工件测量系统和方法与流程

文档序号:11152045阅读:660来源:国知局
工件测量系统和方法与制造工艺

本发明涉及测量控制领域,并且特别地,涉及一种工件测量系统和方法。



背景技术:

光栅尺作为精密机械测量的有效工具在线位移、角位移、速度、加速度等工程的测量上得到了广泛应用。在长度测量中,光栅尺可以达到um级的测量精度,同时可以动态采集长度的变化,从而可以精确地计算出运动速度甚至加速度。在曲面测量中,相比于传统的三坐标机和轮廓仪,光栅尺也具有可以动态检测面形变化、精度高、以及可以实时输出面形数据等优势。

在授权公告号为CN 205300512 U的实用新型专利中,公开了一种新型的轴承测量仪,该专利虽然公开了对轴承进行测量的方案,但是对于该专利所公开测量仪对于读数的显示并不直观,需要依靠人眼观察并判断数值,不仅效率较低,而且读数结果受主观影响较大,数据真实性较差。

随着科技飞速发展,加工厂正在朝着自动化、智能化的方向发展,光栅尺的应用也越来越广泛。但是,将光栅尺应用于智能化流水线工厂、以及将光栅尺应用于数字化、网络化场景的方案并不多见。

例如,在申请公开号为CN 103363907 A的发明专利申请中,公开了一种多路光栅尺信号采集测量系统,该方案可运用于柔性传递式采集测量系统。但是该系统缺乏可操控性,仅能通过计算机对数据进行查询、存档和输出,智能化程度较低。

针对该问题,目前尚未提出有效的解决方案。



技术实现要素:

针对相关技术中的问题,本发明提出一种工件测量系统和方法,能够以智能化的方式自动获取测量数据,并进行后续处理,具有较高的智能化和自动化程度。

根据本发明的一个方面,提供了一种工件测量系统。

本发明提供了一种工件测量系统。

根据本发明的工件测量系统包括终端和管理设备。其中,终端用于从测量工装接收被测工件的测量数据,并根据测量数据所对应的参数类型以及预定的参数处理规则,确定将测量数据直接作为测量结果上报至管理设备、或基于测量数据计算其他参数并将该其他参数作为测量结果上报至管理设备;其中,参数处理规则包括直接进行上报的参数类型和用于计算其他参数的测量数据的参数类型,对于用于计算其他参数的测量数据的参数类型,参数处理规则中进一步包含每个参数类型所对应的计算规则;管理设备用于接收测量结果,并对测量结果进行分析。

其中,在测量数据需要通过对不同角度下的被测工件进行测量得到的情况下,在测量工装对被测工件进行测量的过程中将被测工件旋转;

在被测工件每次被旋转后,测量工装对被测工件进行测量,终端从测量工装获取当前旋转角度下的测量数据,并将当前旋转角度下的测量数据上报至管理设备,管理设备记录并显示当前旋转角度下的测量数据以及参数类型,之后对被测工件进行下一次旋转,直至被测工件旋转完成。

进一步地,在被测工件每次被旋转后,管理设备显示测量数据的参数类型以及在当前旋转角度下的测量数据,并且显示确认提示对话框;在管理设备通过确认提示对话框接收到确认命令的情况下,由测量工装对被测工件进行下一次旋转。

具体地,上述参数处理规则可以进一步包括:每个参数类型的测量数据所对应的数值范围;并且,在显示当前旋转角度下的测量数据以及参数类型时,管理设备判断当前角度下的测量数据是否超出测量数据所对应的数据范围,并在判断结果为是的情况下进行提示。

其中,管理设备还用于将测量数据所对应的数值范围配置给终端;终端还用于在判断测量数据超出数值范围的情况下进行报警。

此外,上述工件可以为轴承。

进一步地,在根据参数处理规则确定测量数据的参数类型符合直接进行上报的参数类型的情况下,终端将测量数据直接作为测量结果上报至管理设备。

可选地,上述直接进行上报的参数类型可以包括以下至少之一:

外沟沟道直径、内沟沟道直径、外径尺寸、内径尺寸。

此外,上述参数处理规则还包括:需要根据测量数据的变化幅度计算得到测量结果的参数类型;

