CN113785250A - 校准方法以及获得工件信息的方法 - Google Patents

Abstract

一种方法，包括：a)使安装在机床上的刀具处理工件，以及被配置成测量刀具和/或机床的一个或多个方面的至少一个传感器在所述处理期间收集传感器数据；b)测量装置检查工件的在步骤a)被处理的部分，以获得测量数据；以及c)根据传感器数据和测量数据计算传感器对工件数据校准信息。

Description

校准方法以及获得工件信息的方法

本发明涉及获得用于传感器的校准信息，使得可以根据通过传感器获得的数据推断关于由安装在机床上的刀具处理的工件的信息，该传感器被配置成在刀具处理期间监测机器和/或刀具的多方面。

已知将传感器嵌入刀具的本体中，紧邻刀具本体、刀具镶片或切削刃；例如，用于在刀具机加工工件期间监测刀具或切削过程的属性/方面，比如偏转、温度、负载和/或振动。这种刀具在行业中被称为“智能刀具”。还已知将传感器嵌入机床的部件中，比如主轴中，用于在机加工操作期间监测机床的多方面。可以监测这些传感器的输出，以便有助于刀具设置、评估机加工操作是否存在问题并采取行动(例如，如果传感器输出指示不利情况，则停止机加工操作)，并且还尝试提供工件的表面光洁度的一些一般预测。

本发明涉及一种以新的方式使用这种数据的方法，从而可以由这些传感器推断工件的被处理的部分(例如表面)的测量数据。特别地，如下文更详细地描述的，该方法可以包括确定校准信息，该校准信息例如将关于工件的被刀具处理的部分的测量数据(通过测量装置检查该工件的部分而获得的测量数据)与在刀具正处理工件的该部分时所获得的传感器数据相关联。然后，这种校准信息可以随后用于根据在其他(例如，后续的)机加工步骤/操作期间获得的这种传感器数据来推断关于工件的被处理的部分的测量数据。

根据本发明的第一方面，提供一种方法，该方法包括：a)使安装在机床上的刀具处理(换言之，“机加工”)工件，以及被配置成测量(例如，监测)刀具和/或机床的一个或多个方面/属性的至少一个传感器在所述处理(“机加工”)期间收集传感器数据；b)测量装置检查该工件的在步骤a)被处理(“机加工”)的部分，以获得测量数据；以及c)根据传感器数据和测量数据计算传感器对工件数据校准信息。

本发明的益处在于，传感器对工件数据校准信息(“校准信息”)可以用于根据在这种处理/机加工期间获得的传感器数据(自动地)推断工件的在不同(例如，后续或较早)时间被处理(例如，机加工)的部分的信息(例如，测量数据)。相应地，换句话说，步骤c)可以说是确定“传感器数据对工件数据转换信息”(代替“传感器对工件数据校准信息”)。可选地，传感器对工件数据校准信息可以简称为“传感器校准信息”。这可以提供多种不同的优点。例如，这可以显著地减少生产周期时间。例如，不是利用专用测量工具(比如接触式测量探头)直接测量由智能刀具所处理的工件的所有相关方面，通过本发明，可以使用传感器对工件数据校准信息，根据传感器数据以高的置信度推断关于工件的信息(例如测量数据)，该传感器数据通过被配置成在工件处理期间测量(例如监测)刀具和/或机床的一个或多个方面的传感器获得。换句话说，根据传感器数据的关于工件的推断信息(例如测量数据)可以如利用专用测量探头检查工件的被处理的部分而获得的实际信息(例如测量数据)一样地使用/输出。这可以节省大量时间，特别是当制作一系列名义上相同的制品时。例如，使用通过测量仅一些或甚至仅一个工件获得的传感器对工件数据校准信息，可以根据在工件处理/机加工期间获得的传感器数据推断整个系列名义上相同的工件的信息。

此外，可以使用传感器对工件数据校准信息来推断关于工件的难以或无法使用专用测量装置直接测量的部分的信息。例如，可能难以准确地直接测量朝向长孔的远端定位的特征。例如，一些孔可能有多米深(例如至少1m(米)，例如至少2m，以及例如至少3m)，并且难以接近孔的底端。相应地，本发明可以用于根据在处理这些特征期间获得的传感器数据推断关于这些特征的测量信息。

