CN104698965B - 用于操作机床和执行质量保证的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于操作机床和执行质量保证的系统和方法。一种用于操作数控机床的方法，包括：生成具有表示机床床身上的多个界标点的多个参考点的界标点数据；生成具有表示零件相对于多个界标点的多个参考点的零件数据；生成具有表示理论加工零件的多个参考点的理论加工零件数据；通过集合零件数据和理论加工零件数据生成控制数据；通过集合控制数据和界标点数据生成机床控制数据；以及执行用于控制数控机床操作的机床控制数据以形成加工零件。

Description

用于操作机床和执行质量保证的系统和方法
技术领域
本公开整体涉及机床(machine)，并且更具体地，涉及用于操作诸如数控机床的机床并且对加工零件执行质量保证的系统和方法。
背景技术
诸如计算机数控(“CNC”)机床的数控(“NC”)机床是通过存储介质上的被编码的程序命令来操作的自动机床工具。NC机床包括执行加工的机床工具(例如，轴)和驱动该机床并且在三维空间(例如，多轴加工)中相对于机床的参考坐标系定位轴的计算机辅助制造程序。
在加工操作过程中，零件被安装在夹具上并且该夹具被加载到NC机床的机床床身上。相对于机床床身固定零件的位置并且将机床调到零位以在空间中相对于零件的位置适当地定位机床工具。然后，可对该零件进行加工(例如，钻孔、布线、切割和/或配平(trim))。通常，NC机床包括用于相对于夹具重复地定位零件并且相对于机床床身重复地定位夹具的索引(indexing)系统。
当前的加工工艺存在许多缺点。例如，严格容差需求迫使工具夹具可能具有高度复杂性。此外，严格容差需求还迫使任意零件至夹具索引和任意夹具至机床索引可能具有高度复杂性。这种复杂性可能增加生产NC铣切夹具所需的成本和流程时间，这可能影响新产品的供应能力以及满足客户紧急需求的能力。
而且，在从夹具移除零件之后，对加工零件执行质量保证的要求产生额外的成本、流程以及资源影响。例如，可通过物理地将零件保持达到至零件将被连接至的部件以确定加工特征(例如，孔和边缘)是否与部件几何形状对齐来执行质量保证。如果在将零件保持达到至部件时加工特征未被适当地对齐，则零件可能被重新改造或者废弃，从而中断生产循环。
因此，本领域技术人员在操作NC机床并且执行质量保证的领域不断投入研究和开发精力。
本申请要求于2013年12月4日提交的美国临时申请序列号61/911,719以及于2014年2月3日提交的美国临时申请序列号14/171,314的优先权。
发明内容
在一种实施方式中，公开了一种用于操作诸如数控机床的机床的方法，该方法可包括下列步骤：(1)生成界标点(monument point)数据，界标点数据包括表示(represent)机床床身上的多个界标点的多个参考点；(2)生成零件数据，零件数据包括表示零件相对于多个界标点的多个参考点；(3)生成理论加工零件数据，理论加工零件数据包括表示理论加工零件的多个参考点；(4)通过集合零件数据和理论加工零件数据生成控制数据，控制数据包括表示零件与理论加工零件的集合的多个参考点；(5)通过集合控制数据和界标点数据生成机床控制数据，机床控制数据包括表示定位在机床床身上的零件与理论加工零件的集合相对于多个界标点的多个参考点；以及(6)执行用于控制机床操作的机床控制数据以形成加工零件。
在另一实施方式中，公开了一种用于执行质量保证的方法，该方法可包括：(1)提供机床控制数据，机床控制数据包括表示定位在机床床身上的零件与理论加工零件的集合相对于多个界标点的多个参考点；(2)生成加工零件数据，加工零件数据包括表示定位在机床床身上的加工零件相对于多个界标点的多个参考点；以及(3)通过比较加工零件数据和机床控制数据以确定加工零件数据与机床控制数据的相关性来生成质量保证数据。
在另一实施方式中，还公开了一种用于操作诸如数控机床的机床的系统，该系统可包括：机床，机床包括机床床身和相对于机床床身的机床工具；多个界标点，以正交取向连接至机床床身，该多个界标点定义界标点坐标轴系；至少一个图像捕捉设备，靠近机床床身，至少一个图像捕捉设备被配置扫描机床床身上的多个界标点和定位在机床床身上的零件；以及至少一个计算机，与机床和至少一个图像捕捉设备通信，至少一个计算机被配置为：(1)接收界标点数据，界标点数据包括表示机床床身上的多个界标点的多个参考点；(2)接收零件数据，零件数据包括表示零件相对于多个界标点的多个参考点；(3)接收理论加工零件数据，理论加工零件数据包括表示理论加工零件的多个参考点；(4)通过集合零件扫描数据和理论加工零件数据生成控制数据，控制数据包括表示零件与理论加工零件的集合的多个参考点；(5)通过集合控制数据与界标点数据生成机床控制数据，机床控制数据包括表示定位在机床床身上零件与的理论加工零件的集合相对于多个界标点的多个参考点；以及(6)执行用于控制机床操作的机床控制数据以形成加工零件。
总之，根据本发明的一个方面，提供了一种用于操作机床的方法，所述方法包括：生成界标点数据，所述界标点数据包括表示机床床身上的多个界标点的多个参考点；生成零件数据，所述零件数据包括表示零件相对于所述多个界标点的多个参考点；生成理论加工零件数据，所述理论加工零件数据包括表示理论加工零件的多个参考点；通过集合所述零件数据与所述理论加工零件数据生成控制数据，所述控制数据包括表示所述零件与所述理论加工零件的集合的多个参考点；通过集合所述控制数据与所述界标点数据生成机床控制数据，所述机床控制数据包括表示定位在所述机床床身上的所述零件与所述理论加工零件的集合相对于所述多个界标点的多个参考点；以及执行用于控制所述机床操作的所述机床控制数据以形成加工零件。
有利地，在该方法中，生成所述控制数据包括对所述零件数据和所述理论加工零件数据执行最佳匹配进程。
有利地，在该方法中，生成所述控制数据包括：从所述零件数据生成零件模型，所述零件模型包括所述零件相对于所述多个界标点的几何表示；从所述理论加工零件数据生成理论加工零件模型，所述理论加工零件模型包括所述理论加工零件的几何表示；以及通过集合所述零件模型和所述理论加工零件模型生成控制模型。
有利地，在该方法中，集合所述零件模型和所述理论加工零件模型包括使所述零件的所述几何表示的至少一部分与所述理论加工零件的所述几何表示的至少一部分对齐。
有利地，在该方法中，生成所述机床控制数据包括从所述界标点数据生成界标点模型，所述界标点模型包括所述机床床身上的所述多个界标点的几何表示；从所述机床控制数据生成机床控制模型，所述机床控制模型包括定位在所述机床床身上的所述零件与所述理论加工零件的所述集合相对于所述多个界标点的几何表示；并且使所述界标点模型的所述多个界标点的所述几何表示与所述机床控制模型的所述多个界标点的所述几何表示对齐。
有利地，该方法进一步包括生成所述界标点数据的至少一个参考点与所述控制数据的至少一个参考点的误差；并且将所述误差的至少一个子集与阈值范围相比较以验证所述机床控制数据位于容差内。
有利地，该方法进一步包括建立机床坐标轴基准线，其中，所述界标点数据定义界标点坐标轴系，并且其中，建立所述机床坐标轴基准线包括使机床坐标轴系与所述界标点坐标轴系对齐。
