激光掃描儀加快汽車座椅的設計和制造進程

通過把基于模板的汽車座位檢查系統替換為電子激光掃描方法，Johnson Controls節省了6萬美元的模板成本，并把PT Cruiser設計的驗證時間從4個月縮短為三周。

如果要測試車輛的所有可能的座位配置，那就要構建24組模板，得花費3個月的時間。測試DaimlerChrysler所要的360個座位，又花3個星期時間。如果品質部選擇用NVision激光掃描儀來捕獲座位的輪廓，取而代之的的是構建模板所需要的成本和3個月的延遲就可以免了，掃描儀捕獲所有360個座位的3D坐標數據只花了3個星期時間。
“采用NVision激光掃描儀的主要好處是節省時間，因為我們要完成測試才能開始生產，” Johnson Controls公司位于Toluca從事舒適坐椅運營的部門品質經理Rosa Leyva說，“但是，掃描儀也給出了更為精確的信息，我們利用它來建立制造公差?！?
Johnson Controls公司自從1985年成立至今，已經成為了年產值幾十億美元的公司，擁有汽車系統和建筑控制的全球業務。在汽車市場，公司提供座位和輕型車車內系統，包括乘用車和輕型卡車。所供應的系統包括：座位、頭頂裝置、車門、儀表盤、儲藏箱、電子系統和電池。除了電池之外，所有系統都銷往原始設備汽車市場，包括：DaimlerChrysler、Ford、General Motors、Honda、Nissan、Toyota和Volkswagen。 位于密歇根州的Johnson Controls的普利茅斯汽車運營部門每年為2000多萬輛車提供車內產品。

為PPAP進行測試
Johnson Control公司的Comfortseat工廠被授予合同，為DaimlerChrysler公司暢銷的PT Cruiser型車設計和制造坐椅。該車在DaimlerChrysler同樣位于Mexican城的工廠裝配。PT Cruiser有四個座位：駕駛員座位、前乘客座位和兩個備選后座。這四個座位中的每一個都有三種結構，總共有12種獨特的座位型號。Johnson應邀按照零件生產批準工藝(part production approval process, PPAP)來測試每一種座位型號的30個拷貝，或總共360個拷貝。
過去，他們的做法是把每一個座位與一系列輪廓相同的塑料模板比較。每一個座位需要兩組模板，一組座墊和一組座背。模板要安排在檢查支架上，以格型排列來表示座椅的關鍵輪廓線。如果一個座椅緊挨著模板的格框放置，就要排列整齊以達到OEM需要的公差之內。在PT Cruiser的情形下，公差是±12mm。對于該車來說，總共需要24組模板以測試12個不同座椅型號中的每一個。每一組的成本大約是2,500美元，總成本大約為6萬美元。

除了成本之外，該方法的另外一個缺點是測試時間長。制做模板大約要花費3個月時間，測試360個座椅要再花3周時間，這就延遲了PPAP批準的日期。
為了降低座椅測試的成本并把座椅盡快投入生產，工廠管理人員研究了其它幾種檢查技術，其中包括用來捕獲形狀的激光或白光掃描技術。白光系統對于工廠環境不夠穩定，可是，還需要高技能的操作員，價格也昂貴。小型和廉價的激光系統也被排除在外，因為它們在掃描暗物體時所產生的激光功率不夠大，在工廠環境中也不夠耐用。
滿足Johnson Control公司要求的唯一系統就是NVision激光掃描儀。NVision激光掃描系統的主要組件是3D激光傳感器、一個安裝傳感器的機械臂或定位傳感裝置、一臺PC以及提取、顯示和處理數據的軟件包。掃描儀的傳感器是一個單視點激光條紋傳感器，其中集成了照明和捕獲3D數據的傳感手段。
激光條紋傳感器比簡單的激光點傳感器的掃描速度要快得多。工作過程中，它們把一束激光線投射到物體表面，與此同時，小型CCD攝像機記錄這些掃過表面的光線。專用接口卡把光線的視頻圖像轉換為400個3D坐標，容許的每秒最大數據捕獲率為1萬點。得到的結果是密集的3D數據云團，它精確地描述了物體的表面。NVision激光掃描儀可以被配置為采用若干商用定位傳感機械裝置。
Comfortseat工廠在PT Cruiser車型的座椅檢查設備中，首次采用了NVision激光掃描儀。在新的檢查工藝中，第一步是鎖住座椅背或跟以前一樣往檢查支架中加襯墊。經過兩星期培訓的技術員操作掃描儀，然后，手持激光傳感器以便把激光射線投射到座椅上。當他把傳感器在座椅表面移動的時候，坐標數據被提取并實時顯示在PC的屏幕上。該過程要對所有360個座椅重復一次，大概需要1周時間。與采用模板方法相比，Johnson Controls提前三個半月把PT Cruiser車型的座椅投入生產。
除了加速驗證這些座椅之外，新的檢查工藝還被用于正在設計的座椅測試之中。對于12個座椅型號中的每一個，品質部要識別25個關鍵點。這些點的x、y和z坐標由掃描儀獲得，然后輸入到Excel電子數據表中，對所做的30個座椅的測試取平均。

“這樣，如果一個座椅上的尺寸超出限定，從其它座椅的讀數就把它帶回內線，”Comfortseat工廠測試實驗室的主管Leonardo Quintanar說。這些數值然后被用于設置制造公差，創建一個開始正常生產時做對比測試的主模型。
與過去僅僅由模板提供的“合格”或“不合格”評價相比，采用掃描數據來創建主模型，賦予Johnson Controls一種更為精確的生產測試方法。利用度量軟件，Johnson Controls的品質工程師在主模型的數值和被測座椅的坐標之間執行量化比較，如果某一個區域超出公差，制造過程就可以看到超出部分有多少？盡管有可能手工測量座椅和模板之間的距離，可是，這樣的測量的精度太低，沒有什么價值。

采用掃描數據，可以對任何差異進行高精度的測量，有助于制造商確定問題的成因。例如，激光測量可能顯示座椅的安置對一邊或另一邊太遠。利用該信息，制造商了解在何處調整工藝以解決問題。Johnson用這種方法每一個季度從12種座椅型號中選取10個座椅來測試。

其它好處

新型檢查系統的另一個應用是驗證工程變更?！叭魏螘r候工程變更影響到座椅的時候，我們都要對其進行測試，”Leyva說，“過去，那意味著要修改模板或再造新模板，所以總會延遲至少兩個月。現在，人們適應工程變更的速度更快，因為一旦座椅生產出來，就可以立即被掃描出來。”

采用激光掃描儀的另一個好處是節省空間。“采用模板，你需要大量的生產和裝配空間，”Leyva說，“模板占據了底盤實驗室的大部分空間。因為以掃描儀取而代之，我們已經把那些空間安排給其它用途。”

正如PT Cruiser項目所證明的那樣，激光掃描儀座椅檢查系統比模板的優越性體現在下列四個方面：
—完全消除了模板的成本；
—讓新型座椅的設計盡快投產；
—產生更為精確的測量結果；
—容許對工程變更作出快速反應；
正是由于這些優點，Johnson Controls正在全球其它幾家工廠推廣應用NVision激光掃描儀。