换句话说，该方法可以包括使用传感器对工件数据校准信息，根据在处理工件的不同部分期间(由被配置成测量刀具和/或机床的一个或多个方面的至少一个传感器)获得的传感器数据推断关于所述不同部分的信息(例如测量数据)。所述不同部分可以朝向孔洞的底端定位，例如朝向孔的封闭端定位。孔洞可以至少2m长(或“深”)，例如，至少3m长。该方法可以包括，使用传感器对工件数据校准信息推断孔洞的部分的信息，所述部分位于距离孔洞的第一端(例如，开口端，或对孔洞进行机加工的端部)至少1m、可选地距离孔洞的第一端至少1.5m，例如，距离孔洞的第一端至少2m或甚至3m。

刀具的长度(例如，在i)刀具被固持在刀夹具中的点与ii)刀具镶片之间的距离)可以为至少1m，例如至少2m，例如至少3m。该方法可以包括根据传感器对工件数据校准信息和在工件处理期间(通过被配置成测量刀具和/或机床的一个或多个方面的至少一个传感器)收集的与刀具和/或机床的一个或多个方面/属性相关的传感器数据，推断关于工件(例如相同或名义上相同的工件)的信息(例如测量数据)。如上所述，当工件由长刀具处理(“机加工”)时，本发明可以是特别有利的，因为测量装置可能难以接近通过长刀具形成的特征。

如将理解的，步骤c)可以根据多组传感器数据和测量数据(例如来自多次不同的执行或重复步骤a)和步骤b))计算传感器对工件数据校准信息，该多组传感器数据和测量数据可以从相同工件获得或者可以不从相同工件获得。例如，校准信息可以由传感器数据和测量数据获得，该传感器数据和测量数据从在相同工件上执行多次(例如相同的)机加工操作获得，和/或从在不同工件上执行(例如相同的)机加工操作获得。

如将理解的，该方法可以包括首先执行步骤a)至步骤c)，然后执行对工件的后续处理(机加工)，之后使用传感器对工件数据校准信息和在后续工件处理期间(通过被配置成测量刀具和/或机床的一个或多个方面的至少一个传感器)收集的与刀具和/或机床的一个或多个方面/属性相关的传感器数据，推断关于工件的后续处理的至少一个部分的信息。可选地，该方法包括在一个工件(或多个名义上相同的工件)上执行多次机加工操作，随后仅测量一个已机加工的部分(或仅测量多个部分中的一些)(或例如仅测量工件中的一个)，由此确定校准信息，然后使用该校准信息推断关于工件的已机加工的其他部分(或关于其他工件)的信息。相应地，例如，不必在处理/机加工要进行信息推断的部分之前确定校准信息。

在处理进行信息(例如测量数据)推断的工件期间所使用的刀具、机床和/或传感器可以与在步骤a)期间使用的刀具、机床和/或传感器相同。当然，可以假设，对于被名义上相同的刀具和机床处理的工件，可以使用相同的传感器对工件数据校准信息，根据由名义上相同的传感器获得的传感器数据推断信息(例如测量数据)。如将理解的，名义上相同的传感器、刀具和机床可以是具有基本上相同规格(例如被配置成具有相同的性能/功能并且基本上由相同的部件形成)的那些传感器、刀具和机床。例如，名义上相同可以意味着它们源自相同制造商并且具有相同的型号/零件编号。相应地，例如，如果将刀具替换为(名义上)相同的刀具，则可以避免需要重复步骤a)、步骤b)和步骤c)。然而，可以优选的是，即使刀具被替换为(名义上)相同的刀具，和/或即使刀具或名义上相同的刀具被用于在不同的机床上机加工名义上相同的工件，仍重复步骤a)、步骤b)和步骤c)。这种重复步骤a)至步骤c)可以有助于提供最准确的推断信息(例如测量数据)。相应地，该方法可以包括在更换刀具或其一部分(例如刀具镶片)的情况下重复步骤a)至步骤c)。

可选地，即使不改变/更换刀具，仍重复步骤a)至步骤c)。例如，可以以规律时间间隔和/或预定时间间隔重复步骤a)至步骤c)。例如，在预定时间量(例如利用刀具的机加工时间)之后和/或在利用刀具执行预定次数的机加工操作之后，可以重复步骤a)至步骤c)。

