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                德國蔡司三坐標新能源汽車測量解決方案

                來源: 瀏覽: 發布日期:2020-04-20 13:33:36

                   歡迎訪問蔡司中國網站,今天我們來聊聊德國蔡司三坐標新能源汽車及測量方案。我們正在探索一些新的行業技術及應用,在蔡司的我們對此非常興奮。這些新興技術也是未來的發展趨勢。

                  在開始介紹新能源汽車之前,首先,讓我們先了解一下在道路上行駛的不同車輛類型。

                  我們都知道ICE,即內燃機汽車或燃油車。我自己就有一輛,它是1964款福特野馬,是一臺原裝汽車。我個人非常喜歡這些老式內燃機汽車。從福特和大眾汽車出廠后就一直在使用這類內燃機。這些都是我們喜愛的汽車,并且都已經開了幾十年了。

                  第二種汽車類型是PHEV,即插電式混合動力汽車,通常人們簡稱為混動汽車。目前也有約20年的發展史了。未來,我們還會有BEV汽車,即純電動汽車。

                  回過頭來看,我們已經知道什么是ICE,那我們來談談插電式混合動力汽車與純電動汽車之間的區別。

                  插電式混合動力汽車實際上就是兩種不同類型車輛的結合體,既有一臺內燃機引擎,也有一臺驅動電機引擎。也就是說,它同時配備了驅動電機和發動機,以及用于驅動兩種動力裝置的大型齒輪箱。過去,大多數車輛都是將電動機用于第一檔和第二檔。接著在第三、第四、第五和第六檔時切換到內燃機。當然,內燃機采用的是大型齒輪箱,而這正是它令人感興趣的地方。

                蔡司三坐標

                  內燃機發動機的轉速介于6,000-7,000rpm之間。rpm是指每分鐘轉速。客觀地說,車輪通常每分鐘旋轉800轉。動力傳動裝置或變速箱需要將6,000-7,000rpm的轉速,切換降低至800rpm。電動汽車的驅動電機能夠以20,000rpm的速度轉動。因此,兩者之間的差異非常大。

                德國蔡司

                  但有趣的是,這些齒輪箱必須擁有強大的動力。原因在于,它不僅需要將動力源從電動機切換到內燃機,還需要在動力輸入從大約20,000rpm降至約6,000-7,000rpm時,做很多事情,保證兩種輸入將驅動力傳遞至車輪,也就是將其輸出轉速達到每分鐘800轉左右。看起來并不難,這些插電式混合動力汽車似乎可以輕松達到該轉速,實際上實現這一過程非常困難。這是因為要在不同轉速下切換,還要讓駕駛員在切換發動機時不會有頓挫感,這就要求擁有出色的質量。因此需要進行大量精準的工程設計和測量。

                  當然,我們一直在學習和研究這方面的技術,各位都有所了解。下面我們討論一些更有趣的技術。

                  當人們從插電式混合動力汽車,一種內燃機與純電動汽車的結合體,切換到純電動汽車后,你會發現,車內組件的數量越來越少了,驅動機構和運動部件也有所減少。盡管如此,純電動汽車全時以20,000rpm的轉速工作。雖然零件減少,對這些零件的質量提出了更高的要求。

                  由于這些部件不停地運轉,如果沒有出色的質量,精細的工藝,結果可以想象,就會出現嚴重故障。

                  我們意識到,從內燃機發展到混合動力汽車,再到純電動汽車,其中面臨著許多挑戰,同時測量要求也開始發生改變。

                  在過去,車架只是一些焊接件,其作用是保持車身平直。而現在,它們必須為蓄電池提供支撐。當然,談到固定電池和車架安全性,就要求這些零部件必須防水、防火,且具有各種保護措施。它們必須確保安全。因此,車輛底部的這些新式托盤/車架面臨著更多的測量挑戰,這也是我們在處理內燃機車輛時從未遇見過的挑戰。

                  在改用純電動汽車時,我們測量車身的方式也開始發生變化。現在,由于必須對這些車架進行精準測量,并且首先要確保其質量和安全性,因此,我們必須進行100%的檢測。這是一個大趨勢。質量保證環節正在由質量實驗室轉移至生產車間。我們開始需要使用機器視覺等技術進行100%檢測。使用三坐標測量機等工具定期進行標定檢測。現在,大部分測量都是使用光學技術在線進行測量。另外,我們使用了一些新設備,因為電動汽車有大量的電池。之前,我們僅在研發階段使用某些顯微鏡設備。而現在,由于必須測量表面形貌,因此,我們在生產中全面使用了顯微鏡設備。隨著我們轉變測量方式,蔡司也理所當然地融入到其他一些變化趨勢中。其中一項變化就是現在配備了電動機。而以前是內燃機,現在是電動機。兩者之間存在巨大的差異。

