CN111512116B

CN111512116B - 工件的生产和测量

Info

Publication number: CN111512116B
Application number: CN201880082620.0A
Authority: CN
Inventors: 凯文·巴里·乔纳斯
Original assignee: Renishaw PLC
Current assignee: Renishaw PLC
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2022-12-02
Anticipated expiration: 2038-12-12
Also published as: EP3728993B1; CN111512116A; JP7378399B2; EP3728993A1; US20210116897A1; US11385630B2; CN115790476A; JP2021507411A; WO2019122821A1; GB201721309D0; JP2023145587A

Abstract

披露了一种生产工件的方法，其中，将该工件连续地装载到两个或更多个机床(10，12，14，16)上，并且其中，执行一个或多个加工操作以在每个机床(10，12，14，16)上生产该工件的一个或多个特征。在所有这些机床(10，12，14，16)上的加工操作之后，将该工件传递到公共尺寸检验站(20，22，24)。在该公共尺寸检验站(20，22，24)处，测量通过该两个或更多个机床(10，12，14，16)上的这些加工操作而生产的该工件的特征的尺寸。基于测量这些特征的尺寸的结果来产生两个或更多个输出信号，该两个或更多个输出信号分别与执行这些加工操作的该两个或更多个机床(10，12，14，16)的性能相关。将这些输出信号中的每一个反馈到执行相应操作的机床(10，12，14，16)，以调整每个对应机床(10，12，14，16)的生产过程。

Description

工件的生产和测量

技术领域

本发明涉及工件或零件的生产和测量，并且还涉及用于这种生产和测量的方法和制造系统。在本说明书中，术语“工件”和“零件”可互换使用。

背景技术

自动化工厂制造系统可以包括用于生产工件的一个或多个生产机器(诸如，机床)。通常，这些工件可以作为一系列标称相同的工件来生产。该制造系统还可以包括一个或多个检验站，用于检验所生产的工件。检验站可以包括常规测定，诸如固定测定仪器或甚至手动测定仪器(诸如，高度测定仪器或卡尺)。或者，该检验站可以包括用于测量工件的坐标测量机(CMM)、或用于将工件与主参考进行比较的比较测定机器。这些生产机器和检验机器可以各自具有通过网络链接到一个或多个服务器计算机的数字控制装置或计算机控制装置。示例参见美国专利号5,189,624(Barlow等)。

可以在检验站处检验在生产机器上生产的一部分工件(或者甚至所生产的所有工件)。服务器可以调度要传送到检验站的工件，并且可以为此目的，控制传送机器人或输送机。

在一些现有技术示例中，检验结果可以简单地是通过决策或失败决策。在失败决策(拒绝)的情况下，可以反馈该检验结果以允许对生产机器进行调整，从而控制和改进后续的生产过程。在美国专利号5,189,624的示例中，对生产过程的这种控制被手动地执行。可替代地，即使在通过决策的情况下，如果单个工件的尺寸已经超过控制极限，也可能提供自动反馈以调整生产机器，例如以尺寸误差的适当百分比来更新切削工具偏移量。在这种情况下，可以将控制极限设置为比工件将被拒绝的公差极限更低的水平。可替代地，可以将控制极限设置为工件被拒绝的水平。

已知对一系列标称相同的工件中的多个工件的检验结果执行更精细的分析。例如，可以对连续工件的特定尺寸的一系列测量结果进行过滤，以去除离群值。可替代地，可以分析该系列测量结果以检测趋势。例如，如果生产机器是具有在使用中磨损或遭受热漂移的切削工具的机床，则可能存在所生产工件的特征的尺寸随时间推移增大或减小的渐变趋势。这种分析可以在质量控制室或实验室中对与生产机器分离开的工件进行检验之后执行。随后，可以由熟练的机器操作员对生产过程应用手动校正，但是这将对在此期间已经生产的工件没有有益的影响。