有利地，在该方法中，生成所述界标点数据包括使所述机床的机床工具配备有探测器；并且探测所述机床床身上的所述多个界标点。
有利地，在该方法中，所述多个界标点包括以正交取向连接至所述机床床身的三个界标点。
有利地，在该方法中，所述多个界标点中的每个界标点包括被配置为在探测所述机床床身上的所述多个界标点的过程中所定义的光学目标。
有利地，在该方法中，生成所述零件数据包括扫描定位在所述机床床身上的所述零件和定位在所述机床床身上的所述多个界标点。
有利地，在该方法中，生成所述理论加工零件数据包括以下的至少一种：使用来自所述加工零件将耦接至其的部件的测量零件数据以及使用来自公称(nominal)CAD模型的公称零件数据。
有利地，该方法进一步包括生成所述零件数据的至少一个参考点和所述理论加工零件数据的至少一个对应参考点的误差；并且将所述误差的至少一个子集与阈值范围相比以验证所述控制数据位于容差内。
有利地，该方法进一步包括生成加工零件数据，所述加工零件数据包括表示定位在所述机床床身上的所述加工零件相对于所述多个界标点的多个参考点；通过集合所述加工零件数据和所述机床控制数据生成质量保证数据；以及通过比较所述质量保证数据与所述机床控制数据以确定所述加工零件数据与所述机床控制数据之间的相关性来验证所述质量保证数据。
有利地，在该方法中，生成所述加工零件数据包括扫描定位在所述机床床身上的所述加工零件和定位在所述机床床身上的所述多个界标点。
有利地，在该方法中，生成所述质量保证数据包括从所述机床控制数据生成机床控制模型，所述机床控制模型包括定位在所述机床床身上的所述零件与所述理论加工零件的所述集合相对于所述机床床身上的所述多个界标点的几何表示；从所述加工零件数据生成加工零件模型，所述加工零件模型包括定位在所述机床床身上的所述加工零件相对于所述多个界标点的几何表示；以及通过使所述机床控制模型的所述多个界标点的所述几何表示与所述加工零件模型的所述多个界标点的所述几何表示对齐来生成质量保证模型。
有利地，在该方法中，验证所述质量保证数据包括将定位在所述机床床身上的所述加工零件相对于所述质量保证模型的所述多个界标点的几何表示与定位在所述机床床身上的所述零件和所述理论加工零件的所述集合相对于所述机床控制模型的所述多个界标点的所述几何表示相比较。
有利地，该方法进一步包括生成所述质量保证数据的至少一个参考点和所述机床控制数据的至少一个对应参考点的误差；以及将所述误差的至少一个子集与阈值范围相比较以验证所述质量保证数据位于容差内。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于质量保证的方法，所述方法包括生成机床控制数据，所述机床控制数据包括表示定位在机床床身上的零件与理论加工零件的集合相对于多个界标点的多个参考点；生成加工零件数据，所述加工零件数据包括表示定位在所述机床床身上的加工零件相对于所述多个界标点的多个参考点；以及通过比较所述加工零件数据与所述机床控制数据以确定所述加工零件数据与所述机床控制数据之间的相关性来生成质量保证数据。
有利地，在该方法中，比较所述加工零件数据与所述机床控制数据包括：从所述机床控制数据生成机床控制模型，所述机床控制模型包括定位在所述机床床身上的所述零件与所述理论加工零件的所述集合相对于所述多个界标点的几何表示；从所述加工零件数据生成加工零件模型，所述加工零件模型包括定位在所述机床床身上的所述加工零件相对于所述多个界标点的几何表示；使所述加工零件模型的所述多个界标点的所述几何表示与所述机床控制模型的所述多个界标点的所述几何表示对齐；以及比较定位在所述机床床身上的所述加工零件相对于所述加工零件模型的所述多个界标点的所述几何表示与定位在所述机床床身上的所述零件和所述理论加工零件的所述集合相对于所述机床控制模型的所述多个界标点的所述几何表示。
根据本发明的又一方面，提供了一种用于操作机床的系统，所述系统包括：机床，机床包括机床床身和相对于所述机床床身的机床工具；多个界标点，以正交取向连接至所述机床床身，所述多个界标点定义界标点坐标轴系；至少一个图像捕捉设备，靠近所述机床床身，所述至少一个图像捕捉设备被配置为扫描所述机床床身上的所述多个界标点和定位在所述机床床身上的零件；以及至少一个计算机，与所述机床和所述至少一个图像捕捉设备通信，所述至少一个计算机被配置为：接收界标点数据，所述界标点数据包括表示所述机床床身上的所述多个界标点的多个参考点；接收零件数据，所述零件数据包括表示所述零件相对于所述多个界标点的多个参考点；接收理论加工零件数据，所述理论加工零件数据包括表示理论加工零件的多个参考点；通过集合所述零件数据与所述理论加工零件数据生成控制数据，所述控制数据包括表示所述零件与所述理论加工零件的集合的多个参考点；通过集合所述控制数据与所述界标点数据生成机床控制数据，所述机床控制数据包括表示定位在所述机床床身上的所述零件与所述理论加工零件的所述集合相对于所述多个界标点的多个参考点；以及执行用于控制所述机床的操作的所述机床控制数据以形成加工零件。
从下列详细描述、附图以及所附权利要求中，所公开的系统和方法的其他实施方式将变得显而易见。
附图说明
图1是所公开的用于操作机床的系统的一种实施方式的正面立体图；
图2是所公开的用于操作绘出位于机床床身上的零件的机床的系统的正面立体图；
图3是示出实施所公开的用于操作机床的系统的框图；
图4是加工零件所耦接至的部件的一种实施方式的部分正视图。
图5是所公开的用于操作机床的方法的一种实施方式的流程图；
图6是示出验证图5的控制数据的实例的流程图；
图7是示出验证图5的机床控制数据的实例的流程图；
图8是示出所公开的用于执行质量保证的方法的一种实施方式的流程图；
图9是飞机生产和维护方法(service methodology)的流程图；以及
图10是飞机的框图。
具体实施方式
以下详细描述参考示出本公开的具体实施方式的附图。具有不同结构和操作的其他实施方式不得背离本公开的范围。类似参考标号可指不同附图中的相同元件或者部件。
参考图1和图2，公开了用于操作诸如数控机床的机床、整体指定为10的系统的一种实施方式。所公开的系统10可包括诸如数控(“NC”)机床(例如，多轴计算机数控(“CNC”)机床)的机床12和图像捕捉设备26。贯穿本说明书中，可针对NC机床12讨论所公开的系统10和方法200的实施方式(图5)，然而，本领域技术人员将认识到，这些原理适用于机器人、自动化工具、机床、夹具以及在自动化(例如，计算机)或者手动控制下移动的其他物体。
NC机床12可包括机床床身14和机床工具16。机床床身14可以是用于保持原始或者未加工零件42(诸如，工件或者其他材料)的任何合适类型的切割床(图2)，而零件42通过机床工具16来加工。机床工具16可包括被配置为保持探测器(probe)29(图1)或者切割工具(cutting tool)20(图2)的主轴18。切割工具20可以是旋转切割工具、等离子切割器、超声切割器、激光切割器、氧气乙炔切割器或者任何其他类型的切割器。
