完美的汽车模具设计解决方案

早期的汽车模具设计领域，在进行产品的造型设计时，所采用的方法一种是正向设计法，这是一个从概念设计开始到产品CAD建模、数控编程、数控加工的过程。这一设计过程难度大、周期长、成本高，从而在产品设计阶段产生高风险，难以达到产品设计的预期。

现代的汽车及其模具设计领域，业务涵盖了汽车概念设计、油泥模型制造、整车外观CAD设计、覆盖件CAD设计及CAE模拟，最终涉及白车身的组装制造。从理论角度分析，汽车模具设计过程中，通常面对的是由复杂的自由曲面拼接而成，因此在概念设计阶段难以用严密、统一的数学语言来描述，所以传统的设计流程已经无法满足汽车模具设计的需要。
 
应对汽车模具的设计要求，基于现代自动控制技术、软件技术和测头技术的不断提高，使得三坐标测量机具备将复杂自由曲面特征的样件实物转变为数字化的三维CAD模型的能力，从而使得设计流程中的系统分析、再设计、数控编程、数控加工过程变得容易和简单。因此，具有完善CAD功能的高精度测量机，通过测量机强大的逆向工程功能产生CAD模型，是现代汽车模具设计的第一步。

1、匹配汽车模具行业的检测需求和特征
对于汽车模具工业来说，产品研发并非空中楼阁，需要在现有的产品和技术上进行研发。但现有的产品并非都有数学模型和数据信息，人们往往需要用测量机来进行数据采集和数学模型的还原。
此外，汽车车身及其组成的各种零部件大多为钣金件，具有自由曲面的形状特征，需要采集大量表面点的数据以确定其形状。在测量自由曲面的情况下，扫描可称为是一种快速测量大量点并同时精确定义尺寸、形状和位置的好方法。

2、测量机的整机设计是取得高速连续扫描的关键

测量机的整机设计是取得高速连续扫描操作的关键。其机械本体和控制系统、驱动和气浮系统需要相互适应并发挥最大效用。例如，机械本体需提供高重复性所需要的刚性。
控制系统也是一个关键所在，因为控制系统关联着机械本体、扫描测头、驱动系统和数据的采集与计算机分析。曲面形状的变化需要尽快识别，从而可精确地跟踪扫描路径。控制系统反应的速度和精度，即使是最小的变化，决定了测量机的效率。同时，需要采用快速、并行的数据传输，以保证测量分析不会滞后。

许多因素可决定一台扫描测量机的实际测量速度，包括加速度、最大速度、探测速度、探测方法(开环或闭环)，以及测量机软件的计算能力。

由于对形状的测量需要大量的数据，在许多其他的测量软件中一些特殊的扫描功能并不具备。如其过滤功能允许扫描软件能够从完工表面形状的轻微变化中进行识别。过滤器同时还可减少振动所引起的变化。

3、接触式和非接触式测头在汽车模具设计中的应用
接触式测头和非接触式测头在汽车模具设计领域具有不同的应用范围和特征。接触式测头可以高精度的完成工件的扫描，对于物体边界的测量相对精确，但对软质材料的测量适应性较差。非接触测头(激光测头)相对于接触式测头扫描速度更快，可以快速形成“点云”资料，最高采点数可以达到23000点/秒。但在测量工件特征方面有局限，测量的精度较低。工件特征可测性方面的局限使得经常需要进行测头的重新定位，这样就降低了系统的工作效率，而且对样件表面反光度和光照有较高的要求。
传统的激光测头应用方式，需要独立的点云采集控制系统，和坐标测量机软件难以兼容，同时在坐标测量机上需要添加细分器，导致烦琐的设备间工作切换和繁杂的连线。而且无法和接触式测头共享坐标系，不能充分发挥测量机的固有作用进行工作整合的点云采集控制系统。
海克斯康把激光扫描技术集成到著名的PC-DMIS测量软件之中，实现了对激光扫描测头的完全控制，即PC-DMIS LASER软件。PC-DMIS LASER软件不但拥有PC-DMIS CAD ++丰富而强大的测量功能，而且可以使测量人员象使用触发测头一样方便地使用激光扫描测头，实现了激光测头和接触式扫描测头完美配合，从而扩展了测量机的应用领域，并能够高效率、高精度完成包括逆向工程、塑料件和钣金件在内的各种复杂工件的精密测量。通过快速扫描进行逆向工程或检测，可以加快产品开发和检验的进程。