美国专利申请公开号2003/0040830(Parikh等人/应用材料)示出了一种多步骤半导体处理系统。通过独立地操作多个处理工具来连续地处理工件的单个特征，这些处理工具中的每一个对有关特征执行不同类型的制造操作。在每个制造操作之间或在所有制造操作之后，移开工件并将其放置在(多个)计量站中，在该计量站中对该工件进行测量以识别工件的特征是否在某些参数之内。计量数据分析器可以使用所收集的数据来前馈或反馈控制信号，以调整处理工具。

美国专利申请公开号2003/0040830(Cameron/劳斯莱斯)示出了一种具有多个处理工具的加工单元，该多个处理工具可以对工件执行操作。该单元还包括测量设备，用于在已经执行操作之后测量工件。

美国专利号6571145(Matsumiya等人/日本三丰)示出了一种具有多个机床的制造系统。这些机床处理工件的相同零件。测量装置测量由每个机床生产的工件，从而产生针对有关机床的校正数据文件，该校正数据文件包含工件的多个尺寸的校正值。反馈该校正数据文件以调整机床。

本申请人的未公开英国专利申请号GB 1708730.5描述了一种具有多个机床和多个检验站的制造系统。可以在这些检验站中任何一个处测量由这些机床之一生产的工件，并反馈结果以调整有关机床。

可能高效的是，将制造系统布置成使得多个机床连续地对单个工件执行加工操作，以便平衡机床之间的工作负荷，并且以便对可能不容易利用相同的设置在单个机床上进行加工的不同的工件特征进行加工。然而，在连续的机床上进行的每个加工操作之后测量这些不同的单个特征会降低总体效率。

发明内容

本发明提供了一种生产工件的方法，包括：

将该工件连续地装载到两个或更多个机床上，并且执行一个或多个加工操作，以在每个机床上生产该工件的一个或多个特征；

在所有这些机床上的加工操作之后，将该工件传递到公共尺寸检验站；

在该公共尺寸检验站处，测量由该两个或更多个机床上的这些加工操作而生产的该工件的特征的尺寸；

基于测量这些特征的尺寸的结果来产生两个或更多个输出信号，该两个或更多个输出信号分别与执行这些加工操作的该两个或更多个机床的性能相关；以及

将这些输出信号中的每一个反馈到执行相应操作的机床，以调整每个对应机床的生产过程。

至少在本发明的优选实施例中，在所有机床上的加工操作之后在公共尺寸检验站处测量特征，可以改善制造系统的总体成本效益和效率。除了证明最终的零件已经被制造为在其设计规范(质量保证)内之外，公共检验站还可以通过反馈分别与有关机床相关的输出信号来改善质量控制。然后，这可以在机床之间没有中间检验站或具有较少的中间检验站的情况下使得能够对加工过程进行适当的校正。

优选地，工件是多个标称相似的工件之一，在这些工件中的每一个上，使用该两个或更多个相应的机床连续地执行这些加工操作，并且在公共检验站处测量这些工件中的每一个。该方法可以包括分析测量这些工件的对应特征的结果，以及基于该分析来产生所述输出信号，这些输出信号分别与该两个或更多个机床的性能相关并且被反馈到这些机床。对结果的分析可以包括检测连续的工件的测量结果的趋势。

被反馈到机床的输出信号可以更新工具偏移值和/或加工特征的位置和/或工件坐标系。这可以校正将来的工件的生产。

在一个优选实施例中，该方法包括：在将这些输出信号中的第二输出信号反馈到该对应的机床之前，根据这些输出信号中的第一输出信号来计算这该第二输出信号。该第一输出信号可以由测量该工件的基准特征而产生，并且该第二输出信号被反馈到的机床可以相对于此基准特征来执行操作。

在本申请的上下文中，机床应该被理解为是一种类型的生产机器，因此在本文中对多个机床的提及是对多个生产机器(这些生产机器中的每一个都是机床)的提及，而不是对可以在单个生产机器中使用的多个工具(例如，不同类型的切削工具)的提及。

本发明还提供了一种制造系统，该制造系统包括两个或更多个机床、至少一个尺寸检验站、以及服务器和/或一个或多个控制器，该服务器和/或该一个或多个控制器被配置为控制该机床和检验站以执行上述方法中的任何一种。