NC机床可包括机床坐标轴系56(例如，机床坐标系)。机床工具16和/或机床床身14可围绕多个轴移动(例如，5轴机床)。机床床身14可沿着X轴、Y轴和/或Z轴线性平移、和/或机床工具16可沿着X轴、Y轴和/或Z轴线性平移和/或围绕Y轴、X轴和/或Z轴转动。例如，机床床身14可横跨在轨道上(未示出)。机床床身14可沿着Y轴在箭头30的方向上移动。机床工具16可安装到机架28上并且横跨在轨道(未示出)上。机床工具16可沿着X轴在箭头32的方向上、沿着Z轴在箭头34的方向上、围绕X轴在箭头36的方向上、并且围绕Y轴在箭头38的方向上移动。可使用各种类型的机架28。例如，机架28可以是龙门架、悬臂梁或者适合于保持机床工具16的其他支撑设备。通常，机架28的至少一部分可位于机床床身14的上方。本领域技术人员将认识到，NC机床12可包括其他多轴配置。
NC机床12可包括连接至机床床身14的多个界标点22。多个界标点22可位于机床床身14的外部边缘附近，因此，NC机床12的工作平台40可落在多个界标点22内。例如，多个界标点22可永久性地连接至机床床身14的工作表面24上的已知静止位置或者地点。又例如，多个界标点22可以可移除地连接至机床床身14的工作表面24上的已知静止位置或者地点。
在示例性实施方式中，多个界标点22可包括三个界标点，分别被称为第一界标点22a、第二界标点22b以及第三界标点22c，被定位成相对于机床床身14以及彼此成大致正交关系。多个界标点22可定义界标点坐标轴系46。例如，第一界标点22a可定义界标点坐标轴系46的坐标轴原点位置。第二界标点22b可与第一界标点22a间隔开并且与第一界标点22a(例如，轴向)对齐，以(例如，相对于机床床身14)定义界标点坐标轴系46的X轴。第三界标点22c可与第一界标点22a间隔开并且与第一界标点22a(例如，轴向)对齐，以(例如，相对于机床床身14)定义界标点坐标轴系46的Y轴。
多个界标点22可包括适合于在图像捕捉操作过程中被图像捕捉设备26识别、捕捉、和/或定义的任何光学目标。例如，多个界标点22可以是反光镜、激光目标反射镜、激光目标跟踪器等。
如本文中更详细描述的，在NC机床12的操作之前，NC机床12的机床坐标轴系56可被调零位至由多个界标点22所定义的界标点坐标轴系46(图5)。整体被称为零件42的未经加工的零件(图2)可相对于多个界标点22定位在机床床身14上(例如，位于工作平台40内)。例如，零件42可被加载到夹具48上并且夹具48可被加载到机床床身14上。零件42可以是要被NC机床42加工(例如，钻、锪、划线、切割、剪切和/或以其他方式加工)以形成加工零件(未示出)的任何工件或者部件材料。例如，零件42可以是未经加工或者部分未经加工的车辆(例如，飞机)面板，并且被加工的零件可以是适合于安装的车辆的加工面板(例如，成品面板)。夹具48可以是用于将零件42定位并且保持在机床床身14上的合适位置的任何定制化设备。可选地，操作人员可将有关零件42的基本信息(诸如，材料厚度)输入到计算机44中。
图像捕捉设备26可位于或者定位成靠近机床床身14(例如，处或者附近)。例如，图像捕捉设备26可定位在机床床身14上方。图像捕捉设备26可以是单机设备、便携式设备、或者可被集合到NC机床12中。例如，图像捕捉设备26可安装在三脚架或者类似的支撑设备上。又例如，图像捕捉设备26可被安装在机架28上。
图像捕捉设备26可以是能够捕捉物体的数字图像(例如，扫描)和/或基于物体的捕捉数字图像生成表示物体的数字数据(例如，数字图像数据)的任何合适的设备。例如，图像捕捉设备26可包括但不限于，数字照相机、摄影测量仪、数字扫描仪、光扫描仪(例如，白光或者蓝光扫描仪)、激光扫描仪、超声扫描仪等。例如，图像捕捉设备26可以是高分辨率三维(“3D”)图像扫描仪。3D图像扫描仪的一种实例可将光的图案投影到物体上并且图像捕捉设备26可捕捉物体上的光的图像作为数据。如具体非限制性的实例，图像捕捉设备26可以是来自德国布伦瑞克的(Gesellschaft für Optische Messtechnik)的ATOS 3D扫描仪。
本领域技术人员将认识到，图像捕捉设备26可被配置为捕捉多个(例如，两个或更多个)3D图像(例如，扫描图像)(其被合并以产生复合数字数据和/或复合数字模型)。此外，多个(例如，两个或更多个)图像捕捉设备26可用于产生被合并以生成复合数字数据和/或复合数字模型的多个3D图像。
参考图3，由图像捕捉设备所生成的数字数据可以是表示基于物体(例如，零件42或者加工零件112)的数字图像的物体的任何数据。例如，数字数据可被称为零件数据72和加工零件数据114。数字数据可包括表示物体的多个参考点(例如，点云数据(pointcloud))。例如，零件数据72可包括多个参考点74并且加工零件数据114可包括多个参考点116。
如本文中更详细讨论的，数字数据可经由电子通信链路80(诸如，通过电缆或无线通信)发送至计算机44(图1)。数字数据可通过软件转换成表示扫描物体(例如，零件42或者加工零件112)的几何形状的数字模型(例如，零件模型76和加工零件模型118)，并且可以可选地显示在计算机44上。机床操作人员可确定基于捕捉的数字数据的数字模型适当地表示所扫描的物体(例如，机床床身14上的相对于多个界标点22的零件42)。
再次参考图1和图3，NC机床12可使用的操作程序和/或软件可存储在计算机44和/或数据位置(location)52中。数据位置52可以是与计算机44电子通信(例如，电缆或者无线网络)的本机或者网络驱动器。可替代地，数据位置52和计算机44可以是单个设备。软件可基于反映零件42相对于界标点坐标轴系的位置和方位的机床控制数据104建立新的操作程序(例如，机床驱动数据)(图3)。
机床控制器54(图1)可经由电子通信链路80(图1)连接至NC机床12以加载机床控制数据104并且运行操作程序，以驱动机床工具16的多轴移动和/或机床床身14，由此相对于零件42(图2)适当地锁定并且定位主轴18和切割工具20(图2)。可替代地，计算机44和机床控制器54可以是单个设备，机床控制器54和数据位置52可以是单个设备，或者计算机44、机床控制器54以及数据位置52可以是单个设备。
计算机44可被配置为通过电子通信链路80从图像捕捉设备26接收数字数据(例如，扫描图像数据)或者数字数据组(图1)。例如，计算机可从图像捕捉设备26接收零件数据72和/或加工零件数据114。计算机44可运行计算机可读介质上实施为指令的图像处理软件，从而处理数字数据(例如，零件数据72和/或加工零件数据114)并且生成数字模型(例如，零件模型76和/或加工零件模型118)。在实例实施方式中，图像捕捉设备26可将原始数字数据发送给计算机44，在这种情况下，计算机44可包括图像处理软件。在另一实例实施方式中，图像捕捉设备26可包括图像处理软件，在这种情况下，图像捕捉设备26可将被处理的数字数据发送给计算机44。
计算机44可被配置为从另一来源接收数字数据。例如，计算机44可从便携式坐标测量设备(例如，测量数据88)或者从另一计算机(公称零件数据86)接收理论加工零件数据82。计算机可运行计算机可读介质上实施为指令的软件，从而处理理论加工零件数据82并且生成理论加工零件模型94。
