基于CATIA的汽车测点批量开发的研究与应用

阚天水

（爱驰汽车有限公司，上海 200082）

前言

在汽车开发生产过程中，测量的目的是确定过程控制和不断改进[1]。测点不仅是测量的前提，而且测量结果的好坏最终都由通过测点报告进行体现。由于整车零部件众多，测点开发工作量巨大，白车身根据不同车型也有 700到 1000个测点[2]。同时在测点开发过程之中，还存在着以下问题。

（1）通过CATIA测点创建无法识别测点法向，测点编辑及命名费时费力；

（2）测点的公差定义需根据图纸进行输入，效率低下且容易出错；

（3）零部件更新后，难以识别上一版测点与新零部件的对应性，人工排查不完全；

（4）手动完成测点文件向测量表格的转化，难以满足项目进度需求。

随着 CATIA软件应用领域的日益普及，用户对软件的功能和性能的要求不断提高[3]。本文采用 VC++2008对CATIA进行二次开发，实现了CATIA测点开发的批量化创建、命名、公差导入以及报告生成，较好地解决了测点开发中的大量问题。新的测点开发工具如图1所示。

图1 测点开发工具菜单

1 测点的批量创建

1.1 测点的批量创建

在测点开发前，需要创建一个单独的 CATIA文件，后续开发的测点信息都将保存在该文件中。创建测点文件时，从零部件属性中自动调用零件名称和版本信息填充到测点文件名称中，来保证测点文件与工程数据的名称及版本的统一。根据不同功能对测点进行分组，每个分组号仅在当前Part文件中有效。选中某个几何集后，创建的测点自动放到该几何集下。

汽车测点一般分为两种类型，一种是型面匹配特征，一种是孔/轴类特征，不同类型的测点创建方式有所不同。

1.1.1 型面测点的批量化创建

选择一个或多个连续面，通过间距或个数两种方式批量创建测点。所有测点生成时，自动创建测点法向线。法向线生成的计算方法：查找距离所选点最近的面，并将点投影到面上，投影点所在的面法向，即为测点的第一方向；自动识别方孔、腰孔的中心点，取方孔或腰孔的长度方向作为测点的第二方向。另外对于外覆盖件，DTS定义了大量测量断面，在断面的位置同样需要创建测点。在创建测点前导入断面文件，于零件断面位置和测点所在行/列的交点上自动创建测点。

如图2所示，在采用等间距方法批量创建测点时，通过对偏置距离、到边距离、测点间距、测点行数等参数进行设置来批量生成测点。若测点所在面上有凸台或孔等特征时，测点创建自动避开。在测点终止一侧到边线的尺寸小于图示的测点间距尺寸的一半时，无新测点生成；若该尺寸大于测点距离的一半时，则从终止边线开始往前按照到边距离的尺寸创建测点。

图2 曲面测点的批量化创建

在采用个数的方式创建测点时，测点间距自动切换为测点个数，其值代表了每一行的测点数量。测点左右两侧均遵从到边距离值，其余各点均布于两侧的测点之间。在遇到凸台或孔等特征时，不生成测点。因凸台或孔等特征上无测点生成，故测点总数会小于等于测点设置数。

1.1.2 孔/轴类测点的批量化创建

汽车零部件的孔类特征按照结构类型分为规则孔和不规则孔。不规则孔通常为漏液孔、减重孔和工艺孔等，其位置精度要求不高，故一般都没有GD&T定义。所以孔类特征测点的批量化创建，仅适用于规则孔，如圆孔、腰孔、方孔以及多边孔。孔的识别原则是一个封闭的规则空缺区域。

孔类特征测点的创建主要分为两种模式：一种是框选，一种是面选。如图3所示，框选就是将需要标注的孔包裹在一个可调整大小的长方体区域内，自动识别该区域内的孔类特征并批量创建孔心测点。面选则是通过选择一个或多个连续或不连续的面，自动识别这些面上的孔类特征，并批量创建孔心测点。因零件存在板厚，所有测点仅在视图所在侧的面上生成。

图3 孔类特征测点的批量化创建

1.1.3 测点的柔性创建

测点批量化创建后，一些位置的测点可能难以满足最初的设计意图。“创建测点”具有较高的柔性，可通过调用CATIA点创建的方式实现各种特征的测点创建。“螺母/螺柱测点”通过选取多个螺母/螺柱端面的方法实现测点的批量创建，实现原则为所选型面的几何中心。对于通过 CATIA自身命令创建的点，可通过“常规点转测点”来实现测点的转换和法向线的创建。

1.2 测点的批量命名

因不同特征类型的测点定义有差异，所以测点命名规则统一规范、准确尤为重要[4]。通过CATIA二次开发将测点命名规则编译进软件中，实现测点批量命名的规范性和统一性。如图4所示，在测点创建完成后，通过选择多个测点或多个几何集，按照统一编号规则自动批量定义和修改测点名称。

2 3D GD&T信息的批量导入与创建

现在的大部分主机厂，越来越多地采用三维GD&T公差设计，以满足MBD的发展需求。测点创建完成后，需要将测点和公差定义进行关联。首先必须规范三维GD&T标注，否则软件无法100%识别。三维GD&T与测点对应的中介即为零件特征，故三维GD&T的指引线必须指引到需要创建测点的面/线上。在创建测点时，通过提取零件特征上的三维GD&T信息，自动建立与该特征上测点的对应关系。

图4 测点的批量命名

如果数据上无三维GD&T信息，可通过“公差定义”选择多个测点或多个几何集对测点批量定义公差，如图5所示。

图5 测点GD&T信息的查询与定义

3 测点更新检查

数据版本更新后，对应的测点文件也需要根据数据状态进行更新。对于新版本零部件来说，人工排查变化区域难免会有遗漏。对于更新区域需要自动识别以下几种内容：面上的测点、孔/轴类测点、测点公差定义、测点重复性以及测点与焊点距离。

通过计算面上的测点与零件的距离来判断测点是否在零件表面。测点在零件外侧为正值，在零件内部为负值。孔/轴类测点直接与最近的孔中心点坐标进行对比，来判定孔/轴类特征是否有变化。由于焊点内部及其附近尺寸状态不稳定，故不可布置测点。以焊点为圆心10mm为半径作为检查区域，自动检测和识别该区域内不合理测点。对于识别出的不同类型问题的测点，以不同颜色的测点球和测点报告进行展示，如图6所示。

图6 测点问题检查

4 测点表格的自动导出

除了三维的测点文件外，还需要导出测点表格，以满足不同部门的生产和读取需求。如图7所示，有两种类型的测点输出表格，一类为检具类表格，另一类为三坐标类表格。根据两种表格的模板，通过软件自动导出EXCEL格式的测点信息文件，包含测点号、测点布置图、XYZ坐标值、法向IJK值、公差、直径等信息。

图7 测量报告的自动化输出

5 结论

通过测点开发工具在项目中的成功应用，带来了如下经济效益：减少项目尺寸开发工时，缩短项目周期，提高新能源汽车更新换代的快速响应；减少对人力资源的投入，降低企业开发成本；避免因人为因素导致的测点错误；支持数字化测量和智能制造，顺应MBD的发展方向。