4、PRIMA多臂多用途的测量中心，提供完美的汽车模具设计和检测方案

由Hexagon(海克斯康)计量产业集团所提供的世界领先的PRIMA水平臂式测量机，具备出众的机械结构和创新优化的设计，能够全面符合汽车模具工业标准的严格要求，在所有的操作环境下，最大化地确保了操作人员的安全和便利，并提供了高精度、高可靠性和易于使用等特性。开敞的双水平臂结构极其便于大型工件的装卸操作；坚固耐用的水平铸铁工作台无需特殊的地基要求；配有温度传感器使控制系统能够检测并动态地补偿温度梯度引起的测量系统的变形，全面适应车间环境的工作要求。
    PRIMA的双水平臂式结构，可以同时从两侧对工件进行检测，适用的工件如：车身、侧围等。根据测量任务的需要，承载平台上可设置测头库，即可在检验一个复杂的工件过程中通过更换测头，一次完成任务。计量系统的应用灵活性还可通过采用远控终端、键盘或基于经过认证的无线操纵盒来进行充分体现。
配备功能强大的PC-DMIS测量软件，可以轻易实现零件的编程和编辑的互动，并充分利用CAD图形的优势。先进的扫描软件包允许三维工件几何量表示能够导入到测量程序中，自动从CAD模型上提取名义值和曲面的算术矢量。通过点击被扫描工件表面的区域和轮廓，系统可自动完成对区域和轮廓的扫描，并为采集数据进行报告。

5、PRIMA测量机在汽车模具设计领域的应用

逆向工程与尺寸验证
对于整车外观及覆盖件等复杂形状的快速自动接触和非接触数字化，以完成模具的制造和产生加工路径。
PRIMA测量系统可以实现激光扫描和触发测量的完全兼容和紧密结合，采用测量机的精度补偿功能以提高扫描的精度。能够自动编程完成扫描采点，实现扫描速度自动补偿。同时还具备自定义扫描路径，快速获取3D点云并进行3D图形显示。可实时显示采集到的点云，过滤并选择点云，与CAD数据进行拟合与比对。支持多种格式的CAD数模的导入和导出，借助友好的软件接口，可以和任何专业逆向工程软件联接，完成汽车模具的设计工作。

接触与激光数字化
造型/ 研发中心的应用：
现代化的造型/研发中心要求高精度高效率地完成样件扫描、数字化建模、模型实体化、比对检测等多项任务。响应上述需求，PRIMA测量系统可以通过多中心的方法进行配置，使得多种设计应用可以共享基础工作台和X 向导轨。通过定义出不同的工作任务区，自动完成诸如逆向工程、数字化、在粘土或树脂上进行钻铣等多种操作。

以汽车外型设计为例，借助PRIMA测量机强大的基于CAD功能的逆向工程能力，对车身原型进行扫描，获取表面点的空间三维坐标值，完成汽车车身的数字化建模工作。通过三维实体设计等手段，对车身的自由曲面形状进行定义和完善。做到这些还不够，我们还需要将基本成型的三维CAD模型再度实体化，制作真实比例的车身模型，来评估设计的预期效果。
无需寻求加工中心的帮助，我们可以充分利用Prima测量机所提供的随动铣削功能，来快速实现CAD模型的实体再现。通过不断的测量和修正，直至达到车身的设计要求。

为制造提供柔性检测支持：
PRIMA测量系统有便于整合、高效率、灵活性强、精度高、具有可扩展模块、高可靠性和高承载能力，从而能够适应自动化柔性制造流程。
我们知道，汽车车身的构成是一个多级分类系统：首先由钣金件连接成为分总成，分总成然后又成为下一步装配的部件。最终的车身质量，将是由这每一级装配过程而累积的。通过测量机进行车身各装配阶段的质量控制，我们可以判断出出现超差的原因。PRIMA测量机可以被安装在车身装配的各个环节，能够系统地发现并纠正偏差，从而提高了过程控制的质量。

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