用于對(duì)尺寸偏差和工藝能力進(jìn)行定量的方法和裝置的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于對(duì)尺寸偏差和工藝能力進(jìn)行定量的方法和裝置 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0001] 本發(fā)明要求于2014年7月7日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)第62/021，582號(hào)的權(quán)益。 上述專(zhuān)利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以參考的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及制造零件的尺寸偏差的確定，更具體地涉及獨(dú)立于基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)尺寸偏差 和工藝能力進(jìn)行定量。
【背景技術(shù)】
[0003] 當(dāng)設(shè)計(jì)零件（如車(chē)輛部件）時(shí)，可將制造公差賦予設(shè)計(jì)零件的各種尺寸和特征。在 用于批量地制造零件的準(zhǔn)備中，可執(zhí)行該零件的一次或多次試運(yùn)行。對(duì)所制造的測(cè)試零件 進(jìn)行測(cè)量以確定它們?nèi)绾螄?yán)密地符合設(shè)計(jì)零件的限定的規(guī)格。這些比較可以用于計(jì)算制造 工藝能力，并且確定是否需要改變零件或工藝以提高制造工藝能力。
[0004] 僅出于示例，圖1A示出了具有參考點(diǎn)AQ、B。和P。的簡(jiǎn)單三角形零件設(shè)計(jì)。該三角 形可對(duì)應(yīng)于薄的平面型三角形，或者可代表零件的一個(gè)面或截面?？稍邳c(diǎn)A。、B。和P。的量 值和方向上限定可接受的公差。
[0005] 在圖1B中，示出了根據(jù)圖1A的設(shè)計(jì)的示例性制造零件。制造零件上的參考點(diǎn)被 標(biāo)記為Am、BdPPm。圖1B的制造零件可以例如利用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行測(cè)量，或者使用夾具 (fixture)和量規(guī)進(jìn)行人工測(cè)量。當(dāng)把制造零件放置在夾具中或者放置入坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的保 持機(jī)構(gòu)中時(shí)，基于制造零件的所選擇特征將制造零件對(duì)準(zhǔn)。
[0006] 例如，在圖2A中，將制造零件定位在夾具中，使得點(diǎn)Am處在對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)點(diǎn)A0的零 位置。從圖中，可以看出設(shè)計(jì)點(diǎn)B0與制造零件點(diǎn)Bm之間的差異。另外，可以看出設(shè)計(jì)點(diǎn)P0 與制造零件點(diǎn)Pm之間的差異，并且用誤差箭頭el來(lái)標(biāo)記該差異。
[0007] 在圖2B中，不同的基準(zhǔn)點(diǎn)是用于固定制造零件。在這種情況下，將制造零件點(diǎn)Bm 固定到夾具中的零點(diǎn)從而對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)點(diǎn)B0。相對(duì)于圖2A，設(shè)計(jì)點(diǎn)P0與制造零件點(diǎn)Pm之間 的誤差（用e2標(biāo)記）已在量值和方向兩者上發(fā)生了變化。另外，現(xiàn)在在制造零件點(diǎn)Bm中 沒(méi)有測(cè)量誤差，但在設(shè)計(jì)點(diǎn)Am中出現(xiàn)測(cè)量誤差。正如從該簡(jiǎn)單的實(shí)例中可以看出，對(duì)基準(zhǔn) 點(diǎn)的選擇可以改變?cè)O(shè)計(jì)點(diǎn)的測(cè)量誤差。當(dāng)確定零件的工藝能力時(shí)這會(huì)導(dǎo)致不確定性和誤差 并且導(dǎo)致難以確定零件的哪些點(diǎn)引起制造問(wèn)題。