参考图5并且参考图1-图4，公开了一种用于操作诸如数控机床的机床、整体指定为200的方法的实施方式。如框202所示，可设置NC机床12(例如，CNC机床)和图像捕捉设备26。如框204所示，多个界标点22(例如，第一界标点22a、第二界标点22b以及第三界标点22c)可连接至机床床身14。
本领域技术人员应当认识到，如框204所示，如果多个界标点22被永久性地固定至机床床身14，则将多个界标点22连接至机床床身14的操作步骤可以是一次性动作。如果多个界标点22中的一个或者多个的位置被改变(例如，可移动的界标点)，则在多个界标点22中的一个或者多个界标点的位置改变之后可执行框206中所示的操作步骤。
如框206所示，可生成界标点数据62(图3)。通过使机床工具16(例如，配备主轴18)配备探测器29(图1)可生成界标点数据62。机床工具16(例如，主轴18)可移动至与多个界标点22(例如，轴向)对齐(例如，点动(jog))以使用探测器29对多个界标点22中的每个进行探测(例如，接触)。基于对多个界标点22的探测，界标点数据62可包括表示多个界标点22相对于机床床身14的位置的数据。因此，界标点数据62可包括表示机床床身14上的多个界标点22的多个参考点64。界标点数据62可(例如，经由电子通信链路80)由计算机44接收。例如，基于经由探测器29接触多个界标点22所生成的数据，在计算机可读介质(例如，由计算机44和/或图像捕捉设备26可读取的介质)上实施为指令的软件可(例如，自动地)生成界标点数据62。
如框208所示，可从界标点数据62生成界标点模型68(图3)。界标点模型68可包括机床床身14上的多个界标点22的几何表示70。例如，在计算机可读介质(例如，由计算机44可读取的介质)上实施为指令的软件可通过处理界标点数据62来生成界标点模型68。
如框210所示，可定义界标点坐标轴系46(图1)。可通过连接至机床床身14的多个(例如，三个)界标点22所建立的正交坐标系来定义界标点坐标轴系46。例如，可通过界标点数据62和/或界标点模型68来定义界标点坐标轴系46。例如，表示界标点数据62的多个界标点22的多个参考点64和/或界标点模型68的多个界标点22的几何表示70可用作参考坐标系以定义界标点坐标轴系46。例如，计算机可读介质上的实施为指令的软件可通过处理界标点数据62和/或界标点模型68来定义界标点坐标轴系46。
如框212所示，通过将NC机床12的机床坐标轴系56调零至界标点坐标轴系46(图1)，来建立机床坐标轴基准线132(图3)。例如，通过将机床坐标轴系56与界标点坐标轴系46平移并且对齐(例如，轴向地)可建立机床坐标轴基准线132。
在实例实施方式中，机床工具16的主轴18可配备有探测器29(图1)。主轴18可移动至与多个界标点22(例如，第一界标点22a、第二界标点22b以及第三界标点22c)对齐(例如，轴向地)并且可使用探测器29(例如，使主轴18点动)对多个界标点22(例如，第一界标点22a、第二界标点22b以及第三界标点22c)进行探测(例如，接触)。在实例实施方式中，可按照分层顺序对多个界标点22进行探测以定位界标点坐标轴系46(例如，对第一界标点22a进行探测以定义界标点坐标轴系的坐标轴原点，然后对第二界标点22b进行探测以定义界标点坐标轴系的X轴，并然后对第三界标点22c进行探测以定义界标点坐标轴系的Y轴)。例如，计算机可读介质上的实施为指令的软件可使机床坐标轴系56与界标点坐标轴系46对齐以建立机床坐标轴基准线132。
如框212所示，本领域技术人员应当认识到，建立机床坐标轴基准线132的操作步骤可以是一次性过程。然而，例如，在例行机床维护过程中或者如果多个界标点22中的一个或者多个的位置改变，可根据需要重复框212中所示的操作步骤。
如框214所示，零件42(图2)可被加载至机床床身14上。零件42可相对于多个界标点22定位在机床床身14上(例如，在工作平台40内)。例如，夹具48可被加载至机床床身14上并且零件42可被加载至夹具48上(例如，夹具式零件50)。在实例实施方式中，可施加真空来将零件42夹持在夹具48上并且将夹具48夹持在机床床身14上。
如框216所示，可生成零件数据72(图3)。可通过使用图像捕捉设备26扫描定位在机床床身14(例如，夹具式零件50)上的零件42、机床床身14、以及多个界标点22来生成零件数据72(图2)。基于对零件42、机床床身14以及多个界标点22的扫描，零件数据72可包括表示零件42(例如，夹具式零件50)和机床床身14上的多个界标点22的扫描数据。因此，零件数据72可包括表示定位在机床床身14上的零件42相对于多个界标点22的多个参考点74(例如，云或网格参考点74)。零件数据72可通过计算机44(例如，经由电子通信链路80)接收。例如，计算机可读介质上的实施为指令的软件可基于3D扫描生成(例如，自动地)零件数据72。
如框218所示，可从零件数据72生成零件模型76(图3)。零件模型76可包括零件42相对于多个界标点22的几何表示78(图2)。因此，零件模型76可建立零件42与机床床身14上的多个界标点22之间的关系。例如，计算机可读介质上的实施为指令的软件可通过处理零件数据72生成零件模型76。
如框220所示，可生成理论加工零件数据(图3)。理论加工零件数据82可包括表示理论加工零件57的数据(图4)。理论加工零件57可以是遵循加工操作的加工零件112的理论表示。理论加工零件57(图4中的虚线所示的)可包括一个或者多个理论加工特征84(例如，一个或者多个加工特征的一个或者多个理论表示)(图4)。本领域技术人员将认识到，理论加工零件数据82可包括公称零件数据86、从部件58(例如，飞机)(图4)的外围结构60(图4)所获取的测量数据88(例如，反向工程数据)或者公称零件数据86和测量数据88的集合组合90，并且其对每个加工零件112可以是唯一的。基于公称零件数据86、测量数据88或者两者的集合组合90，理论加工零件数据82可包括表示理论加工零件57(图4)的多个参考点92(图3)。
例如，参考图4，理论加工零件数据82(图3)可包括来自外围结构60、零件附接点62、和/或诸如飞机的部件58(图3)(诸如面板的加工零件112(图3)连接至其)的相邻零件66(例如，相邻面板)的净配平(net-trim)64的测量数据88(图3)。因此，基于加工零件112所连接至的部件58的几何形状，理论加工零件数据82可包括表示遵循零件42的加工操作的理论加工零件57和一个或者多个理论加工特征84(例如，净轮廓、净配平、钻孔、沉头孔等)的多个参考点92。
在实例实施方式中，可通过扫描(例如，利用便携式坐标测量设备)部件58(例如，飞机)的外围结构60来采集或者获取理论加工零件数据82，其包括但不限于相邻零件(例如，相邻的面板)的零件附接点62和/或净配平64。在另一实例实施方式中，从诸如基于公称CAD模型95的加工零件112的设计特征和/或特性可生成和/或获取理论加工零件数据82。理论加工零件数据82可通过计算机44(例如，经由电子通信链路80，如图1所示)接收。
