本发明涉及根据权利要求1的方法和根据权利要求9的计算机程序产品。
背景技术：
汽车装配的很大一部分涉及诸如金属薄片和塑料的薄壁材料。这些薄壁构件非常柔韧且它们的形状在被处理时容易形变。在检验过程期间，为了检验部件是否具有正确的形状且可以用于装配，创建了物理保持夹具(fixture)来约束部件。还创建了物理保持夹具来关于部件多么好的嵌合在一起来检验多组相邻部件并检修装配问题。
有时，为了孤立地检验关键构件而使用精密加工的表面，保持夹具还对相邻薄壁构件建模。这些检验保持夹具除了有时还被称为主匹配样架、检查夹具、总装配检查器(tac)等。夹具被设计为模拟部件将如何定向在已装配车辆上而将单独部件或子组件(例如门)保持在经约束的且可重复的位置。
虽然现有技术已经成功使用多年，但存在一些限制。这些检验夹具生产昂贵。通常，存在与制造这些夹具关联的长交付周期，并且这增加了使新车辆进入生产花费的总时间。这些夹具还往往较大且占据装配工厂中的宝贵占地面积。虽然它们的目的在于高准确度，但总是存在由于夹具生产中的制造误差而不完美地约束部件从而引入的一些误差。
当前技术的另一个限制在于片材金属部件由全世界的供应商生产。这些部件必须运送到装配工厂来检验。在有缺陷被发现时，部件连同与缺陷有关的详细信息一起返回到供应商，因此可以进行校正。有时不返回部件，而是仅返回校正数据。生产前阶段期间来回地运送部件的物流运输经常会增加进入完全生产的延迟。
另外，夹具是静态的，并且仅可以按照它们被设计地保持部件。有时，为了解决制造问题而需要着眼于约束部件的另选方式的灵活性。进一步地，夹具不是容易或快速地可调节的，例如为了模拟车身(夹具表示该车身)内的系统生产误差。
技术实现要素：
本发明涉及一种用于虚拟地检验实际生产的部件的方法，该方法包括以下步骤：提供与理想地生产的部件对应的理想有限元(fe)网格，理想地生产的部件包括两个或更多个安装地点；通过测量实际生产的部件，生成实际生产的部件的数值表示；通过修改理想fe网格使得理想fe网格的形状适应实际生产的部件的数值表示来生成实际fe网格；在fe分析中，通过约束实际fe网格的安装地点迫使实际fe网格就位，确定因实际fe网格的约束而得到的该实际fe网格的形变。
约束可以由包括用于约束安装地点的两个或更多个安装限制的夹具模型来提供。
夹具模型可以是实际夹具模型，该实际夹具模型基于实际生产的夹具来生成；或者理想夹具模型，该理想夹具模型基于设计来生成。
在fe分析中，另外步骤可以为：向经约束的实际生产的部件施加重力；以及确定还因重力而得到的实际fe网格的形变。
方法还可以包括以下步骤：生成指示经约束的实际fe网格的形变是否保持在给定容差范围内的检验结果。
形变可以由一组偏差值来表征，其中，各偏差值可以被指派到经约束的实际fe网格上的特定位置，并且其中，偏差值可以基于在各特定位置处与以下各项的局部偏差来确定：相对于夹具模型理想定位的理想地生产的部件的模型；或通过约束理想fe网格的安装地点而迫使就位的理想fe网格。
方法还可以包括以下步骤：相对于经约束的实际fe网格将相邻模型设置在预定位置，使得相邻模型邻接实际fe网格；确定相邻模型与实际fe网格之间的相对位置和方位；以及导出以下内容中的至少一个：相邻模型与实际fe网格之间的空隙(clearance)；和相邻模型相对于实际fe网格的齐平(flushness)。
生产的部件可以是主体板或板组件，夹具模型可以是车身，并且限制可以是铰链、闩锁、锁、焊点、来自卷边加工的折痕、来自胶合的粘合、螺栓、螺丝或领域中已知的任意其他固定中的一个或更多个。
