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隨著汽車制造業(yè)的迅速發(fā)展，對汽車制造綜合誤差的要求也日益嚴(yán)格。而制造綜合誤差又主要由各個零部件的制造精度所決定的，因此必須有行之有效的控制手段來保證零部件的制造精度，RPS基準(zhǔn)點系統(tǒng)就是為此目地而專門設(shè)計的，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在德國大眾公司及相關(guān)配套廠中。

RPS基準(zhǔn)點系統(tǒng)以汽車車身坐標(biāo)系為唯一坐標(biāo)系，所有零部件的理論坐標(biāo)數(shù)據(jù)都以汽車車身坐標(biāo)表達。采用RPS基準(zhǔn)點系統(tǒng)，可使零件設(shè)計基準(zhǔn)點、工藝夾緊點、工藝定位點、測量基準(zhǔn)點統(tǒng)一，實現(xiàn)精確的坐標(biāo)控制，提高了零部件的制造精度，減少了零部件因基準(zhǔn)不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的偏差，汽車的裝配精度也得以提高，汽車生產(chǎn)過程的質(zhì)量穩(wěn)定性有了可靠保證。

在汽車生產(chǎn)過程中要使用大量的模具，理解和掌握RPS基準(zhǔn)點系統(tǒng)的原理和方法將有助于設(shè)計和制造高質(zhì)量的汽車模具。

RPS基準(zhǔn)點系統(tǒng)的測量原理

在汽車制造業(yè)中標(biāo)，產(chǎn)品設(shè)計和制造都已實現(xiàn)了數(shù)字化，廣泛采用了  CAD（計算機輔助設(shè)計）、CAE（計算機輔助工程分析）、CAM（計算機輔助制造）和PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）等先進方法，這就要求有相應(yīng)的數(shù)字化檢測設(shè)備與之配套，三坐標(biāo)測量機可充分發(fā)揮其作用。

在汽車制造業(yè),零件都是按CAD數(shù)學(xué)模型加工制造的；要獲得它與原理論數(shù)學(xué)模型相比的誤差值，就需用三坐標(biāo)測量機進行測量。三坐標(biāo)測量機可按零件的CAD數(shù)學(xué)模型中的理論坐標(biāo)進行精確測量，可得到坐標(biāo)值的誤差量，為判斷外形復(fù)雜的零件是否合格提供可靠依據(jù)。

使用三坐標(biāo)測量機，得到準(zhǔn)確的坐標(biāo)測量結(jié)果的前提是建立與理論數(shù)模相一致的零件坐標(biāo)系。

眾所周知，3-2-1法則在坐標(biāo)測量行業(yè)中是最基本的建立零件坐標(biāo)系的方法，但它主要應(yīng)用于形狀比較規(guī)則的機械零件，而汽車零件的形狀復(fù)雜；主要由各種曲面構(gòu)成，需要特殊處理。 

在普通3-2-1法則中，測量機軟件以過前三點的平面直接建立第一基準(zhǔn)軸，零件坐標(biāo)系的原點往往是在零件上，非常簡單。

而對汽車零件而言，其理論數(shù)模是建立在汽車車身坐標(biāo)系中的，因此要想把汽車零件與理論數(shù)模進行比較，就必須要通過汽車零件建立起汽車車身坐標(biāo)系，按照測量專用圖紙的要求，對RPS點進行測量，即可建立起相應(yīng)的汽車車身坐標(biāo)系。

在RPS基準(zhǔn)點系統(tǒng)方法中，基本原則還是遵從3—2—1法則， 但是前三個RPS點并不是用于直接建立第一基準(zhǔn)軸，而是通過一種復(fù)雜的的數(shù)學(xué)方法，由軟件自動計算出一個特定的平面，再用該特定平面建立第一基準(zhǔn)軸（實際上該特定平面是汽車車身坐標(biāo)系XY、XZ、YZ中的一個），該特定平面到這三個RPS點有三個不同的偏置距離，如果這三個RPS點是確定Z軸的，則這三個偏置距離為三個RPS點的Z坐標(biāo)值。依次類推，如果這三個RPS點是確定X軸的，則這三個偏置距離為三個點的X坐標(biāo)值。當(dāng)RPS點不是定位孔時，此過程需要通過反復(fù)測量迭代，直到滿足精度時為止。 

在汽車零件測量專用圖紙上有一個RPS功能表（Hxy、Fz、Fx、Fy），規(guī)定了RPS點的位置和理論數(shù)模中的坐標(biāo)值，操作人員必須按該表進行測量，才可能建立正確的汽車車身坐標(biāo)系。汽車零件的RPS功能表如下表所示。

H代表該點是一個孔；F代表該點在表面上，RPS1點、RPS2點、RPS3點 限定第一基準(zhǔn)軸 Z，而RPS1點是一個孔，第二基準(zhǔn)軸 Y由RPS1點 和RPS4點限定， 最后，RPS1點再限定X軸。 

RPS基準(zhǔn)點測量方法的幾何意義與其他方法的比較 

RPS基準(zhǔn)點測量方法的幾何意義 

RPS基準(zhǔn)點測量方法的幾何意義在于以三個RPS基準(zhǔn)點為球心，以相應(yīng)的三個偏置距離為半徑，作三個圓球，之后再求出這三個圓球的公切平面，作為第一基準(zhǔn)軸平面，此過程由測量軟件解方程自動完成，不需人工干預(yù)，從數(shù)學(xué)上看，可存在兩個可能的公切平面，測量軟件會按照偏置距離的正負(fù)，作出選擇。 

明確了這一點, 就可以容易地理解和應(yīng)用RPS基準(zhǔn)點系統(tǒng)方法。 

RPS基準(zhǔn)點系統(tǒng)與其他方法的比較： 

如果不采用RPS基準(zhǔn)點系統(tǒng)方法，還有另外一種方法，即使用檢具的測量方法，檢具也被稱為專用測量工裝，檢具的表面形狀是與相應(yīng)的被測零件相同的。在美國通用
汽車及其配套廠中，就大量采用了這種方法。 

檢具法是通過對檢具(測量工裝)的 測量，建立起相應(yīng)的汽車車身坐標(biāo)系。但檢具要由設(shè)計人員用CAD軟件專門設(shè)計，把汽車零件在汽車車身坐標(biāo)系的相對位置關(guān)系轉(zhuǎn)換到檢具上，這樣每個汽車零件都可能對應(yīng)著一個檢具。每個檢具的設(shè)計與制造都需要較多的費用，但檢具法也具有優(yōu)點，其使用方法簡單；僅需要測幾個平面或孔就可以建立起相應(yīng)的汽車車身坐標(biāo)系。 

RPS基準(zhǔn)點系統(tǒng)方法非常靈活；不依賴于檢具，只需要把汽車零件固定在測量機平臺上即可，但對測量操作人員的操作技能要求較高。 

兩種方法的對比在下表中可清楚地反映出來。

總結(jié) 

RPS基準(zhǔn)點系統(tǒng)是非常靈活而實用的建立汽車車身坐標(biāo)系的方法，可減少測量誤差；保證產(chǎn)品的精度和質(zhì)量，滿足汽車制造業(yè)和模具制造業(yè)設(shè)計與制造的需要，同時可節(jié)省檢具(測量工裝)制造費用，在汽車制造業(yè)和模具制造業(yè)中有十分廣闊的應(yīng)用。 

參考文獻 

1 RationalDims 測量軟件操作手冊 美國OpenDims公司, 2006 年。