基于CATIA的汽車測點批量開發的研究與應用

闞天水

（愛馳汽車有限公司，上海 200082）

前言

在汽車開發生產過程中，測量的目的是確定過程控制和不斷改進[1]。測點不僅是測量的前提，而且測量結果的好壞最終都由通過測點報告進行體現。由于整車零部件眾多，測點開發工作量巨大，白車身根據不同車型也有 700到 1000個測點[2]。同時在測點開發過程之中，還存在著以下問題。

（1）通過CATIA測點創建無法識別測點法向，測點編輯及命名費時費力；

（2）測點的公差定義需根據圖紙進行輸入，效率低下且容易出錯；

（3）零部件更新后，難以識別上一版測點與新零部件的對應性，人工排查不完全；

（4）手動完成測點文件向測量表格的轉化，難以滿足項目進度需求。

隨著 CATIA軟件應用領域的日益普及，用戶對軟件的功能和性能的要求不斷提高[3]。本文采用 VC++2008對CATIA進行二次開發，實現了CATIA測點開發的批量化創建、命名、公差導入以及報告生成，較好地解決了測點開發中的大量問題。新的測點開發工具如圖1所示。

圖1 測點開發工具菜單

1 測點的批量創建

1.1 測點的批量創建

在測點開發前，需要創建一個單獨的 CATIA文件，后續開發的測點信息都將保存在該文件中。創建測點文件時，從零部件屬性中自動調用零件名稱和版本信息填充到測點文件名稱中，來保證測點文件與工程數據的名稱及版本的統一。根據不同功能對測點進行分組，每個分組號僅在當前Part文件中有效。選中某個幾何集后，創建的測點自動放到該幾何集下。

汽車測點一般分為兩種類型，一種是型面匹配特征，一種是孔/軸類特征，不同類型的測點創建方式有所不同。

1.1.1 型面測點的批量化創建

選擇一個或多個連續面，通過間距或個數兩種方式批量創建測點。所有測點生成時，自動創建測點法向線。法向線生成的計算方法：查找距離所選點最近的面，并將點投影到面上，投影點所在的面法向，即為測點的第一方向；自動識別方孔、腰孔的中心點，取方孔或腰孔的長度方向作為測點的第二方向。另外對于外覆蓋件，DTS定義了大量測量斷面，在斷面的位置同樣需要創建測點。在創建測點前導入斷面文件，于零件斷面位置和測點所在行/列的交點上自動創建測點。

如圖2所示，在采用等間距方法批量創建測點時，通過對偏置距離、到邊距離、測點間距、測點行數等參數進行設置來批量生成測點。若測點所在面上有凸臺或孔等特征時，測點創建自動避開。在測點終止一側到邊線的尺寸小于圖示的測點間距尺寸的一半時，無新測點生成；若該尺寸大于測點距離的一半時，則從終止邊線開始往前按照到邊距離的尺寸創建測點。

圖2 曲面測點的批量化創建

在采用個數的方式創建測點時，測點間距自動切換為測點個數，其值代表了每一行的測點數量。測點左右兩側均遵從到邊距離值，其余各點均布于兩側的測點之間。在遇到凸臺或孔等特征時，不生成測點。因凸臺或孔等特征上無測點生成，故測點總數會小于等于測點設置數。

1.1.2 孔/軸類測點的批量化創建

汽車零部件的孔類特征按照結構類型分為規則孔和不規則孔。不規則孔通常為漏液孔、減重孔和工藝孔等，其位置精度要求不高，故一般都沒有GD&T定義。所以孔類特征測點的批量化創建，僅適用于規則孔，如圓孔、腰孔、方孔以及多邊孔?？椎淖R別原則是一個封閉的規則空缺區域。

孔類特征測點的創建主要分為兩種模式：一種是框選，一種是面選。如圖3所示，框選就是將需要標注的孔包裹在一個可調整大小的長方體區域內，自動識別該區域內的孔類特征并批量創建孔心測點。面選則是通過選擇一個或多個連續或不連續的面，自動識別這些面上的孔類特征，并批量創建孔心測點。因零件存在板厚，所有測點僅在視圖所在側的面上生成。

圖3 孔類特征測點的批量化創建

1.1.3 測點的柔性創建

測點批量化創建后，一些位置的測點可能難以滿足最初的設計意圖?！皠摻y點”具有較高的柔性，可通過調用CATIA點創建的方式實現各種特征的測點創建?！奥菽?螺柱測點”通過選取多個螺母/螺柱端面的方法實現測點的批量創建，實現原則為所選型面的幾何中心。對于通過 CATIA自身命令創建的點，可通過“常規點轉測點”來實現測點的轉換和法向線的創建。

1.2 測點的批量命名

因不同特征類型的測點定義有差異，所以測點命名規則統一規范、準確尤為重要[4]。通過CATIA二次開發將測點命名規則編譯進軟件中，實現測點批量命名的規范性和統一性。如圖4所示，在測點創建完成后，通過選擇多個測點或多個幾何集，按照統一編號規則自動批量定義和修改測點名稱。

2 3D GD&T信息的批量導入與創建

現在的大部分主機廠，越來越多地采用三維GD&T公差設計，以滿足MBD的發展需求。測點創建完成后，需要將測點和公差定義進行關聯。首先必須規范三維GD&T標注，否則軟件無法100%識別。三維GD&T與測點對應的中介即為零件特征，故三維GD&T的指引線必須指引到需要創建測點的面/線上。在創建測點時，通過提取零件特征上的三維GD&T信息，自動建立與該特征上測點的對應關系。

圖4 測點的批量命名

如果數據上無三維GD&T信息，可通過“公差定義”選擇多個測點或多個幾何集對測點批量定義公差，如圖5所示。

圖5 測點GD&T信息的查詢與定義

3 測點更新檢查

數據版本更新后，對應的測點文件也需要根據數據狀態進行更新。對于新版本零部件來說，人工排查變化區域難免會有遺漏。對于更新區域需要自動識別以下幾種內容：面上的測點、孔/軸類測點、測點公差定義、測點重復性以及測點與焊點距離。

通過計算面上的測點與零件的距離來判斷測點是否在零件表面。測點在零件外側為正值，在零件內部為負值?？?軸類測點直接與最近的孔中心點坐標進行對比，來判定孔/軸類特征是否有變化。由于焊點內部及其附近尺寸狀態不穩定，故不可布置測點。以焊點為圓心10mm為半徑作為檢查區域，自動檢測和識別該區域內不合理測點。對于識別出的不同類型問題的測點，以不同顏色的測點球和測點報告進行展示，如圖6所示。

圖6 測點問題檢查

4 測點表格的自動導出

除了三維的測點文件外，還需要導出測點表格，以滿足不同部門的生產和讀取需求。如圖7所示，有兩種類型的測點輸出表格，一類為檢具類表格，另一類為三坐標類表格。根據兩種表格的模板，通過軟件自動導出EXCEL格式的測點信息文件，包含測點號、測點布置圖、XYZ坐標值、法向IJK值、公差、直徑等信息。

圖7 測量報告的自動化輸出

5 結論

通過測點開發工具在項目中的成功應用，帶來了如下經濟效益：減少項目尺寸開發工時，縮短項目周期，提高新能源汽車更新換代的快速響應；減少對人力資源的投入，降低企業開發成本；避免因人為因素導致的測點錯誤；支持數字化測量和智能制造，順應MBD的發展方向。