專利名稱：用于自適應(yīng)加工的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及加工，并且更特別地涉及用于部件比如機(jī) 翼的自適應(yīng)力口工的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
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在許多應(yīng)用場(chǎng)合中，比如飛機(jī)，各個(gè)零件都被構(gòu)建成有特 定的形狀或輪廓一一例如因?yàn)榭諝鈩?dòng)力學(xué)。通過正常的使用，例如， 在飛機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合中出現(xiàn)修理部件，比如修理機(jī)翼的需要。至于機(jī)翼， 對(duì)機(jī)翼前緣的損壞是最常見的問題之一。前緣遭受到外物損壞或使用 時(shí)期之后的侵蝕。如果能夠修理損壞的葉片并且使它返回使用，那么
15 將實(shí)現(xiàn)顯著的節(jié)約。傳統(tǒng)地，通過加工去掉機(jī)翼的損壞部分來完成修理。然后 把焊接材料手動(dòng)沉積在已經(jīng)被加工去掉的面積的上方。然后為重現(xiàn)最 初設(shè)計(jì)的尺寸，通過參考名義模型的幾何形狀來加工部件。然后為了 使部件處于可使用的條件下，手工修整、手動(dòng)加工部件。
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然而，存在與過去的修理方法相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)。該方法需要 在加工之后剩余(存儲(chǔ))有相當(dāng)數(shù)量的材料，這些材料必須通過手工修 整過程來除去。這是由于沒有部件，或者部件中的葉片正好處于名義 條件下的原因。手工修整過程的手工特性增加了修理的成本和加工時(shí) 間。最后，該方法導(dǎo)致相當(dāng)數(shù)量的廢料。
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發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)示范性實(shí)施例，公開了一種修理方法。 該方法包括除去部件的變形(deformed)部分以限定本地部件(native component)部分，并且把替換部分添加到該本地部件部分上?；诒镜夭考糠值囊粋€(gè)或多個(gè)參數(shù)并且基于部件的一個(gè)或多個(gè)最初設(shè)計(jì) 參數(shù)來自適應(yīng)地加工該替換部分。根據(jù)本技術(shù)的另一個(gè)示范性實(shí)施例，公開了一種計(jì)算機(jī)實(shí) 現(xiàn)的方法。該方法包括接收部件的具有不希望部分的實(shí)際測(cè)量。該不 5 希望部分包括變形、損壞的部分、不希望形狀或它們的組合。基于實(shí)
際測(cè)量和最初設(shè)計(jì)意圖、新的最優(yōu)化設(shè)計(jì)或它們的組合來變換
(transform)部件的計(jì)算機(jī)模型。根據(jù)本技術(shù)的另一個(gè)示范性實(shí)施例，公開了一種操作自適 應(yīng)加工系統(tǒng)的方法，把該自適應(yīng)加工系統(tǒng)使用于加工具有本地部件部
10 分的部件。該方法包括測(cè)量在本地部件部分上的第一組點(diǎn)。通過剛體 變換來確定部件的計(jì)算機(jī)模型的初始位置，該剛體變換使用在本地部 件部分上所測(cè)量的第一組點(diǎn)來形成變換的計(jì)算機(jī)模型。在變換的計(jì)算 斗幾模型上創(chuàng)建第二組點(diǎn)。在變換的計(jì)算斥幾模型上的第二組點(diǎn)與在本地 部件部分上的第一組點(diǎn)對(duì)應(yīng)。通過把第一組點(diǎn)與第二組點(diǎn)匹配來使變
15換的計(jì)算積4莫型形變(morph)。根據(jù)本技術(shù)的另一個(gè)示范性實(shí)施例，公開了一種操作自適 應(yīng)加工系統(tǒng)的方法，把該自適應(yīng)加工系統(tǒng)使用于加工具有本地部件部 分的部件。該方法包括在變換的計(jì)算機(jī)模型的表示本地部件部分的構(gòu) 建區(qū)域中創(chuàng)建一組點(diǎn)。該方法還包括把剛體變換和形變應(yīng)用到名義刀