本发明进一步提供了一个或多个软件程序，当该一个或多个软件程序在这种制造系统的服务器和/或一个或多个控制器上运行时，使该制造系统执行上述方法中的任何一种。包括计算机代码的软件程序可以记录在诸如光盘或存储器装置等非暂态机器可读介质上，或存储在远程服务器上以供下载。

附图说明

现在将参考附图通过举例来描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1是工厂中包括生产机器和检验机器的制造系统布置的示意图；

图2是根据本发明优选实施例的方法的工作流程图；

图3示出了可以使用该方法制造的工件的示例；

图4是在图3的工件的制造中更新工具偏移量的示意性图示；

图5示出了可以使用该方法制造的另一工件的示例；以及

图6和图7是展示了可以在本发明的优选实施例中执行的可能的过程控制分析的图形。

具体实施方式

图1的制造布置包括多个生产站，每个生产站包括用于生产零件(工件)的计算机数控(CNC)生产机器10、12、14、16。这些生产机器可以使用任何制造技术。这些生产机器可以是诸如铣床、车床、铣削中心等机床，用于磨削、钻孔、激光切割、研磨、珩磨、抛光等的机器。或者，这些生产机器可以是涂布机、锻造机、压力机或增材制造机(3D打印)。这些机器的确切数量并不重要；可以存在两个或更多个。可以存在不同类型的生产机器的任何组合，或者这些生产机器可以都相同。

每个生产机器由相应的控制器11、13、15、17控制，控制器可以包括常规的CNC控制装置。可选地，这些控制器中的任何一个或所有可以包括与CNC控制装置通信的单独的计算机。

该制造布置还包括一个或多个检验站，每个检验站包括检验机器、优选地是CNC测定机器20、22、24，用于检验由生产机器生产的零件(工件)。合适的柔性比较测定机器由本申请人雷尼绍公司(Renishaw plc)以商标EQUATOR出售。如在我们更早的国际专利申请号WO2013/021157中描述的，该测定机器具有拥有非笛卡尔几何形状的机动结构，该国际专利申请通过引用并入本文。该测量机器相对于生产工件在三个维度上移动探针，以便将生产工件与主参考工件进行比较。每个测定机器由相应的计算机或控制器21、23、25控制，该计算机或控制器还从该机器获取测量结果。可选地，该计算机或控制器还可以对测量结果进行处理，例如以判定工件尺寸是否在公差内。

除了这些测定机器之外，检验站还可以包括其他尺寸测量设备，诸如计算机控制的坐标测量机(CMM)或检验机器人。可替代地，检验站可以包括测定固定装置或夹具，其中，具有LYDT的测定机器或其他换能器被专门设计用于测量工件的特定尺寸。这些测定仪器的测量结果可以自动地或手动地馈送到相应的计算机或控制器21、23、25中。还可能有使用传统的手持式测定仪器(诸如高度测定仪器或卡尺)来手动地测量工件的检验站。在不需要计算机运动控制的情况下，计算机或控制器21、23、25可以由公共服务器28的一个或多个终端进行替换(下文进行了讨论)。于是，测量结果经由该一个或多个终端手动地馈送到服务器中。

该制造布置进一步包括运送系统26，该运送系统用于将零件(工件)从机床10、12、14、16中的任何一个传送到测定仪器20、22、24中的任何一个。在此，可以检验这些零件是否符合指定的尺寸公差。运送系统可以包括计算机控制的机器人、运载工具或输送机，或者可以简单地涉及对工件或工件的托盘的手动传送。该运送系统可以是更大的运送系统的一部分，该更大的运送系统还向机床供应未加工的坯料或铸件以进行加工，和/或在制造之后或在检验之后移开工件。如有必要，该运送系统可在检验之后使工件返回机床以进行返工。

还提供了服务器28。该服务器28中的程序或软件模块负责调度工件的生产，并通过一个或多个数据总线30连接到机床和测定机器的CNC控制器。在需要时，服务器28还控制例如用于在机床与测定机器之间传送工件的运送系统26。例如，服务器28可以呈被常规地用于控制具有多个机床的生产单元的可编程逻辑控制器的形式，但具有如下所描述的不同编程。