再次参考图5并且参考图1-图4，如框222所示，从理论加工零件数据82可生成理论加工零件模型94(图3)。理论加工零件模型94可包括理论加工零件数据82的几何表示98。因此，基于来自加工零件112将连接至的部件58(图4)的测量数据88(图3)、公称零件数据86(例如，来自公称CAD模型95)或者两者的集合组合90，理论加工零件模型94可包括遵循零件42的加工操作的理论加工零件57(图4)的一个或者多个理论加工特征84(例如，公称轮廓和/或配平几何、附接点的位置等)的几何表示。例如，计算机可读介质上的实施为指令的软件可通过处理理论加工零件数据82来生成理论加工零件模型94。
如框224所示，可生成控制数据97(图3)。通过集合零件数据72和理论加工零件数据82可生成控制数据97。例如，可通过运行最佳匹配进程(routine)以使表示零件42的零件数据72的多个参考点74的至少一部分(例如，子集)与表示理论加工零件57的理论加工零件数据82的多个参考点92的至少一部分(例如，子集)对齐来生成控制数据97。因此，控制数据97可包括表示零件42与理论加工零件57(例如，包括理论加工特征84)的集合的多个参考点99。例如，在计算机可读介质上的实施为指令的软件可通过集合(例如，运行最佳匹配进程)零件数据72和理论加工零件数据82来生成控制数据97。
例如，生成控制数据97可包括零件数据72的多个参考点74与理论加工零件数据82的多个参考点92的经由最小二乘法转换(translation)的集合。本领域技术人员应当认识到，可能存在用于最佳匹配进程的两种类型的数据。第一实例可包括从零件42的表面直接扫描的几千个参考点(例如，全表面进程)。第二实例可包括分别放置在零件区域内部或者外部表面上的特定(例如，有限)数量的目标参考点(例如，有限点云进程)。这些进程可使用零件数据72和理论加工零件数据82的轮廓几何形状作为初级对齐特征并且可使用零件数据72和理论加工零件数据82的两个净配平边缘作为次级和三级对齐特征。
在实例实施方式中，如框226所示，集合零件数据72和理论加工零件数据82可包括生成控制模型100(图3)。可通过使用最佳匹配进程对齐并且比较零件模型76(例如，零件42的几何表示78)与理论加工零件模型94(例如，理论加工零件的几何表示98)来生成控制模型100。因此，控制模型100可包括零件42与理论加工零件57(包括理论加工特征84)的集合的几何表示102。例如，在计算机可读介质上实施为指令的软件可通过(例如，使用最佳匹配进程)集合零件模型76和理论加工零件模型94来生成控制模型100。
在实例实施方式中，可通过使用零件模型76(例如，零件42的几何表示78)的一部分(例如，至少一个特征，诸如，轮廓)和理论加工零件模型94(例如，理论加工零件57的几何表示98)的一部分(例如，一个特征，诸如，轮廓)作为初级对齐特征并且使用零件模型76(例如，零件42的几何表示78)的另一部分(例如，至少一个特征，诸如，两个配平边缘)和理论加工零件模型94(例如，理论加工零件57的几何表示98)的另一部分(例如，至少一个特征，诸如，两个配平边缘)作为次级对齐特征和/或三级对齐特征来执行最佳匹配进程。例如，可通过对齐作为初级对齐特征的面板的轮廓(例如，零件模型76轮廓几何与理论加工零件模型94轮廓几何)并且使用作为次级和三级对齐特征的面板的两个净配平边缘(例如，零件模型76净配平几何与理论加工零件模型94的部件58(例如，飞机)的相邻面板66(图3)的相应几何表示)来执行最佳匹配进程。
如框228所示，可验证控制数据97(图3)。如框224所示，控制数据97的验证可包括验证在零件数据72与理论零件数据82之间所建立的最佳匹配进程的结果位于所要求的容差内。例如，可通过将零件数据72(例如，零件模型76)的至少一个参考点74与理论加工零件数据82(例如，理论加工零件模型94)的至少一个对应参考点92的最佳匹配的误差(例如，偏差)与容差阈值范围比较来验证控制数据97(例如，控制模型100)。在实例实施方式中，所比较的误差可包括零件数据72的多个参考点74和理论加工零件数据82的多个参考点92。在另一实例实施方式中，所比较的误差可包括零件数据72的多个参考点74的子集和理论加工零件数据82的多个参考点92的子集。因此，可比较每个参考点或者参考点的子集的误差。
本领域技术人员应当认识到，在比较过程中可丢弃预定百分比的异常值(outlier)，因为这些异常值可表示零件上的灰尘或者碎屑或者其他异常。
在实例实施方式中，控制数据97的验证可包括验证在最佳匹配之后零件模型76和理论加工零件模型94位于轮廓和配平的+/-0.020英寸内。例如，在计算机可读介质上的实施为指令的软件可验证控制数据97的误差阈值并且验证控制数据97位于所要求的容差内，并且可选地，如果不满足一定的容差要求(例如，误差阈值)，则可更换机床操作人员。
现参考图6，如框228所示，验证控制数据97(图3)可包括确定控制数据97是否位于所要求的容差内，如框230所示。如框232所示，如果控制数据97未位于所要求的容差内，则可执行零件验证(例如，验证正确的零件被加载到夹具48上和/或机床床身14上)。如框234所示，具有零件42的夹具48可随后被重新加载到机床床身14上(图2)。如图5所示，可重复框216、218、220、222、224、226以及228中所示的操作步骤。如框230所示，如果控制数据未位于所要求的容差内，则在控制数据97的二次验证之后，如框136所示(例如，失败多于一次)，则零件42(图3)可被报废，如框238所示。
再次参考图5，如框240所示，如果控制数据97(图3)位于所要求的容差内，则如框230所示(图6)，可生成机床控制数据104。可通过使控制数据97与界标点数据62对齐来生成机床控制数据104(图3)。例如，可通过运行轴对齐进程以使控制数据97(例如，表示多个界标点22)的多个参考点99的至少一部分(例如，子集)与界标点数据62(例如，表示定义界标点坐标轴系46的多个界标点22)的多个参考点64的至少一部分(例如，子集)对齐来生成机床控制数据104。因此，机床控制数据104可包括表示定位在机床床身14上的零件42与理论加工零件57的集合相对于多个界标点22的多个参考点106。例如，在计算机可读介质上的实施为指令的软件可通过使控制数据97与界标点数据62对齐(例如，使用轴对齐进程)来生成机床控制数据104。
在实例实施方式中，如框242所示，生成机床控制数据104可包括生成机床控制模型108(图3)。可通过轴对齐进程使控制模型100与界标点模型68对齐来生成机床控制模型108。例如，轴对齐进程可通过使控制模型100(例如，多个界标点22)的几何表示102的至少一部分与界标点模型68(例如，定义界标点坐标轴系46的多个界标点22)的几何表示70的至少一部分对齐来使控制模型100与界标点坐标轴系46对齐。因此，机床控制模型108可包括零件42与理论加工零件57和机床床身14上的多个界标点22的对齐的几何表示110。例如，在计算机可读介质上实施为指令的软件可使控制模型100与界标点模型68对齐(例如，运行轴对齐进程)。