20 路(nominal tool path)的多個(gè)名義刀具(nominal cutter)接觸點(diǎn)上，以便把 名義刀具接觸點(diǎn)與該組點(diǎn)匹配以形成多個(gè)變形的刀具接觸點(diǎn)；其中該 多個(gè)變形的刀具^^觸點(diǎn)形成變形的刀i 各。根據(jù)本技術(shù)的另一個(gè)示范性實(shí)施例，公開了一種使得控制 器能夠操作自適應(yīng)加工系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序，該自適應(yīng)加工系統(tǒng)用于加
25 工具有本地部件部分的部件。該計(jì)算機(jī)程序包括被存儲(chǔ)在有形介質(zhì)中 的這樣的編程指令，該編程指令使得控制器能夠接收具有不希望部分 的部件的實(shí)際測(cè)量。該不希望部分包括變形、損壞的部分、不希望形 狀或它們的組合。該計(jì)算機(jī)程序還包括被存儲(chǔ)在有形介質(zhì)中的這樣的
5編程指令，該編程指令使得控制器能夠基于實(shí)際測(cè)量和最初設(shè)計(jì)意 圖、新的最優(yōu)化設(shè)計(jì)或它們的組合來變換部件的計(jì)算機(jī)模型。


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當(dāng)參考附圖閱讀下列詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明這些的和其它的
特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，在整個(gè)附圖中相同的字符表示相
同的零件，其中圖1是根據(jù)本技術(shù)的示范性實(shí)施例用于加工部件，例如機(jī) 翼的系統(tǒng)的圖示；
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圖2是根據(jù)本技術(shù)的示范性實(shí)施例具有翹曲塊和剛性塊的 部件表面的圖示；圖3是根據(jù)本技術(shù)的示范性實(shí)施例由自適應(yīng)加工系統(tǒng)生成 的名義刀具接觸點(diǎn)和已形變刀具接觸點(diǎn)的圖示；圖4是根據(jù)本技術(shù)的示范性實(shí)施例圖解了被包含在自適應(yīng) 15 加工中的示范性步驟的流程圖的圖示；而圖5是根據(jù)本技術(shù)的示范性實(shí)施例圖解了被包含在使用計(jì) 算機(jī)軟件(例如，被存儲(chǔ)在有形介質(zhì)，比如存儲(chǔ)器上的編碼)的自適應(yīng) 加工中的示范性步驟的流程圖的圖示。
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具體實(shí)施例方式如在下面詳細(xì)討論的，本技術(shù)的實(shí)施例提供了一種用于修 理部件，例如機(jī)翼的方法。該方法包括除去部件的變形部分以限定本 地部件部分。把替換部分添加到本地部件部分上?；诒镜夭考糠?的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)以及部件的一個(gè)或多個(gè)最初設(shè)計(jì)參數(shù)來自適應(yīng)地
25 加工替換部分。其它的實(shí)施例包括計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，該方法包括計(jì) 算才幾可讀或才幾器可讀編碼的有形介質(zhì)，和^f乘作自適應(yīng)加工系統(tǒng)的方 法，該系統(tǒng)構(gòu)造成基于至少部分的最初設(shè)計(jì)意圖、最優(yōu)化設(shè)計(jì)或它們 的組合來修理部件，以及提供經(jīng)歷修理的部件的測(cè)量(例如，尺寸)。
6在一個(gè)實(shí)施例中，把示范性技術(shù)應(yīng)用到所制造的具有不希望形狀的部 件上，例如帶有鈍前緣的機(jī)翼。示范性實(shí)施例提供用于限定和加工修理零件的最終形狀的
技術(shù)。示范性技術(shù)應(yīng)用部件的幾何形狀模型。該模型可以是從測(cè)量數(shù)