                  首先,在研究之前我錯誤地以為每個車輪需要一個電機驅動,但并非如此。每兩個車輪可以使用同一個電機驅動。如果你打算開發兩輪后驅汽車,或前驅汽車,則可以使用一個電動機來驅動后輪。如果你想要全四輪驅動汽車,就需要安裝兩個電動機-前后各一個。每個電動機中都有一個定子。這些定子中均內置有發卡。我們稍后會專門介紹發卡。每個定子中有100到400個發卡。這些發卡均由銅制成,非常精密,也十分重要,其作用是讓電流保持流通。而這正是訣竅所在。如果其中任何兩個發卡相互接觸,就會短路,從而使整個電動機發生損壞。因此必須對每個發卡進行測量。如果弄錯一個,整個電動機就會出現故障。現在,要知道,隨著我們從內燃機汽車經由混合動力汽車過渡到全電動汽車,車內部件發生了很多變化。不僅僅是發動機,還包括整個車架以及對其進行測量的測量設備。所有一切都在發生變化。令人欣慰的是,內燃機目前已經達到平穩狀態。盡管混動汽車或叫插電式混合動力汽車已經問世約20年,但在未來5年左右仍有進一步發展的空間,對于我們來說,這是一個好消息,因為它結合使用了兩種技術。但在不久的將來,我們相信所有汽車都將是純電動汽車。當然,我們也在為此而做準備,以完成所需的測量任務。

                  告一段落,以上是圍繞新能源汽車的綜合介紹。繼續觀看本視頻博客,我們可以更深入地了解前面所探討的不同應用。現在,何不親自了解一下在實際中測量發卡的應用呢?我們開始吧。

                  好的。我們之前介紹了新型電動汽車中的某些新組件,其中包括電動機。我們現在看到的是測量發卡的應用。

                  首先,我們選擇用于測量發卡的設備是PRISMO verity。我們還配備了DotScan探頭。之所以需要使用DotScan,有以下幾點原因。

                三坐標測量機

                  首先,測量中很難接觸到零件,如果接觸該零件,就會使其發生變形。當測量發卡到輪廓部分,我們都需要充分契合。可以通過DotScan實現無接觸測量,從而測量輪廓,并進行對比。通常,輪廓的精度要求達到約1.5mm。除測量發卡的輪廓外,我們還必須測量銅件的漆層厚度。這些發卡是由銅制成,并且涂有半透明漆。如果銅發卡接觸其他銅件,則會使整個定子發生短路。因此我們薄薄涂上一層漆,大約40微米厚。但令人擔心的是,由于會產生彎曲,漆層會變薄。如果漆層過薄,這些銅線就會發生接觸,整個定子可能會短路,最終導致報廢。

                  我們可以借助DotScan對漆層下的銅進行測量,接著測量漆層的表面,即可獲得漆層在整個輪廓的厚度分布。選用三坐標測量機PRISMO進行測量的另一個原因是我們可以將DotScan安裝在該設備上。我們首先測量銅,接著再次測量漆層的表面。

                三坐標測量儀

                  因此,我們可以使用該方法在首次折彎和二次折彎時測量漆層的厚度。現在,我們做的是在發卡上來回移動。從右側的3-D彎曲的中心開始,來回進行操作。第一遍我們向下測量到銅,第二遍我們測量漆層的表面。然后將兩次的測量值相減即可得到漆層的厚度。然后,我們可以檢查發卡的輪廓度,以及漆層的厚度,這是引起發卡失效的兩種主要原因。

                  正如我之前所說,這會導致定子完全失效。每個定子中有約100到400個發卡。我們每次都要測量這些發卡。我們現在的演示無需100%進行檢測,是作為在線測量的基準,定期檢查正在使用的在線檢測系統的精度。你需要將蔡司三坐標PRISMO作為標定系統。但是可以預見我們需要進行非常多的標定。正如我之前所說,每個定子中有100到400個發卡。每個電動機中都有一個定子。而每輛電動汽車都有1到2個電動機。可以想象一下,任何一個發卡出現故障,都會導致整個電動機失效。因此,我們必須對其進行精準測量。從技術上講,這不屬于測量工作的一部分,但我們正在使用接觸式測量技術建立測量基準。在功能上,都采用非接觸方式進行測量。因為一旦接觸發卡,就會導致其變形,進而使測量結果失效。

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