長時間的應(yīng)用研究，可實現(xiàn)對三維掃描數(shù)據(jù)的提取和處理、三維掃描數(shù)據(jù)的最佳擬合對位處理和變形量的檢測分析。
 
前圍板碰撞后的變形量是考察碰撞安全性能的一個重要指標(biāo)，本文通過利用軟件對一款右舵車碰撞后前圍板總成的變形分析來說明Qualify軟件（現(xiàn)名Control）在檢測分析中的優(yōu)勢。

Qualify平臺概述
    
Qualify軟件是3DSystems旗下Geomagic公司開發(fā)的一套功能強(qiáng)大完整的、框架開放的檢測軟件平臺，在制造業(yè)尤其是汽車相關(guān)行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，也可以很方便地實現(xiàn)與主流的CAD系統(tǒng)和CAE系統(tǒng)的協(xié)同工作。Qualify軟件（現(xiàn)名Control）能夠與常用的CAD軟件相集成，實現(xiàn)“設(shè)計——檢測——驗證CAE分析——再設(shè)計”的功能；可以輕松直接地導(dǎo)入CAD數(shù)據(jù)，自動擬合對位三維掃描數(shù)據(jù)，檢測碰撞變形量并能夠生成檢測報告。Qualify軟件減少了手工對位、手工分析的繁瑣，同時也減少了對位擬合偏差和對位擬合次數(shù)，提高了檢測質(zhì)量。

三維掃描數(shù)據(jù)前處理
    
首先在GeomagicQualify（現(xiàn)名Control）中打開三維點云數(shù)據(jù)，經(jīng)過對其進(jìn)行必要的編輯處理后生成點云數(shù)量和密度合適的三維數(shù)據(jù)，再分割對位擬合數(shù)據(jù)和檢測驗證數(shù)據(jù)，將其分別存放在模型管理器目錄下，如圖1所示。
點云數(shù)據(jù)  
圖1 點云數(shù)據(jù)
導(dǎo)入CAD數(shù)據(jù)對位擬合處理
    
導(dǎo)入門框?qū)ξ粩?shù)模和前圍板檢測數(shù)模。導(dǎo)入的數(shù)模坐標(biāo)系是在整車坐標(biāo)系下，也就是設(shè)計坐標(biāo)系，點云的坐標(biāo)系是掃描測量坐標(biāo)系，這兩者需要實現(xiàn)坐標(biāo)系的統(tǒng)一才能最終實現(xiàn)變形量檢測這一功能，如圖2所示。
導(dǎo)入數(shù)模數(shù)據(jù)  
圖2 導(dǎo)入數(shù)模數(shù)據(jù)
    
如何實現(xiàn)門框?qū)ξ稽c云與門框?qū)ξ粩?shù)模的自動對位擬合以及擬合精度的高低是最終檢測變形量的必要準(zhǔn)備。因為依據(jù)誤差放大的杠桿原理可知，對位擬合的精度越高，被檢測件就越能夠接近實際狀態(tài)，所以在對位擬合過程中要保證實現(xiàn)門框?qū)ξ稽c云和門框?qū)ξ粩?shù)模對位的準(zhǔn)確性。這就需要在對位的過程中要反復(fù)地計算，反復(fù)地對位擬合，保存對位偏差最小的坐標(biāo)變換矩陣。
    
利用門框?qū)ξ稽c云和門框?qū)ξ粩?shù)模的自動對位擬合的坐標(biāo)變換矩陣使前圍板檢測點云坐標(biāo)系變換到前圍板檢測數(shù)模坐標(biāo)系上，也就是設(shè)計狀態(tài)中的整車坐標(biāo)系上，實現(xiàn)前圍板檢測點云與前圍板檢測數(shù)模的對位擬合。
    
經(jīng)過對位擬合后，就實現(xiàn)了前圍板檢測點云與前圍板檢測數(shù)模在整車坐標(biāo)系下的對位擬合，對位過后的數(shù)據(jù)為下一步變形分析做好了準(zhǔn)備，如圖3所示。
對位擬合后的前圍板點云  
圖3 對位擬合后的前圍板點云

檢測處理，生成檢測報告
    
點云對位后就進(jìn)行前圍板點云數(shù)據(jù)的檢測工作，利用軟件中3D比較的功能，分析比較出前圍板各個位置變形量，3D比較的功能十分強(qiáng)大，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)整個件的外形面的比較，還能夠?qū)崿F(xiàn)任意界面上的斷面比較，能夠?qū)崿F(xiàn)任意位置的變形量檢測，如圖4所示。檢測完畢后，此軟件還具有自動生成檢測報告的功能，可以將檢測結(jié)果以檢測報告的形式輸出。
檢測圖  
圖4 檢測圖

驗證CAE分析結(jié)果
    
在車身設(shè)計過程中，檢測前圍板碰撞后的變形量是獲取試驗車碰撞后發(fā)生變形量的重要手段，能夠非常直觀地得到前圍板各個部位的變形量，為后續(xù)的設(shè)計提供設(shè)計參考；同時，還能夠驗證CAE分析結(jié)果與實際碰撞結(jié)果的偏差，在此基礎(chǔ)上與CAE分析結(jié)果進(jìn)行對比，我們能夠看出，我們的試驗車實車碰撞結(jié)果明顯的優(yōu)于CAE分析的結(jié)果，得到了CAE分析的偏差，CAE分析結(jié)果如圖5所示。
CAE分析結(jié)果  
圖5 CAE分析結(jié)果

分析與結(jié)論
    
綜上所述，利用GeomagicQualify（現(xiàn)名Control）的自動擬合對位和3D檢測功能，能夠快速地實現(xiàn)碰撞車碰撞試驗后車身結(jié)構(gòu)變形量的分析，實現(xiàn)了整車坐標(biāo)系下的部件變形量的分析，完全減少了在設(shè)計軟件中將檢測數(shù)據(jù)對位擬合分析的工作量，優(yōu)化了檢測過程，提高檢測效率。這種分析是全面的3D分析，而不是一種離散的分析，能夠?qū)崟r地檢測整個表面的變形量，能夠保證檢測數(shù)據(jù)的可靠性，直觀且易于操作。  
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