用于在工件的制造过程中控制工件的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于在机加工系统中在工件的制造过程中控制工件的系统，上述控制在机加工操作之后的同一制造阶段中执行，工件被设置在机加工系统的工作空间中，检查操作包括采集零件的表面上的点，并且包括步骤，I）通过小车移动机器人，以使机器人到达受保护工作区域；II）通过机器人将测量用设备相对于工件定位；III）对工件的表面上的多个点进行采集；IV）将在步骤III）采集的点的位置与包含在计算机的存储器装置中的三维模型进行比较。的存储器装置中的三维模型进行比较。的存储器装置中的三维模型进行比较。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在工件的制造过程中控制工件的方法和设备


[0001]本专利技术涉及制造领域，更具体地但非排他地涉及增材制造、通过去除材料进行的机加工或这些制造方法的组合。
[0002]本专利技术更具体地涉及在两个制造操作之间对在机床上或在托盘式转移单元中通过这种类型的工艺所制造的工件的自动尺寸检验，也就是说，无需松开或重新定位保持夹紧在其零件固持器中，或者在机器中或者在其托盘上的被检查的工件。
[0003]本专利技术的方法和设备适合于从单一制造到批量生产的任何类型的系列。

技术介绍

[0004]根据示例性实施方式，零件的制造包括为产生几何定义的形状并逐渐使零件的形状更接近其最终形状的成型步骤，成型步骤根据制造序列组织并实施通过在粗坯或毛坯上去除材料或添加材料的一个或多个机床操作。
[0005]文献EP 2 785 492描述了包括机加工操作、组合增材制造和材料去除的零件制造的示例，以及在两个制造操作之间实施中间尺寸测量的示例。
[0006]按照惯例，贯穿全文，制造序列被分成一系列的阶段，且包括至少一个阶段。
[0007]每个阶段被分成一系列的操作，一个阶段包括至少一个操作。
[0008]因此，当在单个机床上进行制造序列时，阶段对应于通过添加材料或去除材料进行的一系列的机加工操作，在此期间不修改工件在机床中的定位，在此期间也不修改机器的配置。
[0009]引申开来，在下文中，在制造序列实施了包括多个机床的托盘式单元以及将零件固持器上的工件从一台机器转移到另一台机器的情况下，阶段对应于可能在几台机器上进行的一系列的操作，在此期间工件保持在其托盘上夹紧就位。因此，工件在其托盘上从一台机器转移到另一台机器，托盘包括机器中的定位装置，定位装置确保托盘的精确且可再现的定位，并因此确保工件在机床的空间中的精确且可再现的定位。
[0010]本专利技术涉及在工件的制造过程中、更具体地针对三维特征对工件进行自动尺寸检验，检验是在同一阶段进行，也就是说，当工件保持夹紧在其零件固持器（零件固持器特定于机器）中时、或者当工件保持夹紧在其托盘上时进行。
[0011]这种尺寸检验的目的在于特别是根据先前的机加工操作的结果来调适随后的机加工操作。
[0012]在数控机床上，这种调适在于修改机器控制程序或机器的控制单元中的预定义校正参数，或者在更高级的情况下，在于在后续操作期间修改执行器的轨迹。
[0013]为了执行这样的校正，整个校正链的准确度（包括测量、确定与目标或输入/命令的偏差、校正的确定和应用）都应与零件制造公差兼容。
[0014]通常，根据ISO 286
‑
1标准，这些公差对应于质量5和质量10之间的精度，即给出介于所检查尺寸的第1.5/10,000和第15/10000之间的数量级。
[0015]如果在检验期间将工件从其零件固持器上移除，则无法在校正链中获得这样的精
度。因此，必须在不改变制造阶段的情况下执行检查操作。
[0016]文献EP 2 785 492描述了这样的检查操作的示例，检查操作由在单个机加工头中的包括各种执行器的设备执行，执行器包括控制探头。
[0017]在现有技术的这种设备中，控制执行器使得可以在探查操作期间以机器为基准对位于被机加工工件上的点进行采集，无需松开工件且无需改变机器的配置。
[0018]然后使用这些探查的点来确定几何形状，特别是检查与制造尺寸的合规性。
[0019]然而，现有技术的这种设备慢，特别是如果必须采集许多点，例如以三维显示表面缺陷，比如平面度或圆柱度。
[0020]现有技术的这种设备仅适用于一种类型的机器，机器包括能够固持这种类型的传感器的装置（如主轴），因此，这种系统通常不适用于数控（NC）车床，且更不适用于托盘式转移单元。
[0021]此外，当这种采集在制造环境中进行时，测量的实现、更通常地是采集工件的表面上的点会带来与这种环境相关的困难，通常是拥挤的、特别是被检验表面上具有切屑或切削液，这可能篡改测量结果并导致错误的解释。
[0022]这种在表面上施加压力的探查测量不适合于检查柔性表面。
[0023]最后，现有技术的这种设备使用来自编码器的信息或机床的运动轴线的数字规则的信息来获得测量结果。因此，在测量中以及在机加工轨迹中都会出现与这些轴线相关的不确定性，结果是，无法检测到某些误差。
[0024]文献EP 3 326 749描述了适于放电机器的检验设备，其中在工件的机加工过程中通过电子相机采集工件的表面的二维图像，以确定表面的粗糙度参数。

