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三维测量软件和硬件当前如何帮助亚洲汽车行业东山再起

3D technology for automotive

在经历了数年的强劲增长和对私有汽车需求不断扩大的蓬勃发展的消费经济之后,Covid-19 重击了世界上最大的洲及其 47 亿人口。

从中国,第一个受到此次疫情冲击的国家,到微芯片持续短缺的中国台湾(造成短缺的部分原因是该岛遭遇 50 年来最严重干旱,而开采金属后又需要高强度用水),正当世界在慢慢恢复之际,该地区的很多人都已感到筋疲力尽。

但如果说这场疫情为大家提供了任何一丝希望,那就是吸取到的经验教训。这在亚洲的汽车行业尤其如此,亚洲汽车制造行业遭到了 10% 的生产冲击。考虑到亚洲占世界汽车产量的一半以上,这一数据相当巨大。吸取的关键教训是:无论面对什么全球外部威胁,如 Covid-19、恐怖主义、气候变化等,质量控制和检测 (QC&I) 都是汽车行业取得成功的核心,不仅包括 QC&I 方面,因为 QC&I 涉及到从装配线上下来的车辆,还包括在监控和移动相关机器时所进行的 QC&I(这些机器可形成和冲压一辆汽车的 30,000 个部件)。

 

汽车行业正在利用三维技术进行创新

 

偏差预防

现实情况是,当一台金属冲压机/模具每天冲压出数千个坯件时,出现偏差和校准错误是很自然的事情。当引入新车型(或整车)时,还需要对新的产品设计做出反应,这实际上是再次引入了产生新校准误差的可能。当偏差变得足够大时,部件不再符合其既定规格。如果没有在早期过程中或没有在首件检测期间发现问题,就可能出现级联错误。由于供应链已面临风险,汽车行业(和其他行业)纷纷寻找创新方法,以减少这些耗时耗钱的错误。

进入精密三维测量软件和硬件的世界,借助其综合能力,提供切实可行的见解,帮助汽车制造商克服 QC&I 方面的挑战。测量技术通过提供更快速、更精确的数字数据提高质量和生产量,帮助制造商制定出明智的决策,以实现更多的预测分析、验证尺寸精度和测试公差。在涉及客户满意度时,测量技术是如此;无论是否涉及监管审查、上市时间或所有上述方面,亦是如此。

FARO® Technologies 公司日本办事处的监督现场应用工程师 Jay Sakai 解释说:“很久以前,人们使用传统测量方法和测量卷尺、卡尺、测微计这些设备进行一维测量。”“然后,人们使用更新的技术进行二维测量。而现在,人们使用机器可以进行三维测量。借助激光扫描仪或扫描臂等产品,我们可以将被测量的部件与 CATIA、西门子、Pro/ENGINEER [现在是 PTC Creo] 和 SolidWorks® 等程序中的项目进行比较。”

 

精确的数字数据能提高质量

从金属冲压工作流程的角度来看,这些技术极大地简化了这一曾经繁琐的过程。生产用于汽车应用的冲压金属本身就是一种复杂、多步骤的操作,冲压金属可用于打造从引擎组件到车门和其他车身面板等多种汽车部件。通常这种装配是在分装工厂进行,随后冲压件被运送到金属车身车间,在那里组装整辆汽车。

评估金属冲压过程时,必须考虑以下几个因素:

  • 冲压对设计功能的影响 – 冲压部件是否在 CAD 模型的规定公差范围内?
  • 模具是否能始终如一地生产相同规格的部件?部件是否会因为磨损而超出公差范围?
  • 所有行业特定的要求 – 部件是否安全,能否正常运转?
  • 生产和质量控制需要多长时间?
  • 成本效益(投资回报率是多少?)

机器互操作性

在这一过程的每一步,三维激光扫描和支持实时查看所捕获数据的虚拟图像,意味着工厂操作员和系统监督工程师可以直接看到汽车冲压工厂本身及其所生产部件的精确性、精度和质量。

“对于跟随我们脚步的日本公司和其他亚洲公司来说,最重要的就是质量。”FARO 日本办事处的高级现场应用工程师 Hideaki Itakura 补充道。“每个部件都必须是优质产品。这就是为什么他们越来越依赖这些类型机器的原因。他们也希望更快地以更低成本完成工作。”

但这仅仅是这项技术适用范围的开始。除了金属冲压本身,精密的三维测量硬件和软件还能确定装配线本身最有效的布局以及大型重型机器(具有冲压功能的机器)的最佳校准方式、在工厂车间的放置位置,甚至机器之间的间距。所有这一切都可以比以往更快、更精确地实现。Sakai 先生解释说,过去需要大量员工数天或数周才能完成的工作,现在可以在数小时之内完成。

接下来是实现两大目标:

  1. 集成多台机器(扫描仪、机械臂、跟踪仪、跟踪器等)— 在一个单一软件日益自动化的生态系统中运行
  2. 自动化工厂持续发展。在这种工厂中,人工智能机器人可以在几乎没有人工干预的情况下进行部件检测

 用于汽车行业的三维技术

虽然实现第二个目标还有些遥远,但 Sakai 和 Itakura 两位先生相信,亚洲汽车制造商和合作公司的持续努力将继续挑战硬件和软件方面的各种可能。

Sakai 先生说:“如果您很久以前和 [Henry] Ford 先生交谈过,如果您看过他的生产线……如果他今天去过日产 (Nissan) 的工厂或本田 (Honda) 的工厂,看到这两家工厂里机器人做了这么多的工作,他会说,‘天哪,全都是自动化的’。”“但即使在今天,生产线的某些部分仍未达到那种自动化程度。”质量检测便是其中之一。我们需要员工检查机器,确保机器都协调一致。这是我们和工厂制造商正在努力从事的工作。我们必须使用大量的技术。我们已经在使用其中一项 AI 技术。使用效果越来越好。尽管目前还不完美。但是我相信,总有一天我们会实现完美。”

随着全球努力实现稳定并结束疫情,亚洲汽车行业将东山再起,这似乎是板上钉钉的事情,部分归功于先进的三维测量技术,能够以更短的时间和更低的成本提高端到端效率。

对于质量控制和检测来说,前方是康庄大道。

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