用于测量机床中的工件的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于测量在机床中的工件的方法。利用该方法机床(WM)的操作者(B)支持：借助探测器(T)测量在机床的工作空间(A)中的工件(WS)和/或夹紧构件，使得在数控装置(NC)的屏幕(B)上示出的工作空间的模型足够良好地与现实一致。对此，操作者(B)能够自由地围绕工件(WS)移动探测器(T)并且得到显示的自动选定的触碰点(AP)，连同质量信息。如果质量足够，操作者(B)能够通过按压按钮触发探测过程并且立即得到关于测量过程的进展的反馈。并且立即得到关于测量过程的进展的反馈。并且立即得到关于测量过程的进展的反馈。

【技术实现步骤摘要】
用于测量机床中的工件的方法


[0001]本专利技术涉及用于测量机床中的工件和/或其夹紧构件的方法。在此，确定工件的坐标系相对于机床的坐标系的位置，从而能够开始对工件进行程序驱控的加工。

技术介绍

[0002]工件的坐标系与机床的坐标系的对齐在CNC驱控的工件的加工中变得越来越重要。特别地，对于例如通过熔模铸造或借助增材工艺制造的近终形坏件，或者对于通过之前的加工步骤已经在其他的夹具和/或其他的机器上加工的近终形坏件，该对齐的检测是很重要的。在此，通常知道工件(根据NC程序的期望，从偏离理想位置的意义上来说)相对于机床的实际位置就足够了，从而在下面的加工中，能够在借助于NC程序加工时考虑经由坐标系信息从理想位置的偏离。
[0003]如果在加工过程期间例如针对碰撞监控应考虑用于将工件固定在机床的加工空间中的夹紧构件，则夹紧构件必须同样被看作如工件一样。几何模型必须适用于工件和夹紧构件，其坐标系与机床的坐标系对齐。因为对于下述考虑，不需要区分夹紧构件与工件，在下文中术语工件还包括工件的夹紧构件，并且可行的是，应用根据本专利技术的方法，以用于测量夹紧构件(没有被夹紧的工件)。对于该方法的运转完全无关紧要的是，是否应测量夹紧构件、待加工的工件或将两者共同测量。
[0004]如今，现代的数控装置具有图形操作界面(GUI)，该图形操作界面能够查看机床的虚拟工作空间。在屏幕上例如在模拟中示出了在工作台上的工件，其中，根据其当前的状态示出了机器轴(例如5轴机器的线性的和旋转的轴)。已经在夹紧工件时，操作者能够通过比较虚拟示图与实际夹紧来确保，工件的位置(进而必要时还有其夹紧构件)在工作空间中大致对应于NC程序的假设。随后能够测量出在各个自由度上的小的偏差并且通过坐标系信息在处理NC程序时加以考虑。通常，已经通过夹紧准确知晓了自由度，即通过工件的平坦面，利用该面该工件被放置在机器工作台上。因此，工件的位置垂直于工作台并且相对于围绕位于工作台平面中的方向的旋转准确地被限定并且不必通过触碰来求出。
[0005]测量或确定工件的位置通常通过利用探测器触碰工件来实现，该探测器例如能够在机床的主轴处的刀架中被更换。对此，探测器借助机床的可移动的轴在工件的事先确定的点处行进并且记录触碰点。在此，触碰点的坐标系在笛卡尔坐标系中能够由机床的动力学、触碰时的轴位置和探测器的几何形状计算出。
[0006]因此，例如能够通过触碰三个点来确定工件的面的位置。沿该面，工件的移动仍未可知。通过触碰工件的各种对齐的、以及弯曲的面或普遍区域能够确定工件在所有六个自由度中的位置。这能够是三个通常利用X，Y，Z表示的线性的和彼此垂直的空间方向，以及围绕这些空间方向相应的旋转A，B，C。不同的数学方法，如根据主体的测量到的点能够确定其位置，例如在由Paul J.Besl和Neil D.McKay所著的文章“A Method for Registration of 3D
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Shapes”(IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,Vol.14,No.2,Feburary 1992)中描述。
[0007]DE 102008045678A1公开了机床的数控装置，该数控装置被设置用于预测监控机床的彼此可移动部分的有威胁的碰撞。在此，该监控以机床的几何描述和动力学描述为基础。在该监控中，还引入夹紧构件以用于将工件固定在工件台上，通过将夹紧构件描述存储在数控装置中，该夹紧构件描述描述了实际存在于机床的加工空间中的夹紧构件，使得该夹紧构件描述是机床的几何描述和动力学描述的组成部分。此外，对于每个夹紧构件存储触碰周期，该触碰周期确定了用于确定夹紧构件的位置的触碰点。然而，提供这种包括触碰周期的夹紧构件描述需要一定耗费，该耗费并非在每种情况下都是合理的。相对于工件的测量，对于单个工件非常耗费的是，生成这种数据并将其存放在数控装置中。此外，如果触碰点在预定的触碰周期中由于局部的损坏而无法应用，则该测量失败。
[0008]除了工件的位置的自动化测量(模型必须适用于该测量)，US5208763A还公开了一种交互模块，根据该交互模块，用户首先选定在模型中待触碰的表面，从而将探测器导入刀具的相应的位置处并且触碰该位置。如果以这种方式求出足够的测量点，则根据在工件的假设的位置与所测量的位置之间的偏差的平方的最小化对于所有测量点求出实际位置。然而对此，操作者必须具备多种经验和知识，以便首先选定出合适的点，这些点能够在测量之后实现对于所有自由度的工件的位置的足够准确的确定。