机床控制数据104(图3)可变成被NC机床12使用以加工零件42(图2)并形成加工零件112(图3)的机床驱动数据。例如，如框240所示，通过轴对齐进程所生成的机床控制数据104可告知机床工具16(例如，主轴18)零件42(例如，夹具式零件50)相对于多个界标点22定位在机床床身14的何处以及零件42相对于界标点坐标轴系46如何取向。
如框244所示，可验证机床控制数据104(图3)。机床控制数据104的验证可包括验证(例如，自动验证)在控制数据97(例如，控制模型100)与定义界标点坐标轴系46的界标点数据62(例如，界标点模型68)之间所建立的轴对齐进程位于所要求的容差内。例如，可通过将控制数据97(例如，控制模型100的几何表示102)的至少一个参考点99和界标点数据62(例如，界标点模型68的几何表示70)的至少一个对应参考点64的轴对齐的误差(例如，偏差)与容差阈值范围比较来验证机床控制数据104(例如，机床控制模型108)。在实例实施方式中，所比较的误差可包括控制数据97的多个参考点99和界标点数据62的多个参考点64。在另一实例实施方式中，所比较的误差可包括控制数据97的多个参考点99的子集和界标点数据62的多个参考点64的子集。因此，可比较每个参考点或者参考点的子集的误差。
本领域技术人员将认识到，在比较过程中可丢弃预定百分比的异常值，因为这些异常值可表示零件上的灰尘或碎屑或者其他异常。
在实例实施方式中，机床控制数据104的验证可包括验证在控制模型100与界标点模型68(例如，界标点坐标轴系46)之间所建立的轴对齐位于+/-0.005英寸或者更小的范围内。例如，在计算机可读介质上实施为指令的软件可验证机床控制数据104的误差阈值并且验证机床控制数据104位于所要求的容差内，并且可选地，如果不满足一定的容差要求(例如，误差阈值)，则可更换机床操作人员。
参考图7，如框244所示(图5)，验证机床控制数据104可包括确定机床控制数据104是否位于所要求的容差内，如框246所示。如框248所示，如果机床控制数据104未位于所要求的容差内，则可执行一个或者多个故障排除过程。例如，如果机床控制模型108的几何表示110和界标点模型68(例如，界标点坐标轴系46)的几何表示70未在所要求的容差内对齐，则针对碎屑或者油脂检查和/或清洁多个界标点22的反射性表面和/或图像捕捉设备26的透镜。如图5所示，可重复框240、242以及244中所示的操作步骤。
本领域技术人员将认识到，框228和244中所示的验证步骤中所描述的比较结果可被观察(例如，通过计算机44上的机床操作人员)，如框230和框246所示，可被输出为是/否，或者如框240和框250所示，可被传递至下一操作步骤。如框228所示，验证步骤可以是检查和平衡操作，以确保零件数据72与理论加工零件数据82的集合是精确的。如框244所示，验证步骤可以是检查和平衡操作，以确保控制数据97与界标点数据62(例如，界标点坐标轴系46)的对齐是精确的。
再次参考图5，如框250所示，如果机床控制数据104位于所要求的容差内，则如框246所示(图7)，可执行机床控制数据104(例如，经由机床控制器54)以控制NC机床12(图2)的操作，并且如框252所示，零件42可被加工以形成加工零件112。例如，可通过操作计算机可读介质上的实施为指令的程序和/或软件和/或机床控制器54来执行机床控制数据104，以加工零件42(例如，钻孔、锪、布线、切割和/或其他加工操作)以形成加工零件112。
因此，所公开的方法200可自动定位零件42(图2)并且可减少加工零件的循环时间和成本。由于NC机床12自动定位零件42并且自动对齐机床坐标轴系56(图1)，所以所公开的方法200可允许机床操作人员将零件42(例如，夹具式零件50)放置在机床床身14上的任何位置。
参考图8并且参考图1-图4，还公开了一种用于执行质量保证的整体被指定为300的方法。例如，可对根据所公开的系统10(图2)和方法200(图5)所形成的加工零件112(图3)自动地执行所公开的方法300。
如框302所示，可提供机床控制数据104(图3)。例如，可根据框240、242以及244中所示的操作步骤来生成机床控制数据104。
如框304所示，可提供加工零件112。例如，可通过如框250和252所示(图5)的利用机床控制数据104执行操作程序的公开系统10(图2)的NC机床12来对加工零件112进行加工。
如框306所示，可生成加工零件数据114。可通过利用图像捕捉设备26捕捉(例如，扫描)定位在机床床身14上的加工零件112、机床床身14以及多个界标点22的数字图像来生成加工零件数据114。例如，基于对加工零件112的3D扫描，加工零件数据114可包括表示加工零件112(例如，具有一个或者多个加工特征122的加工零件112)和机床床身14上的多个界标点22的数字数据。因此，加工零件数据114可包括表示定位在机床床身14上的加工零件112(包括加工特征122)相对于多个界标点22的多个参考点116(例如，云或者网格参考点)。加工零件数据114可通过计算机44接收(例如，经由电子通信链路80)。例如，在计算机可读介质上实施为指令的软件可基于3D扫描生成(例如，自动地)加工零件数据114。
如框308所示，可基于加工零件数据114生成加工零件模型118。加工零件模型118可包括加工零件112(包括一个或者多个加工特征122(例如，净轮廓、净配平、钻孔、沉头孔等))相对于多个界标点22的几何表示120。因此，加工零件模型可建立加工零件112与机床床身14上的多个界标点22之间的关系。例如，在计算机可读介质上实施为指令的软件可通过处理加工零件数据114来生成加工零件模型118。
出于质量保证的目的(例如，确保根据机床控制模型108正确地执行加工)，与机床控制数据104(例如，机床控制模型108)相比，可使用由加工零件数据114(例如，加工零件模型118)表示的相对于多个界标点22所合成的扫描加工零件112的几何形状来验证加工零件112。
如框310所示，可生成质量保证数据124。通过集合加工零件数据114和机床控制数据104可生成质量保证数据124。例如，可通过运行轴对齐进程以使加工零件数据114(例如，表示多个界标点22)的多个参考点116的至少一部分(例如，子集)与机床控制数据104(例如，定义界标点坐标轴系46的多个界标点22)的多个参考点106的至少一部分(例如，子集)对齐来生成质量保证数据214。因此，质量保证数据124可包括表示定位在机床床身14上的加工零件112(包括加工特征122)相对于多个界标点22的多个参考点122并且进一步包括机床控制数据104。例如，在计算机可读介质上实施为指令软件可通过集合加工零件数据114和机床控制数据104(例如，使用轴对齐进程)来生成质量保证数据124。