[0008] 這里所提供的【背景技術(shù)】的描述是為了概括地介紹本發(fā)明上下文的目的。本發(fā)明的 發(fā)明人的工作（就本【背景技術(shù)】一節(jié)中所描述的內(nèi)容以及本發(fā)明的各方面而言，其可以不成 為申請(qǐng)時(shí)的現(xiàn)有技術(shù)）并非以明確的方式或者以隱含的方式被認(rèn)為是針對(duì)本發(fā)明的現(xiàn)有 技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 方法包括：接收對(duì)應(yīng)于根據(jù)第一設(shè)計(jì)利用第一制造工藝所制造的第一零件的測(cè)量 點(diǎn)的多個(gè)值。第一設(shè)計(jì)規(guī)定了測(cè)量點(diǎn)的設(shè)計(jì)值。該方法還包括基于所接收的值而計(jì)算第一 零件的參考點(diǎn)。該方法還包括基于第一零件的參考點(diǎn)與第一設(shè)計(jì)的參考點(diǎn)之間的差異而對(duì) 接收值進(jìn)行轉(zhuǎn)換。該方法還包括：對(duì)轉(zhuǎn)換值實(shí)施旋轉(zhuǎn)變換以形成變換值。旋轉(zhuǎn)變換包括第 一角度。該方法還包括：確定使變換值與規(guī)定的設(shè)計(jì)值之間的偏差最小化的第一角度的第 一值。該方法還包括計(jì)算（i)對(duì)應(yīng)于第一值的轉(zhuǎn)換值與（ii)規(guī)定的設(shè)計(jì)值之間的偏差。該 方法還包括基于第一零件的計(jì)算偏差和多個(gè)其它零件的計(jì)算偏差而計(jì)算第一制造工藝的 工藝度量。該方法還包括：基于工藝度量選擇性地實(shí)施以下中的至少一種操作（i)對(duì)第一 制造工藝進(jìn)行調(diào)整、和（ii)選擇用于制造第一設(shè)計(jì)的不同工藝選擇。
[0010] 在其它特征中，工藝度量是工藝能力和工藝能力指數(shù)中的至少一個(gè)。在其它特征 中，測(cè)量點(diǎn)的各點(diǎn)的多個(gè)值包括一組坐標(biāo)。對(duì)接收值進(jìn)行轉(zhuǎn)換包括：通過(guò)從第一零件的參考 點(diǎn)的坐標(biāo)中減去第一設(shè)計(jì)的參考點(diǎn)的坐標(biāo)而確定轉(zhuǎn)換坐標(biāo)，對(duì)于測(cè)量點(diǎn)的各點(diǎn)，通過(guò)從該 點(diǎn)的一組坐標(biāo)中減去轉(zhuǎn)換坐標(biāo)而生成轉(zhuǎn)換值。
[0011] 在其它特征中，測(cè)量點(diǎn)的各點(diǎn)的多個(gè)值包括一組坐標(biāo)。第一設(shè)計(jì)的參考點(diǎn)的坐標(biāo) 為零。對(duì)接收值進(jìn)行轉(zhuǎn)換包括：對(duì)于測(cè)量點(diǎn)的各點(diǎn)，通過(guò)從該點(diǎn)的一組坐標(biāo)中減去第一零件 的參考點(diǎn)的坐標(biāo)而生成轉(zhuǎn)換值。旋轉(zhuǎn)變換的實(shí)施使轉(zhuǎn)換值圍繞零點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。
[0012] 在其它特征中，第一設(shè)計(jì)的參考點(diǎn)是第一設(shè)計(jì)的質(zhì)心。第一零件的參考點(diǎn)是第一 零件的質(zhì)心。在其它特征中，所述方法還包括計(jì)算第一設(shè)計(jì)的參考點(diǎn)，其中第一設(shè)計(jì)的參考 點(diǎn)是第一設(shè)計(jì)的質(zhì)心。在其它特征中，確定第一值包括：基于每個(gè)變換值與各自的規(guī)定設(shè)計(jì) 值之間的各單獨(dú)偏差的平方的總和，使誤差度量最小化。在其它特征中，所述方法還包括： 測(cè)量與第一零件的測(cè)量點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的值。