在根据参数处理规则确定需要根据测量数据的变化幅度计算得到测量结果的情况下,终端根据旋转过程中采集到的一系列测量数据得到测量结果。

进一步地,需要根据测量数据的变化幅度计算得到测量结果的参数类型包括以下至少之一:

椭圆度、侧摆、垂直差、壁厚差、椭圆度。

此外,在终端根据参数处理规则确定需要利用测量数据计算其他参数的情况下,终端根据参数处理规则中与测量数据的参数类型对应的计算规则进行计算。

并且,用于计算其他参数的参数类型包括以下至少之一:沟道对称度、内沟沟道对称度、锥度、内径锥度;并且,计算规则为正反相减。

此外,在管理设备根据终端上报的测量结果进行分析后,管理设备预判被测工件是否将会出现异常,并在预判结果为是的情况下,根据终端最近一次或多次上报的被测工件的测量结果确定异常原因。

此外,管理设备还可以用于根据测量结果生成报表。

可选地,上述测量工装可以包括光栅尺。

根据本发明的另一方面,提供了一种工件测量方法。

根据本发明的工件测量方法包括:

终端从测量工装接收被测工件的测量数据,并根据测量数据所对应的参数类型以及预定的参数处理规则,确定将测量数据直接作为测量结果上报至管理设备、或基于测量数据计算其他参数并将该其他参数作为测量结果上报至管理设备;其中,参数处理规则包括直接进行上报的参数类型和用于计算其他参数的测量数据的参数类型,对于用于计算其他参数的测量数据的参数类型,参数处理规则中进一步包含每个参数类型所对应的计算规则;

管理设备接收测量结果,并对测量结果进行分析。

其中,在测量数据需要通过对不同角度下的被测工件进行测量得到的情况下,在测量工装对被测工件进行测量的过程中,被测工件被旋转;

在被测工件每次被旋转后,测量工装对被测工件进行测量,终端从测量工装获取当前旋转角度下的测量数据,并将当前旋转角度下的测量数据上报至管理设备,管理设备记录并显示当前旋转角度下的测量数据以及参数类型,之后对被测工件进行下一次旋转,直至被测工件旋转完成;

并且,在被测工件每次被旋转后,管理设备显示测量数据的参数类型以及在当前旋转角度下的测量数据,并且显示确认提示对话框;在管理设备通过确认提示对话框接收到确认命令的情况下,由测量工装对被测工件进行下一次旋转。

此外,上述参数处理规则可以进一步包括:每个参数类型的测量数据所对应的数值范围;

并且,在显示当前旋转角度下的测量数据以及参数类型时,管理设备判断当前角度下的测量数据是否超出测量数据所对应的数据范围,并在判断结果为是的情况下进行提示。

进一步地,上述方法可以进一步包括:

管理设备将测量数据所对应的数值范围配置给终端;

终端判断测量数据是否超出数值范围,并在判断结果为是的情况下进行报警。

此外,上述工件可以为轴承。

进一步地,在根据参数处理规则确定测量数据的参数类型符合直接进行上报的参数类型的情况下,终端将测量数据直接作为测量结果上报至管理设备;其中,直接进行上报的参数类型包括以下至少之一:外沟沟道直径、内沟沟道直径、外径尺寸、内径尺寸;

在终端根据参数处理规则确定需要利用测量数据计算其他参数的情况下,终端根据参数处理规则中与测量数据的参数类型对应的计算规则进行计算;其中,用于计算其他参数的参数类型包括以下至少之一:沟道对称度、内沟沟道对称度、锥度、内径锥度;并且,计算规则为正反相减;

并且,参数处理规则还包括:需要根据测量数据的变化幅度计算得到测量结果的参数类型;在根据参数处理规则确定需要根据测量数据的变化幅度计算得到测量结果的情况下,终端根据旋转过程中采集到的一系列测量数据得到测量结果;其中,需要根据测量数据的变化幅度计算得到测量结果的参数类型包括以下至少之一:椭圆度、侧摆、垂直差、壁厚差、椭圆度。

