白车身分布式检测系统及其数据处理技术.

白车身分布式检测系统及其数据处理技术上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所储国平博士[e-mail]-BodyManufacturingTechnologyCenterInstituteofAutomotiveEngineeringShanghaiJiaoTongUniversity上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所主要内容一．关于我们二．白车身在线分布式检测系统三．车身尺寸质量自动监控与故障诊断技术四．结论与展望上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所TechnologyAutoBodyManufacturingCenter1994年成立“汽车车身制造技术中心”，隶属机械学院2003年成立“上海市数字化汽车车身工程重点实验室”2006年组建汽车工程研究院，改名“汽车车身设计与制造技术研究所”2007年成立“上海治信汽车科技有限公司”上海交大汽车车身设计与制造技术研究所上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所主要教授林忠钦教授“长江学者”“973计划”首席科学家上海交通大学副校长陈关龙教授机械与动力工程学院副院长汽车工程学院副院长来新民教授机械与动力工程学院副院长汽车车身设计与制造技术研究所所长陈杰教授上海交大神州汽车设计公司总经理张卫刚教授上海交大研究生院副院长朱平教授汽车车身CAE技术首席专家上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所倪军教授美国密西根大学教授交大-密西根大学联合学院院长中国教育部“长江学者”胡仕新教授美国密西根大学教授中国教育部“长江学者”主要教授（客座）王培忠教授美国通用汽车R&D首席科学家SJTU-GM焊接技术合作实验室主任上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所科研团队17正、副教授19讲师、工程师、博士后68博士研究生72硕士研究生研究生在上海大众生产一线试验研究生与上海通用工程共同工作教学、科研与应用结合的160余人的稳定科研团队。上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所科研总体定位突出具有国际学术先进水平和原始创新的前沿研究，提高学科的国际地位和影响；立足上海、面向全国，围绕国家自主品牌轿车开发需求，开展关键应用基础研究；产学研合作，促进科研成果转化为企业需要的工程化成果，为企业提供技术支持、培养人才。上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所1.汽车板精益成形技术2.制造质量控制技术3.薄板先进连接技术4.装配工艺数字化设计技术5.汽车轻量化开发技术主要研究方向上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所产学研合作实验室1.上海交大&宝钢车用板技术联合实验室(2000)——领域合作级战略伙伴，连续两个国际科技进步奖2.上海交大&美国通用汽车工程联合研究院(CRL)(2001)——GM全球第十四个合作实验室，中国唯一一个3.上海交大PACE中心(2002)——EDS/SUN/GM共建，全球第十七个，中国第一个4.上海市数字化汽车车身工程重点实验室(2003)——上海市科委、上汽集团共建5.与上汽通用五菱、重庆长安等科研合作机构上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所序年份奖项项目12005国家科技进步一等奖宝钢高等级汽车板品种、生产及使用技术22005国家科技进步二等奖车身覆盖件精益成形技术与应用32002国家科技进步二等奖轿车车身制造质量控制技术及应用42001上海市科技进步一等奖基于数值模拟的轿车冲压件成形质量控制52008上海市发明一等奖复杂薄板产品设计过程偏差控制的新技术与新方法……………重要成果奖励先后荣获国家级奖励3项、省部级奖励10项。上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所研究成果深化与推广列车车体装配质量控制自主品牌轿车的质量控制飞机机身装配质量控制上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所主要内容一．关于我们二．白车身分布式检测系统三．车身尺寸质量自动监控与故障诊断技术四．结论与展望上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所白车身薄板装配偏差控制特点车身是整车集成的基础，由数百个柔性薄板件经过百个焊装工位制造而成，其装配偏差控制的难点体现在：零件柔性特征、容易变形􀁺零件种类数量多、误差源多􀁺产品结构复杂、设计评估难􀁺装配工艺复杂、检测控制难上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所国内车身质量控制技术研发现状多年与国外企业的合作与竞争，已基本掌握造型、CAD和CAE等技术，设计速度上基本与国外同步。2mm工程、6Sigma方法和质量体系认证等极大推动了国内汽车企业质量意识，但多局限在制造阶段。车身尺寸工程刚起步，多沿袭合资方技术框架，依赖工程经验，未建立起自主、合理的车身尺寸工程设计规范、控制体系、标准和数据库。引进了大量检测、装配等装备，但数据处理、诊断和管理等软技术滞后，未充分发挥设备综合效力。