可选地，如果检测到环境因素有明显变化，则重复步骤a)至步骤c)。例如，该方法可以包括如果操作环境的温度变化超过预定阈值，则重复步骤a)至步骤c)。

步骤a)的工件可以是一系列名义上相同的要处理(例如以形成一系列名义上相同的制品)的工件中的一个。相应地，对于所述系列中的至少一个其他工件，可以根据传感器对工件数据校准信息和在其处理期间获得的传感器数据推断关于其的信息。例如，该方法可以进一步包括处理一系列名义上相同的工件以形成一系列名义上相同的制品(例如其与步骤a)的工件/制品名义上相同)。对于工件中的至少一些工件，可以根据传感器对工件数据校准信息和在工件处理期间(通过被配置成测量刀具和/或机床的一个或多个方面的至少一个传感器)获得的与刀具和/或机床的一个或多个方面/属性相关的传感器数据，推断信息(例如测量数据)。

例如，该方法可以包括：d)处理与步骤a)相同或名义上相同的工件。可以使用与步骤a)中使用的相同或名义上相同的刀具，和/或相同或名义上相同的机床来进行这种处理。该方法可以包括：e)根据由(例如相同或名义上相同的)传感器(被配置成测量刀具和/或机床的一个或多个方面)在所述处理期间收集的传感器数据，使用传感器对工件数据校准信息推断关于工件的信息(例如测量数据)。步骤d)可以在步骤b)和/或步骤c)之后或之前执行。

如将理解的，名义上相同的工件可以是包括与步骤a)的工件相同材料的工件。名义上相同的工件可以是具有与步骤a)的工件基本相同尺寸的工件。名义上相同的工件可以是形成为或要形成为相同设计规格(例如相同计算机辅助设计(CAD)规格)的工件。例如，名义上相同的工件可以是根据与步骤a)的工件相同机加工指令机加工或要机加工的工件。

推断的信息可以包括测量数据(例如绝对/量化)测量数据。例如，测量数据可以包括尺寸测量值，比如孔径。测量数据可以包括误差测量值。测量数据可以包括表面粗糙度和/或表面波度测量数据。

可选地，推断的信息可以包括关于工件的经处理的部分是否合格的信息，例如是否符合预定公差。例如，不是确定关于表面粗糙度的绝对测量数据，该方法可以包括在工件的(例如随后的)机加工期间，使用传感器对工件数据校准信息和由至少一个传感器(被配置成测量/监测刀具和/或机床的一个或多个方面/属性)获得的传感器数据，做出关于工件和/或后续机加工操作的决策。例如，传感器对工件数据校准信息和这种传感器数据可以用于自动确定工件(例如工件或名义上相同的工件)的机加工过程是否正确进行和/或工件的部分是否可能超出公差。该信息可以用作自动反馈控制回路的一部分，例如，使得可以实时地对工件的机加工进行调整，和/或使得可以对相同或名义上相同的工件的后续机加工步骤进行调整。例如，这可以基于根据传感器对工件数据校准信息生成/确定的阈值。

刀具可以包括固定刀具或移动(例如旋转)刀具。例如，刀具可以是以下中的至少一个：镗杆、铣削刀具、磨削刀具、铰孔刀具、抛光刀具或钻孔刀具。

如将理解的，校准信息可以包括函数、模型、查找表、和/或数据。如以上所解释的，传感器对工件数据校准信息可以称为传感器对工件数据转换信息(或仅称为传感器校准信息)。

刀具和/或机床的所述方面/属性可以包括(换句话说，传感器数据可以包括)以下中的至少一个：振动、偏转、温度和/或负载。

相应地，该至少一个传感器可以包括被配置成测量振动、偏转、温度和/或负载中的至少一个的任何传感器。例如，该至少一个传感器可以包括以下中的至少一个：加速度计、温度传感器和/或应变仪(例如力传感器)。

测量数据和/或推断的测量数据可以包括以下中的至少一个：工件的位置、尺寸、表面粗糙度、表面波度。

对工件进行处理(换句话说“机加工”)可以包括以下中的至少一个：切削、钻孔、磨削、抛光、车削、铰孔和铣削。

机床可以包括至少一个传感器。例如，机床的刀夹具和/或主轴可以包括至少一个传感器。有利地，刀具可以包括至少一个传感器。这可以提供更准确和可重复的传感器数据。刀具可以包括被配置成与工件相互作用以处理工件的刀具镶片(或切削刃)。刀具可以包括用于固持刀具镶片的刀具本体。相应地，刀具镶片可以经由刀具本体安装到机床上。刀具本体可以包括至少一个传感器。优选地，该至少一个传感器朝向刀具本体的靠近刀具镶片的端部定位。