[0013] 在其它特征中，所述方法還包括利用第一制造工藝制造第一零件。在其它特征中， 基于第一零件的計(jì)算偏差和多個(gè)其它零件的計(jì)算偏差，而計(jì)算第一制造工藝的工藝度量。 在其它特征中，所述方法還包括基于該工藝度量和第二制造工藝的工藝度量對(duì)第一制造工 藝與第二制造工藝進(jìn)行比較。在其它特征中，所述方法還包括確定多個(gè)工藝度量，包括其中 多個(gè)工藝度量的每個(gè)工藝度量對(duì)應(yīng)于第一設(shè)計(jì)的測(cè)量點(diǎn)的各個(gè)點(diǎn)的工藝度量。
[0014] 在其它特征中，所述方法還包括：響應(yīng)于該工藝度量，實(shí)施以下步驟中的至少一 個(gè)：（i)修改第一設(shè)計(jì)和（ii)修改第一設(shè)計(jì)的一個(gè)或多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的公差。在其它特征中， 旋轉(zhuǎn)變換包括第二角度和第三角度。旋轉(zhuǎn)變換包括：圍繞第一零件的第一坐標(biāo)系統(tǒng)的z軸 旋轉(zhuǎn)達(dá)第一角度，從而形成第二坐標(biāo)系統(tǒng)；圍繞第二坐標(biāo)系統(tǒng)的X軸旋轉(zhuǎn)達(dá)第二角度，從而 形成第三坐標(biāo)系統(tǒng)；以及，圍繞第三坐標(biāo)系統(tǒng)的z軸旋轉(zhuǎn)達(dá)第三角度。
[0015] 非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中存儲(chǔ)有可在處理器中執(zhí)行的指令，并且這些指令配置 成執(zhí)行接收對(duì)應(yīng)于根據(jù)第一設(shè)計(jì)利用第一制造工藝所制造的第一零件的測(cè)量點(diǎn)的多個(gè)值。 第一設(shè)計(jì)規(guī)定測(cè)量點(diǎn)的設(shè)計(jì)值。所述指令進(jìn)一步配置成基于接收值而執(zhí)行第一零件的參考 點(diǎn)的計(jì)算。所述指令進(jìn)一步配置成基于第一零件的參考點(diǎn)與第一設(shè)計(jì)的參考點(diǎn)之間的差異 執(zhí)行對(duì)接收值的轉(zhuǎn)換。所述指令還配置成對(duì)轉(zhuǎn)換值執(zhí)行實(shí)施旋轉(zhuǎn)變換而生成變換值。旋轉(zhuǎn) 變換包括第一角度。所述指令還配置成確定使變換值與規(guī)定的設(shè)計(jì)值之間的偏差最小化的 第一角度的第一值。所述指令還配置成執(zhí)行計(jì)算（i)對(duì)應(yīng)于第一值的變換值與（ii)規(guī)定 的設(shè)計(jì)值之間的偏差。所述指令還配置成基于第一零件的計(jì)算偏差和多個(gè)其它零件的計(jì)算 偏差而執(zhí)行計(jì)算第一制造工藝的工藝度量。所述指令還配置成基于工藝度量選擇性地執(zhí)行 以下中的至少一個(gè)：（i)對(duì)第一制造工藝進(jìn)行調(diào)整和（ii)對(duì)用于制造第一設(shè)計(jì)的不同工藝 進(jìn)行選擇。
[0016] 在其它特征中，工藝度量是工藝能力和工藝能力指數(shù)中的一個(gè)。在其它特征中，測(cè) 量點(diǎn)的各點(diǎn)的多個(gè)值包括一組坐標(biāo)。對(duì)接收值進(jìn)行轉(zhuǎn)換包括：通過(guò)從第一零件的參考點(diǎn)的 坐標(biāo)中減去第一設(shè)計(jì)的參考點(diǎn)的坐標(biāo)而確定轉(zhuǎn)換坐標(biāo)，并且對(duì)于測(cè)量點(diǎn)的各點(diǎn)，通過(guò)從該 點(diǎn)的一組坐標(biāo)中減去轉(zhuǎn)換坐標(biāo)而生成轉(zhuǎn)換值。
