CN103869752A - 几何定位装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种几何定位装置及其方法，该几何定位装置包含有：一加工机台；一控制单元，其电性连接该加工机台；一存储单元，其电性连接该控制单元；一定位模块，其电性连接该存储单元；一虚拟目标几何模块，其电性连接该定位模块；以及一虚拟加工机台模块，其分别电性连接该虚拟目标几何模块与该定位模块。

Description

几何定位装置及其方法
技术领域
一种应用于工具机或自动化设备或其他产业机械的几何定位装置及其方法。
背景技术
现今智能化工具机的技术已可见于五轴综合加工机或车铣复合加工机，然前述的加工机的发展厂商的研发焦点皆为机构件的防碰撞，特别是高阶的多轴加工机，其所加工工件为高单价航太、汽车零组件或高附加价值3C产品，因加工产品曲面于加工时有一定的难度，故常有工件损坏或刀具断裂的问题。
为了克服上述的问题，故于工件加工前，其会有切削模拟或防碰撞的前置作业，但该前置作业的困难点在于虚拟机台与工作空间的几何物件的建置定位，而其中又以刀具、工件或夹治具的变动较常发生。
另外，现有克服上述的问题的常见方式有下述三种，第一种为手动测量，其是至少一工作人员实际测量夹具、工件于工具机内所摆放位置；第二种为手动定位几何物件，其于一虚拟工具机中平移或旋转定义几何物件的对应位置；第三种为预先存储定位值，其预先规划治具、工件于工具机内所摆放的位置。
上述的第一种对工作人员具有相当的危险性，工作人员可能因一时不慎，而被工具机所伤；上述的第二种的准确性较低；上述的第三种的灵活度较低，综合上述，几何物件的建置定位仍有可以讨论的空间。
发明内容
在一实施例，本公开的技术手段在于提供一种几何定位装置，其包含有：
一加工机台；
一控制单元，其电性连接该加工机台；
一存储单元，其电性连接该控制单元；
一定位模块，其电性连接该存储单元；
一虚拟目标几何模块，其电性连接该定位模块；以及
一虚拟加工机台模块，其分别电性连接该虚拟目标几何模块与该定位模块；
其中，该加工机台的至少一轴通过该控制单元移动至一参考姿态及对一几何物件进行探测，并产生至少一参考姿态信息与至少一真实几何物件探测信息；该存储单元存储该参考姿态信息与该真实几何物件探测信息；该虚拟目标几何模块产生至少一虚拟目标几何物件信息，且该虚拟目标几何模块具有一选取至少一探测点，以产生至少一虚拟目标几何物件定位选取信息；该定位模块接收该虚拟目标几何物件信息、该虚拟目标几何物件定位选取信息、该参考姿态信息与该真实几何物件探测信息，以产生一定位信息；该虚拟加工机台模块接收该定位信息、该虚拟目标几何物件信息与该虚拟目标几何物件定位选取信息，以产生并定位一位于虚拟加工机台模块的虚拟目标几何物件。
在一实施例，本公开又提供一种几何定位方法，其包含有：
将一加工机台的至少一轴通过控制单元移动至一参考姿态，并产生及存储至少一参考姿态信息；
该加工机台的至少一轴对一几何物件进行探测，以产生及存储至少一真实几何物件探测信息；
一虚拟目标几何模块产生至少一虚拟目标几何物件信息，且该虚拟目标几何模块提供一选取至少一探测点，以产生至少一虚拟目标几何物件定位选取信息；
依据该参考姿态信息、该真实几何物件探测信息、该虚拟目标几何物件信息与该虚拟目标几何物件定位选取信息，一定位模块产生一定位信息；以及
一虚拟加工机台模块接收该定位信息、该虚拟目标几何物件信息与该虚拟目标几何物件定位选取信息，以产生并定位一位于虚拟加工机台模块的虚拟目标几何物件。
附图说明
图1是本公开的一种几何定位装置的示意图。
图2为一几何物件设于一加工机台的示意图。
图3A为本公开的一种几何定位方法的流程图。
图3B为本公开的几何定位方法的流程图。
图3C为本公开的几何定位方法的流程图。
