TW201835701A - 監視或模擬一機器工具之操作之方法、加工系統、及包括一電腦之機器 - Google Patents

監視或模擬一機器工具之操作之方法、加工系統、及包括一電腦之機器 Download PDF

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Abstract

本發明揭示一種預處理模擬，其可藉由模擬一NC程式來計算一機器工具之操作條件，且計算指示該等操作條件之預測值。一即時監視系統可比較來自實際上執行該NC程式之一機器工具之實際操作的實際值與該等預測值，並判定是否起始一回應。該等操作條件可為機器工具操作條件。實際值與預測值之該比較可係基於該等預測值所落入之一動態極限，該動態極限可基於該工具位置而改變，且該動態極限可包含上限邊界及下限邊界。

Description

監視或模擬一機器工具之操作之方法、加工系統、及包括一電腦之機器
本發明大體上係關於機器工具。本文具體揭示一種模擬一NC程式及至少該機器工具之所得操作條件之執行並產生預測此等操作條件之值之方法及設備。本文亦揭示一種比較實際加工期間存在之操作條件與操作條件之預測值之方法及設備。
涉及基於CAD/CAM之支援之一加工系統之電腦控制已經被廣泛接受用於改良產率及降低生產成本。最近，已開發出更智慧功能且該等功能整合至CNC機器工具中。CAD/CAM提供設施以產生並監視在工件上使用之工具路徑。在一些CAM軟體程式中，機器工具及機器虛擬環境可用於動態地模擬加工操作。此等動態模擬提供NC程式產生及驗證、材料移除分析及衝突偵測誤差。運用程序模擬，可在實際上加工部件之前分析並驗證該工具路徑。隨著模擬工具的進步，更精確且更快速地加工複雜部件變得更為容易。然而，在選擇加工策略時，由CAM軟體提供之方法通常係基於部件的幾何資訊，其中很少或不考慮機器工具能力或金屬切割之物理現象。另一方面，機器工具(或操作者)具有關於NC程式之有限資訊，因此難以判決是否正確地執行加工。在非所欲操作條件下運行機器工具可導致損壞工具、機器工具或工件。在機器極限處、附近或之外操作持續短時間或長時間段會造成損壞工具、機器工具或工件。 此外，實際上，操作參數仍然主要係基於通常分別極為保守及激進的加工手冊及/或工具製造商的產品目錄而選擇。因此，難以在一最佳條件下執行加工，這造成低產率或加工精確度及表面粗糙度惡化。此外，當工具係利用一快速增大切割負載參與切割之一切割工具時，切割工具以及欲加工之被削材料(work material)易於發生損壞。
在以下描述中，相同參考符號指定貫穿若干視圖之相同或對應部分。此外，在以下描述中，應理解諸如前面、後面、內部、外部等術語係方便用詞且不應被解釋為限制術語。本專利中使用之術語並不意欲迄今為止本文中所描述之裝置或其等部分、可在其他定向上關聯或利用。更詳細地參考圖式，描述根據本發明之教示建構之一實施例。 如本文中所使用，工具係指可由一機器工具之一工具固持器承載並由該機器工具操控以變更一工件之特性之任何類型的工具。雖然本文中在描述本發明之態樣及/或實施例時頻繁地引用一切割工具，但是除非有具體限制，否則如本文中所使用，工具不限於任何特定類型的工具，且對切割工具之引用應被視為並解譯為不將本發明限於涉及切割之一機器工具之操作。雖然切割(cut或cutting)可意指藉由剪切變形自一工件移除材料，但是除非有具體指示，否則如本文中所使用，切割(cut及cutting)應被視為並解譯為不將本發明限於藉由剪切變形移除材料，反而被視為並解譯為變更一工件之任何特性之一操作。雖然本文中在描述本發明之態樣及/或實施例時頻繁地引用一轉軸，但是如本文中所使用，轉軸不限於任何特定類型的工具固持器，且對工具固持器之引用應被視為並解譯為不將本發明限於任何特定類型的工具固持器。在必要程度上，如本文中所明確闡述之本發明取代以引用方式併入本文中之任何衝突材料。 圖1係圖解說明本發明之一態樣之一方塊圖。開始於NC程式2，模擬100可計算得自於NC程式2之經模擬執行之條件。若模擬100指示存在一非所欲條件(即 ，可造成一非所欲結果之一條件)，則在150處，可使用來自模擬100之結果之分析之回饋以修正NC程式2，且模擬100可進行模擬經修正NC程式。模擬100可反覆地模擬NC程式2之連續修正直至不存在由模擬100指示之非所欲條件，且產生指示經計算條件之資料，該資料表示彼等條件之預測值。NC程式2之最新版本實際上可由一機器工具控制器執行以使機器工具加工工件。