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奇瑞汽車基于Geomagic Qualify軟件的碰撞試驗(yàn)分析
2018-02-27 13:26:41·
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和消費(fèi)者對(duì)汽車安全性能要求的提升，全球汽車工業(yè)相繼加大了對(duì)汽車碰撞安全性能的研發(fā)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車工業(yè)走在世界汽車工業(yè)的前列。由于我國(guó)汽車工業(yè)起步晚、主機(jī)廠研發(fā)水平相對(duì)較低和消費(fèi)水平等多方面因素的制約，致使我國(guó)汽車碰撞安全性能沒能得到快速發(fā)展。但是隨著國(guó)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(fèi)者對(duì)汽車安全性能要求的提升，全球汽車工業(yè)相繼加大了對(duì)汽車碰撞安全性能的研發(fā)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車工業(yè)走在世界汽車工業(yè)的前列。由于我國(guó)汽車工業(yè)起步晚、主機(jī)廠研發(fā)水平相對(duì)較低和消費(fèi)水平等多方面因素的制約，致使我國(guó)汽車碰撞安全性能沒能得到快速發(fā)展。但是隨著國(guó)家政策的引導(dǎo)和戰(zhàn)略扶持、各研發(fā)隊(duì)伍研發(fā)水平的提高，我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，消費(fèi)者對(duì)汽車碰撞安全性能意識(shí)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(zhǎng)足的發(fā)展。
Geomagic Qualify軟件（現(xiàn)名Control）由于自身獨(dú)有算法優(yōu)勢(shì)，在制造業(yè)檢測(cè)方面的表現(xiàn)尤為突出，受到廣大用戶的一致好評(píng)。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用研究，可實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)位處理和變形量的檢測(cè)分析。
前圍板碰撞后的變形量是考察碰撞安全性能的一個(gè)重要指標(biāo)，本文通過利用軟件對(duì)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(cè)分析中的優(yōu)勢(shì)。
Qualify平臺(tái)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(cè)軟件平臺(tái)，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(shí)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(shí)現(xiàn)“設(shè)計(jì)——檢測(cè)——驗(yàn)證CAE分析——再設(shè)計(jì)”的功能；可以輕松直接地導(dǎo)入CAD數(shù)據(jù)，自動(dòng)擬合對(duì)位三維掃描數(shù)據(jù)，檢測(cè)碰撞變形量并能夠生成檢測(cè)報(bào)告。Qualify軟件減少了手工對(duì)位、手工分析的繁瑣，同時(shí)也減少了對(duì)位擬合偏差和對(duì)位擬合次數(shù)，提高了檢測(cè)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(diǎn)云數(shù)據(jù)，經(jīng)過對(duì)其進(jìn)行必要的編輯處理后生成點(diǎn)云數(shù)量和密度合適的三維數(shù)據(jù)，再分割對(duì)位擬合數(shù)據(jù)和檢測(cè)驗(yàn)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。
圖1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)
導(dǎo)入CAD數(shù)據(jù)對(duì)位擬合處理
導(dǎo)入門框?qū)ξ粩?shù)模和前圍板檢測(cè)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(jì)坐標(biāo)系，點(diǎn)云的坐標(biāo)系是掃描測(cè)量坐標(biāo)系，這兩者需要實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系的統(tǒng)一才能最終實(shí)現(xiàn)變形量檢測(cè)這一功能，如圖2所示。
圖2 導(dǎo)入數(shù)模數(shù)據(jù)
如何實(shí)現(xiàn)門框?qū)ξ稽c(diǎn)云與門框?qū)ξ粩?shù)模的自動(dòng)對(duì)位擬合以及擬合精度的高低是最終檢測(cè)變形量的必要準(zhǔn)備。因?yàn)橐罁?jù)誤差放大的杠桿原理可知，對(duì)位擬合的精度越高，被檢測(cè)件就越能夠接近實(shí)際狀態(tài)，所以在對(duì)位擬合過程中要保證實(shí)現(xiàn)門框?qū)ξ稽c(diǎn)云和門框?qū)ξ粩?shù)模對(duì)位的準(zhǔn)確性。這就需要在對(duì)位的過程中要反復(fù)地計(jì)算，反復(fù)地對(duì)位擬合，保存對(duì)位偏差最小的坐標(biāo)變換矩陣。
利用門框?qū)ξ稽c(diǎn)云和門框?qū)ξ粩?shù)模的自動(dòng)對(duì)位擬合的坐標(biāo)變換矩陣使前圍板檢測(cè)點(diǎn)云坐標(biāo)系變換到前圍板檢測(cè)數(shù)模坐標(biāo)系上，也就是設(shè)計(jì)狀態(tài)中的整車坐標(biāo)系上，實(shí)現(xiàn)前圍板檢測(cè)點(diǎn)云與前圍板檢測(cè)數(shù)模的對(duì)位擬合。
經(jīng)過對(duì)位擬合后，就實(shí)現(xiàn)了前圍板檢測(cè)點(diǎn)云與前圍板檢測(cè)數(shù)模在整車坐標(biāo)系下的對(duì)位擬合，對(duì)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。
檢測(cè)處理，生成檢測(cè)報(bào)告
點(diǎn)云對(duì)位后就進(jìn)行前圍板點(diǎn)云數(shù)據(jù)的檢測(cè)工作，利用軟件中3D比較的功能，分析比較出前圍板各個(gè)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(gè)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(cè)，如圖4所示。檢測(cè)完畢后，此軟件還具有自動(dòng)生成檢測(cè)報(bào)告的功能，可以將檢測(cè)結(jié)果以檢測(cè)報(bào)告的形式輸出。
圖4 檢測(cè)圖
驗(yàn)證CAE分析結(jié)果
在車身設(shè)計(jì)過程中，檢測(cè)前圍板碰撞后的變形量是獲取試驗(yàn)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(gè)部位的變形量，為后續(xù)的設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)參考；同時(shí)，還能夠驗(yàn)證CAE分析結(jié)果與實(shí)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(duì)比，我們能夠看出，我們的試驗(yàn)車實(shí)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。
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(dòng)擬合對(duì)位和3D檢測(cè)功能，能夠快速地實(shí)現(xiàn)碰撞車碰撞試驗(yàn)后車身結(jié)構(gòu)變形量的分析，實(shí)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(jì)軟件中將檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)位擬合分析的工作量，優(yōu)化了檢測(cè)過程，提高檢測(cè)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(shí)地檢測(cè)整個(gè)表面的變形量，能夠保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性，直觀且易于操作。
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