此外,在管理设备根据终端上报的测量结果进行分析后,管理设备预判被测工件是否将会出现异常,并在预判结果为是的情况下,根据终端最近一次或多次上报的被测工件的测量结果确定异常原因。

此外,上述方法可以进一步包括:管理设备根据测量结果生成报表。

本发明能够实现以下有益效果:

(1)本发明通过采用终端自动读取测量数据,并根据参数处理规则判断将测量数据直接上报或进行后续计算,能够让测量数据的展示和分析自动完成,从而有助于为后续的生产工艺改进提供客观指引,实现品质管控、数据回溯以及工艺管理等功能,而且能够有效减少人工操作的工作量,提高测量和分析的效率,降低成本;

(2)本发明在参数处理规则中明确规定了需要直接上报的参数类型、需要根据变化幅度得到检测结果的参数类型、以及需要用于后续计算的参数类型,让终端能够有条不紊地对测量结果进行自动化处理,从而有助于高效率地得到统计数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的工件测量系统的框图;

图2是根据本发明一具体实施例的工件测量系统的框图;

图3是根据本发明实施例的终端的框图;

图4是根据本发明实施例的工件测量方法的流程图。

具体实施方式

此说明性实施方式的描述应与相应的附图相结合,附图应作为完整的说明书的一部分。在附图中,实施例的形状或是厚度可扩大,并以简化或是方便标示。再者,附图中各结构的部分将以分别描述进行说明,值得注意的是,图中未示出或未通过文字进行说明的元件,为所属技术领域中的普通技术人员所知的形式。

此处实施例的描述,有关方向和方位的任何参考,均仅是为了便于描述,而不能理解为对本发明保护范围的任何限制。以下对于优选实施方式的说明会涉及到特征的组合,这些特征可能独立存在或者组合存在,本发明并不特别地限定于优选的实施方式。本发明的范围由权利要求书所界定。

根据本发明的实施例,提供了一种工件测量系统。

如图1所示,根据本发明实施例的工件测量系统包括:管理设备100和多个终端(例如,图1中示出了终端200、终端200’、以及终端200”等)。实际上,终端的数量可以是1个、2个、3个或者更多。

在该系统中,终端用于从测量工装接收被测工件的测量数据,并将测量数据以及测量数据的类型上报至管理设备(上报方式可以是实时上报,也可以是周期上报)。在图1所示的实施例中,借助于所连接的测量工装,终端200接收被测工件A的测量数据,终端200’接收被测工件B的测量数据,终端200”接收被测工件C的测量数据。

测量工装上可以安装光栅尺等测量部件,并将光栅尺连接线与终端连接,终端与管理设备(服务器)侧通过网线或无线网络进行通信连接。在管理设备中,可以对终端进行在线登记,为每一个终端配置唯一编号,实现身份配置。不仅如此,还可以对每个终端的每个端口配置IP地址和端口号,为根据每个终端所连接的测量工装,分别下发测量项目以及检验标准,便于对测量数据进行管理分析。

在终端接收到测量数据时,会根据测量数据所对应的参数类型以及预定的参数处理规则,确定将测量数据直接作为测量结果上报至管理设备、或基于测量数据计算其他参数并将其他参数作为测量结果上报至管理设备;其中,参数处理规则包括直接进行上报的参数类型和用于计算其他参数的测量数据的参数类型。对于需要用于计算其他参数的参数类型,参数处理规则中进一步保存其中每个参数类型所对应的计算规则。

在一个实施例中,参数处理规则还可以包括:需要根据测量数据的变化幅度计算得到测量结果的参数类型。

也就是说,参数处理规则中,规定了哪些参数类型的测量数据需要直接作为测量结果上报,哪些参数类型的测量数据需要参照变化幅度得到测量结果,以及哪些参数类型的测量数据需要用于计算其他参数。

具体而言,对于终端接收到的测量数据,可以根据测量数据的参数类型进行以下处理:

(1)如果测量数据的参数类型为需要直接上报,则终端直接上报该测量数据;这类参数的测量数据直接通过读取测量工装的测量值即可得到,并且可以直接在管理设备侧进行显示;如果被测工件为轴承,则该类型的参数可以包括:外沟沟道直径、内沟沟道直径、外径尺寸、内径尺寸等。

