用于在計算機控制系統中對全局和局部偏移實施補償的系統及方法技術方案

一種用于偏移CNC機加工過程的系統包括通過CNC機器的固定的G代碼編程中的寄存器傳輸補償變量，以及偏移CNC機器，而無需更改固定的G代碼編程。全局補償變量適用于CNC機加工過程的所有特征程序，并且局部補償變量僅適用于單獨特征或者特征群。機器響應于補償變量進行位移。

【技術實現步驟摘要】

本申請總體上涉及用于為4軸、5軸或其它多軸CNC機器、或其它計算機控制系統實施全局和局部偏移的系統和方法。
技術介紹
計算機數控(CNC)機加工系統和其它計算機控制系統(諸如機器人)可以被用于工業設置以根據先前限定的計劃精確地機加工零件。這些計劃常常被開發為計算機輔助設計包，且可以表示為工程圖的形式。CNC機器可根據裝配的命令序列(例如，G代碼)運行，該命令序列指示系統去通過移動可控的切削工具來機加工零件。在運行過程中，系統可監測零件和工具的實時位置，且可經由精確的伺服馬達控制來控制其相對于零件的位置。零件可保持或夾持在固定裝置中，固定裝置則被定位在機器機加工工作臺上。
技術實現思路
一種用于偏移CNC機加工過程的系統包括通過CNC機器中的寄存器來傳輸補償變量，以及偏移CNC機器而無需改變固定的G代碼編程。補償變量包括全局變量和局部變量，全局變量應用于零件的所有特征，局部變量僅僅應用于具體的特征或特征群。坐標測量機(CMM)和補償處理器相協作以基于誤差數據生成補償變量。通過以下結合附圖對最佳方式的詳細描述以及實施所述方法、結構和過程的其它實施例，本專利技術的上述特征和優勢以及其它特征和優勢變得非常清楚。附圖說明圖1是用于補償機加工零件的尺寸精度的系統的示意圖。圖2是具有多個特征的零件的示意性俯視圖。圖3A是具有A工作臺的4軸CNC軋機的示意性透視圖。圖3B是具有B工作臺的4軸CNC軋機的示意性透視圖。圖3C是具有C工作臺的4軸CNC軋機的示意性透視圖。圖3D是具有位于B工作臺上的A工作臺的5軸CNC軋機的示意性透視圖。圖3E是具有位于A工作臺上的B工作臺的5軸CNC軋機的示意性透視圖。圖4是坐標測量機的示意性透視圖。圖5是用于計算來自CMM測量數據的CNC校準偏移的計算機化方法的實施例的流程圖。圖6是將設置信息和CMM數據提供至補償處理器的接口的框圖。圖7是用于計算CNC校準偏移的計算機化方法的實施例的流程圖。圖8是CNC機加工系統中的多個參考坐標系統的示意圖。圖9是坐標測量機中的參考坐標系統的示意圖。圖10是計算一個或多個CNC偏移的計算機化的方法的實施例的流程圖，其包括最優全局偏移的求解和一個或多個局部偏移的計算。圖11是由補償處理器提供輸出數據的流程圖。圖12是示出將補償計算實施到CNC機器的固定G代碼編程的示意圖。圖13是用于將全局和局部補償變量傳輸至CNC補償程序的人機界面(HMI)的示意圖。具體實施方式參考附圖，其中類似的附圖標記用于標識各個視圖中類似的或相同的部件，圖1示出用于補償機加工零件12的尺寸精度的示意性系統10。如所示，系統10可包括計算機數控(CNC)機加工系統14，其可通過一個或多個機加工工藝來在零件上生成一個或多個特征(例如，孔16)。在一實施例中，CNC機加工系統14可包括CNC軋機，例如，諸如4軸或5軸軋機(或者其它多軸計算機控制的系統、包括機器人)，且可執行諸如切割、端面銑削、鏜削、珩磨和/或鉆孔等工藝。零件12表示單組設計特性，通常由單個零件號表示。設計特性中的一些或所有特性通過CNC機加工系統14、或多個工件上用于生成零件12的多個系統的組合來實施。工件是被CNC機加工系統14變換且被轉變成零件12的材料的單獨示例，使得多個工件相繼地行進通過負責生成零件12的CNC機加工系統14。在生產中，多個CNC機加工系統14可被用于(基本上同時地)處理多個工件，使得有多個正在生產零件12的平行生產線。此外，每個CNC機加工系統14可以能夠生產多個不同的零件12，其具有不同組的設計特性和不同的特征。此外，每個CNC機加工系統14還可被配置成用于生成零件12的多個變型。