【主要元件符号说明】
10       加工机台
100      几何物件设置原点
101      实体
102      实体设置原点
11       控制单元
12       存储单元
120      参考姿态存储模块
121      探测信息存储模块
13       定位模块
14       虚拟目标几何模块
15       虚拟加工机台模块
20       几何物件
200      几何物件原点
201      探测点
S1至S13  步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容，轻易地了解本公开。
请配合参考图1所示，本公开是一种几何定位装置，其包含有一加工机台10、一控制单元11、一存储单元12、一定位模块13、一虚拟目标几何模块14与一虚拟加工机台模块15。
加工机台10为一数值控制工具机。
控制单元11电性连接加工机台10，以控制加工机台10的至少一轴运动方向。
存储单元12电性连接控制单元11，存储单元12具有一参考姿态存储模块120与一探测信息存储模块121。
参考姿态存储模块120接收控制单元11所输出的加工机台10的坐标信息，并存储一参考姿态信息。
探测信息存储模块121接收控制单元11所输出的加工机台10的坐标信息，并存储一真实几何物件探测信息。
定位模块13电性连接存储单元12，并接收该参考姿态信息与该真实几何物件探测信息。
虚拟目标几何模块14电性连接定位模块13，虚拟目标几何模块14产生一虚拟目标几何物件信息与一虚拟目标几何物件定位选取信息，该定位模块13接收该虚拟目标几何物件信息与该虚拟目标几何物件定位选取信息，并综合该参考姿态信息与该真实几何物件探测信息，以产生一定位信息。
虚拟加工机台模块15分别电性连接虚拟目标几何模块14与定位模块13，并接收该虚拟目标几何物件信息、该虚拟目标几何物件定位选取信息与该定位信息，以产生并定位一位于虚拟加工机台模块的虚拟目标几何物件。
请配合参考图2所示，在加工机台10放置一几何物件20，几何物件20具有一几何物件原点200，加工机台10进一步具有一几何物件设置原点100。
控制单元11是将加工机台10的至少一轴移动至一参考姿态，控制单元11是将该参考姿态传送至参考姿态存储模块120，参考姿态存储模块120存储至少一参考姿态信息。
该参考姿态为至少一轴的实体设置原点102与一几何物件设置原点100重合的坐标，该实体设置原点102为一刀具或一量具设置原点。
加工机台10的至少一轴的实体101对几何物件20进行探测，以产生至少一探测点信息，探测点201为实体101碰触几何物件20的位置，该探测点信息传送至探测信息存储模块121，该探测信息存储模块121存储至少一真实几何物件探测信息，实体101为一刀具或一量具。
定位模块13接收该参考姿态信息与该真实几何物件探测信息，虚拟目标几何模块14产生至少一虚拟目标几何物件信息与至少一虚拟目标几何物件定位选取信息，并将该虚拟目标几何物件信息与该虚拟目标几何物件定位选取信息传送至定位模块13。
定位模块13依据该参考姿态信息、该真实几何物件探测信息、该虚拟目标几何物件信息与该虚拟目标几何物件定位选取信息，以产生一转换矩阵。
举例而言，如图2所示，几何物件设置原点100至几何物件原点200有一向量T，几何物件原点200至探测点201有一向量P，探测点201至实体设置原点102有一向量L，实体设置原点102为加工机台10夹持实体101的位置，几何物件设置原点100至实体设置原点102有一向量R，故前述的各向量为上述的转换矩阵所引用的向量值，实体101为一刀具或一量具，实体设置原点102为一刀具或一量具设置原点。
定位模块13依据该转换矩阵，以产生一定位信息。
