评估和纠正感知表面缺陷的全虚拟方法

制造一个完美的汽车零件并非易事。但汽车制造商已经明白了如何识别什么重要，什么不重要，人眼能看到什么，不能看到什么。除了衡量质量，感知质量的概念正在引导汽车开发的方向（和预算）。我请ESI集团智能制造总监Arthur Camanho来告诉我们，领先的汽车制造商如何实施正确的技术，以开发一种全虚拟、高性价比、无虚饰的汽车零部件制造方法，专注于感知质量。 

Arthur Camanho在机械工程、制造工艺和技术支持方面拥有20多年的经验。他被认为是金属成形模拟和有限元分析工程的专家，专注于冲压、铸造和焊接制造工艺。 

Camanho获得了巴西圣保罗FEI大学的机械工程学位。他在圣保罗地区工作了19年，担任ESI的各种职务，然后搬到北美总部，领导公司的虚拟制造部门。Arthur、他的妻子和两个孩子住在底特律大都会。 

为什么零部件制造商/汽车制造商在表面质量控制方面采取数字化转型？ 

在过去，汽车制造商会将质量控制留给原型设计甚至最终生产。熟练的操作员将在荧光灯阵列下的“光室”中用眼睛和手对每个部件进行感官评估，以确保没有明显的表面缺陷。在过程结束时发现缺陷意味着尽可能多地回到制造过程设计、工具设计或零件设计，这会产生长时间且成本高昂的迭代循环。这不是一种有效的工作方式。 

如今，数字化解决方案为汽车制造商提供了一种跳过这些测试和原型的方法，实现了更精简的流程，降低了产品开发成本和交付周期，同时提高了最终零件质量。数字化表面缺陷预测有很多风险！为了做到这一点，汽车制造商及其技术合作伙伴必须考虑整个生产流程，包括组装。他们还必须能够对感知到的缺陷进行数值评估，以解决最有意义的表面缺陷。 

OEM和零部件制造商应在产品开发或生产的哪个阶段引入质量调查软件？ 

数值解决方案在车间提供质量控制预测，但为了最大限度地提高此类技术的效益，最好从模拟阶段就预测感知缺陷。ESI为工艺设计工程师提供了一种使用钣金成形模拟预测表面缺陷的方法，使评估在虚拟光室中直接“感知”。当然，该软件还可以预测各种成形缺陷，如裂痕和皱纹。 

这是否改变了工程师纠正可见缺陷的方式？ 

其想法是尽早纠正缺陷，以减少迭代循环以及相关的时间和成本。在最好的情况下，汽车制造商不用零件的真实原型或用生产零件的工具来实现这一点。这些OEM商正在节省大量成本。 

如果质量工程师能够在模拟阶段确定哪一个缺陷最有影响，那么他们就会回到制造工艺设计中，并对此采取措施。花时间解决喷漆后可见的缺陷也同样重要。有时工程师依靠更标准的模拟轮廓来检测表面缺陷，而这些缺陷有时不会显示在真实的冲压零件中。 

软件如何区分标称表面质量和感知表面质量之间的差异？

在ESI，我们与Autaza建立了独家合作关系。这家巴西公司与通用汽车巴西公司共同开发了一款软件，帮助汽车制造商控制“人眼感知”的冲压汽车零部件的质量。Autaza Surface利用经过人工智能训练的计算机视觉，在零件最终设计之前和冲压工具生产之前预测外观缺陷（凹痕、起伏、损坏）。 

典型的工作流程是使用ESI PAM-STAMP运行冲压模拟，将单个零件带到ESI的虚拟光室进行检查。条纹图像是根据Autaza Surface定义的标准自动生成的，AI用于缺陷检测及其严重性测量。有针对严重性的内置标准，也可以通过训练神经网络来涵盖新的标准。 

装配在表面缺陷预测中扮演什么角色？ 

零件组装后，缺陷会更明显。这就是为什么它也非常强大，不仅能够模拟零件上的表面缺陷，而且能够模拟整个组件上的表面瑕疵。ESI的装配模拟软件提供了可靠的结果，显示了各种热连接或冷连接技术的连续装配效果：卷边、桌面卷边、点焊（RSW）、激光焊接等。它可以预测表面缺陷和变形。它可以帮助工艺工程师找到正确的参数来优化整个制造过程。 

你能虚拟化生产面板的所有步骤吗─ 从CAD设计到感知质量评估？ 

绝对地这才是重点。ESI的方法是从CAD开始，实现单个零件成形模拟、装配和连接模拟，一直到喷漆和热固化模拟。 

当你完全虚拟化时，你可以调查所有的设计选项，各种各样的过程设计，而不需要任何额外的成本，并找到实现目标的最可能的参数。 

全虚拟化还可以帮助您非常有效地找到缺陷的原因。有时你可能会发现回弹补偿是导致问题的原因。有时，能够回到CAD本身是很有用的。如果您知道如何识别CAD错误，则可以快速而简单地纠正该错误。 

早期表面缺陷预测涉及哪些技术？ 

ESI是材料物理学的先驱。我们的DNA是用来模拟材料的行为方式。但要将整个冲压链虚拟化到表面缺陷预测，需要的不仅仅是方程和物理计算！ESI还具有扩展的3D渲染功能，这是我们虚拟LightRoom的基础。除了ESI PAM-STAMP的预测能力（它使用先进的材料模型，能够计算大型模型，如具有统一网格的侧板）和前面提到的Autaza的AI能力，虚拟现实帮助我们提供更优的解决方案，以帮助汽车制造商在正确的时间做出正确的决策。 

要了解更多信息，请下载2019年在利维奥纳举行的国际汽车车身大会上共同发表的论文ESI：“利用虚拟灯光室对汽车外部面板进行定量表面质量评估”，作者：Ing.Arthur Camanho、Ing.Harald Porzner（ESI Group，美国）、Ing.Renan Padovani（巴西AUTAZA）和Dr.Carlos Sakuramoto（巴西AEA）。