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一、概述
冲压成型和注塑成型是汽车零部件制造的基本手段。据统计，汽车制造中有70%～80%的零部件需经模具成型。汽车外饰件大都采用冲压成型，而内饰件多采用注塑成型。因此，冲压和注塑工件的制造工艺水平及质量，对汽车制造质量和成本有直接的影响。
模具是冲压和注塑成型的关键工具， 模具制造成本和周期对汽车的制造成本以及新产品的开发周期有重要影响。目前，国外汽车界提出缩短产品的市场化周期、降低产品开发费用和减轻汽车质量的发展战略，其中的一个重要环节就是降低车身件模具的制造费用和缩短生产周期。同时，模具制造技术也正向高效节能、安全清洁的生产方向发展。 将检测设备贯穿在模具的制造环节中，能够对加工中的模具进行阶段性的有效监控和检查，快速地反馈制造中的问题，为工程技术人员的工艺修改提供依据；将检测设备应用在模具试制阶段中，能够对虚拟或实际的配合关系进行分析，对模具合模状态提前预警，大大缩短了制造周期，减少了制作成本；将检测设备应用在模具验收阶段中，可以以数字化的形式记录模具状态，存档数据备份，从而为后期模具修改及精度恢复提供原始根据。
由此可见，适用于模具生产环境及制造工艺要求的检测设备，在模具的整个制造环节中是非常重要的。因为模具的检测或问题诊断，往往发生在制造过程中，而且模具重量一般较大不易搬离，因此除测量功能需满足检测要求以外，检测设备还要具备能够在焊接、，冲压等恶劣环境条件下工作，而且具有可移动的功能。
二、白光拍照测量技术及主要应用
近年来，工业测量不再只局限于局部点及形位公差的测量，而是在此基础上更侧重于最终产品的外观形状的质量控制, 因此光学测量技术以其测量数据的完备性，测量及分析方法的多样性而在工业测量中占有越来越重要的地位。作为光学测量的一种，白光拍照式测量设备则以其高效率，便携性的特点在模具制造中应用尤为突出，得到越来越多的关注。
拍照式测量机Cognitens WLS400，提供了一个多功能的测量平台，可在工业制造尤其是汽车试产和量产阶段完成焊装夹具和模具的开发试验、零件和总成件的校准以及复杂的根源分析。
Cognitens WLS400由一个投影镜头及三个拍照镜头组成，采用高速单幅立体成像与无规则点阵投影相结合的技术，三个拍照镜头可以在0.01s之内快速捕捉投影镜头所投射在工件表面的图像，并通过特有的算法重构三维点云数据，进而在软件中形成标准的三维检测报告。由于高频快门数据采集时间极短，毫秒之间即可从测量物体表面获取数据信息，测量性能不受振动、工业照明或温度变化的影响,且其结构紧凑，操作简便，从模具设计开发到完善再到最后的模具上线的各环节，Cognitens WLS400均能对各种疑难问题提出综合的解决方案。
三、拍照式测量机：快速完成型面测量与分析
拍照式测量机作为一种新型的型面测量技术，具有数据采集量大，效率高的特点。海克斯康集团最早与美国通用汽车公司合作，已有5年多历史将拍照式测量系统 (Cognitens)用于汽车车身件的测量。不同于其他仅用于逆向工程的设备，新推出的WLS400的曝光时间小于千分之一秒，这得益于高灵敏度的成像器件和高速快门技术，将环境振动的影响几乎完全消除。因此也并不需要固定的相机三角架和工件的固定隔振。实际上，该系统是地道的手持设备，操作方便而可靠，这是生产车间使用的重要要求。该系统的另一显著特点是不需要在工件上粘贴大量用于保证精度的参考目标，仅有少量用于找正用途的参考点即可。 由于汽车模具和车身件的紧密关联性，拍照式测量系统被用于模具行业，就是顺理成章的事。通过在现场环境下快速测量，有效地缩短了模具制造周期。尤其在现场修模、根源问题追溯中其优势尤为明显。
以下列举 WLS400白光测量设备在模具制造环节中的几种典型应用案例。 1. 毛坯件加工前智能逆向——防止空切及大进刀量