5 據(jù)庫所構(gòu)建的CAD模型或幾何形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，模型可以是 網(wǎng)格模式。示范性技術(shù)從部件上的測(cè)量點(diǎn)和計(jì)算機(jī)模型來推斷信息以 獲得部件的平滑"現(xiàn)狀"形狀。使用剛體變換來確定用于計(jì)算機(jī)模型 的初始位置，使用在本地部件部分的表面上所測(cè)量的點(diǎn)來計(jì)算該剛體 變換。這提供了初始的優(yōu)選位置和方向，以用于成形新添加的替換部
10 分。然后使用函數(shù)或者過程來變形變換模型幾何形狀，以平滑地融合 帶有替換部分的本地部件部分。然后從或者新幾何形狀，或者通過剛 體變換和變形過程的直接對(duì)名義刀路或過程參數(shù)的應(yīng)用來得到實(shí)際 的刀路或其它的過程步驟。考慮到加工過程的最優(yōu)化和客戶化，使用 者可以易于控制屬于被替換部分的形狀。下面將大體參考圖1-5來討
15 論本技術(shù)的特定實(shí)施例。參考圖l,根據(jù)本技術(shù)的某些實(shí)施例圖解了示范性的自適應(yīng) 加工系統(tǒng)10 ，把自適應(yīng)加工系統(tǒng)10使用于加工部件12,例如，比如 飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)翼。系統(tǒng)10包括測(cè)量系統(tǒng)14，該測(cè)量系統(tǒng)14構(gòu)造成 提供在具有不希望部分的部件12上的第一組測(cè)量點(diǎn)16。該不希望部
20 分包括變形、損壞的部分、不希望形狀或它們的組合。這里應(yīng)該注意 的是測(cè)量點(diǎn)16是在"x, y, z"坐標(biāo)系中的并且^C指代為"測(cè)量坐標(biāo) 系"。測(cè)量系統(tǒng)14可以包括但不限于5軸銑床、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)、 x射線掃描機(jī)、光學(xué)掃描機(jī)或超聲波掃描機(jī)。系統(tǒng)10也包括部件的計(jì) 算機(jī)模型18(例如，CAD模型)。在經(jīng)歷了特定的加工操作之后，部件
25的計(jì)算積4莫型18表示部件的幾何形狀、外形、外觀或它們的組合。 計(jì)算機(jī)模型18包括在"X， Y， Z"坐標(biāo)系中的第二組點(diǎn)并且被指代 為"計(jì)算機(jī)模型坐標(biāo)系"。計(jì)算機(jī)20接收第一組測(cè)量點(diǎn)16和計(jì)算機(jī)模型18。計(jì)算機(jī)20構(gòu)造成確定在部件12上的第一組測(cè)量點(diǎn)16和計(jì)算機(jī)模型18的第 二組測(cè)量點(diǎn)之間的偏差。計(jì)算機(jī)20把在部件上的第一組測(cè)量點(diǎn)16分 類成"剛性塊"和"翹曲塊"。可以把翹曲塊指代為接近部件的修理 區(qū)的區(qū)域，而可以把剛性塊指代為離部件的修理區(qū)較遠(yuǎn)的區(qū)域。參考 5 下面隨后的附圖將更詳細(xì)地解釋剛性塊和翹曲塊。計(jì)算機(jī)20生成與 測(cè)量部件12的相對(duì)于剛性塊的變形近似的變換模型。計(jì)算機(jī)20可以 是通用計(jì)算機(jī)，比如工作站、個(gè)人計(jì)算機(jī)或機(jī)器控制器。計(jì)算機(jī)20 包括處理器22和存儲(chǔ)器24，存儲(chǔ)器24包括隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)、只讀 存儲(chǔ)器(ROM)和/或其它部件。計(jì)算機(jī)也包括監(jiān)視器26、鍵盤28和鼠
10 標(biāo)裝置30。計(jì)算機(jī)20在被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器24中的操作系統(tǒng)的控制下運(yùn) 行，以經(jīng)由監(jiān)視器26的顯示屏給操作者顯示數(shù)據(jù)，比如成組的測(cè)量 點(diǎn)16和計(jì)算機(jī)模型18，并且接收和處理經(jīng)由^t建盤28和鼠標(biāo)裝置30 的來自操作者的命令。計(jì)算機(jī)20通過圖形用戶界面使用一個(gè)或多個(gè) 計(jì)算機(jī)程序或者應(yīng)用程序(例如，編碼或指令)來生成變換模型。下面
