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隨著汽車制造業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)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(gè)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(diǎn)系統(tǒng)就是為此目地而專門設(shè)計(jì)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(diǎn)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(dá)。采用RPS基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)，可使零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)點(diǎn)、工藝夾緊點(diǎn)、工藝定位點(diǎn)、測量基準(zhǔn)點(diǎn)統(tǒng)一，實(shí)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(diǎn)系統(tǒng)的原理和方法將有助于設(shè)計(jì)和制造高質(zhì)量的汽車模具。

RPS基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)的測量原理

在汽車制造業(yè)中標(biāo)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造都已實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，廣泛采用了  CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）、CAE（計(jì)算機(jī)輔助工程分析）、CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）和PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）等先進(jìn)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(jī)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(jī)進(jìn)行測量。三坐標(biāo)測量機(jī)可按零件的CAD數(shù)學(xué)模型中的理論坐標(biāo)進(jìn)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(jī)，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(jī)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(jī)軟件以過前三點(diǎn)的平面直接建立第一基準(zhǔn)軸，零件坐標(biāo)系的原點(diǎn)往往是在零件上，非常簡單。

而對(duì)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(jìn)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(duì)RPS點(diǎn)進(jìn)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(diǎn)系統(tǒng)方法中，基本原則還是遵從3—2—1法則， 但是前三個(gè)RPS點(diǎn)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(dòng)計(jì)算出一個(gè)特定的平面，再用該特定平面建立第一基準(zhǔn)軸（實(shí)際上該特定平面是汽車車身坐標(biāo)系XY、XZ、YZ中的一個(gè)），該特定平面到這三個(gè)RPS點(diǎn)有三個(gè)不同的偏置距離，如果這三個(gè)RPS點(diǎn)是確定Z軸的，則這三個(gè)偏置距離為三個(gè)RPS點(diǎn)的Z坐標(biāo)值。依次類推，如果這三個(gè)RPS點(diǎn)是確定X軸的，則這三個(gè)偏置距離為三個(gè)點(diǎn)的X坐標(biāo)值。當(dāng)RPS點(diǎn)不是定位孔時(shí)，此過程需要通過反復(fù)測量迭代，直到滿足精度時(shí)為止。 

在汽車零件測量專用圖紙上有一個(gè)RPS功能表（Hxy、Fz、Fx、Fy），規(guī)定了RPS點(diǎn)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(jìn)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(diǎn)是一個(gè)孔；F代表該點(diǎn)在表面上，RPS1點(diǎn)、RPS2點(diǎn)、RPS3點(diǎn) 限定第一基準(zhǔn)軸 Z，而RPS1點(diǎn)是一個(gè)孔，第二基準(zhǔn)軸 Y由RPS1點(diǎn) 和RPS4點(diǎn)限定， 最后，RPS1點(diǎn)再限定X軸。 

RPS基準(zhǔn)點(diǎn)測量方法的幾何意義與其他方法的比較 

RPS基準(zhǔn)點(diǎn)測量方法的幾何意義 

RPS基準(zhǔn)點(diǎn)測量方法的幾何意義在于以三個(gè)RPS基準(zhǔn)點(diǎn)為球心，以相應(yīng)的三個(gè)偏置距離為半徑，作三個(gè)圓球，之后再求出這三個(gè)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(dòng)完成，不需人工干預(yù)，從數(shù)學(xué)上看，可存在兩個(gè)可能的公切平面，測量軟件會(huì)按照偏置距離的正負(fù)，作出選擇。 

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

RPS基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)與其他方法的比較： 

如果不采用RPS基準(zhǔn)點(diǎn)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(duì)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(jì)人員用CAD軟件專門設(shè)計(jì)，把汽車零件在汽車車身坐標(biāo)系的相對(duì)位置關(guān)系轉(zhuǎn)換到檢具上，這樣每個(gè)汽車零件都可能對(duì)應(yīng)著一個(gè)檢具。每個(gè)檢具的設(shè)計(jì)與制造都需要較多的費(fèi)用，但檢具法也具有優(yōu)點(diǎn)，其使用方法簡單；僅需要測幾個(gè)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(diǎn)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(jī)平臺(tái)上即可，但對(duì)測量操作人員的操作技能要求較高。 

兩種方法的對(duì)比在下表中可清楚地反映出來。

總結(jié) 

RPS基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)是非常靈活而實(shí)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(jì)與制造的需要，同時(shí)可節(jié)省檢具(測量工裝)制造費(fèi)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(xiàn) 

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