在实例实施方式中，如框312所示，生成质量保证数据124可包括生成质量保证模型126。可通过轴对齐进程使加工零件模型118沿着界标点坐标轴系与机床控制模型108对齐来生成质量保证模型126。例如，轴对齐进程可通过使加工零件模型118的几何表示120的至少一部分与机床控制模型108的几何表示110的至少一部分对齐来使加工零件模型118与机机床控制模型108对齐。因此，质量保证模型126可包括加工零件112(包括一个或者多个加工特征122)相对于多个界标点22的几何表示130并且进一步包括机床控制模型108。例如，在计算机可读介质上的实施为指令的软件可使加工零件模型118与机床控制模型108对齐(例如，运行轴对齐进程)。
轴对齐进程可使由加工零件数据114(例如，加工零件模型118)表示的加工零件112能够与用作NC机床12的驱动几何的机床控制数据104(例如，机床控制模型108)比较以对零件42进行加工。
如框314所示，可验证质量保证数据124。对质量保证数据124的验证可包括验证(例如，自动地验证)在加工零件数据114(例如，加工零件模型118)与机床控制数据104(例如，机床控制模型108)之间所建立的轴对齐进程位于所要求的容差内。例如，可通过将加工零件数据114(例如，表示加工零件模型118中的多个界标点22)的至少一个参考点116和机床控制数据104(例如，表示机床控制模型108的多个界标点22)的至少一个对应参考点106的轴对齐的误差(例如，偏差)与容差阈值范围比较来验证质量保证数据124(例如，质量保证模型126)。在实例实施方式中，所比较的误差可包括加工零件数据114的多个参考点116和机床控制数据104的多个参考点106。在另一实例实施方式中，所比较的误差可包括加工零件数据114的多个参考点116的子集和机床控制数据104的多个参考点106的子集。因此，可比较每个参考点或者参考点的子集的误差。
本领域技术人员将认识到，在比较过程中可丢弃预定百分比的异常值，因为这些异常值可表示零件上的灰尘或碎屑或者其他异常。
在实例实施方式中，对质量保证数据124的验证可包括验证在加工零件模型118与机床控制模型108之间所建立的轴对齐(例如，使用针对对齐所共用的多个界标点22)位于+/-0.005英寸或更小的范围内。例如，在计算机可读介质上实施为指令的软件可验证质量保证数据124的误差阈值并且验证质量保证数据124位于所要求的容差内，并且可选地，如果不满足一定的容差要求(例如，误差阈值)，则可更换机床操作人员。
如框314所示，验证质量保证数据124可包括确定质量保证数据124是否位于所要求的容差内，如框316所示。如果质量保证数据124未位于所要求的容差内，则可执行一个或者多个故障排除过程，如框318所示。例如，可针对碎屑或油脂检查和/或清洁多个界标点22的反射性表面和/或图像捕捉设备26的透镜。可重复框310、312、以及314中所示的操作步骤。
如框320所示，如果质量保证数据124位于所要求的容差内，则如框316所示，可验证加工零件112的质量保证。经由质量保证数据124对加工零件112的验证可包括验证(例如，自动验证)在质量保证数据124(例如，质量保证模型126)中表示的加工零件112的一个或者多个加工特性和/或加工特征122(例如，钻孔和沉头孔的直径和/或位置和/或净配平的位置)与在机床控制数据104(例如，机床控制模型108)中表示的理论加工特性和/或加工特征相比较位于所要求的容差内。
例如，可通过将质量保证数据124(例如，质量保证模型126)的至少一个参考点128(例如，表示加工特征122)和机床控制数据104(例如，机床控制模型108)的至少一个对应参考点106(例如，表示理论加工特征84)的误差(例如，偏差)与容差阈值范围比较来验证质量保证数据124(例如，质量保证模型126)。在实例实施方式中，所比较的误差可包括质量保证数据124的多个参考点128和机床控制数据104的多个参考点106。在另一实例实施方式中，所比较的误差可包括质量保证数据124的多个参考点128的子集和机床控制数据104的多个参考点106的子集。因此，可比较每个参考点或者参考点的子集的误差。
本领域技术人员将认识到，在比较过程中可丢弃预定百分比的异常值，因为这些异常值可表示零件上的灰尘或者碎屑或者其他异常。
在实例实施方式中，对质量保证数据124的验证可包括验证钻孔和沉头孔的直径在+/-0.005英寸内和/或钻孔和/或沉头孔的位置在+/-0.030英寸内和/或配平的位置在+/-0.030英寸内。例如，在计算机可读介质上实施为指令的软件可验证质量保证数据124中的加工特征122的误差阈值并且验证加工特征122在所要求的容差内，并且可选地，如果不满足一定的容差要求(例如，误差阈值)，则更换机床操作人员。
如框322所示，验证质量保证数据124(如框320所示)可包括确定在质量保证数据124中所获取的加工特征122的特性与机床控制数据104相比是否位于所要求的容差内。如框324所示，如果在质量保证数据124(例如，质量保证模型126)中表示的加工零件112的一个或者多个加工特征122与在机床控制数据104中表示的理论加工零件57的一个或者多个理论加工特征84相比未位于所要求的容差内，则加工零件112被废弃。如框326所示，如果在质量保证数据124中表示的加工零件112的加工特征122与在机床控制数据104中表示的理论加工特征84相比位于所要求的容差内，则加工零件112可予以通过，并且如框328所示，可将加工零件112投入生产。
所公开的方法300可通过自动验证根据所公开的方法200执行的加工操作来提供节省成本和循环时间的额外益处。例如，所公开的方法300可允许机床操作人员在加工零件仍处于NC机床12中时获知质量保证操作的结果，这可在将零件生产出来之前提供更多的时间来对任何质量问题作出反应。
可在如图9所示的飞机制造和维护方法400以及图10所示的飞机402的背景下描述本公开的实例。在预生产过程中，飞机制造和维护方法400可包括飞机402的规格和设计404以及材料采购406。在生产过程中，进行飞机402的部件/子组件制造408和系统集合(systemintegration)410。之后，飞机402可进行认证和交付412，以投入运行414。当客户使用时，安排对飞机402进行例行维护和保养416，这还可包括维修、改造以及翻新等。
可通过系统集合商、第三方、和/或运营商(例如，客户)来执行或者实施方法400的各个过程。为了该描述的目的，系统集合商可包括但不限于任意数量的飞机制造商和主系统分包商；第三方可包括但不限于任意数量的承包商、分包商以及供应商；并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军事企业、服务机构等。
如图10所示，通过实例方法400生产的飞机402可包括具有多个系统420的机身418和内部构造(interior)422。多个系统420的实例可包括推进系统424、电力系统426、液压系统428以及环境(environmental)系统430中的一种或者多种。可包括任意数量的其他系统。尽管示出了航空实例，然而，可将所公开的系统10和方法200、300的原理应用于诸如汽车行业的其他行业。