服务器28可以根据需要向机床和测定机器提供必要的CNC零件程序，以加工和检验要生产的零件(工件)的每个特定设计。可替代地，这些零件程序可以被存储在机床和测定机器的控制器中，并且基于从服务器28接收到的指令而被选择使用。

通常，服务器28可以调度为要在机床10、12、14、16上生产特定设计的一系列标称相同的零件(工件)。然后，该服务器可以指示要将这些工件中的每一个传送到测定机器之一(例如，测定机器20)，并且可以调度在该机器上进行其检验。或者，该服务器可以调度为检验工件的一定间隔的样本(例如，检验每第10个工件；或者在经过给定时间段之后检验工件，诸如每小时检验一个工件)。

在检验站20、22、24处对每个工件的检验产生多个尺寸测量结果，这些测量结果在总线30上被传递回服务器28并被存储。如果由检验站的计算机或控制器21、23、25处理这些测量结果，例如以判定工件尺寸是否在公差内，则其结果也被传递回服务器28。如果服务器28或者由检验站的计算机或控制器21、23、25确定工件超出公差，则服务器可以调度拒绝或返工该工件(视情况而定)。可替代地，计算机/控制器21、23、25可以直接指示运送系统26将该工件发送到“通过”或“失败”箱或托盘。

服务器28的各种功能可以在两个或更多个服务器之间共享，如在我们未公开的共同未决的英国专利申请号GB 1708730.5中所描述的。如在此申请中所描述的，一个或多个服务器还可以执行其他过程控制和质量控制功能。替代地，在更简单的系统中，生产调度、各种机器的使用以及工件在机器之间的传送都可以由人类操作员决策和执行。

图2示出了本发明的优选方法中的工作流程，该工作流程生产一系列标称相同的工件，这些工件中的每一个例如都可以具有如图3中所示出的特征。

在该示例中，第一机床10加工工件的呈肩部92形式的第一特征。根据工件的设计文档，机床10可以被编程为将肩部92定位在相对于工件的后部上的第一基准面96距离d1处。设计文档可以是来自计算机辅助设计(CAD)系统的图纸或设计文件。基准面96可以由加工之前的工件的原始表面或由其安装到的固定装置的邻接表面限定。

接下来，运送系统26将工件传递到第二机床12，该机床被编程为加工工件的另一特征，诸如两个孔98。设计文档可以指定这些孔的中心线应该与由肩部92限定的第二基准面100间隔开距离d2。

图3示出了另外的特征的示例，这些特征可以分别由根据工件设计文档编程的连续的机床14、16进行加工。机床14可以加工另外的孔102，这些孔可以具有与孔98不同的大小。设计文档可以指定这些孔与孔98的间隔开距离d3。机床16可以加工另外的特征，诸如在工件的下侧上间隔开的凸缘106。

虽然这些特征中的一些可以在同一机床上进行加工，但有利的是在不同的机床上加工这些特征以便平衡工厂中的所有可用机床之间的工作负荷。例如，由于孔98和孔102的不同大小需要不同的切削器，因此在不同的机器上加工他们可能更加高效。另外，在不改变工件的装设方式的情况下可能无法在下侧上生产凸缘106，而这可以通过将该工件传送到另一机器上来最高效地实现。

在所有加工过程都已经完成之后，运送系统26然后将所完成的工件中的一些或所有传递到公共测定机器20，以按照由服务器28所指示地进行检验。服务器可以调度为要对所有工件进行检验，或者仅对其样本(例如，十分之一的工件)进行检验。采样频率可以由服务器根据编程算法来预先编程或确定。例如，如果在检验结果中发现显著的差异，则可以增加采样频率；或者如果没有显著的差异，则可以相反地减少采样频率。