(2)如果测量数据的参数类型为需要参照变化幅度得到测量结果,则终端会将该测量数据暂存,在对被测工件旋转过程中采集到的一系列这种类型的测量数据后,终端会根据这一系列测量数据进行计算,进而得到测量结果。如果被测工件为轴承,则该类型的参数可以包括:椭圆度、侧摆、垂直差、壁厚差、椭圆度。

(3)如果其参数类型为需要用于计算其他参数,则终端将保存该测量数据用于后续计算,在得到计算结果后,进行上报。如果被测工件为轴承,则该类型的参数可以包括:沟道对称度、内沟沟道对称度、锥度、内径锥度;并且,计算规则为正反相减。

上述参数与处理方式的对应关系可以参见表1所示。

表1

在一个具体实施例中,轴承的检测涉及到外径和外沟的测量、以及内径和内沟的测量。这些测量参数与后续处理方式的对应关系可以参见表2和表3所示。

表2外径和外沟参数

表3内径和内沟参数

此外,在一个实施例中,在测量数据需要通过对不同角度下的工件进行测量得到的情况下,在测量工装对被测工件进行测量的过程中将被测工件旋转(例如,可以由测量工装进行旋转,或者也可以在其他驱动机构的作用下旋转,或者还可以改变测量工装上的测量表头与被测工件之间的位置以实现测量工装与被测工件之间的相对旋转)。

具体而言,被测工件的旋转可以分多次完成(可以根据实际情况设定每次旋转的角度),在被测工件每次被旋转后,测量工装对被测工件进行测量,终端从测量工装获取当前旋转角度下的测量数据,并将当前旋转角度下的测量数据上报至管理设备,管理设备记录并显示当前旋转角度下的测量数据以及参数类型,之后对被测工件进行下一次旋转,直至被测工件旋转完成。

对于之前描述的三种处理方式的测量数据,在被测工件每次被旋转并得到测量数据后,终端可以将测量数据发送至管理设备,在管理设备侧均可以显示测量数据的参数类型以及在当前旋转角度下的测量数据,并且显示确认提示对话框;在管理设备通过确认提示对话框接收到确认命令的情况下,由测量工装对被测工件进行下一次旋转。这样,就相当于由人工审核每次旋转后测量得到的测量数据是否合格。在一个实施例中,上述参数处理规则可以进一步包括:每个参数类型的测量数据所对应的数值范围;并且,在显示当前旋转角度下的测量数据以及参数类型时,管理设备判断当前角度下的测量数据是否超出测量数据所对应的数据范围,并在判断结果为是的情况下进行提示(例如,可以在确认提示对话框中显示,或者直接改变确认提示对话框的颜色,使其与常态时的颜色不同)。此外,在其他实施例中,在每次旋转并得到测量数据后,还可以在不经显示确认的情况下,直接自动进行下一次旋转和测量。

此外,管理设备还用于将测量数据所对应的数值范围配置给终端;终端还用于在获取到测量数据的情况下,判断测量数据是否超出数值范围,并在判断结果为是的情况下,认为出现异常情况,并进行报警。在进行异常判断时,可以采用SPC八大规则等判异标准,此时,管理设备配置到终端的内容可以包括标准值、超差值等与数值范围相关的内容,而且还可以包括测试通道号、分层关系、判异算法等,管理设备可以通过TCP/IP将需要配置的内容下发到每个终端中。

此外,在一个实施例中,管理设备还用于根据终端上报的测量数据进行分析,预判被测工件是否出现异常,并在预判结果为被测工件出现异常的情况下,根据终端最近一次或多次上报的被测工件的测量数据确定异常原因(例如,通过分析这些测量结果的变化趋势,可以确定生产线上出现问题的环节)。

此外,管理设备还用于根据测量数据生成报表,例如,可以生成SPC报表、品质报表等。

图2是根据本发明一具体实施例的工件测量系统的框图。

如图2所示,在本实施例中,工件测量系统采用光栅尺作为测量工装,终端与3个光栅尺(分别为光栅尺a、光栅尺b和光栅尺c)连接,分别对待测轴承工件a、待测轴承工件b和待测轴承工件c进行测量。终端具有数据采集、数据预处理、显示、操作等功能。

