广汽汽车覆盖件面畸变量化评价方法及应用(3)

图2 光学（目视）法面畸变检查方法
油石法和光学法都能够快速检查面畸变缺陷的范围及位置，在冲压生产中通常会结合使用。2种方法都是主观的目视评价方法，工作人员的经验、制件的摆放角度、光源等都会影响判断，不能有效量化反映面畸变程度，更不利于过程管理。

1.3 曲率法

制件上发生面畸变的位置，局部曲率大于周边位置，引起光线的反射不均匀，在车身表面形成扭曲现象，影响车身外观效果。根据该特点，可以对制件进行曲率分析，探测车身表面发生面畸变的位置和量化程度。但在工程应用中如果直接采用曲率来进行评价，测量条件较严苛，所需仪器精密度高，操作也复杂。

2 面畸变量化评价体系

2.1 面畸变量化评价指数

杨玉英对面畸变的评价方法和评价值做了详细的归纳，如最大高度、高度总和、最大曲率等。实践表明，面畸变的目视效果与发生面畸变的深度、面积、曲率等有关系。较多研究表明通过曲率进行量化管理是理想的方法，但是细微的面畸变存在评价困难和分歧，由于曲率无法直接测量获得，如果直接采用曲率表示，需要利用精密光学扫描、求导计算等一系列复杂的运算过程，不利于实际工程应用。朱传敏等提出了基于可视化的面畸变程度评价新方法，用面畸变坡面倾斜程度值作为面畸变程度评价指标，这是简化的曲率评价方法，实现了可量化评价，但是倾斜程度不直观，需要借助DIC（digital image correlation，数字图像相关法）。评价指数的建立应尽量将复杂的三维模型转换为二维模型，运用直接测量方法，获得可量化的面畸变量化数值。如图3所示，在线图上反映一个二维截面上的表面平滑情况，x轴为沿截面交线方向的位移，y轴为在z向的位移，曲线上的值通过二维位移测量仪器就可以测量得出，面畸变可简化通过该二维数字表示。

图3 二维截面上的面畸变示意图面畸变最严重的部位通过数学方法可以表述为型面曲率变化最大部位。面畸变评价可以定义为评价面畸变最严重部位的程度是否在允许范围内。图3所示作曲线外切线MN，与曲线相切于A、B，作平行于MN的直线PQ与曲线相切于C。AB区间即为曲线曲率变化的最大区域，即面畸变最严重的部位，所述的面畸变量化评价指数可以通过该位置的特征数值进行构建。按照图3所示的测量曲线，曲面的正常弧线称为正曲率线段，出现面畸变而反转的曲线区域称为反曲率线段。计算反曲率处的最深深度为d，计算最深深度位置至反曲率边缘较窄的一边的宽度为w，用这2个数值的比值建立面畸变评价指数k，即可客观量化反映曲率变化最大位置的面畸变程度，式（1）表示面畸变量化评价指数。