用于操作机床和执行质量保证的系统和方法_3

文档序号:8380237阅读:来源:国知局
电子通信链 路80)由计算机44接收。例如,基于经由探测器29接触多个界标点22所生成的数据,在 计算机可读介质(例如,由计算机44和/或图像捕捉设备26可读取的介质)上实施为指 令的软件可(例如,自动地)生成界标点数据62。
[0063] 如框208所示,可从界标点数据62生成界标点模型68 (图3)。界标点模型68可 包括机床床身14上的多个界标点22的几何表示70。例如,在计算机可读介质(例如,由计 算机44可读取的介质)上实施为指令的软件可通过处理界标点数据62来生成界标点模型 68 〇
[0064] 如框210所示,可定义界标点坐标轴系46 (图1)。可通过连接至机床床身14的多 个(例如,三个)界标点22所建立的正交坐标系来定义界标点坐标轴系46。例如,可通过 界标点数据62和/或界标点模型68来定义界标点坐标轴系46。例如,表示界标点数据62 的多个界标点22的多个参考点64和/或界标点模型68的多个界标点22的几何表示70 可用作参考坐标系以定义界标点坐标轴系46。例如,计算机可读介质上的实施为指令的软 件可通过处理界标点数据62和/或界标点模型68来定义界标点坐标轴系46。
[0065] 如框212所示,通过将NC机床12的机床坐标轴系56调零至界标点坐标轴系 46 (图1),来建立机床坐标轴基准线132 (图3)。例如,通过将机床坐标轴系56与界标点坐 标轴系46平移并且对齐(例如,轴向地)可建立机床坐标轴基准线132。
[0066] 在实例实施方式中,机床工具16的主轴18可配备有探测器29 (图1)。主轴18可 移动至与多个界标点22 (例如,第一界标点22a、第二界标点22b以及第三界标点22c)对齐 (例如,轴向地)并且可使用探测器29 (例如,使主轴18点动)对多个界标点22 (例如,第 一界标点22a、第二界标点22b以及第三界标点22c)进行探测(例如,接触)。在实例实施 方式中,可按照分层顺序对多个界标点22进行探测以定位界标点坐标轴系46 (例如,对第 一界标点22a进行探测以定义界标点坐标轴系的坐标轴原点,然后对第二界标点22b进行 探测以定义界标点坐标轴系的X轴,并然后对第三界标点22c进行探测以定义界标点坐标 轴系的Y轴)。例如,计算机可读介质上的实施为指令的软件可使机床坐标轴系56与界标 点坐标轴系46对齐以建立机床坐标轴基准线132。
[0067] 如框212所示,本领域技术人员应当认识到,建立机床坐标轴基准线132的操作步 骤可以是一次性过程。然而,例如,在例行机床维护过程中或者如果多个界标点22中的一 个或者多个的位置改变,可根据需要重复框212中所示的操作步骤。
[0068] 如框214所示,零件42 (图2)可被加载至机床床身14上。零件42可相对于多个 界标点22定位在机床床身14上(例如,在工作平台40内)。例如,夹具48可被加载至机 床床身14上并且零件42可被加载至夹具48上(例如,夹具式零件50)。在实例实施方式 中,可施加真空来将零件42夹持在夹具48上并且将夹具48夹持在机床床身14上。
[0069] 如框216所示,可生成零件数据72 (图3)。可通过使用图像捕捉设备26扫描定位 在机床床身14 (例如,夹具式零件50)上的零件42、机床床身14、以及多个界标点22来生 成零件数据72 (图2)。基于对零件42、机床床身14以及多个界标点22的扫描,零件数据 72可包括表示零件42 (例如,夹具式零件50)和机床床身14上的多个界标点22的扫描数 据。因此,零件数据72可包括表示定位在机床床身14上的零件42相对于多个界标点22 的多个参考点74 (例如,云或网格参考点74)。零件数据72可通过计算机44 (例如,经由 电子通信链路80)接收。例如,计算机可读介质上的实施为指令的软件可基于3D扫描生成 (例如,自动地)零件数据72。