在一機器工具之操作期間，可由即時監視系統200相對於預測值即時地評估關於存在於工件之加工期間之實際操作條件之資訊，該等預測值可能已經由模擬100計算。若實際操作條件不在預測值之一可接受範圍內，則在250處，可產生指示實際操作條件不在預測值之一可接受範圍內之回饋資料，且可中斷加工。 參考圖2，兩個流程圖圖解說明根據本發明之態樣之一者之預處理模擬100及根據本發明之態樣之另一者之即時監視系統200。雖然預處理模擬100及監視系統200係結合彼此而圖解說明，但是模擬100或監視系統200可彼此獨立實踐。預處理模擬100模擬在其中一機器工具操作一NC程式中指定之工具以遵循一工具路徑(包含進料速率、工具角度等)之一虛擬環境中該NC程式之執行。預處理模擬100可基於諸如工具種類、大小及幾何形狀以及材料組合物之工具屬性來模型化切割路徑及相關條件(諸如進料速率、轉軸速度及切割深度)，並計算欲移除之幾何材料。預處理模擬100可識別可造成非所欲結果之經模擬操作條件，使得NC程式被修正或可被修正以減小或消除此等非所欲結果之潛在性，且可基於NC程式之一最終修正之模擬來計算某些操作條件之預測值，對於該最終修正，預處理模擬100未識別可造成非所欲結果之條件。可提供此等預測值給即時監視系統200且可提供NC程式之修正給機器工具控制器。如圖2及圖5中所圖解說明，可傳遞由預處理模擬100產生之資料至即時監視系統200且可將NC程式之最終修正載入至機器工具控制器300中。即時監視系統200可結合機器工具上之一工件之實際處理中加工而即時執行、比較預測值與來自實際加工之實際值、且基於該比較做出回應。 如圖2中所圖解說明，提供NC程式102至預處理模擬100。NC程式102可為諸如可完全或部分由一CAD/CAM系統產生或完全部分手動產生之任何來源。如104處所指示，預處理模擬100可經初始化以用於特定運算環境而，且載入有與實際機器工具、工具、工件及最終部件有關之資料，諸如(但不限於)諸如例如工具形狀、直徑、切削槽數目、螺旋角等工具屬性，其等可組織在工具幾何學之一預定義表中：機器工具屬性，諸如(但不限於)軸組態、轉軸扭矩-動力曲線、軸衝程等；工件屬性，諸如(但不限於)庫存材料形狀、材料性質及材料特有的切割壓力係數；及最終部件組態，諸如(但不限於)一實體模型(solid model)之形式。預處理模擬100之初始化可僅在需要時發生，而非必然每當執行預處理模擬100時便發生預處理模擬100之初始化。可在任何時間以任何方式輸入相關資料(諸如由終端使用者在模擬時輸入之某種資料)。可由一終端使用者透過下拉列表選擇某些相關資料。 在所描繪之實施例中，預處理模擬100基於該NC程式逐個運動步驟地模擬加工程序。在步驟106處表示模型化NC程式之每一運動步驟之執行之模擬及相關聯計算。對於NC程式之每一運動步驟，預處理模擬100可計算當前運動步驟之加工條件。如本文中所使用，運動步驟係指該工具相對於工件之位置的變化。在步驟104期間可設定預處理模擬100之運動步驟解析度。加工條件包括與步驟108處可造成非所欲結果(諸如損壞工具、機器工具或工件或加工程序之不精確)之操作條件之後續計算有關之資訊。在步驟106處，預處理模擬100可基於幾何布林運算來計算所移除材料之體積及切割工具-材料接觸面積。基於經計算材料移除及接觸面積，模擬100可計算軸向切割深度及切割寬度。亦可基於模擬中之NC程式之運動步驟之屬性(諸如操作屬性(諸如進料速率及轉軸速度)及諸如工具屬性(諸如切割工具之切削槽之數目))計算用於工具之每一切削槽之切削負載(chip load)。可基於切割工具直徑計算徑向嚙合。以此方式模擬一NC程式在此項技術中係眾所周知的，且可由包含(例如)可購自CGTech之Vericut Optipath軟體之若干市售現有CAM模擬程式之任一者來實施。 在如圖2中圖解說明之實施例中，於步驟106處模擬用於當前運動步驟的加工條件之後，在步驟108處，模擬100可計算一或多個操作條件之值，該等操作條件可造成非所欲結果，諸如若機器工具將要繼續以該值或該值以上操作，則導致損壞切割工具、機器工具或工件。此等操作條件包含工具操作條件及/或機器工具操作條件，其等可包含(但不限於)切割力、轉軸動力(spindle power)、轉軸處(例如 ，轉軸軸承處)之徑向負載、工具偏轉、工具上之彎矩、轉軸上或轉軸介面處之彎矩、工具固持器/轉軸介面處之切割扭矩、工具之溫度、機器工具軸伺服機構之一或多者處之負載中之任一者。此等操作條件可基於如上所述在步驟106處模擬之當前運動步驟的一或多個加工條件。