技术实现思路

[0009]因此，本专利技术的目的在于，提出了一种用于测量工件的位置的改进的方法，该方法尽可能良好地在选定触碰点时支持机床的操作者，该方法不要求操作者具有基础知识或者仅要求具有很少的基础知识，并且该方法相比于现有技术降低了用于测量的耗费。
[0010]该目的通过根据权利要求1的方法来实现。该方法的有利的细节还从权利要求1的从属权利要求中得出。
[0011]公开了一种用于测量在机床中的工件的方法。利用该方法支持机床的操作者，借助探测器测量在机床的工作空间中的工件和/或夹紧构件，使得在数控装置的屏幕上所示出的工作空间的模型足够良好地与现实相一致。对此，操作者能够自由地围绕工件移动探测器并且得到自动选定的触碰点连同所示出的质量信息。如果质量足够，操作者能够通过按压钮触发探测过程并且立即得到关于测量过程的进度的反馈。
[0012]更准确地说，公开了一种利用数控装置借助探测器测量在机床的工作空间中的工件的方法，该方法具有步骤：
[0013]1.提供工作空间的、探测器的和工件的3D模型并且在数控装置的屏幕上示出该模型作为在虚拟工作空间中的虚拟工件和虚拟探测器，
[0014]2.定位在机床的工作空间中的工件和在虚拟的工作空间中的虚拟工件，从而在工作空间中的工件的位置和在虚拟工作空间中的虚拟工件的位置具有初始一致，
[0015]3.相对于工件手动定位探测器，在此，基于虚拟探测器相对于虚拟工件的最小距离自动地选定计划的触碰点和触碰方向，并且在虚拟工作空间中示出计划的触碰点和触碰方向，
[0016]4.确定计划的触碰点的质量并且在质量足够时启动探测器，其中，在触碰点处例如根据工件的局部的弯曲确定该质量，
[0017]5.在启动探测器时触发探测并且确定触碰点的坐标，
[0018]6.借助触碰点的坐标重新计算工件的位置并且更新在虚拟工作空间中的虚拟工件的位置，
[0019]7.重复步骤3至6，直到在虚拟工作空间中的虚拟工件的位置与在工作空间中的工件的位置达到了最终一致。
[0020]在步骤1中，必须为夹紧状况在机床的工作空间中提供匹配的模型。对于机床的未变化的组成部分，如对于工作台、对于机床主轴和对于工作空间的边界通常存在该模型并且对于利用该机床进行的所有加工都是相同的。对于工件(和其夹紧构件)能够由CAD数据或经由处理过的3D扫描获得这种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于利用数控装置(NC)借助探测器(T)测量在机床(WM)的工作空间(A)中的工件(WS)的方法，所述方法具有以下步骤：1)提供所述工作空间(A)的、所述探测器(T)的和所述工件(WS)的3D模型，并且在所述数控装置(NC)的屏幕(BS)上将所述模型表现为在虚拟工作空间(vA)中的虚拟工件(vWS)和虚拟探测器(vT)，2)定位在所述机床(WM)的所述工作空间(A)中的所述工件(WS)和在所述虚拟工作空间(vA)中的所述虚拟工件(vWS)，从而使得在所述工作空间(A)中的所述工件(WS)的位置和与在所述虚拟工作空间(vA)中的所述虚拟工件(vWS)的位置具有初始一致，3)相对于所述工件(WS)手动定位所述探测器(T)，从而基于所述虚拟探测器(vT)相对于所述虚拟工件(vWS)的距离自动地选定计划的触碰点(AP)和触碰方向(AR)，并且变现出在所述虚拟工作空间(vA)中的计划的所述触碰点(AP)和所述触碰方向(AR)，4)确定计划的所述触碰点(AP)的质量并且在质量足够时允许触碰，5)在允许触碰的情况下触发触碰并且确定所述触碰点(AP)的坐标，6)借助所述触碰点(AP)的坐标重新计算所述工件(WS)的位置，并且更新在所述虚拟工作空间(vA)中的所述虚拟工件(vWS)的位置，7)重复步骤3至步骤6，直到在所述虚拟工作空间(vA)中的所述虚拟工件(vWS)的位置与在所述工作空间(A)中的所述工件(WS)的位置达到了最终一致为止。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤4中至...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特，
申请(专利权)人：约翰内斯海德汉博士有限公司，
类型：发明
国别省市：