15 闡明的是計(jì)算機(jī)20如何生成變換模型的更詳細(xì)的討論。計(jì)算機(jī)可讀 介質(zhì)，例如， 一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置32或者被固定的數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)裝置34,存儲(chǔ)操作系統(tǒng)、軟件應(yīng)用程序和其它編碼，它們被構(gòu) 造成實(shí)施在下面所詳細(xì)討論的實(shí)施例。存儲(chǔ)裝置32和存儲(chǔ)裝置34可 以包括可移動(dòng)的介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器和/或可移動(dòng)的存儲(chǔ)介質(zhì)，比如軟盤、光盤、
20 數(shù)字影碟、閃存、USB隨身碟等等。存儲(chǔ)裝置32和存儲(chǔ)裝置34也可 以包括硬盤驅(qū)動(dòng)器。系統(tǒng)10也包括用于操作特定工具的名義刀路36以用于加 工部件12。在生成變換模型之后，計(jì)算機(jī)20根據(jù)變換模型把名義刀 路36修改到部件12的測(cè)量坐標(biāo)系。下面闡明的還有計(jì)算機(jī)20如何
25 修改名義刀路36的更詳細(xì)的討論。名義刀路36的修改導(dǎo)致變形刀路 (deformed tool path)38。銑削控制器40使用變形刀路38以通過單道加 工或多道加工來處理部件12。參考圖2，該圖是根據(jù)本技術(shù)的示范性實(shí)施例，部件12的部件表面42的圖示，該部件12具有本地部分44和構(gòu)建部分46。在 所圖解的實(shí)施例中，部件12是機(jī)翼。僅僅使用機(jī)翼以用于所公開的 實(shí)施例的圖解，所公開的實(shí)施例并不限于任何特定類型的部件或應(yīng)用 場(chǎng)合。示范性技術(shù)可以相等地應(yīng)用于其它適當(dāng)部件的修理場(chǎng)合。 5
修理維修件(比如機(jī)翼)通常包括除去零件的損壞部分以產(chǎn)
生"本地，，零件，然后通過或者焊接構(gòu)建或者可以被加工去掉的某個(gè) 其它金屬替代物來替換損壞部分，以通過用構(gòu)建零件來平滑融合本地 零件而產(chǎn)生被修理零件。被修理零件的平滑融合包括計(jì)算在最初本地 零件的形狀或位置中的剛體誤差、由于使用所引起的在零件幾何形狀
10 中的改變和在構(gòu)建過程期間由加熱本地材料所引起的任何局部翹曲。 示范性實(shí)施例使得使用者能夠在修理之前基于零件的本地(剩余)部分 來維持或接近設(shè)計(jì)意圖、或最優(yōu)化它們的設(shè)計(jì)。使用測(cè)量系統(tǒng)14以測(cè)量在部件12的本地部分44的外表面 上的第一組點(diǎn)16。把計(jì)算機(jī)模型18配準(zhǔn)(register)到在部件12的本地
15 部分44上所測(cè)量的第一組點(diǎn)16上。這里應(yīng)該注意的是圖像定位可以 被指代為把不同組數(shù)據(jù)變換到一個(gè)坐標(biāo)系中的過程。為了能夠比較或 集成從不同測(cè)量所獲得的數(shù)據(jù)而需要配準(zhǔn)。計(jì)算機(jī)模型18根據(jù)測(cè)量 的第一組點(diǎn)16經(jīng)歷剛體變換和形變。如本領(lǐng)域中的那些技術(shù)人員所 公知的，剛體變換可以被指代為剛體運(yùn)動(dòng)，其中物體在不改變形狀和
20 大小的情況下可以從一個(gè)位置被移動(dòng)到另一個(gè)位置。典型的剛體變換 包含平移、旋轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)。形變可以被指代為通過無縫銜接(seamless transition)把一個(gè)圖像改變(或者形變)到另 一個(gè)圖像中的技術(shù)。通過參 考隨后的流程圖來更詳細(xì)地解釋配準(zhǔn)、剛體變換和形變。在所圖解的 實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)20最初確定在本地部件部分44上的第一組測(cè)量點(diǎn)
25 16和計(jì)算機(jī)模型18的第二組點(diǎn)之間的偏差?；谠诒镜夭考糠?4 上的第一組點(diǎn)16和計(jì)算機(jī)模型18的第二組點(diǎn)之間的偏差來識(shí)別剛性 塊48和翹曲塊50。在離開構(gòu)建或加熱區(qū)46的區(qū)域中的點(diǎn)52(在零件 的較厚面積中所取的點(diǎn)W皮指代為剛性塊48 。接近構(gòu)建區(qū)域46(零件的較薄區(qū)域)的點(diǎn)54被指代為翹曲塊50。剛性塊48提供形狀變化的估 計(jì)以及在部件12的定位和方向中的誤差。由于加熱和使用所以翹曲 塊50可以明顯地改變形狀。在本地部件部分44上限定相關(guān)塊并且連 續(xù)操作該塊使得本技術(shù)能夠獲得平滑的形狀和適當(dāng)?shù)南薅ㄌ卣鳌?5