在一實施例中，於步驟106處可由一現有程式及經提取以形成用於步驟108處之計算之基礎的相關資料來模擬與操作條件之後續計算有關的資訊。步驟108處之計算之各者可被視為經模擬之特定運動步驟之每一此各自操作條件之一預測值，且在本文中亦稱為預測值。 在步驟110處，模擬100對於當前運動步驟判定步驟108處計算之任何預測值是否超過一極限，其可為與該操作條件有關之一預定極限。更一般而言，模擬100對於當前運動步驟基於一或多個預測值相對於預定準則之一評定是否指示一非所欲操作條件(諸如將或可能造成損壞工具、機器工具或工件或造成加工程序不精確之一操作條件)來判定是否以NC程式之該當前形式繼續模擬該NC程式。此一評定可(例如)為預測值與機器工具規範(例如 ，動力及扭矩極限)、用於一或多個驅動軸之推力極限及切割工具極限(諸如(但不限於)切割工具的特性溫度(低於該溫度，切割工具材料可維持其機械強度)及工件屬性)之一比較。此評定可包含各自的預測值是否在該極限之各自的預定容限之外。 若當前運動步驟之預測值相對於相關極限加上任何容限被視為可接受的，則模擬100可進行至步驟112，其中模擬100可考慮是否已分析所有運動步驟，且若尚未分析所有運動步驟，則可進行至下一運動步驟，返回至步驟106以針對下一運動步驟重複步驟106、108及110。一旦已分析所有運動步驟，則模擬100可自步驟112進行至步驟114且對每一運動步驟產生含有預測值之一資料檔案。資料檔案可具有任何合適結構。 在步驟110處，若判定NC程式不應繼續以其當前形式模擬，則針對一或多個運動步驟可能必須修正NC程式。此修正對於當前運動步驟可能係必須的，對於一或多個先前運動步驟可能係必須的，及/或對於一或多個後續運動步驟可能係必須的。 自步驟110進行至步驟116，在步驟116處，模擬100可對NC程式自動地產生此修正，如由虛線所指示。例如，模擬100可減小進料速率。模擬100接著可返回至模擬100之一適當步驟。例如，在步驟116處，若未實施影響當前運動步驟之前之一或多個運動步驟的修正，則模擬100可進行至步驟106且使模擬進行開始於經修正當前運動步驟。在步驟116處，若修正當前運動步驟之前之一或多個運動步驟，則模擬100可進行至步驟106且使模擬進行開始於一適當步驟(諸如，例如，最早修正的運動步驟)之模擬，或模擬100可進行至模擬中之一更早步驟，諸如重新初始化、資料輸入等。模擬100可進行至步驟106且繼續進行第一運動步驟，而無關於所修正之運動步驟為何。若該修正需要改變步驟104處之初始化或資料輸入，則模擬100可進行至步驟104。 替代地，模擬100無法自動地對NC程式產生一修正。若否，則模擬100在自步驟110進行至步驟118(如由虛線所指示)之後可停止模擬，且提供指示模擬100判定NC程式不應繼續其當前形式之繼續模擬之一輸出。此輸出可呈人類可感知形式，諸如一可聽或一視覺警報、一螢幕上之一彈出式視窗通知等，或可呈可由系統回應於該輸出之形式而可用之一形式。諸如可由一程式設計者產生對NC程式之修正，且可在一適當步驟處重新開始或恢復模擬100。 替代地，模擬100在繼步驟110處之一[是]之後，於某些境況下可進行至步驟116，且在其他境況下可進行至步驟118。 應注意，若繼步驟110之後NC程式存在任何修正，則模擬100在某個時刻模擬經修正NC程式之全部或部分。亦應注意，所描繪之模擬100之實施例僅係其中可基於一NC程式計算預測值之一方式。例如，可對每個運動步驟執行步驟106，接著對每個運動步驟執行步驟108及110，或對每個運動步驟執行步驟108，接著對每個運動步驟進行至步驟110，且報告超過一預定極限之每個條件。 圖3圖解說明可包括預處理模擬100之步驟108之一實施例。繼如上所述之步驟106之後，在步驟120處，可對當前運動步驟計算切割力及溫度。在步驟122處，對於每一運動步驟，對於當前運動步驟，基於轉軸轉速計算機器工具之動力及扭矩極限。在步驟124處，計算施加至工具固持器/轉軸介面之彎矩及扭轉力矩(torsional torque)。例如，可基於切割工具之經計算負載及量規長度計算此等。 圖4圖解說明可包括執行為步驟108之部分之步驟之一實施例。一切割工具可具有一或多個切割邊緣，每一切割邊緣在本文中稱為一切削槽。切割負載係沿在運動步驟中嚙合材料的每一切割邊緣、沿與材料嚙合的切割邊緣的部分分佈。可藉由分析沿每一切割邊緣之小段來計算切割負載及溫度。對於每一此小段，可基於切削負載、切割速度、徑向嚙合、切割工具幾何形狀及用於該小段的被削材料性質而計算切割負載及溫度。圖4在130處指示對於每一運動步驟，可分析每一切削槽。