步骤b)可以通过安装在机床上的测量装置来执行。可选地，步骤b)通过安装在不同的定位设备上(例如安装在坐标测量机(CMM)上)的测量装置来执行。

测量装置可以包括测量探头。探头可以被配置用于测量工件的尺寸属性。例如，探头可以被配置成测量三维测量体积中的特定点的位置(例如坐标)。可选地，探头被配置成测量表面的表面粗糙度和/或波纹度。测量探头可以包括接触式测量探头。探头可以包括可偏转触针。探头可以被配置成确定和输出触针的偏转程度。这种探头通常被称为扫描探头或模拟探头。这种探头与接触触发式探头不同，接触触发式探头被配置成响应于触针偏转超过特定量/阈值量而提供“触发”信号。如将理解的，测量装置是与刀具分开的。相应地，该方法可以包括将刀具和测量装置(例如自动地从存放架/转盘)换到刀夹具上和/或从刀夹具中换下。如果机床仅具有一个刀夹具，则可能尤其是这种情况。

该方法可以进一步包括使用推断的信息(例如测量数据)。这可以包括使用推断的信息(例如测量数据)来调整工件或后续名义上相同的工件的后续处理。这种调整可以包括使用推断的信息(例如测量数据)来自动调整工件或后续名义上相同的工件的后续处理。

步骤c)可以包括基于传感器数据和测量数据调整先前确定的传感器对工件数据校准信息(例如使其特定于当前工件/系列工件，和/或补偿刀具、机床和/或操作环境的变化)。例如，这种调整可以包括弥补先前确定的传感器对工件数据校准信息。这种先前确定的传感器对工件数据校准信息可以是通用传感器对工件数据校准信息，例如，对刀具(以及可选地，机床，例如，刀具/机床组合)通用，但不特定于工件。相应地，步骤c)可以包括(基于传感器数据和测量数据)调整/更新通用传感器对工件数据校准信息，以确定特定/专用于特定工件、刀具与机床组合的传感器对工件数据校准信息。相应地，该方法可以包括确定用于特定刀具(以及可选地，机床)组合的通用传感器对工件数据校准信息，然后执行步骤a)至步骤c)，以便更新/调整通用校准信息。

步骤a)可以包括以使刀具在空间和/或时间上的不同点处经历不同机加工属性(例如不同负载、不同振动量)的方式使刀具处理工件。步骤b)可以包括测量装置检查工件的已经受这种不同机加工属性的(一个或多个)部分。相应地，步骤c)可以包括根据与不同机加工属性相关的传感器数据和测量数据，计算传感器对工件数据校准信息。

换句话说，步骤a)可以包括i)使安装在机床上的刀具根据第一机加工参数处理工件，并收集在根据第一机加工参数的所述处理期间通过至少一个传感器获得的传感器数据，以及ii)使安装在机床上的刀具根据第二机加工参数(不同于第一机加工参数)处理工件，并收集在根据第二机加工参数的所述处理期间通过至少一个传感器获得的传感器数据。第一机加工参数和第二机加工参数可以被不同地配置，以使刀具在工件处理期间经历不同属性(例如不同负载、不同振动量)。步骤b)可以包括检查(例如，通过至少一个测量装置)工件的已经通过步骤i)和步骤ii)形成的部分/表面。步骤c)可以包括根据在步骤i)和步骤ii)获得的传感器数据和在步骤b)获得的测量数据计算传感器对工件数据校准信息。如将理解的，步骤b)可以在步骤i)和步骤ii)均已经执行之后执行一次(在这种情况下，步骤i)和步骤ii)可以在工件上的不同位置上执行)。可选地，步骤i)和步骤ii)可以在工件的相同部分上执行，其中步骤b)在步骤i)之后且在步骤ii)之前执行，以检查工件的通过步骤i)形成的部分/表面，然后在步骤ii)之后再次重复步骤b)，以检查工件的通过步骤ii)形成的部分/表面。

传感器对工件数据校准信息可以是工件特定的。换句话说，可以针对在步骤a)处理的工件，和名义上相同的工件(即一系列名义上相同的工件中的工件)确定传感器对工件数据校准信息。相应地，可以针对不同/非名义上相同的工件确定不同的传感器校准信息。可以针对(例如，可能专用于)特定的刀具与机床组合确定传感器对工件数据校准信息。特别地，可以针对(例如，可能专用于)特定的工件、刀具与机床组合确定传感器对工件数据校准信息。