上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所在线检测技术发展历程1970～1980’s，光学在线检测系统产业化1990’s，汽车工业—美国2mm工程1990～2000，推广应用：VW,GM,FORD,TOYOTA,BMW,PEUGEOT,etc.2000～，新发展（与机器人技术结合）Perceptron,LMI,KUKA,天大上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所-2.00-1.50-1.00-0.500.000.501.001.502.002.50020406080100120140160180200JobNumbersMeasurement(mm)-2.00-1.50-1.00-0.500.000.501.001.502.002.50020406080100120140160180200JobNumbersMeasurement(mm)三座标采样测量结果100%在线测量结果三座标采样测量•抽样率小于2％•200MP/30－60min•小样本导致置信度低•6μm/1m,GR&R15%在线测量•100％在线测量•80MP/75s•全样本检测•动态测试R0.4离线采样测量与在线测量比较上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所在线检测逐渐成为汽车业通用测量手段BMWSpartanburg–Z4fullbodyVWEmden–bodyshopgap&flushAUDIA6/A8混线26个在线测量工位800~1000个测点以其100％在线检测的能力，成为控制车身尺寸波动的标准测量手段，融合到整车质量控制体系中。上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所AUDIA6/A8焊装车间分布式检测系统地板分总成侧围内板总成侧围外板总成侧围内板总成侧围外板总成后地板总成地板总成内总拼外总拼白车身前地板前围板轮罩轮罩地板分总成侧围内板总成侧围外板总成侧围内板总成侧围外板总成后地板总成地板总成内总拼外总拼白车身前地板前围板轮罩轮罩上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所整车制造过程中的分布式检测系统上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所分布式检测系统分布式检测系统是将布置在各制造单元、独立完成特定功能的测量设备和计算机连接起来，以达到资源共享、集中管理、过程监控和故障诊断等目的的工业计算机测量网络系统。20世纪90年代以来，随着信息技术和制造技术的发展，分布式检测系统成为国内外研究与开发的热点。如：欧盟研究与技术发展计划（RTD）资助的“标准，测量和测试计划（SMT）”、美国标准与技术研究院（NIST）的“下一代检测系统（NGIS）”等都致力于研究先进测量和数据融合等技术及其信息集成，快速全面的获得制造系统信息，显著改善面向整个制造过程的质量控制能力，以实现质量和成本的更高目标。上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所主要内容一．关于我们二．白车身在线分布式检测系统三．车身尺寸质量自动监控与故障诊断技术四．结论与展望上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所检测系统集成数据采集问题识别过程监控问题分析偏差源诊断持续改进测量设备布置传感器布置采样策略优化零件检测数据CMM－小样本数据在线测量:100%时序数据Audit打分：主观数据…6σ，top30％工序能力评价各尺寸部门反馈等SPC控制图质量七钻5M1E模式匹配PCA,DCA等贝叶斯网络201000-3-2-10123TimeLCLAverageUCLmm问题识别过程监控车身尺寸检测系统及数据处理流程检测系统上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所检测系统上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所检测系统集成数据采集问题识别过程监控问题分析偏差源诊断持续改进测量设备布置传感器布置采样策略优化零件检测数据CMM－小样本数据在线测量:100%时序数据Audit打分：主观数据…6σ，top30％工序能力评价各尺寸部门反馈等SPC控制图质量七钻5M1E模式匹配PCA,DCA等贝叶斯网络201000-3-2-10123TimeLCLAverageUCLmm问题识别过程监控车身尺寸检测系统及数据处理流程上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所车身质量数据流集成与控制技术技术核心：多源数据的融合和挖掘在线测量上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所检测系统集成数据采集问题识别过程监控问题分析偏差源诊断持续改进测量设备布置传感器布置采样策略优化零件检测数据CMM－小样本数据在线测量:100%时序数据Audit打分：主观数据…6σ，top30％工序能力评价各尺寸部门反馈等SPC控制图质量七钻5M1E模式匹配PCA,DCA等贝叶斯网络201000-3-2-10123TimeLCLAverageUCLmm问题识别过程监控车身尺寸检测系统及数据处理流程上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所统计质量控制理论简介车身偏差检测数据分布——正态分布22221)()(xexp399.73%μ＝0σ＝1上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所正态分布参数统计量均值μ（Average）方差/均方差σ（Variance）.),min()max()(:nixxRxxnSMxxiiniidnii1112121数据列中间的数样本估计值上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所201000-3-2-10123TimeLCLAverageUCLmmn/1n/2n/3控制图的概念UCL=w+kwCenterline=wLCL=w-kw3sigmacontrollimits:•Actionlimits:K=3(p=0.0027)),(~),(~nNxNx22上海交通大学机械与动力工程学院车身设计与制造技术研究所常用控制图均值－极差控制图RAXnLCLXCLRAXnUCLbarXXXX2233图控制线：282522191613107412.001.751.501.251.00样本样本均值__X=1.474UCL=1.976LCL=0.973282522191613107413210样本样本极差_R=1.197UCL=2.303LCL=0.09011111F007L_Z的Xbar-R控制图使用不相等样本量进行的检验2332244dDRDLCLdCLdDRDUCLRRRR图控制线：-2-1.5-1-0.500.511.522.533.5705959AX1260101706019BB1260101706066FV0160101706076FV0160101706133BB1160101706163FV1