用于识别扫描路径的性质的探针数据分析制造技术

描述了一种用于对由机床携带的扫描探针(4)收集的探针数据进行分析的方法。探针数据是随着机床使得扫描探针(4)相对于工件(6；40；140；240)沿着扫描路径(P1，P2，P3，P4，P5，Q1，Q2)移动或者扫描而收集的。该方法包括：根据所收集的探针数据的特性来识别由机床使用的扫描路径的性质的步骤。以这种方式，能够单独地根据探针数据来识别扫描路径，而无需从机床接收任何位置数据。

Probe data analysis for identifying the nature of the scanning path

A method for analyzing the probe data collected by a scanning probe (4) carried by a machine tool is described. The probe data is collected along the scanning path (P1, P2, P3, P4, P5, Q1, Q2) with the workpiece (6, 40, 140, 240) as the machine tool makes the scanning probe (4) relative to the workpiece. The method includes the steps of identifying the nature of the scanning path used by the machine tool according to the characteristics of the collected probe data. In this way, the scanning path can be identified separately according to the probe data, without the need to receive any position data from the machine tool.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于识别扫描路径的性质的探针数据分析本专利技术涉及使用由机床携带的扫描探针来测量物体。具体地，本专利技术涉及用于根据由扫描探针收集的探针数据来识别由机床使用的扫描路径的类型的方法。各种各样的机床用于制造工件。还常见的是，使用多过程加工来制造工件，在多过程加工中，工件被装载到一系列不同的机床中，以切削工件的所要求的各个特征。还已知的是，将测量探针安装到机床的主轴中，以使得使用机床来测量工件的某些特征。这样的测量可以用于在进行加工之前确立工件的位置和/或切削刀具的尺寸，以确保在相对于工件的正确的位置上利用切削刀具执行加工操作。还可以执行测量以在经加工的工件从机床移除之前对其进行检查。这样的工件检查可以用于检验切削操作已经被正确地执行。已知的是，使用主轴安装的扫描探针来测量工件表面上的各点，该扫描探针包括可偏斜触针并且具有用于测量局部(探针)坐标系中的触针偏斜的一个或多个传感器(transducer)。由扫描探针获得的触针偏斜测量通常被称为探针数据，并且测量到的、扫描探针在机床的坐标系内的位置通常被称为机器数据。在应用合适的校准因数之后，然后可以将机器数据和探针数据进行组合，以确立物体的表面上的各点的位置。在这样的测量过程期间生成的数据量通常太大，以至于机床处理器本身无法处理，并且因此通常使用与机床分开的外部处理系统(例如，单独的个人计算机)来执行数据分析。如美国专利No.7,970,488中描述的，由机床和扫描探针系统二者接收的定时同步信号可以确保探针数据和机器数据在被组合之前暂时匹配。上述将机器数据与探针数据组合的过程通常要求机器数据和探针数据被传送给外部处理系统。一旦接收到，就对探针数据和机器数据进行处理，以计算工件的表面上的各点的位置。然后可以例如通过与标称值进行比较，来进一步分析这些表面位置测量结果。已经发现的是，对于不同类型的机床而言，将机器数据传送给外部处理系统所需要的时间可能变化很大，尤其是当已经收集到大量数据时。即使在接收到探针数据和机器数据之后，通常在执行必要的分析时存在进一步的延迟。这些延迟减少了机床可用于切削操作的时间量；即，增加了循环时间。即使增加了相对短的循环时间，也可能减少基于机床的过程的产量。先前已经进行尝试，以避免将探针数据与机器数据进行组合的需求。例如，美国专利No.7,765,708描述了公差检查过程，在该过程中，可以沿着相对于物体的、基于物体的公差的路径来驱动测量探针(例如，扫描探针)。然后可以将在经过该路径时生成的探针数据与合适的临界值相比，并且如果打破临界值，则发出“超出公差”警告。也已经在美国专利No.7,970,488中描述了如何将探针数据与假设的机器数据(而不是使用由机床收集的机器数据)进行组合。然而，这些技术仍然要求外部处理系统具有关于路径(探针沿着该路径被驱动)的信息。如果的确可用，那么在典型的机床上设置的、用于将必要信息传送给外部处理系统的数据链路(例如，RS-232、文件轮询或者软件连接)可能难以配置。这样的数据链路也可能相对慢，从而对循环时间产生负面影响。根据本专利技术的第一方面，提供了用于对由机床携带的扫描探针收集的探针数据进行分析的方法，探针数据是随着机床使得扫描探针相对于工件沿着扫描路径移动而收集的，其特征在于，该方法包括：根据所收集的探针数据的特性来识别由机床使用的扫描路径的性质的步骤。本专利技术的方法由此包括：对从由机床携带(例如，在机床主轴中携带)的扫描探针收集的探针数据进行分析。扫描探针被配置为随着机床使得其相对于工件沿着扫描路径移动，测量工件的表面上的一系列点。如以下更详细地解释的，扫描探针可以是非接触式(例如，光、电感性、电容性)扫描探针或者具有工件接触触针的接触式扫描探针。在接触式扫描探针的情况下，可以设置可偏斜触针以及用于测量触针的偏斜的一个或多个偏斜传感器。为了收集探针数据，机床使得接触式扫描探针的触针与工件接触，并且使得其沿着工件的表面上的路径移动。偏斜传感器然后使得能够在经过沿着工件的表面的路径的同时测量触针尖端相对于探针壳体的位置。在优选的实施例中，扫描探针包括偏斜传感器，其可以测量任何触针偏斜的幅度和方向二者，以使得使用本专利技术的方法来分析的所收集的探针数据描述在探针(a,b,c)坐标系中的触针尖端偏斜。