技术实现思路

[0025] 本专利技术旨在解决现有技术的缺陷，并且为此目的涉及一种适于在工件的制造过程中在工件夹紧在其零件固持器中时检验工件的设备，检验是在工件处于机加工系统中时执行的，检验是在机加工操作之后的同一阶段执行的，设备包括：
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零件固持器，其用于在机加工系统中将工件定位和固持就位；受保护工作区域，其用以进入机加工系统的工作空间；
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测量用传感器，其适合于采集工件的表面上的点；
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多关节机器人，其位于机加工系统的工作空间的外部并且能够支撑和移动测量用传感器；
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支撑托架，其承载机器人并且能够使机器人相对于机加工系统移动；计算机，其具有存储器装置、计算装置和显示装置，在计算机的存储器装置中包括工件的三维数字模型、以及用于引导设备并执行操作的计算机程序，操作包括：i）通过托架移动机器人，以使其到达受保护工作区域；ii）通过机器人使传感器相对于工件定位；iii）通过传感器采集工件的表面上的多个点的坐标、并将坐标记录在存储器装置中；iv）将在步骤iii）中采集的点的位置与包含在计算机的存储器装置中的三维数字模型进行比较。
[0026]因此，当不执行测量操作时，用于执行测量的设备的装置（包括机器人和测量用传感器）位于工作区域的外部，可适用于任何机加工系统配置，机加工系统配置包括在托盘式转移单元中组织的单台机器或多台机器。用于执行测量的设备的装置可容易地适用于任何现有的机加工系统，即使现有的机加系统最初并未设计成包括这种设备。
[0027]测量与机器的运动轴线及其可能的缺陷无关。
[0028]根据下文阐述的实施方式和变体来实施本专利技术，这些实施方式和变体将被单独考虑或根据任何技术上可操作的组合来考虑。
[0029]根据一个更好的实施方式，本专利技术的设备包括用于对测量用传感器在受保护工作区域中的定位进行测量的装置。因此，所进行的测量容易在机加工系统的参考系统中重新定位。
[0030]更好地，测量用传感器是非接触式传感器、特别是光学传感器。这种类型的传感器能够无需移动机器人来采集点云，在采集时传感器保持在稳定位置，或者如有必要的话，通过将采集与所述采集之间机器人的运动加以组合地采集点云。因此，设备可以单独（平面、圆柱体、孔、穴
…
）或者组合（垂直度、平行度、同轴度
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设备，其适于在工件（190）的机加工过程中对夹紧在所述工件的零件固持器中的工件进行控制，所述控制在所述零件处于机加工系统中时执行，所述控制在机加工操作之后的同一阶段执行，该设备包括： 零件固持器（313，613），其用于在机加工系统（300，600）中设置和固持工件就位，受保护工作区域（310），其包括该机加工系统工作空间的入口；
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测量用传感器（350，650），其适于采集所述工件的表面上的点；
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多关节机器人（360，660），其位于所述机加工系统的工作空间的外部并适于固持和移动所述传感器（350，650）；以及
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支撑托架（340，640），其承载所述机器人（360，660）并适于使上述机器人相对于所述机加工系统（300，600）移动；
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计算机（391），其包括存储器装置、计算装置和显示装置（392），在计算机的存储器装置中包括所述工件的三维数字模型（370）、以及用于控制该设备并执行操作的计算机程序，所述操作包括：i）通过所述托架（340，640）移动所述机器人（360，660），以允许所述机器人到达所述受保护工作区域（310）；ii）通过所述机器人将所述测量用传感器（350，650）相对于所述工件定位；iii）使用所述测量用传感器（350，650）采集（440）所述工件的表面上的多个点的坐标并将该坐标记录在所述存储器装置中；iv）将在步骤iii）中采集的点的位置与包含在该计算机的存储器装置中的所述三维数字模型（370）进行比较（470）。2.如权利要求1所述的设备，其包括用于测量所述测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：多米尼克，
申请(专利权)人：IMC公司，
类型：发明
国别省市：