MES系统服务器作为管理设备,能够实现数据统计、分析、控制以及生成报表。

在本发明的一个实施例中,终端的结构可以参见图3。如图3所示,根据本发明一实施例的终端可以包括:

FPGA处理芯片1,用于从光栅尺接收被测设备的测量信号(该测量信号由光栅尺对被测设备进行测量后得到),并将测量信号转换为数字信号,得到数字信号格式的测量数据;

处理器2,包括接收模块21、判断模块22、设备控制模块23以及设备控制接口24;

其中,接收模块21用于接收来自FPGA处理芯片的数字信号;判断模块22用于根据测量数据以及预先配置的数值范围,确定被测工件是否出现异常;设备控制模块23通过设备控制接口24与加工设备进行通信,并且用于在判断模块23确定被测工件出现超差的情况下,将停机指令通过设备控制接口24发送至加工设备。

继续参见图3,在本发明的一个实施例中,终端可以进一步包括用户身份信息读取模块3和触摸屏4。

其中,用户身份信息读取模块3用于读取用户的身份信息;并且,处理器2进一步用于根据读取的身份信息以及预先配置的身份信息库确定读取的身份信息是否为合法用户的身份信息,并在确定结果为否的情况下禁止用户操作。通过对用户进行身份认证,能够避免非法用户进行操作,有助于对工厂车间进行安全管理。

触摸屏4,用于在处理器2的控制下显示操作界面,其中,在处理器2确定当前读取的身份信息为合法用户的身份信息的情况下,处理器2允许通过触摸屏4接收用户输入的指令;否则,处理器2将控制系统设置为操作锁定状态,其中,在操作锁定状态下,处理器2可以禁止触摸屏4显示操作界面和/或忽略用户通过触摸屏输入的指令。

通过采用触摸屏,能够让终端接受用户的操作和控制;对于非法用户,可以直接通过软件的方式禁止显示操作界面或忽略用户指令,即可防止非法用户进行操作,能够简单、有效地保证工厂车间的安全。

在一个实施例中,在处理器2确定读取的身份信息为合法用户的身份信息的情况下,如果触摸屏4在预定时间段内没有接收到用户的输入,则处理器2将控制系统设置为操作锁定状态,等待下一次读取用户身份信息。此时,处理器2可以控制触摸屏4,使触摸屏4不显示操作界面。

这样,就能够在合法用户操作完之后忘记锁定的情况下,自动将控制系统恢复锁定,从而进一步保证了工厂车间的安全。

在一个实施例中,处理器2还可以接收用户对触摸屏4的输入,对终端本身进行调整和控制,例如,处理器2可以接受用户修改用于与测量数据进行比较的数值范围。具体地,这种修改可以通过触摸屏4进行,用户可以对数值范围的大小进行修改。这样,就能够有效提高系统的灵活性和智能化程度,从而适应不同的测量场景需求,具有广泛的适用范围。

在一个实施例中,上述用户身份信息读取模块3可以是近场通信(NFC)设备,且NFC设备可以通过串行外设接口(SPI)与处理器连接并通信。本发明通过NFC设备读取用户信息,能够让信息读取更加快捷、准确。

在实际应用中,本发明的终端(也可称为在线测量终端)可同时采集三路脉冲信号,最大频率可达5M,具备多种通讯模式如TCP/IP、RS232、WIFI,内部有专门的算法对多点测量值进行拟合运算得出内径、外径等工件参数值。触摸屏搭载液晶屏使得操作更加人性化。另外,本发明的管理设备可以通过服务器来实现。在管理设备中可以集成MES系统,还可以进一步集成大数据分析平台。管理设备可以具有生产管理、品质管理、设备管理、设备集控等功能,可实现生产排程、工艺管理、测量项目下发、在线报表、SPC在线分析、实时对设备进行控制和预警、历史数据追溯等功能。