參考圖3，該圖是才艮據(jù)本技術(shù)的示范性實(shí)施例，由加工系統(tǒng)
所生成的名義刀具接觸點(diǎn)56和變形刀具接觸點(diǎn)58的圖示。在所圖解 的實(shí)施例中，為了限定從部件12的構(gòu)建區(qū)域被加工的最終幾何形狀， 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20在已變換計(jì)算機(jī)模型的構(gòu)建區(qū)域46中創(chuàng)建一組虛擬 點(diǎn)。變換模型的構(gòu)建區(qū)域46與部件12的構(gòu)建或替換部分對(duì)應(yīng)。為了
10 在修理或制造點(diǎn)處匹配最初設(shè)計(jì)意圖或創(chuàng)建新的最優(yōu)化形狀，可以利 用這些虛擬點(diǎn)。把名義刀路36配準(zhǔn)到在已變換計(jì)算才幾模型上的成組 虛擬點(diǎn)上。然后名義刀路36根據(jù)成組的虛擬點(diǎn)經(jīng)歷剛體變換和形變， 以便把名義刀路36的名義刀具接觸點(diǎn)56與已變換計(jì)算機(jī)模型的成組 虛擬點(diǎn)匹配，以形成多個(gè)形變或變形刀具接觸點(diǎn)58。多個(gè)變形刀具接
15 觸點(diǎn)58形成變形刀路。通過參考隨后的流程圖來更詳細(xì)地解釋配準(zhǔn)、 剛體、變換和形變。在一些示范性實(shí)施例中，名義刀具接觸點(diǎn)56可 以從已變換計(jì)算枳4莫型的成組虛擬點(diǎn)偏移，以形成變形刀路的變形刀 具點(diǎn)58，以便在修理或制造點(diǎn)處匹配設(shè)計(jì)意圖或創(chuàng)建新的最優(yōu)化形 狀。在一些實(shí)施例中，基于本地部件部分的實(shí)際測(cè)量可以調(diào)節(jié)包括部
20 件12的幾何形狀和/或尺寸的最初設(shè)計(jì)。參考圖4,該圖是圖解了被包含在自適應(yīng)加工中的步驟的一 個(gè)示范性實(shí)施例的流程圖。在所圖解的實(shí)施例中，測(cè)量系統(tǒng)14生成 在本地部件部分上的第一組測(cè)量點(diǎn)16，如由步驟60所表示的。計(jì)算 機(jī)20接收來自測(cè)量系統(tǒng)14的第一組測(cè)量點(diǎn)16和部件的計(jì)算機(jī)模型
25 18。然后計(jì)算機(jī)20確定在本地部分上的第一組測(cè)量點(diǎn)16和計(jì)算機(jī)才莫 型18的第二組點(diǎn)之間的偏差，如由步驟62所表示的。計(jì)算機(jī)20把 部件12上的第一組測(cè)量點(diǎn)16分類成剛性塊48和翹曲塊50，如由步 驟64所表示的?；谠诒镜夭糠稚系牡谝唤M點(diǎn)16和計(jì)算機(jī)模型18
10的第二組點(diǎn)之間的偏差來識(shí)別剛性塊48和翹曲塊50。然后把計(jì)算機(jī)模型18配準(zhǔn)到第一組測(cè)量點(diǎn)16上。計(jì)算機(jī) 模型18根據(jù)剛性塊48經(jīng)歷剛體變換和形變，如由步驟66所表示的。 該方法進(jìn)一步包括創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)形變的一組對(duì)應(yīng)點(diǎn)。換句話說，在本地部 5 分44上的測(cè)量點(diǎn)16中的每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)(在剛性塊48和翹曲塊50二者 中)都與在配準(zhǔn)(變換)計(jì)算機(jī)模型18上的最接近點(diǎn)匹配，如由步驟70 所表示的。在翹曲塊50中變換計(jì)算機(jī)模型18包括創(chuàng)建在變換模型中 的一組虛擬點(diǎn)，該組虛擬點(diǎn)是可調(diào)節(jié)的以獲得最初設(shè)計(jì)意圖、新的最 優(yōu)化設(shè)計(jì)或它們的組合。在隨后的段落中描述配準(zhǔn)和剛體變換的細(xì) 10 節(jié)。在所圖解的實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)20獲得在本地部件部分44 上所測(cè)量的一系列n(x， y, z)個(gè)點(diǎn)。然后計(jì)算機(jī)20生成在計(jì)算機(jī)模型 18的(X， Y, Z)點(diǎn)和在本地部件部分44上的n系列測(cè)量的(x， y， z) 點(diǎn)16之間的一系列n個(gè)配對(duì)。在計(jì)算積4莫型18和所測(cè)量的一系列n
