用于制成品动态测量、工具选择和工具路径生成的系统和方法技术方案

一种能够对制成品的设计意图进行编码的系统和方法，其中原始的设计意图编码是是从任意特定的制造过程或机器中提取的，但允许进行由于库存材料的实际变化导致的动态过程调整，从而保持设计意图，并且不会对处理时间和精力产生显著影响。由于保留了设计意图，可以优化工具选择和机械加工过程，以最大限度地提高质量，并最大限度地减少制造时间和成本。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制成品动态测量、工具选择和工具路径生成的系统和方法
本专利技术涉及制造领域；更具体地，本专利技术涉及用于民用和商用建筑建造的由木材、金属和/或复合材料组成的制成品的计算机辅助制造、机械加工和/或碾磨加工。
技术介绍
生产用于住宅和商用建筑和建造的制成品和预制件是众所周知的。这种建造和/或建筑制成品包括但不限于门、门板、门框、门槛、窗框、窗扇、室内和室外造型和装饰、干墙的头部、背衬和踢脚、“斜面”板条、门档线脚、包括螺柱、托梁、椽、和桁架、立柱和横梁、椽、脊块、装饰百叶窗和防风盖的单元或构件。在构造这类制成品和预制件的生产的情况下，采用半自动制造这类物品降低了成本，并且提高了制造这类物品的速度。这种半自动计算机辅助的制造的关键方面是工具选择和工具路径生成。工具路径生成可以被定义为工具在制造过程中采取的路径或路线，以及正在制造中的物品的移动或处理，以便生产所需的产品。工具选择、工具路径和物品路径的一个基本示例可以是选择简单的手动垂直钻床并配置垂直钻床的工具路径。就像在单轴钻床中一样，制成品将被固定(无物品工具路径)在沿纵轴旋转的钻头(例如，楔子工具选择)下面，在由操作人员的操作下旋转钻头沿纵轴相对于钻床向远端位移，并进入制成品，以在制成品中钻入所需深度的孔(工具路径，其中包括钻头旋转方向和速度、钻头位移和位移率)。在全自动化、计算机辅助或控制的工具路径生成环境中，将通过计算机或计算机处理器生成工具路径，包括钻头的转速、随时间变化的钻头位移(即，速度、加速度、冲击力、钻头位移的速度或速率、抛掷的距离或钻头位移的距离、运动的长度和深度以及切割次数等)。关于正在处理的材料的信息，如材料硬度等，将影响插入的速度并且将影响由计算机或计算机处理器控制的各种参数。现代计算机辅助制造(“CAM”)或计算机数字控制(“CNC”)制造通常利用两个或多个控制轴和多个具有多个工具功能的可互换工具类型来控制工具路径的生成。物品的每一个放置或移动，每一个工具交换，不与物品接触的选定工具的每一个移动，与物品接触的工具的每一个移动，以及物品本身的每一个移动都是“预先编程的”，并由处理器执行(即，系统计算机)以创建所需的制成品，并执行各种制造和机械加工步骤来创建制成品。已知的生产这类制成品的系统和方法包括US5033005、US5201258、US5255207、US5933353、US6134338、US6292197、US6459952、US7043331、US7328539、US8137038、US8225579、US8566066、US9720401、US20020103557、US20030233163A1、US20050115375和US20070265724。然而，这些已知的系统和方法在许多方面都有不足，并且缺乏：适应性：已知的系统需要在生产运行时之前将原料规格预先编程到工具路径生成器中；因此，需要基于窄规格公差的有限几何形状的原料。换句话说，已知系统预期特定几何形状的原料，并要求在每个运行的基础上重新编程用于不同但可用几何形状的原料的工具路径。充分的原料和生产品几何验证：已知的系统通常需要在与预先编程的原料规格兼容的公差范围内预先制造原料。如果原料没有预先制造到特定的公差，那么必须对不规则原料进行预先手动测量，以确保正确的编程和物品生产机器的操作。这是耗时和劳动密集型的。此外，已知系统的典型操作人员通常为质量保证或控制目的进行手动生产前和/或生产后几何测量。然而，在每件物品的基础上进行手动生产前或后几何测量是非常耗时和劳动密集型的。自动工具选择：如果没有自动工具选择，制成品超出规格或通过错误工具制造的可能性就会大大增加，从而影响生产效率和/或产品质量以及制造时间。手动系统缺乏自动工具选择。设计意图捕获：在门、门框等制成品的情况下，半自动切割、钻孔、平滑和装配元件是为手动质量保证和控制几何测量而设计的，导致偏离设计师的意图，由于手动处理物品而降低产品收得率，以及需要对物品返工或报废的不希望的公差退件。没有设计意图捕获和从标称尺寸到生产的映射，设计师的实际意图取决于库存/胚料尺寸公差，这降低了质量控制和客户退件。这些缺陷在适应性、充足的原料和生产物品几何验证、自动工具选择和设计意图捕获方面的结果导致了生产速度和产品质量之间的不良折中。在手动过程中，精确的物品规格必须在运行时间之前加载到工具路径生成器中，这是非常耗时的；而使用通用工具路径并不能为成品提供高精度和高质量的要求(即，基于标称的工具路径选择不够准确)。此外，以每个物品为基础手动原料测量和工具路径再生和重新计算很耗时；并且设计时间质量控制验证(标称验证)只检查设计参数，而不是实际生产物品(即，几乎没有几何验证，通常是事后验证，有时在运行前手动验证，但从来不在每个门的基础上，因为太耗时)。此外，对收到的原料(生产前)的质量保证检查非常耗时、劳动密集型和昂贵。加工物品的生产后质量控制(在后端)可能是非常浪费。如果物品是“切割不足”的，它可以被重新处理和挽救；然而，如果物品是“过度切割”的，它可能不得不被改变用途或报废。此外，在已知的系统手动工具选择和/或工具路径生成的情况下，通常成品要么精度低，质量差，要么产品生产速度很慢。因此，本专利技术的目的是解决所有这些问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是：提供不需要速度/成本/质量折中的计算机辅助的物品制造的系统和方法。本专利技术的一个目的是：提供高精度制成品的计算机辅助的物品制造系统和方法。本专利技术的一个目的是：提供系统和方法以针对与标称尺寸规格相比较胚料/库存材料的差异，结合设计意图调整对于制成品将要进行的加工的作业，并通过计算机辅助的物品制造自动调整，以提高物品制造的准确性和速度。本专利技术的一个目的是：提供工具路径生成的自动化、标称与实际几何验证的自动化以及工具选择的自动化(例如门/门框几何差异)，以提高物品制造的准确性和速度。本专利技术的一个目的是：提供与自动库存公差质量保证有关的各种参数(“数字”映射)和拓扑(预定的“形状”映射)的映射和跟踪，以提高物品制造的准确性和速度。计算机实现的方法本专利技术的目的通过提供计算机实现的制造方法用于创建制成品，包括如下步骤：接收制成品一个或多个尺寸的标称值；通过传感器测量制成品以获得制成品的实际尺寸；根据制成品的实际尺寸动态校准标称值以建立调整后的标称值；并根据调整后的标称值为制成品生成工具路径。在某些实施方式中，调整后的工具路径保持计算机实现的制造方法的设计意图。在某些实施方式中，标称值进一步包括文字和符号规格值。在某些实施方式中，调整后的标称值保留标称值的文字规格值，同时根据实际尺寸调整符号规格值。在某些实施方式中，生成工具路径的步骤至少部分基于数控子系统，至少部分基于用户输入的制成品尺寸数据，至少部分基于数控子系统测量的库存材料尺寸数据。在某些实施方式中，计算机辅助方法进一步包括通过处理器生成自动化工具选择本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算机实现的制造方法，用于创建制成品，该方法包括以下步骤：/n接收制成品的一个或多个尺寸的标称值；/n通过传感器测量制成品，以获得所述制成品的实际尺寸；/n根据所述制成品的实际尺寸动态校准所述标称值，以建立调整后的标称值；和/n根据所述调整后的标称值为所述制成品生成工具路径。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190103 US 16/239,3801.一种计算机实现的制造方法，用于创建制成品，该方法包括以下步骤：
接收制成品的一个或多个尺寸的标称值；
通过传感器测量制成品，以获得所述制成品的实际尺寸；
根据所述制成品的实际尺寸动态校准所述标称值，以建立调整后的标称值；和
根据所述调整后的标称值为所述制成品生成工具路径。