在132處，指示對於每一此切削槽，可分析沿切削槽之每一小段。在步驟134處，可判定當前段是否參與切割。若未參與，則該分析可進行至由138指示之下一段。若當前段參與切割，則在步驟136處，可計算該段(諸如轉軸介面或工具處)之溫度及力。在138處，該分析可進行至當前切削槽之下一小段，且廻圈回至步驟132以重複該程序直至已經考慮當前切削槽之所有小段。在已考慮所有小段之後，在步驟140處，可計算並儲存該切削槽之切割力及溫度。用於切削槽之力可為針對每一段計算之力之和。溫度可為針對切削槽之任何段計算之最大溫度。替代地，針對每一段在每次執行整個廻圈時，可將力加總並比較溫度。若並未考慮當前運動步驟之所有切削槽，則該分析可進行至步驟142處之當前運動步驟期間嚙合材料之下一切削槽。在已考慮當前運動步驟之所有切削槽之後，在144處，可針對運動步驟計算力及溫度。溫度可僅基於或針對運動步驟期間之僅最大切削負載而計算。當前運動步驟之溫度可為此段落中描述之分析期間計算之最高溫度。替代地，針對每一切削槽在每次執行整個廻圈時，可將力加總並比較溫度。 可使用此項技術中已知的方法進行溫度計算。眾所周知的是，一旦根據力計算已知剪切及摩擦力，可以此等兩個力乘以剪切速度及切削流速來分別計算剪切功率及摩擦功率。剪切平面溫度可基於全部剪切功率轉換為熱量之假設而計算，這可根據以下公式(1)來進行其中：Ts 係剪切平面溫度Tr 係參考室溫Fs 係剪切力vs 係剪切速度b 係切削寬度h 係切削厚度v 係切割速度ρ 係被削材料之密度c 係比熱KC 係具特定割壓力，α 係傾斜角ϕ 係剪切角θ 係由所得力及剪切平面得到的角度 所有此等參數可獲自力計算。一旦已知剪切平面溫度，可計算沿工具-切削介面之溫度場。 參考圖2，監視系統200在本文中亦稱為即時監視系統200，因為監視程序200可結合機器工具上之工件之即時實際處理中加工來執行。當已證實的NC程式及條件之預測值(將不會造成非所欲結果，諸如造成在NC程式之每一運動步驟損壞切割工具、機器工具或工件)可用時(諸如來自預處理模擬100)，可執行該部件之實際加工，同時執行即時監視200。應注意，已證實的NC程式及每一運動步驟之預測值並非必須源於預處理模擬100之執行。 在與運動步驟關聯之預測值已輸入且分類至一資料字典中(參見圖5)且NC程式載入至機器工具中(參見圖5)之後，在202處，將工具之當前位置自機器工具接收至即時監視系統200中。在204處，彼位置可藉由使彼位置與資料字典中之一資料點相關聯而與資料檔案同步。在206處，可比較對應於預測值(可藉由機器工具上之感測器之量測或藉由基於此等感測器之計算而獲得，如例如彎矩之情況一樣)之操作條件之實際(即時)值(諸如自機器工具傳遞至即時監視系統200之力及溫度)與關聯於對應於該工具之當前位置之運動步驟之預測值。如本文中所使用，「實際值」及「多個實際值」係指實際上分別針對機器工具及/或工具而存在、如直接或間接感測或如基於一或多個感測器計算之操作條件(諸如(但不限於)切割負載及溫度)之值。即時監視系統200考慮對應於預測值之此等實際值。在208處，即時監視系統200可判定所有特定實際值是否皆在預測值之一動態極限(諸如15%)內。若全部在預測值之一動態極限內，則在210處，即時監視系統200可考慮是否已完成實際加工程序。若實際加工程序未完成，則即時監視工具200可返回至202且自機器工具取得新的當前位置，並重複該模擬。若程序完成，則即時監視系統200可結束於212處，且可以諸如一日誌檔案之任何形式保存所有經量測資料，其可用作相同部分之後續加工之參考資料。 在208處可判定實際值不在預測值之動態極限內，諸如高於動態極限之上限值或低於動態極限之下限值。低於動態極限之下限值之實際值可指示一問題，諸如工具斷裂或遺漏，且即時監視系統200可進行至步驟216且輸出一警報及/或一警告訊息，並可停止機器等待使用者輸入。 在實際值之任一者高於動態極限之上限值之情況中，監視系統200可進行至步驟214且調整工具進料速率，其目標係將後續實際值降低至低於動態極限之上限值。監視系統200可提供一警報或通知(諸如一螢幕上之一彈出式視窗訊息)以指示在步驟214處採取動作。監視系統200接著可進行至步驟202。 針對該當前位置在預定時間段中，監視系統200可允許一操作條件之實際值超過動態極限之上限值或低於動態極限之下限值。例如，繼在步驟214處調整進料速率之後，監視系統200可執行廻圈202-204-206-208-214-202達一定時間段，該時間段可為一預定時間段，即使提示鏈中之第一工具進料速率調整之實際值不低於動態極限之上限值。