15 個(gè)點(diǎn)16之間的n個(gè)配對(duì)中的每一個(gè)配對(duì)都大致;f皮此對(duì)應(yīng)。當(dāng)在計(jì)算 才iMt型18的點(diǎn)和本地部件部分44上的測(cè)量點(diǎn)16之間生成一系列n 個(gè)配對(duì)之后，計(jì)算機(jī)20確定多個(gè)映射函數(shù)，以用于把點(diǎn)位置從計(jì)算 機(jī)模型18映射到本地部件部分44上的點(diǎn)的近似測(cè)量位置上?？梢园?數(shù)學(xué)函數(shù)，比如多項(xiàng)式函數(shù)、三角函數(shù)或者邏輯函數(shù)，使用為映射函
20 數(shù)。計(jì)算機(jī)20最優(yōu)化映射函數(shù)以最小化在計(jì)算機(jī)模型18的點(diǎn)位置到 本地部件部分44上的測(cè)量點(diǎn)16位置之間的距離?？梢园堰m當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué) 函數(shù)使用為最優(yōu)化函數(shù)。在最優(yōu)化映射函數(shù)之后，計(jì)算機(jī)20然后把 點(diǎn)位置^人計(jì)算積4莫型18變換到本地部件部分44上的測(cè)量點(diǎn)16位置。 特別地，最優(yōu)化函數(shù)起到基本函數(shù)的作用以變換計(jì)算積4莫型坐標(biāo)和向
25 量，以反映在本地部件部分44中所測(cè)量的變形。變換使得最初組的 計(jì)算機(jī)模型18的點(diǎn)能夠處于或大致靠近實(shí)際的測(cè)量點(diǎn)16。計(jì)算機(jī)20 使用已變換計(jì)算機(jī)模型的點(diǎn)來生成用于形變的張量，如由步驟70所 表示的。張量可以被指代為廣義線性'量，或'幾何實(shí)體，，該廣義
ii線性'量，或'幾何實(shí)體，相對(duì)于特定空間的基礎(chǔ)的選擇(choice)可以 被表達(dá)為多維陣列，把該張量限定在該空間上。對(duì)名義刀路36的刀具接觸(CC)點(diǎn)應(yīng)用剛體變換，如由步驟 72所表示的。換句話說，在根據(jù)本地部件部分44變換計(jì)算機(jī)模型18 5 之后，計(jì)算機(jī)20根據(jù)已變換計(jì)算機(jī)模型把名義刀路36修改到本地部 件部分44的測(cè)量坐標(biāo)系上。名義刀路36在名義模型坐標(biāo)系中包括多 個(gè)點(diǎn)和向量。在獲得名義刀路36之后，計(jì)算機(jī)20然后獲得最優(yōu)化的 映射函數(shù)。計(jì)算機(jī)20把最優(yōu)化的映射函數(shù)應(yīng)用到名義刀路36上。把 名義刀路36配準(zhǔn)到在已變換計(jì)算機(jī);溪型上所創(chuàng)建的成組虛擬點(diǎn)上。
10 特別地，對(duì)于包括名義刀路36的每一個(gè)點(diǎn)和向量，映射函數(shù)都相對(duì) 于變換模型把刀路移動(dòng)到適當(dāng)?shù)姆较蚝臀恢弥?。在把最?yōu)化的映射函 數(shù)應(yīng)用到名義刀路36上之后，計(jì)算機(jī)20生成變形刀路。根據(jù)變形刀 路38的變形刀具接觸點(diǎn)58來生成用于形變的張量，如由步驟74所 表示的。如先前所討論的，在一些示范性實(shí)施例中，名義刀具接觸點(diǎn)
15 56可以從已變換計(jì)算機(jī)模型的成組虛擬點(diǎn)偏移以形成變形刀路38的 變形刀具點(diǎn)58,以用于在修理或制造的點(diǎn)處匹配最初設(shè)計(jì)意圖或創(chuàng)建 新的最優(yōu)化形狀。對(duì)名義刀路36的修改導(dǎo)致變形刀路38,控制器40 使用它來控制特定的加工/制造過程?？刂破?0然后使用變形刀路38 以根據(jù)最初設(shè)計(jì)意圖、新的最優(yōu)化設(shè)計(jì)或它們的組合來加工部件12。