测定机器20被编程为测量尺寸d1、d2、d3中的每一个以及由设计文档指定的任何其他尺寸(诸如孔98、102中的一些或所有的直径、以及凸缘106的宽度和间隔)。取决于对工厂中的机器使用的高效调度的需要，可以替代地将其他测定机器22、24之一作为在所有加工过程之后被传递工件的公共测定机器。也就是说，一个测定机器20共同地测量给定工件的所有期望特征，但是可以在其他测定机器22或24上测量该系列的其他工件。

所有所测得的尺寸都被传递到服务器28。如果在计算机或控制器21中尚未如以上所讨论地将所测得的尺寸与来自设计文档的设计值进行比较，则服务器会完成这一步骤。作为由计算机/控制器21做出的通过/失败/返工决策的替代方案，服务器28可以判定所测得的尺寸或坐标系位置中一个或多个(诸如，孔98、102之一的直径或特征曾被加工的位置)与设计值的差异是否大于设计文档中指定的预定公差。如果是，则该服务器调度返工或拒绝(报废)该工件。

如果与设计值存在差异，则服务器28还计算偏移值，并将该偏移值反馈到生产了所测量的有关特征的机床的控制器，以调整后续工件的加工过程。这可以更新机床的控制器中的工具偏移量表或校正机床的控制器中的工件坐标系。这确保该系列中的后续工件被生产为在公差内。服务器还可以例如通过将所测得的尺寸与设计文档中设置的控制极限进行比较来确定所测得的尺寸是否是仅接近设计值而未超过该设计值。在这种情况下，不需要拒绝或返工，但是服务器同样计算偏移值，并将该偏移值反馈到生产了有关特征的机床的控制器。再次，这调整了加工过程，以确保后续工件继续被生产为在公差内。

因此，例如，如图4中所展示的，在对肩部92相对于基准面96的位置(尺寸d1)进行测量的情况下，如果需要，可以服务器反馈偏移值，以便更新相关切削工具T1在机床10中的定位用于后续工件。如果尺寸d1的正确设计值为10mm(如图4的(a)所示出的)，但在测定机器20上的测量结果表明该尺寸为10.1mm(如(b)处所示出的)，则可以将切削工具T1的直径的切削器偏移量增加0.1mm。可替代地，如果基准面96限定了工件坐标系的原点，则将工具T1在该坐标系中的位置偏移量减小0.1mm，或者可以校正工件坐标系本身的原点。

在对孔98的中心线相对于基准面100的位置(尺寸d2)进行测量的情况下，如果需要，则服务器反馈偏移值，以便更新相关切削工具T2在机床12中的位置。然而，在这种情况下，服务器考虑已经反馈到机器10的用于校正肩部92的位置的任何偏移量。在加工后续工件时，同一偏移量也将影响孔98的位置。

图4展示了尺寸d2的设计值为15mm的情况。在图4(b)中，d2的测量结果表明该尺寸过小，例如是14.9mm而不是15mm。然而，在已经将工具T1在机床10中的偏移量校正了0.1mm之后，不需要进一步相对于基准面96或工件坐标系调整工具T2在机床12中的偏移量。对工具T1偏移量的更新将自动校正后续工件中的尺寸d2的测量结果。

如果d2的测量结果表明该尺寸被表面上校正为15mm(如在(c)中所示出的)，则对工具T1偏移量的更新将使得该尺寸在后续工件中都不正确。因此，还应该调整孔98的中心线的位置。这可以通过在与工具T1的更新的反方向上将工具T2相对于基准面96或工件坐标系的位置偏移量更新0.1mm来完成。

如果d2的测量结果表明该尺寸过大，例如是15.1mm(如在(d)中所示出的)，则需要相对于基准面96或工件坐标系进行附加调整。这将考虑所反馈的工具T1的偏移量并且将校正此过大。相应地更新机床12中的工具T2的偏移量。

同样，尺寸d3(孔102的中心线相对于孔98的中心线的位置)考虑先前的尺寸d1和d2两者。相应地更新机床14的相关偏移量。

服务器28还可以将工具偏移值反馈到相关机床12、14、16的控制器，以校正孔98、102的直径以及凸缘106的宽度和间隔。

如图3中所示出的工件适合于使用加工中心或铣床作为机床10至16来制造。图5示出了替代性的工件，该工件的一些或所有特征可以使用车削机或车床作为机床10至16来加工。

