位于美國密歇根州Livonia市MI的Magna汽車檢測中心（Magna Automotive Testing, MAT）的使命很簡單：即促使汽車和卡車無論在機(jī)械意義上還是在人體工學(xué)上，都能夠更加良好地行駛，并確保其零部件運(yùn)轉(zhuǎn)良好。MAT是英提爾（Intier） 汽車公司的商業(yè)檢測機(jī)構(gòu)，它為三大汽車制造商解決制造方面的困難，同時也為其本集團(tuán)的制造決策層服務(wù)。 MAT的工作范圍十分廣泛，能夠檢測從車輛原型到其制造過程的一切細(xì)節(jié)。在給定的一周內(nèi)，他們可以承擔(dān)測試一個升降門，數(shù)字化地捕捉汽車內(nèi)部的平面圖（布局結(jié)構(gòu)），完成一條焊接線的質(zhì)量分析，對未出藍(lán)圖的結(jié)構(gòu)做逆向工程，或針對工裝夾具進(jìn)行臨界尺寸校正等任務(wù)。 MAT工作的核心反映在快速而精準(zhǔn)的測量。用可靠的三維數(shù)據(jù)，可以測定各組件加工的精確度，工件安裝點(diǎn)的三維布局圖，甚至充當(dāng)OEMs（解決原始設(shè)備制造商）的問題故障檢察員。 精確性、簡易性、靈活性 十年前，英提爾（Intier） 汽車公司通過傳統(tǒng)量具來獲取三維數(shù)據(jù)，但是那些工具并不精確，并且容易造成讀取錯誤，從而并不能解決只有通過誤差極小的測量才能確定的問題。此外，工程師們所需要的細(xì)節(jié)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過他們通過機(jī)械的工具得來的數(shù)據(jù)。比如說，三點(diǎn)就可確定一個平面，但一個曲面卻需要500個或者更多的點(diǎn)來精確表現(xiàn)一個斜面或者弓形的變化。另外，工程師們需要能夠在一個數(shù)字環(huán)境中操作，而正是在這個數(shù)字環(huán)境中，汽車制造商們開始掌控新型車輛的發(fā)展。 傳統(tǒng)的坐標(biāo)測量機(jī)能夠測量密度，但必須通過不斷調(diào)整才能測量不同部位的密度，因此所能測量的形狀有限。除此以外，傳統(tǒng)的坐標(biāo)測量機(jī)還不能被移動，任何需要測量的東西都必須被搬運(yùn)到其放置之處。 “突破傳統(tǒng)儀器的測量范圍，測量微小尺寸的變化的精確度對我們?nèi)找嬷匾?，Todd Hovey，這位負(fù)責(zé)MAT的質(zhì)量監(jiān)控小組領(lǐng)頭人如此解釋，“因?yàn)槲覀兊暮芏喙ぷ餍枰F(xiàn)在完成，通常是在機(jī)器的旁邊或者是在一個模型車間里?！? 在20世紀(jì)90年代早期，MAT的工程師發(fā)現(xiàn)FaroArm的3-D數(shù)字化設(shè)備能夠克服機(jī)械測量儀器的缺陷。這是一種便攜式的臂式的數(shù)字測量機(jī)，它能夠捕捉其球測頭范圍內(nèi)的任何一點(diǎn)，精確程度達(dá)0.0005英寸。測量方法很專業(yè)，它利用Arm尖測針來檢測部件、模具或底盤的表面。在手提電腦上安裝好兼容CAD的CAM2軟件，它會將物體表面上測試到的點(diǎn)記錄成連續(xù)線或離散線。隨著越來越多的點(diǎn)的匯集，在電腦屏幕上會呈現(xiàn)出物體表面的數(shù)字化圖象。 由于FaroArm的高精度和便攜性的特點(diǎn)，它已成為應(yīng)用于航空航天、汽車制造以及OEMs制造領(lǐng)域中的權(quán)威工具。又因其能在短短幾分鐘內(nèi)標(biāo)明幾乎所有表面的尺寸（而不象使用傳統(tǒng)坐標(biāo)測量機(jī)那樣需要冗長的程序設(shè)計(jì)），產(chǎn)品的加工過程不再死板，也不用經(jīng)過煩雜的調(diào)研過程。 Hovey肯定地說：“使用FaroArm時，在大多數(shù)情況下，數(shù)據(jù)的快速收集徹底地降低了收集過程的成本?！? MAT工程師會經(jīng)常面對幾乎不可測量的表面，即圍繞部件或位于部件后面或者隱藏于部件內(nèi)部的表面。當(dāng)需要在車底或引擎下方工作時，這種情況尤為常見。 “我們所要測量的許多表面所在的位置往往被其他的部件所遮擋”，質(zhì)檢部的主任Todd Hovey說：“因?yàn)锳rm的關(guān)節(jié)臂具有六自由度特性，所以我們能夠完成其它方法無法測量的任務(wù)?！? 