本申请描述了一种根据与机床和/或安装在其上的刀具的一个或多个方面/属性有关的传感器数据，推断关于通过安装在机床设备上的刀具处理的工件的信息的方法。该方法可以包括(以任何合适的顺序)：a)根据以下确定传感器校准信息：i)工件的已经由刀具处理的部分的实际测量数据，以及ii)在通过刀具处理i)中所测量的部分期间获得的、与机床和/或安装在其上的刀具的一个或多个属性相关的传感器数据。该方法还可以包括：b)获取在通过安装在机床设备上的刀具处理工件时获得的与所述机床和/或安装在其上的刀具的一个或多个属性相关的传感器数据。该方法还可以包括：c)使用传感器校准信息，根据在步骤b)期间获得的传感器数据获得关于所述工件的推断信息(例如测量数据)。

根据本发明的另一个方面，提供了一种推断关于通过安装在机床上的刀具处理的工件的测量数据的方法，该方法以任何合适的顺序包括：a)获取通过至少一个传感器获得的传感器数据，该至少一个传感器被配置成在刀具处理工件时测量刀具和/或机床的一个或多个方面；以及b)使用被配置成针对特定刀具与工件组合的传感器校准信息，根据所述传感器数据推断关于工件的信息。

如将理解的，任何上述方法都可以是计算机实现。相应地，根据本发明的另一方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括在由计算机执行时使计算机执行任何上述方法的计算机程序代码。根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质承载如上文描述的计算机程序代码。

根据本发明的另一方面，提供了一种机床设备，该机床设备包括用于处理工件的刀具、被配置成在工件的所述处理期间测量刀具和/或机床的一个或多个方面的至少一个传感器、以及被配置成(例如利用计算机程序代码)使机床设备执行任何上述方法的控制器。

现在将参考以下附图，仅以示例的方式描述本发明的实施例，在附图中：

图1示意性地展示了机床设备，其上安装有用于处理工件的刀具；

图2示意性地展示了图1的机床设备，但是在该机床设备上，测量探头代替刀具安装在机床上；

图3是根据本发明的示例过程的流程图；以及

图4a至图4c是展示了可能的校准模型的曲线图。

参照图1，示出了机床设备2，该机床设备包括机床4、数字控制器6(NC)(例如，计算机数字控制器或“CNC”)、PC 8和发送器/接收器接口10。机床4包括刀夹具12，该刀夹具固持刀具20并使其相对于安装在主轴18中的工件16移动。NC 6使用马达和编码器(未示出)等控制主轴18的旋转以及刀夹具12在机床工作区域内的x、y、z运动。NC 6可以例如经由PC 8而被编程机加工操作。

在所描述的实施例中，刀具20是镗杆并且包括刀具本体22和刀具镶片24(比如切削镶片，该切削镶片被配置成与工件相互作用(例如切削)以加工该工件。镗杆20(尤其是刀具本体22)包括至少一个传感器26，该至少一个传感器用于在工件处理期间测量/监测刀具的一个或多个方面/属性。例如，在该实施例中，刀具本体包括加速度计(用于测量/监测振动)、温度传感器和应变仪，它们在附图中由方框26共同展示。如图所示，传感器26位于刀具本体22的靠近刀具镶片24的端部处。在替代性实施例中，可以例如在刀夹具12和/或主轴18中设置用于在工件处理期间测量/监测机床的一个或多个方面/属性的一个或多个传感器(除了刀具20中的传感器之外或代替该刀具中的传感器)。

通过在工件16被主轴18转动时将刀具镶片24移动到工件中，刀具20可以处理工件16。同时，可以获得来自刀具本体22中的至少一个传感器26的数据。例如，可以获得与刀具的温度、振动、负载和偏转中的至少一个相关的数据。这种数据可以例如经由无线链路和接口单元10传输到外部装置，例如NC 6和/或PC 8。例如，该至少一个传感器26可以经由蓝牙无线技术标准与接口单元10通信。在所述的实施例中，数据瞬时连续地流式传输。然而，如将理解的，不一定必须是这种情况。例如，可以以时间间隔(规律或者不规律的)或者仅在例如被请求时传输数据。在其他示例性实施例中，来自至少一个传感器26的数据可本地存储在刀具20中的存储器内，并且例如经由有线链路或无线链路在稍后的时间下载到NC 6和/或PC 8，例如在刀具处理之后。