20 在加工之后，在被力。工的部件12上的測(cè)量點(diǎn)16可以再次與在計(jì)算機(jī) 模型18上的點(diǎn)匹配以檢查用于驗(yàn)證目的的任何偏差，如由步驟78所 表示的。這里所公開的示范性技術(shù)可以被使用在各種數(shù)字控制過程 中，比如鉆孔、銑削、車削、檢驗(yàn)、鍛造、非接觸測(cè)量系統(tǒng)、表面加 工系統(tǒng)等等。
25
參考圖5，該圖是圖解了被包含在使用計(jì)算機(jī)軟件(例如，
被存儲(chǔ)在有形介質(zhì)，比如存儲(chǔ)器上的編碼)的自適應(yīng)加工中的步驟的一 個(gè)示范性實(shí)施例的流程圖。在所圖解的實(shí)施例中，使用測(cè)量工具來測(cè) 量在本地部件部分44上的第一組測(cè)量點(diǎn)16。計(jì)算才幾20經(jīng)由通信端口從測(cè)量工具接收第一組測(cè)量點(diǎn)16，如由步驟80所表示的。計(jì)算機(jī)20 還經(jīng)由通信端口接收部件12的計(jì)算機(jī)模型18。然后使用計(jì)算機(jī)20以 解析點(diǎn)數(shù)據(jù)來獲得點(diǎn)文件，如由步驟82所表示的。換句話說，計(jì)算 機(jī)20確定在本地部分44上的第一組測(cè)量點(diǎn)16和計(jì)算機(jī)模型18的第 5 二組點(diǎn)之間的偏差。計(jì)算機(jī)20把在部件12上的第一組測(cè)量點(diǎn)16分 類成剛性塊48和翹曲塊50。計(jì)算機(jī)20然后運(yùn)行定位軟件程序，如由步驟84所表示的。 把計(jì)算機(jī)模型18配準(zhǔn)到第一組測(cè)量點(diǎn)16上。計(jì)算機(jī)模型18根據(jù)剛 性塊48經(jīng)歷剛體變換。該方法進(jìn)一步包括創(chuàng)建一組對(duì)應(yīng)點(diǎn)以驅(qū)動(dòng)形
10變。換句話說，在本地部分44上的測(cè)量點(diǎn)中的每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)(在剛性 塊48和翹曲塊50 二者中)都與在配準(zhǔn)(變換)計(jì)算枳4莫型18上的最接 近的點(diǎn)匹配。然后計(jì)算機(jī)20運(yùn)行張量程序，如由步驟86所表示的。 計(jì)算機(jī)20使用已變換計(jì)算機(jī)模型的點(diǎn)來生成用于形變的張量。在根據(jù)本地部件部分44已變換計(jì)算機(jī)模型18之后，計(jì)算
15 機(jī)20然后運(yùn)行刀路變換程序，如由步驟88所表示的。計(jì)算機(jī)20根 據(jù)已變換計(jì)算初4莫型18把名義刀路36修改到本地部件部分44的測(cè) 量坐標(biāo)系上。在把最優(yōu)化的適當(dāng)?shù)挠成浜瘮?shù)應(yīng)用到名義刀路36上之 后，計(jì)算機(jī)20生成變形刀路38。根據(jù)變形刀路38的變形刀具接觸點(diǎn) 58來生成用于形變的張量。然后變形刀路38經(jīng)由通信端口被通信到
20 加工工具上以用于加工部件12,如由步驟90所表示的。盡管這里僅僅已圖解和描述了本發(fā)明的某些特征，但是本 領(lǐng)域中的那些技術(shù)人員將能想到許多修改和改變。所以，應(yīng)該理解的 是所附權(quán)利要求意在覆蓋落入本發(fā)明的真實(shí)精神中的所有這些修改 和改變。
權(quán)利要求
1. 一種修理方法，所述方法包括除去部件(12)的變形部分以限定本地部件部分(44)；把替換部分(46)添加到所述本地部件部分(44)上；和基于所述本地部件部分(44)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)并且基于所述部件(12)的一個(gè)或多個(gè)最初設(shè)計(jì)參數(shù)來自適應(yīng)地加工所述替換部分(46)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，盡管通過在機(jī)翼(12)的本地部件部分(44)上選取的測(cè)量表明對(duì)所述機(jī)翼(12)的翹曲和/或損10壞是明顯的，但是自適應(yīng)加工包括加工至少大致與最初機(jī)翼設(shè)計(jì)一致的機(jī)翼(12)上的變形部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括基于所述本地部件部分的實(shí)際測(cè)量來調(diào)節(jié)包括幾何形狀和/或尺寸的最初設(shè)計(jì)。