虚拟加工机台模块15接收该定位信息、该虚拟目标几何物件信息与该虚拟目标几何物件定位选取信息，而使虚拟加工机台模块15产生并定位一位于虚拟加工机台模块15的虚拟目标几何物件。
请配合参考图3A所示，本公开是一种几何定位方法，其包含有：
S1，请配合参考图1及图2，控制单元11是将加工机台10的至少一轴移动至一参考姿态，以产生至少一参考姿态信息，该参考姿态信息为至少一轴的实体设置原点102与几何物件设置原点100重合的坐标，实体设置原点102为一刀具或一量具设置原点。
S2，控制单元11是将该参考姿态信息传送至参考姿态存储模块120，参考姿态存储模块120存储该参考姿态信息。
S3，加工机台10的至少一轴对几何物件20进行探测，以产生至少一真实几何物件探测信息，该真实几何物件探测信息传送至探测信息存储模块121。
S4，确认是否完成该探测，如果否，则回到S3，如果是，则至下一步骤。
S5，该真实几何物件探测信息传送至探测信息存储模块121，探测信息存储模块121存储该真实几何物件探测信息，并至下述的S10。
请配合参考图3B所示，S6，虚拟目标几何模块14产生至少一虚拟目标几何物件信息。
S7，在虚拟目标几何模块14选取至少一探测点。
S8，确认是否完成探测点选取，如果否，则回到S7，如果是，则至下一步骤。
S9，虚拟目标几何模块14依据选取的探测点产生至少一虚拟目标几何物件定位选取信息，并至下述的S10。
请配合参考图3C所示，S10，存储单元12将该参考姿态信息与该真实几何物件探测信息传送至定位模块13，虚拟目标几何模块14将该虚拟目标几何物件信息与该虚拟目标几何物件定位选取信息传送至定位模块13，定位模块13接收该参考姿态信息、该真实几何物件探测信息、该虚拟目标几何物件信息与该虚拟目标几何物件定位选取信息。
S11，定位模块13依据该参考姿态信息、该真实几何物件探测信息、该虚拟目标几何物件信息与该虚拟目标几何物件定位选取信息，以产生一转换矩阵。
S12，定位模块13依据该转换矩阵，以产生一定位信息。
S13，虚拟加工机台模块15接收该定位信息、该虚拟目标几何物件信息与该虚拟目标几何物件定位选取信息，虚拟加工机台模块15产生并定位一位于虚拟加工机台模块的虚拟目标几何物件。
综合上述，本公开通过控制单元，以几何物件的特征项进行探测，包括工件、夹治具，故对于工作人员而言，本公开具有安全性。
本公开运用参考姿态信息、真实几何物件探测信息、虚拟目标几何物件信息与虚拟目标几何物件定位选取信息，而产生位于虚拟加工机台模块的虚拟目标几何物件的位置，故准确性高。
本公开可应用于变动性较高的几何物件的定位，如工件或夹治具，故灵活度高。
然而以上所述的具体实施例仅用于例释本公开，而非用于限定本公开的可实施范围，在未脱离本公开上述的精神与技术范围下，任何运用本公开所揭示内容而完成的等效改变及修饰，均仍应为权利要求书要求保护的范围所涵盖。

Claims (21)

1.一种几何定位装置，其包含有：
一加工机台；
一控制单元，其电性连接该加工机台；
一存储单元，其电性连接该控制单元；
一定位模块，其电性连接该存储单元；
一虚拟目标几何模块，其电性连接该定位模块；以及
一虚拟加工机台模块，其分别电性连接该虚拟目标几何模块与该定位模块；
其中，该加工机台的至少一轴通过该控制单元移动至一参考姿态及对一几何物件进行探测，并产生至少一参考姿态信息与至少一真实几何物件探测信息；该存储单元存储该参考姿态信息与该真实几何物件探测信息；该虚拟目标几何模块产生至少一虚拟目标几何物件信息与至少一虚拟目标几何物件定位选取信息；该定位模块接收该虚拟目标几何物件信息、该虚拟目标几何物件定位选取信息、该参考姿态信息与该真实几何物件探测信息，以产生一定位信息；该虚拟加工机台模块接收该定位信息、该虚拟目标几何物件信息与该虚拟目标几何物件定位选取信息，以产生并定位一位于虚拟加工机台模块的虚拟目标几何物件。