众所周知，模具的铸造毛坯件因材料的收缩引发无法控制的变化量，所以粗加工余量往往是个不确定值。因此在实际的机加工过程中，毛坯件粗加工时无法避免空切（铣刀没有实际加工到毛坯）和大进刀量（铣刀铣削面积过大），导致浪费机床工时，损伤机床部件和刀具。
拍照式测量机因其能快速的对毛坯的外表面进行数据采集和智能逆向，生成STL三维三角网格数据，并结合CAM软件，快速设计出最合理的粗加工路径，大大提高了机床的利用率（通过与北美荻原的合作分析提升约在20%左右），并对刀具和机床起到保护作用，大大降低了机床维护成本。
2. 模具调试阶段的快速测量
众所周知，模具型面是按零件的CAD数模加工而成的，但最终的要求是成型后的零件符合CAD数模，而并不是模具本身。因此反复大量的试模和修模是必不可少的，而且是影响生产周期的主要因素。这期间，对零件的型面测量是一项费时而细致的工作，拍照式测量系统则可以完美地完成这一任务。
由于拍照式测量机的高速性，可以实现快速的现场测量，从而使原先的修模（红丹粉试模→工人经验修模）提升为数字化测量和加工模式（拍照式测量→精修模具），可以实现精确加工大大节约试模的时间。
3. 连续模各模之间的调整
在连续模的生产过程中，会用到类似装配过程中的过程监控。举例来说，有一套四序模具，经四步冲压成型后可能发现最终结果不能满足要求。产生这种结果的原因有很多种，但是问题出现后的分析往往需要大量的试模过程和人工经验判断。
拍照式测量能同步记录同一个零件在各工序间的变化过程，并可对应任一工序的半成品中的任一测点进行横向跟踪分析。
当四序模具在成品件部分发现问题时，可回溯四序中任一工序找出问题所在，大大节省了试模材料和时间，并由以前只能依靠经验的修改变成清晰而直观的量化修改方式。
4. 小批量生产中的统计分析功能
对交付的模具产品，客户并不完全关心和了解模具在生产过程中的质量控制手段，只关心两点，即，零件的合格率（或称PIST）以及模具的重复性（或称R&R）。此项工作的核心是大量的数据测量，使用传统的CMM测量效率极低。
拍照式测量技术能非常完美地解决了这个问题。首先，拍照式测量是一种面测量手段，也就意味10个测点和100个测点甚至1000个测点的测量速度是一样的，单个零件的测量速度大大高于传统CMM测量。其次，白光测量的图形化显示和自带的报告模板编辑能力使得PIST计算和小批量的R&R计算全部在程序内部完成，提高了精确性。
5. 合模分析
为检查上下模之间的间隙，需要进行合模试验，这同样是一件困难而耗时的工作。
采用WLS400 系统可以提供快速测量和数字化装配，模拟合模效果。对上下模分别测量后，在系统提供的软件中进行数字装配操作，就可以检查任意截面上的间隙大小，为修模提供定量的依据。凸模/凹模测量数据见图7。
6.成品数据保存
经试模合格的最终成品模具，其面形往往早已偏离了最初的理论数模。为保证日后的复制和维修，必须作数据保存，这实际上是一个简单的逆向工程数据采集工作，用白光系统就可以非常容易地完成。
四、 结论
Cognitens WLS400白光测量作为一种新兴的快速测量手段，特别适合型面测量。和其他同类测量方法相比，能在更恶劣的环境下使用(不怕振动、车间粉尘及油污染），成为一种非常理想的现场检测设备。加上专业开发的应用软件系统，简单易懂的图形显示，多种的报告及分析手段，将给模具行业带来全新的测量控制手段，可完成工业设计、产品开发和质量评估、现场测量、过程检测、模具的设计与试制、现场根源分析和车辆试产支持等各种测量与检测任务，从而在模具的生产加工过程中发挥越来越重要的作用。
〔撰稿人：海克斯康测量技术（青岛）有限公司王晋、廖鲁〕
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