随着市场发展的需要,轿车尾灯匹配区域的形面设计越来越立体化、复杂化。而轿车尾灯区域又是轿车的一个标志性区域,位于轿车装配过程中的末端,既牵涉到装配偏差又会对车身最终的匹配外观产生重要影响。本文针对工程实际问题,将轿车尾灯的匹配抽象为复杂形面匹配这一类问题,在高斯映射模型的基础上,结合了传统的匹配优化方法和装配结构的有限元仿真分析,确定了复杂形面的匹配优化方法,最后通过匹配原型系统对某型轿车尾灯区域的匹配进行了优化分析,验证了该方法的有效性和效率。本文的主要研究工作包括:(一)复杂形面匹配轮廓特征的提取研究工作中首先定义了复杂形面轮廓边界,确立在点云数据的基础上提取边界特征的需要。进一步基于轿车尾灯处的复杂形面匹配轮廓特点,结合现有点云边界特征的提取方法,建立了适合复杂形面边界特征提取的改进方法,在有效地获取匹配边界的点云数据的同时,还保留了匹配边界的曲面内在特征,为进一步分析三维复杂形面匹配优化方法提供了数据基础。(二)基于高斯映射模型的匹配优化方法通过对传统的匹配优化方法进行改进,引入了高斯映射的概念,将匹配优化算法分成了两个阶段,即姿态匹配阶段和位置匹配阶段。其中,在姿态匹配时运用高斯映射的方法实现,位置匹配采用传统的匹配优化方法。通过这种手段,提高了传统匹配优化方法的匹配效率,并且用二维车门匹配实例和三维简单形面匹配实例进行了验证。针对三维复杂形面匹配优化这类问题,直接从三维空间入手,将高斯映射这一曲面内在特征作为匹配的第一阶段评估工具,以边界点云坐标信息和曲面信息为依托,根据复杂形面在匹配时的特性,改进了高斯映射方法,对三维空间上复杂形面边界姿态匹配优化进行直接求解,进而通过车身匹配缝隙和面差的定义求解复杂形面在位置上的最优匹配。最终建立了复杂形面的匹配优化方法。(三)装配结构变形的有限元分析考虑到装配结构变形的影响,通过轿车尾灯区域装配结构建立仿真分析,并以某车型为有限元装配结构模型,综合考虑金属尾灯安装板、橡胶密封条以及尾灯安装本体在装配过程中的变形因素,通过模型仿真分析与对现场试验的比对,以及对现场实际的工艺流程深入研究,完成了基于有限元的轿车尾灯装配过程的仿真模型与试验分析。通过分析得出装配顺序对于装配质量来说没有显著影响,但是装配结构的变形可以提高装配对象在匹配区域的匹配质量。(四)匹配原型系统的开发最后根据轿车尾灯区域装配过程和匹配特点,结合应用本文所提出的优化方法,建立了适用于轿车尾灯这一类复杂形面的匹配优化原型系统,该原型系统集成了柔性扫描硬件模块、特征识别和综合匹配优化软件模块,是改善和提高轿车尾灯区域匹配效果的系统性方案。并通过对某型轿车尾灯匹配区域的数据采集和分析,验证了本文理论研究工作的可行性。