[0070] 如框218所示,可从零件数据72生成零件模型76 (图3)。零件模型76可包括零 件42相对于多个界标点22的几何表示78 (图2)。因此,零件模型76可建立零件42与机 床床身14上的多个界标点22之间的关系。例如,计算机可读介质上的实施为指令的软件 可通过处理零件数据72生成零件模型76。
[0071] 如框220所示,可生成理论加工零件数据(图3)。理论加工零件数据82可包括表 示理论加工零件57的数据(图4)。理论加工零件57可以是遵循加工操作的加工零件112 的理论表示。理论加工零件57(图4中的虚线所示的)可包括一个或者多个理论加工特征 84 (例如,一个或者多个加工特征的一个或者多个理论表示)(图4)。本领域技术人员将认 识到,理论加工零件数据82可包括公称零件数据86、从部件58 (例如,飞机)(图4)的外围 结构60 (图4)所获取的测量数据88 (例如,反向工程数据)或者公称零件数据86和测量数 据88的集合组合90,并且其对每个加工零件112可以是唯一的。基于公称零件数据86、测 量数据88或者两者的集合组合90,理论加工零件数据82可包括表示理论加工零件57 (图 4)的多个参考点92 (图3)。
[0072] 例如,参考图4,理论加工零件数据82 (图3)可包括来自外围结构60、零件附接点 62、和/或诸如飞机的部件58 (图3)(诸如面板的加工零件112 (图3)连接至其)的相邻零 件66 (例如,相邻面板)的净配平(net-trim) 64的测量数据88 (图3)。因此,基于加工零 件112所连接至的部件58的几何形状,理论加工零件数据82可包括表示遵循零件42的加 工操作的理论加工零件57和一个或者多个理论加工特征84 (例如,净轮廓、净配平、钻孔、 沉头孔等)的多个参考点92。
[0073] 在实例实施方式中,可通过扫描(例如,利用便携式坐标测量设备)部件58(例 如,飞机)的外围结构60来采集或者获取理论加工零件数据82,其包括但不限于相邻零件 (例如,相邻的面板)的零件附接点62和/或净配平64。在另一实例实施方式中,从诸如 基于公称CAD模型95的加工零件112的设计特征和/或特性可生成和/或获取理论加工 零件数据82。理论加工零件数据82可通过计算机44 (例如,经由电子通信链路80,如图1 所示)接收。
[0074] 再次参考图5并且参考图1-图4,如框222所示,从理论加工零件数据82可生成 理论加工零件模型94 (图3)。理论加工零件模型94可包括理论加工零件数据82的几何 表示98。因此,基于来自加工零件112将连接至的部件58 (图4)的测量数据88 (图3)、公 称零件数据86 (例如,来自公称CAD模型95)或者两者的集合组合90,理论加工零件模型 94可包括遵循零件42的加工操作的理论加工零件57 (图4)的一个或者多个理论加工特征 84(例如,公称轮廓和/或配平几何、附接点的位置等)的几何表示。例如,计算机可读介质 上的实施为指令的软件可通过处理理论加工零件数据82来生成理论加工零件模型94。
[0075] 如框224所示,可生成控制数据97 (图3)。通过集合零件数据72和理论加工零件 数据82可生成控制数据97。例如,可通过运行最佳匹配进程(routine)以使表示零件42 的零件数据72的多个参考点74的至少一部分(例如,子集)与表示理论加工零件57的理 论加工零件数据82的多个参考点92的至少一部分(例如,子集)对齐来生成控制数据97。 因此,控制数据97可包括表示零件42与理论加工零件57 (例如,包括理论加工特征84)的 集合的多个参考点99。例如,在计算机可读介质上的实施为指令的软件可通过集合(例如, 运行最佳匹配进程)零件数据72和理论加工零件数据82来生成控制数据97。
[0076] 例如,生成控制数据97可包括零件数据72的多个参考点74与理论加工零件数据 82的多个参考点92的经由最小二乘法转换(translation)的集合。本领域技术人员应当 认识到,可能存在用于最佳匹配进程的两种类型的数据。第一实例可包括从零件42的表面 直接扫描的几千个参考点(例如,全表面进程)。第二实例可包括分别放置在零件区域内部 或者外部表面上的特定(例如,有限)数量的目标参考点(例如,有限点云进程)。这些进 程可使用零件数据72和理论加工零件数据82的轮廓几何形状作为初级对齐特征并且可使 用零件数据72和理论加工零件数据82的两个净配平边缘作为次级和三级对齐特征。