图5的工件具有垂直于车削机或车床的中心线108的端面110、内面112、外车削表面118和内车削表面120。内车削表面120中设置有环形凹槽116(例如，以接纳O形环)。在外车削表面118的外围的一部分中加工有平底槽114。

如图2中的，可以在不同的机床10至16上加工这些各种特征，以便平衡机床之间的工作负荷。具体地，平底槽114在铣床上而不是在车削机或车床上加工最为方便。

在所有加工过程之后，在测定机器20上测量尺寸d4至d10，并且反馈偏移量以在对应的机床中更新适当的工具偏移量。这以与关于图3和图4所描述的类似方式校正了对后续工件的加工。

端面110可以例如被认为是基准表面，并且可以基于所测得的尺寸d8来更新用于加工内面112的工具的偏移量。

然后，以与图4中所描述的相同方式，基于所测得的尺寸d9和d10，同时考虑基于尺寸d8的任何更新来更新用于加工环形凹槽116侧面的工具的偏移量。类似地，在考虑基于槽的一侧(尺寸d11)的位置的任何更新的情况下更新加工槽114的另一侧的工具的偏移量。

尺寸d4和d5与内车削表面120和外车削表面118相对于中心线108的位置相关。基于尺寸d6、d7，同时考虑基于尺寸d4和d5的更新来更新用于生产凹槽116和槽114的底表面的工具的偏移量。

在以上任何一个示例中，服务器28被预编程为取决于哪个机床对有关特征进行了加工而配置将相应的偏移值反馈到机床10至16中的哪个机床。该服务器还被预编程关于在计算偏移值时要使用哪些所测得的尺寸和哪些特征测量结果、以及应该取决于所测得的尺寸和使用的是有关机床上的哪个切削工具而在该机床上更新哪些偏移量。这成为可能是因为是在不同的机床上的加工操作之后一起执行测量。甚至在槽114不仅是在与内表面120不同的机床上而且是在与其不同类型的机床上生产的情况下也是如此。

例如，在制造图3的工件时，可以将与所测得的尺寸d2有关的位置偏移量反馈到机器12以及与孔98之一的所测得的直径有关的切削工具偏移量。可以不必反馈针对另一个孔98的直径的切削工具偏移量，除非存在例如由切屑或工具破损引起的严重误差。如果这两个孔都由同一切削工具加工，则通常可以假定任何所需的校正都将是相同的。实际上，甚至可以不必测量另一个孔98。

可替代地，替代对服务器28进行预编程，程序可以接受来自机床操作员的用于指定更新哪些偏移量的输入。例如，如果操作员已指定应该将哪个切削工具用于机床上的特定加工操作，则他/她还可以指定应该向该切削工具应用对应的偏移值。

除了基于测量单个工件的反馈之外，服务器28还具有被编程为执行过程控制的软件模块。当连续的工件被检验时，该软件模块检查来自这些连续的工件的检验测量结果的趋势。例如，随着连续的工件被生产，可以确定特定尺寸的大小逐渐增大的趋势。这可能是由相关机床10至16中的相关联的切削工具的磨损引起的，或者是由机床或从其加工工件的原材料库存、坯料或铸件的逐渐热生长所引起的。然后，服务器28可以通过总线30将针对对应的切削工具的已更新偏移值反馈到机床的CNC控制器。这校正了加工过程，以确保该系列中的将来的工件保持在公差内。

当然，如果更方便，则此过程控制可以在与服务器28通信的不同的服务器中执行。

为了确定测量结果的趋势，可以以所有零件(工件)由机床10至16生产的相同顺序将他们递交给同一测定机器20。然而，为了提高工厂中总体生产的灵活性，可以将所有零件(工件)递交给测定机器20至24至的不同的测定机器。在这种情况下，可以以零件的生产顺序对这些零件进行标记，以帮助确定任何趋势，例如，以由机床10至16进行的生产顺序对测量结果进行排序。这可以如在我们的共同未决的英国专利申请号GB 1708730.5中所描述的。过程控制模块可以保存在所需时间段内所加工的所有零件的检验结果的历史记录。