2.如权利要求1所述的几何定位装置，其中该加工机台为一数值控制工具机。
3.如权利要求1所述的几何定位装置，其中该参考姿态为至少一轴的实体设置原点与一几何物件设置原点重合的坐标，该实体设置原点为一刀具或一量具设置原点。
4.如权利要求1所述的几何定位装置，其中该控制单元传送该参考姿态信息至该存储单元。
5.如权利要求1所述的几何定位装置，其中该存储单元具有一参考姿态存储模块，该参考姿态存储模块存储该参考姿态信息。
6.如权利要求1所述的几何定位装置，其中该存储单元具有一探测信息存储模块，该探测信息存储模块存储该真实几何物件探测信息。
7.如权利要求1所述的几何定位装置，其中该虚拟目标几何模块具有一选取至少一探测点，以产生至少一虚拟目标几何物件定位选取信息。
8.一种几何定位方法，其包含有：
将一加工机台的至少一轴通过一控制单元移动至一参考姿态，并产生及存储至少一参考姿态信息；
该加工机台的至少一轴对一几何物件进行探测，以产生及存储至少一真实几何物件探测信息；
一虚拟目标几何模块产生至少一虚拟目标几何物件信息，且于该虚拟目标几何模块选取至少一探测点以产生至少一虚拟目标几何物件定位选取信息；
依据该参考姿态信息、该真实几何物件探测信息、该虚拟目标几何物件信息与该虚拟目标几何物件定位选取信息，一定位模块产生一定位信息；以及
一虚拟加工机台模块接收该定位信息、该虚拟目标几何物件信息与该虚拟目标几何物件定位选取信息，以产生并定位一位于虚拟加工机台模块的虚拟目标几何物件。
9.如权利要求8所述的几何定位方法，其中该加工机台为一数值控制工具机。
10.如权利要求8所述的几何定位方法，其中该控制单元是将该加工机台的至少一轴移动至该参考姿态，该控制单元是将该参考姿态信息传送至一参考姿态存储模块，该参考姿态存储模块存储该参考姿态信息。
11.如权利要求8所述的几何定位方法，其中该参考姿态为至少一轴的实体设置原点与一几何物件设置原点重合的坐标，该实体设置原点为一刀具或一量具设置原点。
12.如权利要求10所述的几何定位方法，其中该参考姿态存储模块存储该参考姿态信息。
13.如权利要求8所述的几何定位方法，其中该真实几何物件探测信息传送至一探测信息存储模块，该探测信息存储模块存储该真实几何物件探测信息。
14.如权利要求8所述的几何定位方法，其进一步具有一确认是否于该加工机台的至少一轴完成该几何物件探测，如果否，则进行该探测。
15.如权利要求14所述的几何定位方法，其中该确认是否于该加工机台的至少一轴完成该几何物件探测，为是，则进行该探测信息存储模块存储该真实几何物件探测信息。
16.如权利要求8所述的几何定位方法，其进一步具有一确认是否于该虚拟目标几何模块完成至少一探测点选取，如果否，则进行该选取。
17.如权利要求16所述的几何定位方法，其中该确认是否于该虚拟目标几何模块完成该选取，为是，则进行该虚拟目标几何模块产生该虚拟目标几何物件定位选取信息。
18.如权利要求8所述的几何定位方法，其中该虚拟目标几何物件信息、该虚拟目标几何物件定位选取信息、该参考姿态信息与该真实几何物件探测信息传送至该定位模块。
19.如权利要求18所述的几何定位方法，其中该定位模块依据该虚拟目标几何物件信息、该虚拟目标几何物件定位选取信息、该参考姿态信息与该真实几何物件探测信息，以产生出一转换矩阵。
20.如权利要求19所述的几何定位方法，其中该定位模块依据该转换矩阵，以产生出一虚拟目标几何物件位于一虚拟加工机台模块的摆放位置，该摆放位置为该定位信息。
21.如权利要求8所述的几何定位方法，其中该定位信息、该虚拟目标几何物件信息与该虚拟目标几何物件定位选取信息传送至该虚拟加工机台模块。
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