在此一時間段期間，在一實施例中，監視系統200無法做出調整，在步驟208之後且未調整工具進料速率之情況下到達步驟202，而無論一操作條件之實際值是否高於動態極限之上限值或低於動態極限之下限值。 替代地，監視系統200無法自動地對進料速率做出此一調整。例如，監視系統200可進行至步驟216，且可輸出一警報及/或警告訊息，諸如一螢幕上之一彈出式視窗訊息，並停止加工程序等待使用者輸入。在一實施例中，類似於先前段落中所述，針對該當前位置在一預定時間段中，監視系統200無法在步驟216處停止加工程序，而是進行至步驟202，允許一操作條件之實際值超過動態極限之上限值或小於動態極限之下限值。 圖5以圖解形式圖解說明監視系統200之一實施例及與機器工具控制器300之互動。在302處，已證實的NC程式可載入至機器工具控制器300中且可經執行以導致機器工具加工該部件。在220處，可將具有與NC程式之運動步驟關聯之預測值之資料檔案載入並分類至一資料字典中。隨著機器工具操作加工一部件，在304處，機器工具控制器300可發送資料，在222處，由即時監視系統200接收該資料。該資料可包含工具之當前位置及對應於預測值之操作條件之實際值。在224處，監視系統200可在資料字典中搜尋係最接近接收自機器工具控制器300之當前切割工具位置之點之一資料點。在步驟226處處，若當前位置與一點之間之距離判定為在一容限範圍內(諸如模擬100之運動步驟解析度內)，則認為已找到一匹配點。在228處，即時監視系統200可視覺化實際值、預測值及臨限值範圍對加工時間。(在下文論述之圖7B中圖解說明一模擬輸出比較之一實例)。在230處，即時監視系統200判定實際值是否在動態極限內。若實際值不在動態極限內，諸如超過動態極限之上限值，則在232處，可發送一命令至機器工具控制器300以調整工具進料速率及/或在306處設定一警報。進料速率變化可基於特定操作條件之實際值與預測值之比率而確定以使實際值在動態極限內。可由機器工具控制器300實施進料速率變化，且可繼續加工程序。若實際值在一預定時間段內(例如五秒)並未落入動態極限內，則在232處在預定時間屆滿時給定之命令可為停止加工程序。預定時間段可(例如)為零秒，在該情況中立即給定命令。在230處，若實際值在動態極限內，則在234處，即時監視系統200可判定NC程式是否結束，且若否，則返回至步驟222。當NC程式到達終點時，在236處，監視系統200可將所有經量測資料保存為一檔案(參見步驟212)，且在238處停止。 若當前切割工具位置與步驟226處認為的最接近資料點之間的距離不在容限範圍內(諸如模擬100之運動步驟解析度內)，則最接近資料點可不被視為步驟226處之一匹配點，指示未找到一匹配點。若未在226處找到一匹配點(可意指例如由機器工具控制器300執行一工具變化命令，或切割工具未參與切割)，則在240處，可得出一零輸出且即時監視系統200可進行至234，而不會回饋至機器工具控制器300。 圖6圖解說明由預處理模擬100輸出之資料檔案之一資料結構之一實施例。圖6圖解說明組織為具有程式ID、序號、相關聯之工具位置及切割負載及溫度之資料。當搜尋到自機器工具控制器300發送至即時監視系統200之資料點之一匹配點或該匹配點如204處提及般同步時，依據匹配程式ID及序號在資料字典中搜尋到該匹配點。接著藉由尋找最接近當前切割工具位置之點獲得匹配資料點。 圖7A圖解說明設定用於監視實際值(諸如實際加工期間一機器工具之切割負載、轉軸動力及軸向負載)之一警報極限之一先前技術方法。一固定警報上限係基於受監視之特定操作條件之最大可允許值而設定。 圖7B圖解說明本發明之一態樣之一實施例，可結合上文論述之任何實施例或完全不同於上文論述之任何實施例來實踐本發明。圖7B展示一動態極限包絡400，其具有一上限值或上限邊界400U及一下限邊界400L。一經量測切割負載係由線402表示，其中水平軸表示時間。對於切割工具之每一位置，受監視負載存在一各自之唯一上限及下限。例如，在對應於加工程序期間該工具之一實際位置的點404處，存在一上限404U及一下限404L。當工具在對應於點404之位置處時，若負載超過上限404U之值，則將起始一動作，諸如設定一警報或減小進料速率。若負載係在404L之下，則此一條件可指示諸如一工具斷裂之一非所欲情形，且可採取一動作。若該工具係在對應於點406之一位置處，則對於點406，實際負載高於下限406L，但是低於上限406U，且將不會起始警報或動作。