图2展示了测量探头30可以代替刀具20(图1)装载在机床4的刀夹具12中。在该实施例中，探头30是接触式探头，包括安装到刀夹具12的本体32、从本体32延伸的触针34、和在触针34的远离本体32的端部处的触针端头36。在所描述的实施例中，触针34可以相对于本体32偏转(例如当触针端头36接触表面时)，并且这种偏转可以由本体32中的传感器检测到。特别地，在所描述的实施例中，探头是扫描探头(在本领域中也称为模拟探头)，因为探头30可以感测和报告触针从静止位置偏转的程度/量/度(与接触触发式探头相比，接触触发式探头仅在触针已经偏转例如预定阈值量时报告)。用于机床的这种扫描探头是已知的；例如，具有可从雷尼绍公司(Renishaw plc)获得的SPRINT^TM技术的OSP60探头。如将理解的，可以使用其他探头和其他技术。

相应地，通过使触针端头36与工件16的表面接触，可以测量工件的经处理的部分。来自探头30的触针偏转数据可以经由接口10(例如无线地)瞬时且连续地流式传输到NC 6和/或PC 8。根据上述刀具，这可以经由蓝牙连接实现。如将理解的，可以使用其他技术来传送触针偏转数据。例如，可以以时间间隔(规律或者不规律的)或者仅在例如被请求时传输数据。在其他示例性实施例中，触针偏转数据可以本地存储在探头30中的存储器内，并且例如经由有线链路或无线链路在稍后的时间下载到NC 6和/或PC 8。

如果需要，来自探头30的数据可以与机床位置数据结合；例如与关于探头30和工件16的相对位置的数据结合。例如，来自探头30的数据可以与刀夹具12位置数据结合，该位置数据可以从编码器(未示出)获得，这些编码器监测刀夹具12在x轴、y轴和z轴中的任何一个或全部上的位置。

相应地，如将理解的，关于工件的经处理的部分的测量数据可以是由探头30获得/输出的原始数据，或者可以是通过处理由探头30获得/输出的原始数据(例如通过将其与比如关于刀夹具12的位置的数据等其他数据结合)而获得的数据。

如将理解的，可以使用扫描触针偏转探头之外的测量探头。例如，可以使用接触触发式测量探头或表面光洁度探头。可选地，可以使用非接触式探头。可选地，该部分不需要在同一机器上测量。例如，可以将该部分从机床取下，在坐标测量机(CMM)等上进行测量。

图3示出了根据本发明的示例性过程100。

示例性过程100开始于步骤102，在该步骤，工件16由刀具20处理，并且在工件处理期间获得来自刀具20的至少一个传感器26的数据。如图3中示意性展示的，刀具传感器数据可以存储在存储器中(例如在PC 8中)用于后续使用。如将理解的，数据可以存储在其他位置，例如在NC 6、接口10中，或其他位置，比如在网络存储中或云存储中。

在步骤104，然后使用测量探头30测量工件16的由刀具20处理的部分，以获得关于该部分的测量数据(例如尺寸数据和/或表面粗糙度/波纹度数据)。如图3中示意性展示的，测量数据可以存储在存储器中用于后续使用。

在步骤106，在步骤102和步骤104获得的刀具传感器数据和测量数据被用于确定传感器对工件数据校准信息。这可以以多种不同的方式实现。例如，可以根据工件的一次或多次测试切削和测量来确定模型，该模型对在i)刀具的特定属性(比如刀具上的负载，例如由应变仪测量的)与ii)该部分的尺寸(例如孔的直径)误差之间的关系进行建模。例如，这种模型可以是函数或查找表的形式。图4a是展示了根据在两个不同负载下进行的两次不同测试孔切削，以及根据由这两次测试切削形成的孔的直径误差确定的模型的曲线图。这些结果被示出绘制在图4a的曲线图上。如图所示，可以确定通过两次测试切削的结果拟合出直线的模型(例如函数)。该模型可以是工件的校准模型(或形成其基础)。相应地，对于工件(或名义上相同的工件)的后续切削，可以根据切削过程期间测量的负载推断孔直径(以及因此孔的实际尺寸)误差。

在该实施例中，获得两次测试切削。然而，如将理解的，可以获得更多或更少次的测试切削。例如，如果获得多于两次测试切削，校准模型可以是基于通过从不同测试切削获得的测量值的最佳拟合的(直的或弯曲的)线。

在替代性实施例中，可能已经获得针对刀具(以及可选地，机床，例如，针对刀具/机床组合)的通用传感器对工件数据校准信息。例如，如图4b中的实线所展示的，可能已经针对刀具(以及可选地为机床，例如针对刀具/机床组合)确定了负载与机加工误差之间的关系的通用模型。然而，诸位发明人已发现，使用这种通用模型不一定提供任何给定工件的精确测量值。