根据本发明的实施例,还提供了一种工件测量方法。

如图4所示,根据本发明实施例的工件测量方法包括:

步骤S401,终端从测量工装接收被测工件的测量数据,并根据测量数据所对应的参数类型以及预定的参数处理规则,确定将测量数据直接作为测量结果上报至管理设备、或基于测量数据计算其他参数作为测量结果上报至管理设备;其中,参数处理规则包括直接进行上报的参数类型和用于计算其他参数的测量数据的参数类型,对于用于计算其他参数的测量数据的参数类型,参数处理规则中进一步包含每个参数类型所对应的计算规则;

步骤S403,管理设备接收测量结果,并对测量结果进行分析。

其中,在测量数据需要通过对不同角度下的工件进行测量得到的情况下,在测量工装对被测工件进行测量的过程中,对被测工件进行旋转;

在被测工件每次被旋转后,测量工装对被测工件进行测量,终端从测量工装获取当前旋转角度下的测量数据,并将当前旋转角度下的测量数据上报至管理设备,管理设备记录并显示当前旋转角度下的测量数据以及参数类型,之后对被测工件进行下一次旋转,直至被测工件旋转完成;

并且,在被测工件每次被旋转后,管理设备显示测量数据的参数类型以及在当前旋转角度下的测量数据,并且显示确认提示对话框;在管理设备通过确认提示对话框接收到确认命令的情况下,由测量工装对被测工件进行下一次旋转。

在一个实施例中,上述参数处理规则可以进一步包括:每个参数类型的测量数据所对应的数值范围;并且,在显示当前旋转角度下的测量数据以及参数类型时,管理设备判断当前角度下的测量数据是否超出测量数据所对应的数据范围,并在判断结果为是的情况下进行提示。

根据本发明实施例的工件测量方法可以进一步包括:管理设备将测量数据所对应的数值范围配置给终端;终端判断测量数据是否超出数值范围,并在判断结果为是的情况下进行报警。

可选地,上述工件可以为轴承。

此时,在根据参数处理规则确定测量数据的参数类型符合直接进行上报的参数类型的情况下,终端将测量数据直接作为测量结果上报至管理设备;其中,直接进行上报的参数类型包括以下至少之一:外沟沟道直径、内沟沟道直径、外径尺寸、内径尺寸;

在终端根据参数处理规则确定需要利用测量数据计算其他参数的情况下,终端根据参数处理规则中与测量数据的参数类型对应的计算规则进行计算;其中,用于计算其他参数的参数类型包括以下至少之一:沟道对称度、内沟沟道对称度、锥度、内径锥度;并且,计算规则为正反相减;

并且,参数处理规则还包括:需要根据测量数据的变化幅度计算得到测量结果的参数类型;在根据参数处理规则确定需要根据测量数据的变化幅度计算得到测量结果的情况下,终端根据旋转过程中采集到的一系列测量数据得到测量结果;其中,需要根据测量数据的变化幅度计算得到测量结果的参数类型包括以下至少之一:椭圆度、侧摆、垂直差、壁厚差、椭圆度。

此外,在管理设备根据终端上报的测量结果进行分析后,管理设备预判被测工件是否将会出现异常,并在预判结果为是的情况下,根据终端最近一次或多次上报的被测工件的测量结果确定异常原因。

根据本发明的另一实施例,上述工件测量方法可以进一步包括:

管理设备根据测量结果生成报表(包括品质报表和/或SPC报表)。

借助于本发明的技术方案,可以将加工产品的所有参数及加工出来的产品检验参数关联起来,然后进行数据累积分析,在日积月累的大数据库中找到最优的加工参数、加工工艺,提高产品质量。还可以实时查看生产情况,快速发现质量问题,减少损失。并且实现SPC在线监控,提早预判产品质量。此外,本发明还可以减少人工的误判、实现无纸化办公、同样可以更加高效的快捷的算出一些统计数据,提高效率。测量结果可靠性高,出错率低,显示更加直观、准确,便于数据统计分析。另外,本发明通过无线通讯、网络通讯等方式,能够实现远程化、无线化、数字化产线生产,为产线做智能化管理打下基础。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1