一旦一個或多個特征被機加工成零件12的具體工件，坐標測量機(CMM)18可測量所得工件的一個或多個尺寸。每個測量到的尺寸可相對于已確立的基準或控制表面(其可被指定在零件12的相應的工程圖中)。工程圖可為每個測量指定一標稱尺寸，且還可提供可接受的公差。系統10可以進一步包括補償處理器20，其可以從CMM18接收部分測量數據22并計算一個或多個CNC全局偏移和一個或多個局部偏移24。補償處理器20可以包括(例如，但不限于)COMP(機加工工藝的性能優化)軟件包，其可以輔助計算一個或多個CNC偏移24。CNC偏移24在計算出之后即可以加載到CNC機加工系統14中以提高機加工工藝的尺寸精度。如圖2中一般性所示，零件12可以包括多個特征26、28、30。每個特征均可以根據工程圖通過CNC機加工系統14機加工而成。示例性特征可以包括(但不限于)洞、孔、溝槽和/或機加工面。每個機加工特征均可以相對于一個或多個基準或控制表面定位。例如，特征26與邊緣32之間的距離可以限定第一尺寸34。同樣，特征28與邊緣32之間的距離可以限定第二尺寸36。當一個或多個機加工特征的尺寸(例如，尺寸34、36)偏離工程圖中所提供的標稱尺寸時，補償處理器20提供的偏移可以修改機加工工藝并嘗試減小偏差。在一實施例中，兩類偏移可用于減小偏差：全局偏移和局部偏移(注意，兩類偏移均可以并行地可用、實施)。全局偏移可以調整全局或機器坐標系38的原點和/或取向。這類偏移可以影響零件12的所有特征26、28、30的尺寸。因此，全局偏移可以是與零件12的剛性本體位移或旋轉類似。相反，局部偏移可以通過僅僅是為單個特征或一組特征而修改CNC機器14的標稱尺寸/定位而選擇性地調整該特征或該組特征。如圖2中所示，一些特征26、28、30可以具有相對于它們的局部中心或坐標系40、42限定出的標稱位置，其進而又可以相對于機器坐標系38定位。因此，局部偏移可以在不影響其它特征的情況下在機器坐標系38內調整特征的局部中心40、42的標稱位置。盡管全局偏移為是剛性本體移動，但它能夠將工件坐標系調整至最優位置，使得特征偏差最小化。可能需要糾正的一類偏差可能是由彈性變形在機加工過程中造成的。例如，如果零件12沒有足夠的剛度以在機加工過程中抵抗夾緊力和/或切割工具壓力，那么零件12可能在某些機加工過程中彈性變形。一旦去除外力，零件12就可以返回到未變形狀態并使在零件變形期間被機加工出的任何特征位移。由補償處理器20計算的全局偏移可以提供中值校正，使得總零件偏差最小化。代表總零件偏差的示例性度量可以包括每個測量尺寸與其各自提供的標稱尺寸之間的差值的標準偏差。然而，在施加全局偏移調整后可能保留剩余偏差。剩余偏差可能對于帶有緊密公差的特征來說并不是可以接受的。局部偏移可以允許調整該特定特征的偏差(即，在機加工期間)，使得其在任何彈性荷載去除后被精確地定位。如圖3A-圖3E中所示，在一些工業設置中，CNC機器可以配置為提供四個、五個、或更多個軸線的控制。圖3A-圖3C示出4軸CNC機器，圖3D-圖3E示出5軸機器。圖3A一般性地示出4軸“A”CNC機器，圖3B一般性地示出4軸“B”CNC機器，且圖3C一般性地示出4軸“C”CNC機器。在4軸CNC機加工系統14的每個所示實施例中，切削主軸44可能能夠進行三個度的平移，并且工作臺46可能能夠進行一個度的旋轉。同樣，圖3D一般性地示出5軸“B上A”CNC機器214，其中，A工作臺226位于B工作臺228之上，并且圖3E一般性地示出5本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于偏移計算機數字控制(CNC)制造過程的系統，其包括：計算機數字控制(CNC)機器，其具有被配置為提供第一工件坐標限定的固定補償程序；以及接口，其被配置為接收多個補償變量并將所述補償變量通信至所述CNC機器，其中所述CNC機器的所述固定補償程序被配置為從所述接口輸入所述補償變量作為補償參數，其中所述固定補償程序被配置為基于所述補償參數將所述第一工件坐標限定調整為第二工件坐標限定，且其中所述CNC機器被配置為基于所述第二工件坐標限定進行物理地位移。