2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中调整后的工具路径保持所述计算机实现的制造方法的设计意图。


3.根据权利要求1或2所述的计算机实现的方法，其中所述标称值进一步包括文字和符号规格值。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的计算机实现的方法，其中所述调整后的标称值保留所述标称值的文字规格值，同时根据所述实际尺寸调整符号规格值。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的计算机实现的方法，其中，所述生成工具路径的步骤至少部分基于数控子系统、至少部分基于用户输入的制成品尺寸数据、并且至少部分基于数控子系统测量的库存材料尺寸数据。


6.根据权利要求1～5中任一项所述的计算机实现的方法，其进一步包括通过处理器生成自动化工具选择数据。


7.根据权利要求1～6中任一项所述的计算机实现的方法，其进一步包括提供和维护多个制成品形状表达式的数据库供用户使用。


8.根据权利要求1～7中任一项所述的计算机实现的方法，其进一步包括在处理器上执行的软件，用于提供和维护其中包括与制成品的数控子系统生产有关的分析信息的数据库。


9.根据权利要求1～8中任一项所述的计算机实现的方法，其中所述数控子系统包括选自凿子、楔子、钻头、剃刀、铣刀、锯片、高压电切割机、化学燃烧切割机、高压水切割机、激光切割机及其组合的切割工具。


10.根据权利要求5所述的计算机实现的方法，其中所述数控子系统包括选自装订机、钉钉机、螺丝刀...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·施耐德，J·B·麦克里迪，
申请(专利权)人：科瓦尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US