本发明还涉及一种程序代码被存储在机器可读介质上或被实现为电磁波的计算机程序产品，程序代码被配置为执行以下步骤：提供与理想地生产的部件对应的理想有限元(fe)网格，所述理想地生产的部件包括两个或更多个安装地点；提供实际生产的部件的数值表示；通过修改理想fe网格使得理想fe网格的形状适应实际生产的部件的数值表示来生成实际fe网格；在fe分析中，通过约束实际fe网格的安装地点迫使实际fe网格就位，确定因实际fe网格的约束而得到的该实际fe网格的形变。
约束可以由包括用于约束安装地点的两个或更多个安装限制的夹具模型来提供。
夹具模型可以是实际夹具模型，该实际夹具模型基于实际生产的夹具来生成；或者理想夹具模型，该理想夹具模型基于设计来生成。
在fe分析中，另外步骤可以为：向经约束的实际生产的部件施加重力；以及确定还因重力而得到的实际fe网格的形变。
程序代码还可以被配置为执行以下步骤：生成指示经约束的实际fe网格的形变是否保持在给定容差范围内的检验结果。
形变可以由一组偏差值来表征，其中，各偏差值可以被指派到经约束的实际fe网格上的特定位置，并且其中，偏差值可以基于在各特定位置处与以下各项的局部偏差来确定：相对于夹具模型理想定位的理想地生产的部件的模型；或通过约束理想fe网格的安装地点的迫使就位的理想fe网格。
程序代码还可以被配置为执行以下步骤：相对于经约束的实际fe网格将相邻模型设置在预定位置，使得相邻模型邻接实际fe网格；确定相邻模型与实际fe网格之间的相对位置和方位；以及导出以下内容中的至少一个：相邻模型与实际fe网格之间的空隙；和相邻模型相对于实际fe网格的齐平。
本发明提供使用有限元(fe)分析技术在软件中创建虚拟检验夹具，以模拟安装到该夹具的部件的弯曲。单独薄壁板或子组件可以在根本没有物理检验夹具的情况下被检验。
通过使用从本领域中已知的多个测量传感器中的一个捕获的点云数据来产生实际部件的电子表示，测量传感器例如白光扫描仪、蓝光扫描仪、坐标测量机或3d激光扫描仪。不是尝试将实际部件的该点云转换成可与fea兼容的网格，而是将来自理想部件的理论cad模型通过fe分析生成的网格拟合到点云。这得到较清洁且较完整的网格。
计算机软件将允许用户定义并保存任意数量的安装限制，或换言之：约束点。这些安装限制关于彼此可以具有已定义的空间关系。安装限制的位置和方位可以在空间坐标和/或向量中定义。两个或更多个安装限制的构造还可以被称为“虚拟”夹具。多个不同的虚拟夹具可以被设计并用于同一部件。
fe分析软件然后可以模拟将实际生产的部件的fe网格夹紧到所选择的虚拟夹具中的效果。fe分析软件还可以允许用户减少将该部件或子组件进入容差而需要的约束的数量。然后可以将虚拟夹紧的网格与理论cad模型进行比较。
可以计算所有制造容差，其支配如在cad设计中指定的部件形状，并且关于与容差的符合的评价可以被报告。
本发明还可以允许使实际生产的部件和/或理想地生产的部件的任意组合可视化，以检查装配质量。实际部件可以嵌合紧靠配套或邻接理论部件，以孤立地察看部件。还可以使实际部件一起可视化，以调查并提供针对装配问题的校正反馈。
根据本发明的方法或计算机程序产品关于在领域中如何使用物理夹具模拟该夹具的使用。为了调节不同构件的装配位置以优化诸如板部件之间的齐平或间隙以及型线连续性的标准，数学算法可以对于用户可用。
根据本发明，通过以下处理创建实际部件的清洁的有限元网格：
●用多个测量方法中的一个测量部件以生成完工部件的三维数值表示；
●提供或产生理想部件的清洁的fe分析优化网格(例如，从理想或“目标“生产部件导出的cad模型)；
●将该清洁理想fe网格拟合到点云上；这包括将垂直于部件表面以及平行于该表面的误差考虑在内；通过对理想fe网格的该修改，生成“实际”fe网格，因为它与实际生产的部件对应。
据此，为了实现更多统计鲁棒性，可以对多个三维数值表示或多个实际fe网格求平均。
模拟当物理生产的部件安装到物理夹具上时该夹具将对所述部件具有的物理效应。除了由夹子、磁铁、铰链严格迫使就位并与其他部件配套之外，部件还被暴露到像重力、来自密封件或缓冲器的压力的影响。
根据本发明的方法或计算机程序产品还可以被集成到设计/构造处理中：可以确定用于“固定”部件的约束的最小数量。因为部件固有地为挠性的，所以制造商需要随着部件由焊点、胶、卷边、加劲板、销和/或铰链等装配到实际车辆中而约束它们。减少约束的数量然后转变成较简单的装配过程，由此省钱。
通过消除对物理制造精密夹具的需要，节省了努力和成本，并且缩短了长的交付周期。通过增加或去除虚拟夹子来在约束部件的处理中引入了灵活性。本发明还通过使用实际部件和/或邻近部件的电子表示(fe网格、3d模型)并虚拟地装配部件来允许部件对齐和装配中的灵活性。
在早期装配阶段中的时间缩短可以通过以下方式来实现：在生产部件的设施处扫描部件，然后电子地发送电子表示，在该电子表示中，oem可以由根据本发明的方法或计算机程序产品确定部件是否可接受，并且在不可接受的情况下，确定问题在哪里且需要在生产参数中进行什么变更。然后还可以电子地发送这种反馈，以减少为了对于可接受性检验而需要将物理部件运送到装配工厂的物流。
部件可以在试模阶段中由虚拟夹具来检验。在本领域中，精密物理夹此时尚不可用，因此在试模期间，无法检查模具是否在生产“好”部件。在模具建造工厂中对模具较早重新建模是较容易的，而不是稍后在已经准备进入生产时。
附图说明
在下文中，将参照伴有附图的示例性实施方式来详细描述本发明，附图中：
图1至图3示出了与实际生产的部件对应的实际fe网格的生成；
图4、图5示出了约束实际fe网格的安装地点的不同实施方式；
图6示出了对相邻模型进入分析的方法的实施方式；以及
图7、图8示出了基于根据本发明的方法或计算机程序产品的不同评价。
具体实施方式
图1、图2以及图3示出了与实际生产的部件对应的实际fe网格10的生成；这里所提及的各部件可以为单个部件、子组件或组件。图1、图2以及图3示例性地指代车门，其通常为至少两个部件(例如，由金属或复合材料制成的成型片材)的子组件或组件。然而，方法步骤，具体为图1、图2以及图3提及的步骤，还可以应用于需要检验构件(例如，计算机主体、电话或平板电脑套)装配的任意其他生产的部件，而不管该生产的部件是车辆部件(例如，挡泥板、车顶、行李箱)、飞机部件(例如，机翼、尾鳍、主体板)还是任意其他产品的部件。
通过三维地测量实际生产的部件来记录作为实际生产的部件的数值表示的三维点云12。然后将与理想地生产的部件对应的理想fe网格11拟合到点云12或换言之与其配合，使得理想fe网格的形状适应点云的形状。可以以与已生产的实际部件的数值表示共形的方式设置网格的形状。如在图2中看到的，从而网格的各个节点13可以移位(如果必要的话)，以尽可能地接近生产的部件的实际形状。该近似处理得到实际fe网格，参见图3。
虽然图4、图5以及图6也可以指代实际生产门安装到主体夹具的现实世界情形，但这里，所述附图被假设为示出在计算机上运行的有限元软件的图形用户界面的一部分，作为根据本发明的方法和计算机程序产品的用户将利用它那样。
图4示出了根据本发明的一个示例性利用。如上所描述地生成的实际fe网格10包括可以通过被约束而被迫就位的安装地点11和12。约束可以由夹具13来实现，所述夹具包括处于所定义位置和方位的相符安装限制14、15。示例性地，铰链用作主体13与门10之间的约束媒介。如图所示，安装限制14、15是所述铰链的圆筒，并且安装地点11、12是铰链的销。虽然铰链的销被示出在门的侧上，但销和圆筒可以以相反的方式来设置。同样，门安装可以由领域中已知的、完全不同于铰链的装置来实现。
关于图4所示的、具有至少两个约束的实际fe网格，fe分析确定因所述约束而得到的形变。在fe分析中可以考虑或不考虑重力的施加。
如图5所示，夹具侧上的安装限制和门侧上的相符安装地点可以各超过仅两个。另外的约束例如可以由闩锁的元件18/17来实施，并且可以由门密封件引起另外的力。与闩锁18对应的门的安装地点是挂钩，并且与密封件19对应的门上的力施加的地点是门内圆周上的表面(附图中未编号)。密封件19也可以设置在门侧上。
在图5所示的所有四个不同约束存在的情况下，门在猛的关上时暴露于各种施加的力。闩锁元件17、18以及铰链元件11、12/14、15提供门被压在密封件19上,使得力施加在门上的所有所述安装位置，这引起门的形变。这些形变根据本发明凭借有限元分析的模拟来确定。
在fe分析中，夹具模型13的刚度可以被认为显著高于实际fe网格的刚度。具体地，夹具模型的可形变性可以被认为可忽略。
图6示出了邻接实际fe网格10(门)的相邻模型20(挡泥板)。相邻模型20在这种情况下也是fe网格，然而，它还可以仅仅为部件的3dcad模型。所述相邻fe网格可以为理想fe网格(即，与设计部件对应)或实际fe网格(即，与所生产的部件的对应)。在所示实施方式中，相邻fe网格20还具有安装地点，该网格可以通过根据夹具的安装限制由这些安装地点来约束。作为来自附图所示的三个约束的结果，相邻fe网格还可能经历形变。通常，所模拟的约束可以表示例如磁化或物理夹紧、焊接、拧紧、耦合、铆接等。
图7示出了如图6设置的结构的评价：可以关于齐平相对于彼此分析两个相邻部件。标尺30指示与理想部件形式/位置的偏差。标尺30的阴影或颜色应用于模型或网格中的至少一个，以标识问题区域。例如，根据图4或图5的结构，还可以仅对于一个部件进行所示评价。
凭借根据图7的评价，可以人体工程学地检查部件10与部件20之间的齐平。在相邻部件具有关于阴影/颜色的高对比度的情况下，与部件表面垂直的间隙较大。
具体地，可以提供标记40，该标记突出表明在所标记的区域中，关于与理想定位/形成的部件的偏差已经超过给定容差范围。
具体地，可以提供标记41，该标记突出表明在所标记的区域中，已经超过关于齐平的给定容差范围。
作为示例性实施方式，图8示出了如图6设置的结构的另外评价：可以关于空隙相对于彼此分析两个相邻部件。标尺30指示与理想间隙宽度的偏差。标尺30的阴影或颜色应用于模型或网格中的至少一个，以标识问题区域。
凭借根据图8的评价，可以人体工程学地检验部件10与部件20之间的空隙。可以沿着两个部件之间的间隙示出条带。所述条带可以被示出在间隙中，朝向相邻部件中的一个，或者两个条带朝向两个相邻部件(如图所示)。在条带具有关于阴影/颜色的高对比度的情况下，沿着部件表面的间隙较大。
具体地，可以提供标记42，该标记突出表明在所标记的区域中，关于与理想间隙的偏差已经超过给定容差范围。并且，在相对于彼此评价两个部件时，可以考虑另外的标准，诸如在察看部件之间的间隙时检验光的反射是相干的还是平滑的。正如前面提及的可以考虑质量管理领域中已知的多个其他标准。
遵循如图所示且如上所述的原理，本发明的特定目的是检验多个部件一起的组合安装的效果。根据质量管理中的已知策略，不是期望以最高的可能精度制造每一个部件，相反而是期望实现多个装配/安装部件的正好可接受的“协调”的总准确度。因此，参与根据本发明的模拟的每个部件的fe网格并且还有夹具本身可以与实际生产的部件对应。
虽然以上凭借对车辆构造的示例性参考描述了本发明，其中，以虚拟方式检验部件的装配，但本发明还涉及航空航天(宇宙飞船、飞机)、电子工业(膝上型电脑、智能电话、立体声设备)或任意其他工业在构造多构件产品(特别是具有薄壁主体板的产品)时面临的挑战。
虽然以上部分参照一些实施方式例示了本发明，但需要理解的是，可以进行实施方式不同特征的大量修改和组合。所有这些修改位于所附权利要求的范围内。