點408指示經量測負載高於動態極限400。 可以任何合適方式判定每一各自點之上限及下限，諸如(但不限於)基於可透過本文中描述之一模擬實施例來判定之操作條件之一預測值、加上或減去一容限。或者，每一位置之操作條件之預測值可係由任何其他方法論判定，且結合一動態極限範圍可被用以設定實際加工之一動態極限。圖7B亦圖解說明此實施例之一額外態樣，此實施例中可併有未來之一定時間段該機器工具、工具固持器及/或工具之動態極限範圍的顯示。 圖8圖解說明其中可部署所揭示技術之各種實施例及態樣之一操作環境。圖8中圖解說明之加工系統800的操作環境包含機器工具802、機器工具控制器804及系統806。在操作中，機器工具控制器804可使用其處理器808來執行經儲存於其記憶體810中之各種程式，諸如NC程式812及即時監視程式或系統814。如本文中所闡述，此可包含機器工具控制器804產生用於基於NC程式812控制機器工具802之操作的指令及接收關於機器工具802之操作的資訊，諸如可由機器工具802上或附近之感測器(圖8中未展示)量測之實際操作條件。此資訊接著可由即時監視程式814如上所述般使用，以基於操作條件在與已經匹配至工具之該當前位置之NC程式812中之運動步驟相關聯之一預定可接受動態極限範圍之外判定是否應採取某種類型的動作。接著，在欲採取動作之情況中，即時監視程式814可(例如，藉由向一使用者呈現一警告)單獨地或結合一或多個其他程式(例如，藉由用作一超級監督器及停止或變更先前產生之虛擬機工具控制器例項上之NC程式812的操作)來實施該動作。系統806可以類似方式操作，其中該系統的處理器816執行經儲存於其記憶體818中之程式，諸如將如上所述般運作之預處理模擬820：預處理模擬820本身可模擬一NC程式，或可自NC模擬822之執行提取相關資料。由預處理模擬820計算的預測值可為可被提供至即時監視814之經計算預測值。 在諸如圖8中所示之一操作環境中，經描繪組件及程式可在多種不同類型的硬體中實施且彼此互動，該硬體可用於實施各種經圖解說明組件。例如，諸如8中圖解說明之處理器可使用微處理器、微控制器、數位信號處理器(DSP)、場可程式化閘陣列(FPGA)、可程式化邏輯裝置(PLD)、可程式化邏輯控制器(PLC)、狀態機、閘控邏輯、離散硬體電路及經組態以執行遍及本發明描述之各種功能性的其他合適硬體來實施。類似地，諸如預處理模擬820或即時監視程式814之一程式可採取除(或取代)用作一超級監督器外亦以多種方式影響一NC程式或模擬之操作的動作。例如，一監視程式可使用一平行通信路徑來實施一補救動作，諸如即時監視程式814發送命令至機器工具802，該命令將基於NC程式812更動(例如，一關閉命令)或修改該等命令之影響(例如，降速或暫停一設定時間段之一命令)。作為另一替代，一監視程式可將另一程式之執行(例如，由一預處理模擬820憑藉API呼叫自其自身程式碼中呼叫模擬程式822)整合至其自身操作中，從而將允許其引導對經整合程式之執行的控制。用於由一監視程序允許動作影響另一程式之操作的其他方法(例如，來自監視程式之訊息被視為被正執行該監視程式之裝置中斷)亦是可能的。 關於圖8之操作環境之變動亦係可行的。例如，雖然圖8圖解說明即時監視程式814及NC程式812皆由機器工具控制器804執行，但是在一些實施例中，此等程式可在實體相異裝置上執行，其中執行即時監視程式814之裝置透過機器工具控制器804間接地接收機器工具802上之資訊或經由與機器工具820本身之一單獨連接直接地接收機器工具802上之資訊。其他變動亦係可行的，諸如其中各種程式在多處理器系統(而非如圖8中所示之單處理器系統)上執行之實施例，及使用不同類型的記憶體(例如，光學媒體、磁性媒體、RAID陣列、可抽換式隨身碟等)來儲存經圖解說明程式之實施例。因此，圖8及隨附描述之操作環境應被理解為僅僅係說明性的，且不應被視為暗示對由此文件或完全或部分依賴於本發明之任何其他文件提供之保護之限制。 根據本發明之各個態樣，可利用包含包括處理器之一或多個實體裝置之一「處理系統」實施一元件或一元件之任何部分或元件之任何組合。處理器之實例包含微處理器、微控制器、數位信號處理器(DSP)、場可程式化閘陣列(FPGA)、可程式化邏輯裝置(PLD)、可程式化邏輯控制器(PLC)、狀態機、閘控邏輯、離散硬體電路及經組態以執行遍及本發明描述之各種功能性之其他合適硬體。處理系統中之一或多個處理器可執行處理器可執行指令。