相应地，诸位发明人已发现，在工件上(或在名义上相同的工件上)执行一次或多次测试切削，测量被切削的(一个或多个)部分，以及确定针对该工件(以及针对一系列名义上相同的工件中的后续工件)的校准模型/函数，这样可以具有显著的益处。相应地，传感器对工件数据校准信息可以是工件特定的。例如，这可以包括仅执行一次测试切削，基于此，适配通用模型。例如，如图4b所展示的，可以确定，对于在孔的机加工期间测量的负载“x”，孔的直径的实际误差是e2，而不是如由通用模型预测的e1。该误差差值可以假定为恒定的，并且因此如图4b的曲线图中的虚线所展示的，可以通过将通用模型偏移e2和e1之间的差值来确定适配的校准模型。如将理解的，如果需要，可以执行多于一次的测试切削及其测量，这可以提供更精确的偏差信息。

同样，如图4c所展示的，对于负载以外的其他属性，可以采用相同的方法。例如，可以基于在特定测量振动水平“y”下经历的表面粗糙度的实际读数来适配测量振动与表面粗糙度(Ra)的通用模型。

然后，校准信息(例如函数、模型、数据或其他合适信息)可以存储在存储器中(例如在PC中)用于后续使用。

在随后的一些时间点，工件(或例如，名义上相同的工件)再次由刀具(或例如名义上相同的刀具)处理，由过程100中的步骤108表示。如图3所展示的，来自刀具20的至少一个传感器26的刀具传感器数据在工件处理期间获得，并存储在存储器中(例如在PC中)用于后续使用。

在步骤110，在步骤106获得的校准信息和在步骤108获得的刀具传感器数据用于推断关于工件的在步骤108处理的部分的测量数据。例如，在形成孔的情况下，结合图4a和图4b，这可以包括使用在步骤106确定的模型，基于如在步骤108的机加工过程期间由传感器26测量的施加到刀具的负载来查找推断的直径误差。可替代地或附加地，结合图4c，这可以包括使用在步骤106确定的模型，基于如在步骤108的机加工过程期间由传感器26测量的振动来确定该部分的表面粗糙度。一旦确定，则该推断的测量数据可以存储在存储器中(例如在PC中)用于后续使用，例如步骤112。例如，推断的测量数据的这种使用可以包括确定以下中的至少一项：是否接受或拒绝工件；如何实时地或者在后续加工步骤期间调整对工件的后续处理；和/或停止该过程。

相应地，利用本发明的技术，可以确定关于工件的经处理的部分的测量数据，而不必利用测量工具实际直接测量该部分。

如将理解的，该方法可以包括使用在步骤106确定的校准信息来确定用于控制(相同或名义上相同的工件的)后续机加工步骤的过程控制参数，而不是推断机加工的表面的测量数据。例如，该方法可以包括确定阈值振动水平，高于该阈值振动水平时应采取校正动作。

如将理解的，本文对将数据存储在存储器中的引用可以包括将数据存储在永久储存器和/或暂时性存储器，例如(随机存取存储器“RAM”)中。此外，上述存储步骤可以是可选的。例如，推断的测量数据可以传输到外部装置，和/或立即使用(例如由NC 6做出决策)而不存储在存储装置中。

如将理解的，尽管示出NC 6和PC 8共用一个接口10，但是它们可以各自具有其自己的单独接口10。此外，这种接口可以嵌入在NC 6和/或PC 8中，而不是分开的，如附图中所描绘的。

在上述实施例中，代替刀具20，测量探头30安装在刀夹具12中。然而，如将理解的，在替代性实施例中，测量探头可以安装在机床的单独刀夹具或其他部分上。在这种情况下，无需将刀具换成测量探头。

在上述实施例中，在所有步骤中使用相同部分、相同刀具和相同机器。然而，不一定必须是这种情况。例如，在步骤102和步骤104使用的工件、刀具和/或机床可以与在步骤108使用的工件、刀具和/或机床不同(虽然名义上相同)。例如，在一个实施例中，可以在不同的机床上获得校准信息。例如，步骤102和步骤104可以在与步骤108不同的机床上执行。在另一示例性实施例中，步骤102和步骤108可以在相同机床上执行，但是步骤104可以在不同的设备上获得，例如，不同的机床或比如坐标测量机(CMM)等专用测量设备。