[0017] 在其它特征中，測(cè)量點(diǎn)的各點(diǎn)的多個(gè)值包括一組坐標(biāo)。用于第一設(shè)計(jì)的參考點(diǎn)的 這些坐標(biāo)為零。對(duì)接收值進(jìn)行轉(zhuǎn)換包括：對(duì)于測(cè)量點(diǎn)的各點(diǎn)，通過(guò)從該點(diǎn)的一組坐標(biāo)中減去 第一零件的參考點(diǎn)的坐標(biāo)而生成轉(zhuǎn)換值。旋轉(zhuǎn)變換的實(shí)施使轉(zhuǎn)換值圍繞零點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。
[0018] 在其它特征中，第一設(shè)計(jì)的參考點(diǎn)是第一設(shè)計(jì)的質(zhì)心。第一零件的參考點(diǎn)是第一 零件的質(zhì)心。在其它特征中，所述指令還配置成計(jì)算第一設(shè)計(jì)的參考點(diǎn)，其中第一設(shè)計(jì)的參 考點(diǎn)是第一設(shè)計(jì)的質(zhì)心。在其它特征中，確定第一值包括基于每個(gè)變換值與各自的規(guī)定的 設(shè)計(jì)值之間的各單獨(dú)偏差的平方的總和而使誤差度量最小化。在其它特征中，所述指令還 配置成測(cè)量與第一零件的測(cè)量點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的值。
[0019] 在其它特征中，指令還配置成利用第一制造工藝執(zhí)行制造第一零件。在其它特征 中，基于第一零件的計(jì)算偏差和多個(gè)其它零件的計(jì)算偏差而計(jì)算第一制造工藝的工藝度 量。在其它特征中，所述指令還配置成基于所述工藝度量和第二制造工藝的工藝度量對(duì)第 一制造工藝與第二制造工藝進(jìn)行比較。在其它特征中，所述指令還配置成確定多個(gè)工藝度 量，包括其中多個(gè)工藝度量中的每個(gè)工藝度量對(duì)應(yīng)于第一設(shè)計(jì)的測(cè)量點(diǎn)中的各自一個(gè)的工 藝度量。
[0020] 在其它特征中，所述指令還配置成響應(yīng)于工藝度量執(zhí)行以下操作中的至少一個(gè)： (i)修改第一設(shè)計(jì)、和（ii)修改第一設(shè)計(jì)的一個(gè)或多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的公差。在其它特征中，旋轉(zhuǎn) 變換包括第二角度和第三角度。旋轉(zhuǎn)變換包括圍繞第一零件的第一坐標(biāo)系統(tǒng)的Z軸旋轉(zhuǎn)達(dá) 第一角度，從而形成第二坐標(biāo)系統(tǒng)；圍繞第二坐標(biāo)系統(tǒng)的X軸旋轉(zhuǎn)達(dá)第二角度，從而形成第 三坐標(biāo)系統(tǒng)；以及，圍繞第三坐標(biāo)系統(tǒng)的Z軸旋轉(zhuǎn)達(dá)第三角度。
[0021] 測(cè)量系統(tǒng)接收規(guī)定第一設(shè)計(jì)的測(cè)量點(diǎn)的設(shè)計(jì)值、及與根據(jù)第一設(shè)計(jì)利用第一工藝 所制造的第一零件的測(cè)量點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的值。該系統(tǒng)計(jì)算第一零件的參考點(diǎn)，并且基于第一設(shè) 計(jì)的第一零件的參考點(diǎn)之間的差異對(duì)接收值進(jìn)行轉(zhuǎn)換。所述系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)模塊。該模塊用 第一角度對(duì)轉(zhuǎn)換值實(shí)施旋轉(zhuǎn)變換。所述系統(tǒng)包括誤差最小化模塊，該模塊確定使變換值與 規(guī)定的設(shè)計(jì)值之間的偏差最小化第一角度的第一值。所述系統(tǒng)包括誤差確定模塊，該模塊 計(jì)算變換值與規(guī)定的設(shè)計(jì)值之間的偏差。所述系統(tǒng)包括分析模塊，該模炔基于計(jì)算偏差而 計(jì)算第一工藝的工藝度量。
[0022] 在其它特征中，工藝度量是