过程控制的一种合适的形式是按顺序分析来自该系列的连续的零件的结果，以产生生产机器10至16、或生产机器的加工有关特征的相关切削工具或工具转塔的性能的有序历史。这是根据预设规则完成的，该规则取决于制造过程和有关零件的公差要求。合适的规则对本领域技术人员而言是已知的。图6中以图表的形式展示了一些可能的规则。

在图6中，虚线T表示所测得的有关尺寸或所测得的有关坐标点的最大公差极限。连续的测量结果展现出朝向公差极限T增大的趋势。这可能是例如由热漂移引起的机床10或其他生产机器的总体性能的趋势、或机床的工具固持转塔的性能的趋势。或者，可能存在逐渐磨损引起的趋势，该逐渐磨损影响用于加工零件的单独切削工具的性能。虚线L表示预定控制下限，该预定控制下限被选择成使得能够在超过公差极限之前对生产过程进行校正，从而使得可以不间断地继续进行公差内零件的生产。

一种可能的预设规则可以简单地评估所测得的尺寸或点坐标是否已经超过控制极限L。在图6中，第五测量结果条已经超过控制极限。一种更精细的规则例如使用最小二乘分析在统计学上分析连续的测量结果。这可以检查结果以获得如线78所指示的趋势。根据适当选择的标准(诸如检测线78的斜率何时超过预定值)，当检测到这样的趋势时，规则可能会被触发。或者，另一种可能性是规则可以评估趋势是否将超过控制极限L以及何时将超过。在图6中，第六测量结果条超过控制极限，但可以从更早的测量结果中预测出来。其他可能的规则可以在达到最小公差水平之前检测到测量结果的下降趋势、或者检测到下降趋势(或单独的测量结果)是否会超过负方向上的预定控制极限以及何时会超过。其他可能的规则过滤一系列测量结果，以使结果平滑或去除结果中对总体趋势无贡献的离群值。这可以在判定过滤后的一系列测量结果是否超过控制极限之前或在过滤后的一系列测量结果展现出趋势之前完成。

如果规则已经被触发，则需要采取校正措施。例如，服务器28可以生成控制信号或值，诸如计算新的工具偏移量。新的工具偏移量可以例如是误差在所测得的尺寸中的百分比，该偏移量被布置成在某种意义上抵消检测到的趋势。该偏移量被反馈到机床10至16中的对应机床的控制器。在这种情况下，新的工具偏移量调整机床10至16的切削工具，该切削工具负责切削已分析过其尺寸的零件特征。以此方式，服务器28产生用于调整机床的生产过程的控制信号或值，以确保该机床继续生产在公差极限T内的良好零件。

其他反馈措施也是可能的。例如，如果分析表明公差极限T已经被突然且意外地超过(这指示切削工具已经损坏)，则可以指示对应的机床10至16更换上替换的切削工具以进行将来的生产。然后，服务器28还调度拒绝或返工公差外工件。还可能的是，过程控制模块仅产生警报或发送消息以请求人类操作员采取措施来调查机床的问题。

还可能执行统计分析来自动实时地对工厂车间进行统计过程控制，而不是由在质量控制室或实验室中进行的随后的分析来进行统计过程控制。这样的统计过程控制可以确定生产机器、或该机器的工具或工具转塔的过程能力，即，例如，生产预定期望公差内的零件的能力，例如，就诸如C_pk、C_p或P_pk等已知过程能力指数而言。这可以简单地作为管理报告输出，或者其可以如以上所讨论地用于反馈以调整生产过程。或者，可能的是，生产机器可以完全能够生产在所需公差内、但偏离所需标称尺寸值的零件。在这种情况下，会反馈校正以调整生产机器，从而去除偏移量。

图6示出了测量结果条70、72、74，这些测量结果条以在机床10至16上的生产顺序简单地放置，因此他们均等地间隔开。这在例如预计会发生工具磨损并要进行监测的情况下可以是适当的。替代地，可以在考虑实际记录的生产时间以及在机床10至16上每个零件的生产时间之间的时间间隔的同时监测趋势等。在这种情况下，测量结果条之间的间隔将是不均匀的。这在例如要监测由逐渐温度漂移引起的变化的情况下可以是适当的。