[0077] 在实例实施方式中,如框226所示,集合零件数据72和理论加工零件数据82可包 括生成控制模型100 (图3)。可通过使用最佳匹配进程对齐并且比较零件模型76 (例如,零 件42的几何表示78)与理论加工零件模型94 (例如,理论加工零件的几何表示98)来生成 控制模型100。因此,控制模型100可包括零件42与理论加工零件57 (包括理论加工特征 84)的集合的几何表示102。例如,在计算机可读介质上实施为指令的软件可通过(例如, 使用最佳匹配进程)集合零件模型76和理论加工零件模型94来生成控制模型100。
[0078] 在实例实施方式中,可通过使用零件模型76 (例如,零件42的几何表示78)的一 部分(例如,至少一个特征,诸如,轮廓)和理论加工零件模型94 (例如,理论加工零件57的 几何表示98)的一部分(例如,一个特征,诸如,轮廓)作为初级对齐特征并且使用零件模 型76 (例如,零件42的几何表示78)的另一部分(例如,至少一个特征,诸如,两个配平边 缘)和理论加工零件模型94 (例如,理论加工零件57的几何表示98)的另一部分(例如, 至少一个特征,诸如,两个配平边缘)作为次级对齐特征和/或三级对齐特征来执行最佳匹 配进程。例如,可通过对齐作为初级对齐特征的面板的轮廓(例如,零件模型76轮廓几何 与理论加工零件模型94轮廓几何)并且使用作为次级和三级对齐特征的面板的两个净配 平边缘(例如,零件模型76净配平几何与理论加工零件模型94的部件58 (例如,飞机)的 相邻面板66 (图3)的相应几何表示)来执行最佳匹配进程。
[0079] 如框228所示,可验证控制数据97 (图3)。如框224所示,控制数据97的验证可 包括验证在零件数据72与理论零件数据82之间所建立的最佳匹配进程的结果位于所要求 的容差内。例如,可通过将零件数据72 (例如,零件模型76)的至少一个参考点74与理论 加工零件数据82 (例如,理论加工零件模型94)的至少一个对应参考点92的最佳匹配的误 差(例如,偏差)与容差阈值范围比较来验证控制数据97 (例如,控制模型100)。在实例实 施方式中,所比较的误差可包括零件数据72的多个参考点74和理论加工零件数据82的多 个参考点92。在另一实例实施方式中,所比较的误差可包括零件数据72的多个参考点74 的子集和理论加工零件数据82的多个参考点92的子集。因此,可比较每个参考点或者参 考点的子集的误差。
[0080] 本领域技术人员应当认识到,在比较过程中可丢弃预定百分比的异常值 (outlier),因为这些异常值可表示零件上的灰尘或者碎屑或者其他异常。
[0081] 在实例实施方式中,控制数据97的验证可包括验证在最佳匹配之后零件模型76 和理论加工零件模型94位于轮廓和配平的+/-0. 020英寸内。例如,在计算机可读介质上的 实施为指令的软件可验证控制数据97的误差阈值并且验证控制数据97位于所要求的容差 内,并且可选地,如果不满足一定的容差要求(例如,误差阈值),则可更换机床操作人员。
[0082] 现参考图6,如框228所示,验证控制数据97 (图3)可包括确定控制数据97是否 位于所要求的容差内,如框230所示。如框232所示,如果控制数据97未位于所要求的容差 内,则可执行零件验证(例如,验证正确的零件被加载到夹具48上和/或机床床身14上)。 如框234所示,具有零件42的夹具48可随后被重新加载到机床床身14上(图2)。如图5 所示,可重复框216、218、220、222、224、226以及228中所示的操作步骤。如框230所示,如 果控制数据未位于所要求的容差内,则
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