執行實現一結果之指令之一處理系統係經組態以諸如藉由提供指令至該處理器系統之一或多個組件來執行產生該結果之任務之一處理系統，該等指令將使該等組件執行作用於其等自身上或結合由將產生該結果之處理系統之其他組件執行之其他動作而作用。軟體應大體上被解釋為意指指令、指令集、程式碼(code)、碼段、程式碼(program code)、程式、副程式、軟體模組、應用程式、軟體應用程式、軟體封裝、常式、副常式、物件、可執行碼、執行緒、程序、函式等，而不論是否稱為軟體、韌體、中介軟體、微碼、硬體描述語言或其他。軟體可常駐在一電腦可讀媒體上。電腦可讀媒體可為一非暫時性電腦可讀媒體。電腦可讀媒體包含(例如)一磁性儲存裝置(例如，硬碟、軟磁碟、磁帶)、一光碟(例如，光碟(CD)、數位光碟(DVD))、一智慧卡、一快閃記憶體裝置(例如，卡、記憶棒、隨身碟)、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、可程式化ROM (PROM)、可擦除PROM (EPROM)、電可擦除PROM (EEPROM)、一暫存器、一可抽換式磁碟及用於儲存可由一電腦存取及讀取之軟體及/或指令之任何其他合適媒體。電腦可讀媒體可常駐在處理器系統中、處理器系統外部或跨包含處理系統之多個實體分散。電腦可讀媒體可在一電腦程式產品中具體體現。例如，一電腦程式產品可包含封裝材料中之一電腦可讀媒體。熟習此項技術者將認識到取決於施加於整個系統上之特定應用及整體設計約束如何最好地實施遍及本發明呈現之所述功能性。 明確定義 「基於」意指某個事物係至少部分由其指示為所「基於」之事物而判定。當某個事物完全由一事物判定時，其將被描述為「專門基於」該事物。 「處理器」意指可經組態以單獨或結合其他裝置執行本發明中闡述之各種功能性之裝置。「處理器」之實例包含微處理器、微控制器、數位信號處理器(DSP)、場可程式化閘陣列(FPGA)、可程式化邏輯裝置(PLD)、可程式化邏輯控制器(PLC)、狀態機、閘控邏輯及離散硬體電路。措詞「處理系統」用於指代可包含在一單個裝置中或分散在多個實體裝置之間之一或多個處理器。 「指令」意指可用於指定可由一處理器執行之實體或邏輯操作之資料。指令應大體上被解譯為包含程式碼(code)、碼段、程式碼(program code)、程式、副程式、軟體模組、應用程式、軟體應用程式、軟體封裝、常式、副常式、物件、動態連結執行庫、可執行碼、執行緒、程序、函式、硬體描述語言、中介軟體等，而不論是否在軟體、韌體、硬體、微碼、或其他中編碼。 一處理系統「經組態」以執行一或多個動作之一陳述意指該處理系統包含可用於執行該處理系統「經組態以」進行之特定動作之資料(可包含指令)。例如，在一電腦(「處理系統」之一類型)之情況中，在一電腦上安裝Microsoft WORD將該電腦「組態」為用作一文字處理器，其結合諸如一作業系統及各種周邊裝置(例如，一鍵盤、監視器等)之其他輸入使用用於Microsoft WORD之指令而用作一文字處理器。 已出於本發明之圖解說明及描述目的呈現前述描述。該細描述並非意欲為詳盡性的或將本發明限制於所揭示之精確形式。所給定的諸如涉及諸如「例如」、「例如(by way of example)」及「一實例」之措詞之使用之實例應被解譯為非限制性的。鑒於上述教示，許多修改或變動係可行的。選擇及描述該實施例以最好地圖解說明本發明之原理及其等實際應用，藉此使得一般技術者能在各種實施例及形式中且以合適用於所設想特定用途之各種修改對本發明最佳利用。雖然僅詳細解釋有限數目的實施例，但是應理解，本發明並不使其範疇受限於先前描述中闡述或圖式中圖解說明之組件之建構及佈置之細節。該創新能夠以各種方式及在各種形式及其他實施例中進行實踐或實行。為了清楚起見亦使用特定術語。應理解，每一具體術語包含以類似方式操作以完成一類似目的之所有技術等效物。意欲本發明之範疇由本發明主張之申請專利範圍界定。
2‧‧‧NC程式
100‧‧‧模擬
102‧‧‧步驟
104‧‧‧步驟
106‧‧‧步驟
108‧‧‧步驟
110‧‧‧步驟
112‧‧‧步驟
114‧‧‧步驟
116‧‧‧步驟
118‧‧‧步驟
120‧‧‧步驟
122‧‧‧步驟
124‧‧‧步驟
130‧‧‧步驟
132‧‧‧步驟
134‧‧‧步驟
136‧‧‧步驟
138‧‧‧步驟
140‧‧‧步驟
142‧‧‧步驟
144‧‧‧步驟
150‧‧‧步驟
200‧‧‧即時監視系統
202‧‧‧步驟
204‧‧‧步驟
206‧‧‧步驟
208‧‧‧步驟
210‧‧‧步驟
212‧‧‧步驟
214‧‧‧步驟
220‧‧‧步驟
222‧‧‧步驟