人體工學(xué)和制造工藝 隨著汽車外形設(shè)計(jì)逐漸朝著空氣動力學(xué)方面的演變，汽車的內(nèi)部也正快速朝著更符合人體工學(xué)方向的演變。部分原因是由于MAT工程師的努力，他們和OEM工程師一起致力于車輛模型試制階段的研究，以便在這些模型變成新型汽車之前找到設(shè)計(jì)上的缺陷。 此外，數(shù)字化環(huán)境的模擬使用比依靠傳統(tǒng)工具測量（直接在硬件上操作起來）更方便，MAT工程師們利用數(shù)字化重建了汽車內(nèi)部的空間——包括儀表板，方向盤，車門表面，中央控制器以及前面板等細(xì)節(jié)。這一復(fù)雜的程序就象一個平臺（一個虛擬的坐艙），在這里，OEM可以使用各種特殊的軟件來評測具體的人體工學(xué)問題。例如，針對不同的人體部分采用不同的工學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，就能夠計(jì)算出視線位置，根據(jù)乘客坐姿調(diào)整前面板的位置，或者重新配置方向盤，儀器或者控制器。 在車座制造過程中，MAT工程常常使用一種名叫‘Oscar’的人體模型，它是工業(yè)制造標(biāo)準(zhǔn)的人體模型。 “我們把儀器送到世界各地的車椅生產(chǎn)商那里，來幫助他們定位用于全新座椅設(shè)計(jì)中的至關(guān)重要的H（臀）點(diǎn)?！?Hovey介紹說，“這個點(diǎn)是評估座椅定位及舒適程度的定位點(diǎn)，有了Oscar人體模型來定位，我們就能準(zhǔn)確地建立這個點(diǎn)，以供座位設(shè)計(jì)者應(yīng)用人體要素軟件來估算腿的放置空間，背部輪廓和頭部的位置?！? 評估汽車各部分的裝配草案也是MAT工作范圍的一部分。舉例來說，完成的車門面板、儀器面板和前面板的制造工藝都需測量。MAT的工程師們根據(jù)匹配面比較面板和元件的位置，然后將他們的測量結(jié)果與嵌入的CAD圖像做比較，在CAM2測試軟件中，超出公差范圍的部分用紅虛線標(biāo)出。 動力學(xué) 盡管成百上千個小時用在評估和測試上，一些缺點(diǎn)仍被帶入產(chǎn)品中。這些反饋通常來自消費(fèi)者，汽車制造商就此投入解決這些問題。他們經(jīng)常征集MAT團(tuán)隊(duì)的見解，特別是有關(guān)動力學(xué)方面的煩人的小故障。 MAT類似用處理人體工程學(xué)問題的方法處理動力上的不穩(wěn)定性：先使用FaroArm建立數(shù)字環(huán)境，然后將分析軟件應(yīng)用于此環(huán)境空間中來找出問題。 Hovey給出了這個過程中的一個例子：“特殊汽車款式的客戶經(jīng)受著駕駛桿帶來的高頻率震動，制造商已經(jīng)調(diào)查過但發(fā)現(xiàn)所有的傳動裝置的轉(zhuǎn)動元件都處于平衡狀態(tài)，并且都能獲得很好的支持。在那種情況下，他們會請我們來測試問題所在?！? “我們抬起汽車然后模擬所有傳動裝置的轉(zhuǎn)動元件及它們的支持，將這些圖像傳入分析軟件，我們查明當(dāng)行駛速度到達(dá)一個特定速度時，傳動裝置中的共振通過駕駛桿反饋出來。根據(jù)我們的信息，公司加固了支持部件來改變共振頻率，使它能在傳動裝置可能達(dá)到的任何頻率下都不受影響?！? 內(nèi)部支持 英提爾（Intier） 汽車公司的某些分部也是MAT工作組分析服務(wù)項(xiàng)目中最好的客戶。 “我們公司擁有10臺FaroArm做服務(wù)，它們大部分都是在線應(yīng)用，在成品前檢查各部分要點(diǎn)及拼裝狀況。但因?yàn)檫@儀器有在Livonia地區(qū)有著廣泛的應(yīng)用，很多公司經(jīng)常請我們幫忙予以技術(shù)支持?！盚ovey說到，“比如，他們需要寫一個宏程序來一遍遍檢查某些特殊的尺寸，我們就能解決這些問題?！? 然而，更多時候，一個產(chǎn)品部門會需要我們幫助重新配置一個大件產(chǎn)品或測試裝備。 “這就是Arm設(shè)備真正省時間的地方”，Hovey說?！皩τ贏rm來說，一個焊件的轉(zhuǎn)角和測試臺例如多動作模擬裝置只不過是另一個三維圖像。當(dāng)我們進(jìn)入一個加工車間，我們能在幾分鐘內(nèi)測量30或40個裝配洞眼，至多不超過一小時。一旦它需要重新裝配，我們能準(zhǔn)確定位，設(shè)備停工期會被大大縮短?！?