图7展示了测量结果条的间隔不均匀的另一示例，其中，在测量结果之间存在间隙75。间隔不均匀的一个原因在于，过程控制模块可能包括用于检测测量结果中的离群值(诸如未纳入考虑的离群值76)的初始步骤。间隙75的其他原因在于，机床可能经历了一些停机时间，或者可能没有以固定频率选择零件以进行检验。和/或由于检验站之一繁忙并且某些检测结果被耽搁了，因此可能无法获得这些检验结果。然而，分析在继续进行，可以检测趋势并基于可获得的测量结果执行其他分析规则。当然，间隔也可能简单地是因为考虑了工件的实际记录的生产时间之间的时间间隔而不均匀。

将认识到，图6至图7涉及标称相同的工件的尺寸或点中的仅一个尺寸或点的一组测量结果。在实践中，可以测量工件的多个特征的尺寸或坐标点，从而给出多组这种测量结果。可以以相同的方式评估每组测量结果，并(视情况而定)将每组测量结果反馈到对应的机床控制器。然而，可能不必根据所有组测量结果来提供反馈。例如，如果机床生产过程的可变性是由工具磨损引起的，则可以对此进行评估，并且根据该多组测量结果中的受对应的磨损的工具影响的仅一组测量结果来提供校正反馈。如果可变性是由热生长引起的，则可以对此进行评估并根据该多组测量结果中(与所测量的标称相同的特征中仅一个或仅几个相对应)的仅一组或仅几组测量结果来提供校正反馈。

Claims

1.一种生产工件的方法，包括：

将所述工件连续地装载到两个或更多个机床上，并且执行一个或多个加工操作，以在每个机床上生产所述工件的一个或多个特征；

在两个或所有所述机床上的加工操作之后，将所述工件传递到公共尺寸检验站；

在所述公共尺寸检验站处，测量通过所述两个或更多个机床上的所述加工操作而生产的所述工件的特征的尺寸；

基于测量所述特征的尺寸的结果来产生两个或更多个输出信号，所述两个或更多个输出信号分别与执行所述加工操作的所述两个或更多个机床的性能相关；

将所述输出信号中的每一个反馈到执行相应操作的机床，以调整每个对应机床的生产过程；以及

在将所述输出信号中的第二输出信号反馈到所述对应机床之前，根据所述输出信号中的第一输出信号来计算所述第二输出信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一输出信号可以由测量所述工件的基准特征而产生，并且其中，所述第二输出信号被反馈到的所述机床相对于此基准特征来执行操作。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述工件是多个标称类似的工件之一，在所述工件的每一个上，使用对应的所述两个或更多个机床来连续地执行所述加工操作，并且在公共检验站处测量所述工件中的每一个，所述方法包括分析所述工件的对应特征的测量结果，并且基于所述分析来产生所述输出信号，所述输出信号分别与所述两个或更多个机床的性能相关并被反馈到所述机床。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，存在两个或更多个尺寸检验站，并且在所述尺寸检验站之一处测量每个工件。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，对所述结果的分析包括检测连续的工件的所述测量结果的趋势。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，对所述结果的分析包括检测连续的工件的所述测量结果的趋势。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，被反馈到机床的输出信号会更新工具偏移值。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，要更新的所述工具偏移值已经被预编程以与执行所述相应操作的机床中的切削工具相对应。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，被反馈到机床的输出信号会更新加工特征的位置和/或工件坐标系。

10.一种制造系统，所述制造系统包括两个或更多个机床、至少一个尺寸检验站、以及服务器和/或一个或多个控制器，所述服务器和/或所述一个或多个控制器被配置为控制所述机床和所述检验站以执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。

11.一种计算机可读介质，其中存储指令，所述指令当在根据权利要求10所述的制造系统的服务器和/或一个或多个控制器上执行时，使所述制造系统执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。