在生产和维护方法400的任意一个或多个阶段过程中可采用本文中所包括的装置和方法。例如，可使用所公开的系统10(图1)和方法200(图5)以及300(图8)来生产或者制造对应于部件/子组件制造408、系统集合410和/或维护和保养416的部件或子组件。此外，在部件/子组件制造408和/或系统集合410的过程中，例如，通过大大加快飞机402(诸如，机身418和/或内部构造422)的组装或者降低成本可利用一种或者多种装置实例、方法实例或者其组合。同样，在飞机402投入运行时，例如但不限于，维护和保养416，可利用一种或者多种装置实例、方法实例或者其组合。
尽管已经示出并且描述了所公开的系统和方法的各种实施方式，然而，本领域技术人员在阅读说明书之后可做出变形。本申请包括这些变形并且仅受权利要求的范围的限制。

Claims (14)

1.一种用于操作机床的方法，所述方法包括：
生成界标点数据，所述界标点数据包括表示机床床身上的多个界标点的多个参考点；
生成零件数据，所述零件数据包括表示零件相对于所述多个界标点的多个参考点；
生成理论加工零件数据，所述理论加工零件数据包括表示理论加工零件的多个参考点；
通过集合所述零件数据和所述理论加工零件数据生成控制数据，所述控制数据包括表示所述零件与所述理论加工零件的集合的多个参考点；
通过集合所述控制数据和所述界标点数据生成机床控制数据，所述机床控制数据包括表示定位在所述机床床身上的所述零件和所述理论加工零件的所述集合相对于所述多个界标点的多个参考点；并且
执行用于控制所述机床的操作的所述机床控制数据以形成加工零件，
生成所述界标点数据的至少一个参考点与所述控制数据的至少一个参考点的误差；并且
将所述误差的至少一个子集与阈值范围相比较以验证所述机床控制数据位于容差内。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述控制数据包括对所述零件数据和所述理论加工零件数据执行最佳匹配进程。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，生成所述控制数据包括：
从所述零件数据生成零件模型，所述零件模型包括所述零件相对于所述多个界标点的几何表示；
从所述理论加工零件数据生成理论加工零件模型，所述理论加工零件模型包括所述理论加工零件的几何表示；以及
通过集合所述零件模型和所述理论加工零件模型生成控制模型。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，集合所述零件模型和所述理论加工零件模型包括使所述零件的所述几何表示的至少一部分与所述理论加工零件的所述几何表示的至少一部分对齐。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，生成所述机床控制数据包括：
从所述界标点数据生成界标点模型，所述界标点模型包括所述机床床身上的所述多个界标点的几何表示；
从所述机床控制数据生成机床控制模型，所述机床控制模型包括定位在所述机床床身上的所述零件和所述理论加工零件的所述集合相对于所述多个界标点的几何表示；并且
使所述界标点模型的所述多个界标点的所述几何表示与所述机床控制模型的所述多个界标点的所述几何表示对齐。
6.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括建立机床坐标轴基准线，其中，所述界标点数据定义界标点坐标轴系，并且其中，建立所述机床坐标轴基准线包括使机床坐标轴系与所述界标点坐标轴系对齐。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，生成所述界标点数据包括：
为所述机床的机床工具配备探测器；并且
探测所述机床床身上的所述多个界标点。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个界标点包括以正交取向连接至所述机床床身的三个界标点。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述多个界标点的每个界标点包括被配置为在探测所述机床床身上的所述多个界标点的过程中所定义的光学目标。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，生成所述零件数据包括扫描定位在所述机床床身上的所述零件和定位在所述机床床身上的所述多个界标点。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其中，生成所述理论加工零件数据包括使用来自所述加工零件将耦接至的部件的测量零件数据以及使用来自公称CAD模型的公称零件数据中的至少一种。
12.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括：
生成所述零件数据的至少一个参考点与所述理论加工零件数据的至少一个对应参考点的误差；并且
将所述误差的至少一个子集与阈值范围相比较以验证所述控制数据位于容差内。
13.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括：
生成加工零件数据，所述加工零件数据包括表示定位在所述机床床身上的所述加工零件相对于所述多个界标点的多个参考点；
通过集合所述加工零件数据和所述机床控制数据生成质量保证数据；并且
通过将所述质量保证数据与所述机床控制数据相比较以确定所述加工零件数据与所述机床控制数据之间的相关性来验证所述质量保证数据。
14.一种用于操作机床的系统，所述系统包括：
机床，包括机床床身和相对于所述机床床身的机床工具；
多个界标点，以正交取向连接至所述机床床身，所述多个界标点定义界标点坐标轴系；
至少一个图像捕捉设备，靠近所述机床床身，所述至少一个图像捕捉设备被配置为扫描所述机床床身上的所述多个界标点和定位在所述机床床身上的零件；以及
至少一个计算机，与所述机床和所述至少一个图像捕捉设备通信，所述至少一个计算机被配置为：
接收界标点数据，所述界标点数据包括表示所述机床床身上的所述多个界标点的多个参考点；
接收零件数据，所述零件数据包括表示所述零件相对于所述多个界标点的多个参考点；
接收理论加工零件数据，所述理论加工零件数据包括表示理论加工零件的多个参考点；
通过集合所述零件数据和所述理论加工零件数据生成控制数据，所述控制数据包括表示所述零件与所述理论加工零件的集合的多个参考点；
通过集合所述控制数据与所述界标点数据生成机床控制数据，所述机床控制数据包括表示定位在所述机床床身上的所述零件与所述理论加工零件的所述集合相对于所述多个界标点的多个参考点；以及
执行用于控制所述机床的操作的所述机床控制数据以形成加工零件，
生成所述界标点数据的至少一个参考点与所述控制数据的至少一个参考点的误差；并且
将所述误差的至少一个子集与阈值范围相比较以验证所述机床控制数据位于容差内。
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