224‧‧‧步驟
226‧‧‧步驟
228‧‧‧步驟
230‧‧‧步驟
232‧‧‧步驟
234‧‧‧步驟
236‧‧‧步驟
238‧‧‧步驟
240‧‧‧步驟
250‧‧‧步驟
300‧‧‧機器工具控制器
304‧‧‧步驟
306‧‧‧步驟
400‧‧‧動態極限包絡
400L‧‧‧下限邊界
400U‧‧‧上限邊界
402‧‧‧線
404‧‧‧資料點
404L‧‧‧下限邊界
404U‧‧‧上限邊界
406‧‧‧資料點
406L‧‧‧下限邊界
406U‧‧‧上限邊界
408‧‧‧資料點
800‧‧‧加工系統
802‧‧‧機器工具
804‧‧‧機器工具控制器
806‧‧‧系統
808‧‧‧處理器
810‧‧‧記憶體
812‧‧‧NC程式
814‧‧‧即時監視程式或系統
816‧‧‧處理器
818‧‧‧記憶體
820‧‧‧預處理模擬
822‧‧‧NC模擬
隨附圖式連同包含以下詳細描述一起用以解釋本發明之原理。 圖1係根據本發明之一態樣之一方塊圖。 圖2圖解說明根據本發明之態樣之一者之一模擬及根據本發明之態樣之另一者之加工程序之即時監視之一方法之一流程圖。 圖3係可為圖2之預處理模擬之部分之一實施例之一流程圖。 圖4係可為圖2之預處理模擬之部分之一實施例之一流程圖。 圖5係圖1之監視之一實施例之一流程圖。 圖6係圖1之預處理模擬之一資料檔案之一例示性資料結構實施例之一表示。 圖7A係施加一極限於一機器工具、工具固持器或工具之經量測負載之一先前技術方法之一圖解說明。 圖7B係一動態極限實施例之一圖解說明。 圖8係一處理器操作環境之一實施例之一圖解說明。

Claims (12)

  1. 一種加工系統，其包括： a. 一機器工具，該機器工具經組態以： i. 沿著一工具路徑移動由該機器工具所承載之一工具，該工具路徑包括複數個循序工具位置； ii. 針對該複數個循序工具位置中之多個的每一各自工具位置，向一監視系統提供得自於該機器工具在該複數個循序工具位置之該多個的各自工具位置處之操作之至少一操作條件之各者之至少一各自實際值；及 b. 該監視系統經組態以比較每一各自實際值與對應於該各自工具位置之該至少一操作條件之一各自預測值。
  2. 如請求項1之加工系統，其中該各自預測值具有一相關聯之工具位置，且該監視系統係經組態以藉由比較該各自工具位置與該相關聯之工具位置以選擇該各自預測值。
  3. 如請求項1之加工系統，其中該各自預測值具有一相關聯之工具位置，且該監視系統係經組態以藉由選擇在該各自工具位置之一容限範圍內之該相關聯之工具位置之該各自預測值以選擇該各自預測值。
  4. 如請求項1之加工系統，其中該各自預測值具有一相關聯之工具位置，且該監視系統係經組態以藉由選擇為最接近於該各自工具位置之該相關聯之工具位置之該各自預測值以選擇該各自預測值。
  5. 如請求項1之加工系統，其中該複數個循序工具位置係連續的工具位置。
  6. 如請求項1之加工系統，其中該機器工具係經組態以藉由執行包括複數個運動步驟之一程式而沿著該工具路徑移動該工具，該複數個循序工具位置之各者對應於一各自運動步驟。
  7. 如該等前述請求項中之任一者之加工系統，其中該監視系統係經組態以在任何各自實際值落在含有該各自預測值之一範圍之外的情況下發送一命令至該機器工具。
  8. 一種監視一機器工具之操作之方法，該方法包括： a. 沿著一工具路徑移動由該機器工具所承載之一工具，該工具路徑包括複數個循序工具位置； b. 比較該機器工具在該複數個循序工具位置之多者之每一工具位置處之操作期間由該機器工具所經歷之至少一各自操作條件之各者之至少一各自實際值與該至少一操作條件之一各自預測值，該各自預測值對應於該各自工具位置。
  9. 如請求項8之方法，其中該各自預測值具有一相關聯之工具位置，且其中該比較步驟包括藉由比較該相關聯之工具位置與該各自工具位置以選擇該各自預測值。
  10. 如請求項8之方法，其中該各自預測值具有一相關聯之工具位置，且其中該比較步驟包括選擇在該各自工具位置之一容限範圍內之該相關聯之工具位置之該各自預測值。
  11. 如請求項8之方法，其中該各自預測值具有一相關聯之工具位置，且其中該比較步驟包括選擇為最接近於該各自工具位置之該相關聯之工具位置之該各自預測值。
  12. 如請求項8之方法，其中沿著該工具路徑移動該工具之該步驟包括執行對應於一NC程式之複數個運動步驟，每一各自工具位置對應於一各自運動步驟。
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