4. —種計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，所述方法包括接收具有不希望部分的部件(12)的實(shí)際測(cè)量，其中所述不希望部分包括變形、損壞的部分、不希望形狀或它們的組合；和基于所述實(shí)際測(cè)量和最初設(shè)計(jì)意圖、新的優(yōu)化設(shè)計(jì)或它們的組合來變換所述部件(12)的計(jì)算機(jī)模型(18)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于，所述方法包括識(shí)別在所述實(shí)際測(cè)量和所述計(jì)算機(jī)模型(18)中的點(diǎn)之間的偏差。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于，所述方法包括基于在實(shí)際測(cè)量和所述計(jì)算機(jī)模型(18)之間的偏差來識(shí)別25 在所述部件(12)上的剛性塊(48)和翹曲塊(50)。
7. —種操:作自適應(yīng)加工系統(tǒng)(lO)的方法，所述自適應(yīng)加工系統(tǒng)(l0)用于加工具有本地部件部分(44)的部件(12)，所述方法包括測(cè)量在所述本地部件部分(44)上的第一組點(diǎn)(16);通過剛體變換來確定所述部件(12)的計(jì)算才幾;漠型(18)的初始位置，所述剛體變換使用在所述本地部件部分(44)上所測(cè)量的所述第一組點(diǎn)(16)來形成已變換計(jì)算積4莫型；創(chuàng)建在所述已變換計(jì)算機(jī)模型上的第二組點(diǎn)；其中在所述已變換 計(jì)算機(jī)模型上的所述第二組點(diǎn)與在所述本地部件部分(44)上的所述第一組點(diǎn)(16)對(duì)應(yīng)；和通過把所述第 一組點(diǎn)(16)與所述第二組點(diǎn)匹配來使所述已變換計(jì)算機(jī)模型形變。
8. —種操作自適應(yīng)加工系統(tǒng)(10)的方法，所述自適應(yīng)加工系統(tǒng)(IO) 用于加工具有本地部件部分(44)的部件(12)，所述方法包括在表示所述本地部件部分(44)的已變換計(jì)算機(jī)模型的構(gòu)建區(qū)域(46)中創(chuàng)建一組點(diǎn)；和對(duì)名義刀路(36)的多個(gè)名義刀具接觸點(diǎn)(56)應(yīng)用剛體變換和形變，以{更4巴所述名義刀具4妄觸點(diǎn)(56)與該一組點(diǎn)匹配，以形成多個(gè)變形刀 具接觸點(diǎn)(58);其中所述多個(gè)變形刀具接觸點(diǎn)(58)形成變形刀路(38)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，使所述名義刀路(36)的所述多個(gè)名義刀具接觸點(diǎn)(56)形變包括使所述一組點(diǎn)與所述名義刀具接觸點(diǎn)(56)重疊，以形成所述變形刀路(38)的所述多個(gè)變形刀具接觸點(diǎn)(58)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，使所述名義刀路(36)的所述多個(gè)名義刀具接觸點(diǎn)(56)形變包括所述該一組點(diǎn)偏移所述名義刀具接觸點(diǎn)，以形成所述變形刀路(38)的所述多個(gè)變形刀具接觸點(diǎn)(5S)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于自適應(yīng)加工的系統(tǒng)和方法，尤其涉及一種修理方法，其包括除去部件(12)的變形部分以限定本地部件部分(44)和把替換部分(46)添加到該本地部件部分(44)上?；诒镜夭考糠?44)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)并且基于部件(12)的一個(gè)或多個(gè)最初設(shè)計(jì)參數(shù)來自適應(yīng)地加工替換部分(46)。
文檔編號(hào)B23P6/00GK101456112SQ200810187170
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者A·蘭加拉詹, M·R·貝德恩伊, M·格拉哈姆, T·M·海茨曼 申請(qǐng)人:通用電氣公司