【技術特征摘要】
2015.05.06 US 62/157694;2016.04.07 US 15/0930321.一種用于偏移計算機數字控制(CNC)制造過程的系統，其包括：計算機數字控制(CNC)機器，其具有被配置為提供第一工件坐標限定的固定補償程序；以及接口，其被配置為接收多個補償變量并將所述補償變量通信至所述CNC機器，其中所述CNC機器的所述固定補償程序被配置為從所述接口輸入所述補償變量作為補償參數，其中所述固定補償程序被配置為基于所述補償參數將所述第一工件坐標限定調整為第二工件坐標限定，且其中所述CNC機器被配置為基于所述第二工件坐標限定進行物理地位移。2.根據權利要求1所述的系統，其中所述補償變量從所述接口經由內置于所述CNC機器的所述固定補償程序的寄存器傳輸至所述CNC機器。3.根據權利要求2所述的系統，其中所述CNC機器被配置為執行多個特征程序，且其中提供給所述CNC機器的所述補償變量包括應用于所有特征程序的全局補償變量和僅應用于所述多個特征程序的子集的局部補償變量。4.根據權利要求3所述的系統，其中僅當所述多個特征程序的子集正在被實施時才將所述局部補償變量添加到所述第二工件坐標限定，使得所述第二工件坐標限定基于局部補償變量的應用而變化。5.根據權利要求4所述的系統，其還包括：坐標測量機(CMM)，其被配置為測量被機加工的工件和輸出誤差數據；以及補償處理器，其被配置為根據所述誤差數據確定所述補償變量并將所述補償變量傳輸到所述接口。6.根據權利要求1所述的系統，其中所述CNC機器被配置為執行多個特征程序，且其中提供給所述CNC機器的所述補償變量包括應用于所有特征程序的全局補償變量和僅應用于所述多個特征程序的子集的局部補償變量。7.一種用于偏移計算機控制的機器的方法，包括：發送補償變量到接口，其中所述補償變量包括全局變量和局部變量；通過所述接口將所述補償變量輸入到所述計算機控制的機器中，其中所述補償變量是通過固定補償程序的寄存器輸入的；基于所述全局變量和所述局部變量執行所述固定補償程序以物理地偏移所述計算機控制的機器；以及執行多個特征程序，其中所述全局變量偏移...

【專利技術屬性】
技術研發人員：J·顧，J·S·阿加皮尤，
申請(專利權)人：通用汽車環球科技運作有限責任公司，
類型：發明
國別省市：美國;US