如将理解的，在替代性实施例中，可使用镗杆以外的刀具。例如，该刀具可以包括钻头、砂轮、或铣削、铰孔或铣削刀具。

如将理解的，在替代性实施例中，可以通过主轴18的运动代替刀夹具12的运动，或者通过主轴以及刀夹具的运动，提供x、y和z维度中的任何一个或全部的相对运动。此外，运动可能被限制在更少的维度，例如仅x、和/或y。此外，所描述的实施例包括笛卡尔机床，然而如将理解的，不一定必须是这种情况，可以是非笛卡尔机床的实例。此外，如将理解的，虽然本发明被示出结合车床，但本发明可以与许多其他类型的机床设备和机加工中心一起使用，比如铣床设备(例如其中刀具固持在可以移动的主轴中)。相应地，本发明可以与其中刀具旋转而零件保持固定的实施例一起使用。

如将理解的，例如可以在不同的(例如名义上相同的)工件上重复步骤102和步骤104，在步骤106从工件获得校准信息。

在上述实施例中，该方法包括在后续机加工进行之前，执行初始测试切削和测量以确定校准信息。然而，如将理解的，不一定必须是这种情况，在确定校准信息之前可能已经进行推断信息的机加工操作。例如，该方法可以包括在一个工件(或在多个名义上的工件)上执行多次机加工操作，测量已经机加工的仅一个(或仅其中的一些)部分(或例如测量工件中的仅一个或一些工件)，以由此确定校准信息，然后使用校准信息来推断关于该工件(或其他工件)的已被机加工的其他部分的信息。

Claims (16)

1.一种方法，包括：

a)使安装在机床上的刀具处理工件，其中，被配置成测量所述刀具和/或机床的一个或多个方面的至少一个传感器在所述处理期间收集传感器数据；

b)测量装置检查所述工件的在步骤a)被处理的部分，以获得测量数据；以及

c)根据所述传感器数据和所述测量数据计算传感器对工件数据校准信息。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括使用所述传感器对工件数据校准信息和在工件的所述处理期间收集的传感器数据来推断关于所述工件的信息。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，步骤a)的所述工件是一系列名义上相同的待处理工件中的一个，并且其中，对于所述系列中的至少一个其他工件，根据所述传感器对工件数据校准信息和在其处理期间获得的传感器数据推断关于所述至少一个其他工件的信息。

4.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法包括：

d)使用与步骤a)中所使用的所述相同刀具或名义上相同的刀具和所述相同机床或名义上相同的机床处理所述相同工件或名义上相同的工件，以及

e)使用所述传感器对工件数据校准信息，根据在步骤d)期间由与步骤a)中所使用的所述相同传感器或名义上相同的传感器收集的传感器数据推断关于所述工件的信息。

5.如权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，根据所述传感器数据推断的关于所述工件的所述信息包括测量数据。

6.如权利要求2至5中任一项所述的方法，进一步包括使用关于所述工件的所述推断信息来调整所述工件或后续名义上相同的工件的后续处理。

7.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述传感器数据包括以下中的至少一个：振动、偏转和/或负载。

8.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述测量数据和/或所述推断的信息包括以下中的至少一个：所述工件的位置、尺寸、表面粗糙度、表面波度。

9.如任一前述权利要求所述的方法，其中，对所述工件的处理包括以下中的至少一个：切削、钻孔、磨削、抛光、车削、铰孔和铣削。

10.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述刀具包括所述至少一个传感器。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述刀具包括刀具镶片和刀具本体，所述刀具镶片经由所述刀具本体安装到所述机床设备，并且其中，所述刀具本体包括所述至少一个传感器。

12.如权利要求11的方法，其中，所述至少一个传感器朝向所述刀夹具的靠近所述刀具镶片的端部定位。

13.如任一前述权利要求所述的方法，其中，步骤b)是通过安装在所述机床上的测量装置来执行。

14.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述测量装置包括用于测量所述工件的尺寸属性的测量探头，例如接触式测量探头。

15.如任一前述权利要求所述的方法，其中，步骤c)包括基于所述传感器数据和所述测量数据调整先前确定的传感器对工件数据校准信息。

16.一种推断关于通过安装在机床上的刀具处理的工件的测量数据的方法，所述方法以任何合适的顺序包括：

a)获取由至少一个传感器获得的传感器数据，所述传感器数据与在所述工件由所述刀具处理时所述刀具和/或所述机床的一个或多个属性有关；以及

b)使用被配置成针对所述特定刀具与工件及机床组合的传感器对工件数据校准信息，根据所述传感器数据推断关于所述工件的信息。

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