可能已经使用机床收集了探针数据，该机床被编程为相对于工件沿着多个不同的扫描路径驱动扫描探针。例如，机床可以是利用一组已知的这类扫描路径来预先编程的，或者其可以是利用任何期望的扫描路径而编程的。本专利技术使得能够根据所收集的探针数据来识别扫描路径的性质，而无需从机床接收任何数据。具体地，本专利技术的方法包括：识别所收集的探针数据的特性，以使得能够识别扫描路径的性质。可以使用本专利技术的方法来识别扫描路径的任何合适的性质。所识别的、扫描路径的性质可以是扫描路径的一般类别；例如，可以查明扫描探针是否是沿着圆形扫描路径、线性扫描路径等而驱动的。替代地，可以识别扫描路径的更具体的性质。例如，可以识别圆形路径的类型(例如，钻孔或者凸台的圆形扫描)或者线性路径的长度。此外，所识别的性质可以是在收集探针数据时由机床使用的精确的扫描路径程序。该方法还可以包括识别由机床使用以用于收集探针数据的测量探针的性质(例如，接触式测量探针的触针的长度)。此外，该方法可以包括：使用探针数据的任何合适的特性来识别扫描路径的性质。例如，该特性可以是接触式扫描探针在其经过扫描路径时的触针偏斜的方向的变化。该特性还可以是或者替代地是接触式扫描探针在其经过扫描路径时的触针偏斜的幅度的变化。在某个方向上的触针偏斜量还可以是合适的特性。如果探针数据是作为离散的数据集合提供的，那么在数据集合中包含的数据点的数量还可以是合适的特性。如以下解释的，机床甚至可以被编程为沿着扫描路径来驱动扫描探针，这些扫描路径包括扫描探针运动中的变化或者偏差(其将可识别的特性引入探针数据中)。例如，可以沿着包括信号段的扫描路径驱动扫描探针，信号段包括特性移动(例如，摆动、阶跃、停留等)，其提供探针数据中可以被识别的特性。在另外的例子中，测量探针沿着其移动的扫描路径还可以包括一个或多个“停留”时段，在该停留时段中，暂时地停止相对运动(即，测量探针因此暂时地停留在相对于工件的特定位置上)。本专利技术的方法由此使得能够识别出扫描路径的性质，而无需来自机床的任何信息。该方法由此可以在处理器(例如，计算机)上执行，该处理器与机床分开并且仅从扫描探针接收探针数据。单独地根据探针数据来识别扫描路径的能力意味着：可以开始分析这样的探针数据，而无需等待来自机床的信息并且无需假设已经接收到来自某个扫描路径的探针数据。该过程可以减少与工件检查或者工件定位测量相关联的循环时间，从而增加机床的产量。这尤其在高产量、串行加工的应用等中是有利的，在这些应用中，即使较小程度地减少循环时间，也可以提供显著的成本节省。识别扫描路径的性质的步骤可以涉及：识别扫描探针沿着其移动以生成探针数据的扫描路径的类型。有利地，识别扫描路径的性质的步骤包括：识别多个不同的扫描路径类型中的扫描路径类型。换言之，机床可以被编程为使得扫描探针沿着多个已知类型的扫描路径(例如，圆形路径、线形路径等)中的任何扫描路径移动。该方法然后可以涉及：针对使得能够从可以由机床本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对由机床携带的扫描探针收集的探针数据进行分析的方法，所述探针数据是随着所述机床使得所述扫描探针相对于工件沿着扫描路径移动而收集的，其特征在于，所述方法包括：根据所收集的探针数据的特性来识别由所述机床使用的所述扫描路径的性质的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.09 GB 1505999.11.一种用于对由机床携带的扫描探针收集的探针数据进行分析的方法，所述探针数据是随着所述机床使得所述扫描探针相对于工件沿着扫描路径移动而收集的，其特征在于，所述方法包括：根据所收集的探针数据的特性来识别由所述机床使用的所述扫描路径的性质的步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述识别所述扫描路径的性质的步骤包括：识别多个不同的扫描路径类型中的扫描路径类型。3.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述识别所述扫描路径的性质的步骤包括：识别多个不同的扫描路径中的扫描路径。4.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所收集的探针数据的所述特性包括：所述探针数据的与所述工件的特征的测量相关的固有特性。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述扫描探针包括具有可偏斜触针的接触式扫描探针，并且所述固有特性包括触针偏斜的方向和/或触针偏斜的幅度的变化。6.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所收集的探针数据的所述特性包括探针数据的变化，通过引入到所述扫描路径中的一个或多个变化提供所述探针数据的变化以使得所述扫描路径被识别。7.根据权利要求6所述的方法，其中，由所述机床使用的所述扫描路径包括：产生具有可识别特性的探针数据的至少一个信号段。8.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所收集的探针数据包括：在所述机床向所述扫描探针发出开始收集探针数据的指令与发出停止收集探针数据的指令之间收集的离散的数据点集合。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所收集的探针数据的所述特性包括：所述数据点集合内的数据点的数量。10.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中，探针数据是随着所述机床使得所述扫描探针相对于所述工件沿着多个扫描路径移动而收集的，其中，所述多个扫描路径中的每个扫描路径的性质是根据从每个扫描路径收集的所述探针数据的特性而识别的。11.根据前述任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：德里克·马歇尔，约翰·查尔斯·乌尔德，
申请(专利权)人：瑞尼斯豪公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB