專利名稱：使用反向加工使部件共形的制作方法
使用反向加工使部件共形
背景技術(shù)：
本公開一般地涉及制造共形部件(conforming component)，和具體地涉及通過使用機(jī)器人/機(jī)械反向加工(reverse engineer)第一部件并且然后使用相同機(jī)器人/機(jī)械修改第二部件使其與第一部件共形，從而使第一和第二部件共形的方法和設(shè)備。飛行器的主要結(jié)構(gòu)部件的連接，例如，機(jī)翼至機(jī)身的連接，是飛行器最后裝配所需全部時(shí)間的重要部分。飛行器最后裝配的總的周期時(shí)間可以是例如且不限于三天，并且連接主要結(jié)構(gòu)部件所需時(shí)間的減少是通常通過彼此相鄰放置部件和然后使用多級(jí)鉆孔過程穿過部件鉆孔，連接飛行器的主要結(jié)構(gòu)部件。多級(jí)鉆孔保證較高的孔質(zhì)量和部件中最小的毛刺。在多級(jí)鉆孔過程中鉆每一個(gè)孔可能需要大約15分鐘，并且可能需要鉆數(shù)百個(gè)孔以便于將機(jī)翼連接至飛行器機(jī)身。因此，整個(gè)的飛行器裝配過程可能相當(dāng)緩慢。同樣地，在多級(jí)鉆孔過程中存在產(chǎn)生超出公差之外的孔的相當(dāng)大的可能性，這可導(dǎo)致進(jìn)一步的延遲。已提議許多解決方案以加速鉆孔操作以便減少飛行器部件的連接周期時(shí)間。提議的解決方案包括在要連接的兩個(gè)部件中鉆尺寸不足的孔，和然后當(dāng)連接部件時(shí)擴(kuò)孔至全尺寸。該提議的解決方案避免多級(jí)鉆孔過程并且可以減少裝配時(shí)間。但是，提議的解決方案仍需要大量的鉆孔工作并且超出公差之外的孔的可能性仍然存在。在另一提議的解決方案中，鉆要連接的部件至例行尺寸，S卩，不使用任何反向加工繪制尺寸。但是，在該提議的解決方案中公差要求嚴(yán)格得多。具體地，每一個(gè)部件的公差要求被最大化，因?yàn)槊恳粋€(gè)部件是在沒有關(guān)于其它部件的所鉆孔位置的最新信息下鉆孔的。 當(dāng)考慮可能影響部件的最終配合的所有方面時(shí)，該公差要求可能成為難以實(shí)現(xiàn)的。另一提議的解決方案是反向加工第一部件并且然后機(jī)械加工第二部件以共形于第一部件。通過計(jì)量學(xué)進(jìn)行反向加工，并且可能引入除機(jī)械誤差之外的第二套誤差。因此，具有克服在使部件共形中的上述問題的方法和設(shè)備是有利的。發(fā)明簡述在一個(gè)有利的實(shí)施方式中，使部件共形的方法可以包括使用共形工具 (conforming tool)測量第一部件，和基于測量記錄第一部件的位置數(shù)據(jù)。使用位置數(shù)據(jù)可以產(chǎn)生共形工具的路徑，并且基于產(chǎn)生的路徑通過移動(dòng)相同共形工具可以修改第二部件。在另一有利的實(shí)施方式中，使部件共形的方法可以包括使用共形工具測量第一部件的第一特征，和基于測量記錄第一特征的位置數(shù)據(jù)。使用位置數(shù)據(jù)可以提供共形工具的路徑，并且基于提供的路徑通過移動(dòng)相同共形工具在第二部件上可以形成與第一部件上的第一特征共形的第二特征。在仍另一有利的實(shí)施方式中，使部件共形的設(shè)備可以包括測量第一部件的共形工具，和基于測量提供共形工具的路徑以修改第二部件的控制器。設(shè)備還可以包括用于沿提供的路徑移動(dòng)相同共形工具以修改第二部件的驅(qū)動(dòng)器。在仍另一有利的實(shí)施方式中，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以包括存儲(chǔ)用于使部件共形的計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可記錄介質(zhì)。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品也可以包括使用共形工具測量第一部件的計(jì)算機(jī)可用程序代碼，和基于測量記錄第一部件的位置數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)可用程序代碼。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品也可以包括使用測量的位置數(shù)據(jù)提供共形工具的路徑的計(jì)算機(jī)可用程序代碼，和基于提供的路徑通過移動(dòng)相同共形工具修改第二部件的計(jì)算機(jī)可用程序代碼。在仍另一有利的實(shí)施方式中，使飛行器部件上的孔共形的方法可以包括用連接至機(jī)器人臂的測量構(gòu)件測量第一飛行器部件的第一孔，并且基于測量記錄第一孔的位置數(shù)據(jù)。可以根據(jù)記錄的位置數(shù)據(jù)提供第一孔的圖，可以使用圖修改CAD文件，基于CAD文件可以為機(jī)器人產(chǎn)生數(shù)字控制的路徑，并且可以下載數(shù)字控制的路徑至機(jī)器人?？梢詮臋C(jī)器人臂移去測量構(gòu)件以使同樣連接至機(jī)器人臂的鉆暴露，和基于下載的數(shù)字控制的路徑，通過移動(dòng)同樣連接至機(jī)器人臂的鉆，可以在與第一飛行器部件上的第一孔共形的第二飛行器部件上鉆第二孔。13.用于使部件共形的方法，包括使用共形工具測量第一部件的第一特征；基于所述測量記錄所述第一特征的位置數(shù)據(jù)；使用所述位置數(shù)據(jù)提供所述共形工具的路徑；和基于所提供的路徑，通過移動(dòng)相同共形工具在第二部件上形成與所述第一部件上的所述第一特征共形的第二特征。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中使用共形工具測量第一部件的第一特征包括使用所述共形工具的力量控制運(yùn)動(dòng)測量所述第一部件的所述第一特征。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中使用所述位置數(shù)據(jù)提供所述共形工具的路徑包括根據(jù)所記錄的位置數(shù)據(jù)提供所述第一特征的圖；使用所述圖修改CAD文件；基于所述CAD文件產(chǎn)生所述共形工具的數(shù)字控制的路徑；和下載所述數(shù)字控制的路徑至所述共形工具，且其中基于所述提供的路徑通過移動(dòng)相同共形工具在所述第二部件上形成所述第二特征包括基于所下載的數(shù)字控制的路徑，通過移動(dòng)相同共形工具在所述第二部件上形成所述第二特征。16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一特征包括第一孔，且其中基于所述提供的路徑，通過移動(dòng)相同共形工具在第二部件上形成與所述第一部件上的所述第一特征共形的第二特征包括在所述第二部件中形成第二孔。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中在所述第二部件中形成第二孔包括在所述第二部件中鉆所述第二孔。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一部件和所述第二部件包括要連接的飛行器部件。19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一特征包括表面特征，且其中基于所述提供的路徑，通過移動(dòng)相同共形工具在第二部件上形成與所述第一部件上的所述第一特征共形的第二特征包括在所述第二部件上形成第二表面特征。26.計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括存儲(chǔ)用于使部件共形的計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可記錄介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括使用共形工具測量第一部件的計(jì)算機(jī)可用程序代碼；基于所述測量記錄所述第一部件的位置數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)可用程序代碼；使用所述位置數(shù)據(jù)提供所述共形工具的路徑的計(jì)算機(jī)可用程序代碼；和基于所提供的路徑，通過移動(dòng)相同共形工具修改第二部件的計(jì)算機(jī)可用程序代碼。27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中使用共形工具測量所述第一部件的所述計(jì)算機(jī)可用程序代碼包括使用所述共形工具的力量控制的運(yùn)動(dòng)測量所述第一部件的計(jì)算機(jī)可用程序代碼。28.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中使用所述位置數(shù)據(jù)提供所述共形工具的路徑的所述計(jì)算機(jī)可用程序代碼包括根據(jù)所記錄的位置數(shù)據(jù)提供所述部件的圖的計(jì)算機(jī)可用程序代碼；使用所述圖修改CAD文件的計(jì)算機(jī)可用程序代碼；基于所述CAD文件，產(chǎn)生所述共形工具的數(shù)字控制的路徑的計(jì)算機(jī)可用程序代碼。29.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中使用共形工具測量所述第一部件的所述計(jì)算機(jī)可用程序代碼包括用連接至機(jī)器人臂的測量構(gòu)件測量所述第一部件的第一特征的計(jì)算機(jī)可用程序代碼，且其中基于所述提供的路徑使用相同共形工具修改所述第二部件的所述計(jì)算機(jī)可用程序代碼包括用同樣連接至所述機(jī)器人臂的修改構(gòu)件在所述第二部件上形成第二特征的計(jì)算機(jī)可用程序代碼。30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述第一特征包括所述第一部件中的第一孔，且其中用同樣連接至所述機(jī)器人臂的修改構(gòu)件在所述第二部件上形成第二特征的所述計(jì)算機(jī)可用程序代碼包括在所述第二部件中鉆第二孔的計(jì)算機(jī)可用程序代碼。31.使在飛行器部件上的孔共形的方法，包括用連接至機(jī)器人臂的測量構(gòu)件測量第一飛行器部件的第一孔；基于所述測量記錄所述第一孔的位置數(shù)據(jù)；根據(jù)所記錄的位置數(shù)據(jù)提供所述第一孔的圖；
使用所述圖修改CAD文件；基于所述CAD文件產(chǎn)生所述機(jī)器人的數(shù)字控制的路徑；和下載所述數(shù)字控制的路徑至所述機(jī)器人；從所述機(jī)器人臂移去所述測量構(gòu)件以使同樣連接至所述機(jī)器人臂的鉆暴露；和基于所下載的數(shù)字控制的路徑，通過移動(dòng)同樣連接至所述機(jī)器人臂的所述鉆在第二飛行器部件上鉆與所述第一飛行器部件上的所述第一孔共形的第二孔。在本公開的各種實(shí)施方式中特征、功能和優(yōu)點(diǎn)可以獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)，或者可以在仍其他實(shí)施方式中結(jié)合，其中進(jìn)一步的細(xì)節(jié)可以通過參考下列描述和附圖可見。


在所附權(quán)利要求中闡明據(jù)信為有利的實(shí)施方式的特性的新穎特征。但是，當(dāng)連同附圖閱讀時(shí)，通過參考本公開有利的實(shí)施方式的下列詳細(xì)描述將最好地理解有利的實(shí)施方式、以及使用的優(yōu)選方式、其進(jìn)一步的目的及優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是圖解飛行器制造和維修方法的圖，在其中可以實(shí)施有利的實(shí)施方式；圖2是根據(jù)有利的實(shí)施方式的飛行器的圖；圖3是圖解根據(jù)有利的實(shí)施方式的部件共形系統(tǒng)的方框圖；圖4是圖解根據(jù)有利的實(shí)施方式的共形工具的圖；圖5A是圖解根據(jù)有利的實(shí)施方式的測量構(gòu)件的圖；圖5B是圖解根據(jù)有利的實(shí)施方式的修改構(gòu)件的圖；圖6是根據(jù)有利的實(shí)施方式的控制器的圖；圖7是根據(jù)有利的實(shí)施方式的使部件共形的方法的流程圖；和圖8是根據(jù)有利的實(shí)施方式的使第一和第二部件共形的方法的流程圖。發(fā)明詳述更具體地參考附圖，可以在如圖1中所示的飛行器制造和維修方法100以及如圖2 中所示的飛行器200的情況中描述公開的實(shí)施方式。在生產(chǎn)前的期間，飛行器制造和維修方法100可以包括飛行器200的計(jì)劃書和設(shè)計(jì)102和材料采購104。在生產(chǎn)期間，進(jìn)行部件和子配件制造106和飛行器200的系統(tǒng)集成108。其后，飛行器200可以進(jìn)行證書的發(fā)給和交付110，以置于使用112中。當(dāng)客戶使用時(shí)，安排飛行器 200的常規(guī)維護(hù)和維修114的時(shí)間表(其也可包括修改、重新配置、重新磨光等等)。飛行器制造和維修方法100的每一個(gè)過程可以由系統(tǒng)集成者、第三方和/或經(jīng)營者(例如，客戶)完成或者進(jìn)行。為描述的目的，系統(tǒng)集成者可以包括而不限于任意數(shù)量的飛行器制造商和主要系統(tǒng)分包商；第三方可以包括例如而不限于任意數(shù)量的供貨商、分包商和供應(yīng)商；以及經(jīng)營者可以是航空公司、租賃公司、軍事實(shí)體、維修組織等等。如圖2中所示，飛行器制造和維修方法100生產(chǎn)的飛行器200可以包括機(jī)體202 與多個(gè)系統(tǒng)204以及內(nèi)部206。系統(tǒng)204的實(shí)例包括一個(gè)或多個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)208、電系統(tǒng)210、 水力系統(tǒng)212和環(huán)境系統(tǒng)214。在該實(shí)例中可以包括任意數(shù)量的其他系統(tǒng)。盡管顯示的是航空航天實(shí)例，但公開的原理可用于其他工業(yè)，諸如汽車工業(yè)。在飛行器制造和維修方法100的任意一個(gè)或多個(gè)階段期間可以使用在此實(shí)施的設(shè)備和方法。例如，不限于，當(dāng)飛行器200在使用中時(shí)，以與生產(chǎn)的部件或者子配件相似的方式可以加工或者制造對(duì)應(yīng)于部件和子配件制造106的部件或者子配件。同樣地，在部件和子配件制造106和系統(tǒng)集成108期間可以利用一個(gè)或多個(gè)設(shè)備實(shí)施方式、方法實(shí)施方式、或者其結(jié)合，例如，不限于，通過顯著加速飛行器200的裝配或者減少飛行器200的成本。作為具體的實(shí)例，在部件和子配件制造106和系統(tǒng)集成108期間可以實(shí)施有利的實(shí)施方式以連接飛行器部件。有利的實(shí)施方式提供使部件——例如，當(dāng)裝配飛行器時(shí)要連接的飛行器部件—— 共形的方法和設(shè)備。不同的有利的實(shí)施方式認(rèn)識(shí)到，當(dāng)通過使用相同工具測量第一部件和修改第二部件以共形于第一部件，使第一和第二部件共形時(shí)，可以使超出公差的情形最小化。因?yàn)樵诘诙考薷钠陂g工具結(jié)構(gòu)將與在第一部件測量期間的工具結(jié)構(gòu)相似，可以使超出公差的情形最小化。如果通過與修改第二部件的工具不同的工具完成第一部件的測量，超出公差的情形可能是較多的，因?yàn)椴煌墓ぞ呔哂胁煌恼`差特性。通過使用相同機(jī)
7械反向加工第一部件和修改第二部件，減少超出誤差的情形，并且可以減少連接第一部件和第二部件所需要的總時(shí)間。不同的有利的實(shí)施方式認(rèn)識(shí)到并且考慮使用力量控制以在修改第二部件以共形于第一部件中使超出誤差的情形最小化。具體地，當(dāng)在第一部件上移動(dòng)共形工具以反向加工第一部件時(shí)，使用力量控制對(duì)通過共形工具測量的第一部件實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和一致的接觸壓力，并且然后使用反向加工，以通過完成測量的相同工具產(chǎn)生用于修改第二部件的有利的路徑，以使第二部件與第一部件共形。現(xiàn)在參考圖3，根據(jù)有利的實(shí)施方式描述圖解部件共形系統(tǒng)的方框圖。在該實(shí)例中，以參考數(shù)字300表示部件共形系統(tǒng)，并且一般地包括共形工具302，其用于測量第一部件諸如部件304和用于修改第二部件諸如部件305，以使第二部件305與第一部件304共形，以及控制器306，其用于控制共形工具302的操作。在圖3中圖解的有利的實(shí)施方式中， 共形工具302作為機(jī)器人302執(zhí)行。在其他有利的實(shí)施方式中，共形工具可以作為機(jī)械工具或者并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床(parallel kinematic machine)執(zhí)行。機(jī)器人302包括支持機(jī)器人臂310的機(jī)器人主體308。機(jī)器人臂310起著自動(dòng)化操作器的功能并且通過運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器311能夠沿著多個(gè)軸例如五個(gè)或和六個(gè)軸運(yùn)動(dòng)，并且在其外部末端具有測量構(gòu)件312和修改構(gòu)件314。修改構(gòu)件314可以是用于在第二部件305上完成期望的修改操作的任何適當(dāng)工具。在一個(gè)有利的實(shí)施方式中，修改構(gòu)件314可以作為鉆實(shí)施，以將孔322鉆入或者鉆過第二部件305。根據(jù)其他有利的實(shí)施方式，修改構(gòu)件314可以是對(duì)第二部件305進(jìn)行其他類型修改以使第二部件與第一部件304共形的工具。測量構(gòu)件312可以使用力量控制測量第一部件304的特征的當(dāng)前位置和/或情況。具體地，通過機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器311控制機(jī)器人臂310以在用接觸力測量的第一部件304 的第一特征320上移動(dòng)測量構(gòu)件312，在測量期間保持該接觸力穩(wěn)定和一致，不管測量工具相對(duì)于第一部件304的第一特征320的位置如何。根據(jù)本公開有利的實(shí)施方式，第一特征 320包括孔320和測量構(gòu)件312包括圍繞修改構(gòu)件314的可拆卸地安裝的套筒330?？梢允固淄?30的尺寸合適以延伸進(jìn)入孔320內(nèi)并且在孔320內(nèi)恰好地配合，以便可以保持套筒330的接觸表面323與孔320的側(cè)壁表面3M接觸，以通過方量控制在箭頭334大體表示的力量方向測量側(cè)壁表面324的表面幾何形狀，給出孔位置和方向。在另一有利的實(shí)施方式中，測量構(gòu)件可以是代替測量構(gòu)件的固體塊(solid piece) 0當(dāng)通過機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器311移動(dòng)機(jī)器人臂310以使套筒330沿著第一部件304的側(cè)壁表面3 的表面輪廓前進(jìn)時(shí)——其中套筒330的接觸表面323通過力量控制334與側(cè)壁表面3M有效地接觸，通過測量構(gòu)件312可以探測套筒前進(jìn)的路徑。具體地，當(dāng)在第一部件 304中的孔320中移動(dòng)套筒330時(shí)可以測量代表套筒330的位置的位置數(shù)據(jù)338，并且在控制器306中記錄位置數(shù)據(jù)338以形成位置數(shù)據(jù)記錄340。然后可以根據(jù)位置數(shù)據(jù)產(chǎn)生孔 320的側(cè)壁表面324的圖342，并且使用該圖修改CAD文件344以允許產(chǎn)生需要的數(shù)字控制的(NC)路徑346，用于操作修改構(gòu)件修改第二部件305以共形于第一部件304?？梢赞D(zhuǎn)化 NC路徑為機(jī)器語言，如348所示。如350所示，然后可以下載轉(zhuǎn)化的NC路徑至機(jī)器人臂以控制機(jī)器人臂310的運(yùn)動(dòng)，并且因此，通過機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器311控制修改構(gòu)件314的運(yùn)動(dòng)。相對(duì)于修改構(gòu)件314的中心線(軸)335，套筒330的接觸表面323在固定的位置。因此，測量構(gòu)件上的接觸表面323總是可以追溯到適合于修改第二部件306的修改構(gòu)件。在修改構(gòu)件包括鉆的有利的實(shí)施方式中，測量構(gòu)件312上的接觸表面323總是可以追溯到鉆末端336和鉆的中心線(軸)335。在測量操作期間，套筒330可以完全延伸進(jìn)入第一部件304中的孔320。套筒330 可以具有與孔320的預(yù)期的內(nèi)部形狀匹配的形狀。在這點(diǎn)上，如果用埋頭鉆形成孔320，套筒330可以具有相同的埋頭鉆幾何形狀。使套筒330的尺寸合適以滑配合地進(jìn)入孔320，以便可以使用力量控制精確地完成該配合。結(jié)果，可以精確地測量第一部件304中的孔320的方向和位置。在測量操作之后，機(jī)器人臂310相對(duì)于第二部件305定位并且除去套筒330以使修改構(gòu)件314暴露，或者可選地，可以除去測量構(gòu)件并且以修改構(gòu)件代替測量構(gòu)件。根據(jù)有利的實(shí)施方式，通過用第二部件代替第一部件或者通過移動(dòng)機(jī)器人302至鄰近第二部件 305或者到第二部件305上，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人臂相對(duì)于第二部件的定位。在機(jī)器人相對(duì)于第二部件定位之后，操作修改構(gòu)件314以在第二部件305中形成孔322，例如且不限于，通過在第二部件305中鉆孔322。如上所指出，如350所示下載至機(jī)器人臂310的轉(zhuǎn)化的NC路徑可以用于控制機(jī)器人臂310的運(yùn)動(dòng)，并且因此，通過機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器311控制修改構(gòu)件314的運(yùn)動(dòng)以形成孔?，F(xiàn)在參考圖4，根據(jù)有利的實(shí)施方式描述圖解共形工具的圖。在該實(shí)例中，共形工具400作為機(jī)器人400實(shí)施并且是圖3中機(jī)器人302的一種實(shí)施的實(shí)例。在該實(shí)例中，機(jī)器人400包括機(jī)器人主體402和機(jī)器人臂404。機(jī)器人400可以是獨(dú)立式的結(jié)構(gòu)，可以鄰近要測量的第一部件406并且鄰近要修改的第二部件408進(jìn)行放置，或者可以通過吸盤、帶、 或者另一安裝機(jī)構(gòu)直接安裝機(jī)器人主體402至部件。第一部件406是圖3中第一部件304 的一種實(shí)施的實(shí)例，而第二部件408是圖3中第二部件305的一種實(shí)施的實(shí)例。圖4圖解安裝在機(jī)器人臂404的末端407的測量構(gòu)件410和修改構(gòu)件412。測量構(gòu)件410是圖3中測量構(gòu)件312的一種實(shí)施的實(shí)例，并且修改構(gòu)件412是圖3中修改構(gòu)件 314的一種實(shí)施的實(shí)例。根據(jù)圖4中圖解的有利的實(shí)施方式，例如，通過夾住測量構(gòu)件的側(cè)面的平頭螺絲418，或者通過另一連接機(jī)構(gòu)，測量構(gòu)件410適合于在第一部件406上的測量過程期間可拆卸地連接至機(jī)器人臂404的末端407，并且然后被除去以使修改構(gòu)件412暴露，用于第二部件408上的修改過程。根據(jù)另一有利的實(shí)施方式，可以除去測量構(gòu)件并且用修改構(gòu)件代替。圖4圖解機(jī)器人臂404，其被放置以使測量構(gòu)件410在測量過程期間延伸進(jìn)入第一部件406的孔420。在有利的實(shí)施方式中，第一和第二部件406和408包括彼此共形的第一和第二部件，并且測量構(gòu)件410包括用于測量第一部件406中的孔420的側(cè)壁表面424的套筒，和修改構(gòu)件412包括用于在第二部件408中鉆共形于第一部件406中的孔420的孔的鉆，使得部件可以，例如且不限于，適當(dāng)?shù)剡B接在一起。在其他有利的實(shí)施方式中，修改構(gòu)件412可以是用于在第二部件上形成特征以與第一部件上的特征共形的任意種類的工具。現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5A和5B，圖5A是圖解根據(jù)有利的實(shí)施方式的測量構(gòu)件的圖，和圖5B 是圖解根據(jù)有利的實(shí)施方式的修改構(gòu)件的圖。具體地，圖5A是圖4中機(jī)器人臂404的末端 407的放大圖，和圖5B是機(jī)器人臂404的末端407的放大圖，其中測量構(gòu)件410被除去以便于使修改構(gòu)件412暴露用于修改過程。
如圖5A中所示，當(dāng)連接至機(jī)器人臂的末端407時(shí)測量構(gòu)件410包括圍繞修改構(gòu)件 412的套筒。套筒410具有接觸表面522，其適合在測量過程期間與第一部件406的側(cè)壁表面523有效地接觸。可以由金屬或者另一選擇的材料形成套筒410以便于不損壞和/或刮劃被測量的表面并且保持其形狀。用于測量側(cè)壁表面523的力的量應(yīng)小于將損壞、變形和/或刮劃第一部件的力，但是足以保證在測量過程期間保持與側(cè)壁表面523的接觸，即，沒有由于力量太小從表面跳動(dòng)或者偏移。根據(jù)有利的實(shí)施方式，用于測量第一部件406的側(cè)壁表面523 的力的量可以是大約5至大約20牛頓，取決于所用力傳感器的靈敏度和容量。完成測量過程之后，可以除去測量構(gòu)件410以使修改構(gòu)件412暴露用于加工過程， 如圖5B中圖解。然后可以操作機(jī)器人臂404相對(duì)于第二部件408移動(dòng)修改構(gòu)件412以修改第二部件408(即形成孔320)。因?yàn)樾薷臉?gòu)件412的中心線(軸)535和軸535上的修改構(gòu)件的接觸末端536可以與測量構(gòu)件410的接觸表面522有關(guān)，測量構(gòu)件410進(jìn)行的測量可用于設(shè)計(jì)修改構(gòu)件412的路徑以適當(dāng)?shù)匦薷牡诙考?08。在這點(diǎn)上，可以移動(dòng)機(jī)器人或者部件以相對(duì)于第二部件定位機(jī)器人臂404。在每一個(gè)階段期間必須保持機(jī)器人相對(duì)于每一個(gè)部件的位置的準(zhǔn)確索引，以保證第二部件中加工的特征將與第一部件中的特征共形。在這點(diǎn)上，可以期望的是，第一和第二部件相對(duì)于機(jī)器人的定位是相似的?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖6，根據(jù)有利的實(shí)施方式描繪的是控制器的圖。在該實(shí)例中，控制器 600是圖3中控制器308的一種實(shí)施的實(shí)例。在該說明性的實(shí)例中，控制器600包括通信光纖602，其提供處理器單元604、內(nèi)存606、永久性存儲(chǔ)器608、通信單元610、輸入/輸出(I/ 0)單元612和顯示器614之間的通信。處理器單元604起到執(zhí)行可以加載進(jìn)入內(nèi)存606的軟件的指令作用。處理器單元 604可以是一組一個(gè)或多個(gè)處理器或者可以是多處理器核，取決于具體的實(shí)施。內(nèi)存606和永久性存儲(chǔ)器608是存儲(chǔ)裝置的實(shí)例。存儲(chǔ)裝置是能夠臨時(shí)或永久存儲(chǔ)信息的任一件硬件。在這些實(shí)例中，內(nèi)存606可以是例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或者任意其他適當(dāng)?shù)囊资曰蛘叻且资源鎯?chǔ)裝置。根據(jù)具體的實(shí)施，永久性存儲(chǔ)器608可以采用各種形式。例如，永久性存儲(chǔ)器608可以包含一個(gè)或多個(gè)部件或者裝置。例如，永久性存儲(chǔ)器 608可以是硬盤、閃速內(nèi)存、可重寫光盤、可重寫磁帶、或者上述的一些結(jié)合。永久性存儲(chǔ)器 608使用的介質(zhì)也可以是可拆卸的。例如，可拆卸的硬盤可用于永久性存儲(chǔ)器608。在這些實(shí)例中，通信單元610提供與其他數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或者裝置的通信。在這些實(shí)例中，通信單元610是網(wǎng)絡(luò)接口卡。通信單元610通過使用物理的和無線的通信連接之一或者二者可以提供通信。輸入/輸出單元612允許用可連接至控制器600的其他裝置輸入和輸出數(shù)據(jù)。例如，輸入/輸出單元612可以提供使用者通過鍵盤和鼠標(biāo)輸入的連接。進(jìn)一步，輸入/輸出單元612發(fā)送輸出信號(hào)至打印機(jī)。顯示器614提供為使用者顯示信息的機(jī)構(gòu)。操作系統(tǒng)和應(yīng)用或者程序的指令位于永久性存儲(chǔ)器608上。這些指令可以被加載進(jìn)入內(nèi)存606用于通過處理器單元604執(zhí)行。通過處理器單元604使用計(jì)算機(jī)執(zhí)行的指令可以實(shí)現(xiàn)不同實(shí)施方式的過程，所述指令可以位于內(nèi)存中，諸如內(nèi)存606中。這些指令被稱為可以由處理器單元604中的處理器讀取和執(zhí)行的程序代碼、計(jì)算機(jī)可用程序代碼、或者計(jì)算機(jī)可讀程序代碼。在不同的物理的或者有形的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)諸如內(nèi)存606或者永久性存儲(chǔ)器608上，可以包含不同實(shí)施方式中的程序代碼。程序代碼616以功能型位于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)618上，該可讀介質(zhì)是選擇性地可移動(dòng)的并且可以加載至控制器600上或者傳輸至控制器600，用于通過處理器單元604執(zhí)行。 在這些實(shí)例中，程序代碼616是可以用于產(chǎn)生圖3中表面區(qū)域圖342、CAD文件344、NC路徑 346和轉(zhuǎn)化的NC路徑348的軟件的實(shí)例。在這些實(shí)例中程序代碼616和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)618形成計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品620。在一個(gè)實(shí)例中，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)618可以是有形的形式，諸如，例如插入或者置于驅(qū)動(dòng)器或者其他裝置中的光盤或者磁盤，其是用于轉(zhuǎn)移至存儲(chǔ)裝置上的永久性存儲(chǔ)器608的一部分， 諸如是永久性存儲(chǔ)器608的一部分的硬盤。在有形的形式中，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)618也可以采用永久性存儲(chǔ)器的形式，諸如硬盤、優(yōu)盤(thumb drive)、或者連接至控制器600的閃速內(nèi)存。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)618的有形的形式也被稱為計(jì)算機(jī)可記錄存儲(chǔ)介質(zhì)。在一些情況下，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)618可以不是可移動(dòng)的。可選地，程序代碼616可以經(jīng)過到通信單元610的通訊連接從計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)618 傳輸至控制器600，和/或經(jīng)過到輸入/輸出單元612的通訊連接從計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)618 傳輸至控制器600。在說明性的實(shí)例中通信連接和/或連接可以是物理的或者無線的。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)也可以表現(xiàn)為非有形介質(zhì)的形式，諸如包含程序代碼的通信連接或者無線傳輸?，F(xiàn)在參考圖7，描述根據(jù)有利實(shí)施方式的使部件共形的方法的流程圖。用參考數(shù)字 700總體上表示該方法，并且可以始于使用共形工具測量第一部件(操作702)?；跍y量可以記錄第一部件的位置數(shù)據(jù)(操作704)，并且使用位置數(shù)據(jù)可以提供工具的路徑，例如且不限于，通過產(chǎn)生工具的數(shù)字控制的路徑(操作706)?；谔峁┑穆窂酵ㄟ^移動(dòng)相同工具可以修改第二部件(操作708)?，F(xiàn)在參考圖8，描述根據(jù)有利實(shí)施方式的使第一和第二部件共形的方法的流程圖。 用參考數(shù)字800總體地表示該方法，并且，在圖8中圖解的有利實(shí)施方式中，該方法可以是在第二部件——例如且不限于第二飛行器部件——中鉆第二孔以共形于第一部件——例如且不限于第一飛行器部件——中的第一孔的方法。方法800可以始于穩(wěn)定要測量的第一部件，例如且不限于，圖3中的第一部件304或者圖4和5A中的第一部件406(操作802)。 例如，通過安裝第一部件以使第一部件的彎曲運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)最小化可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。然后可以放置共形工具以測量第一部件(操作804)。在一個(gè)有利的實(shí)施方式中， 共形工具可以是機(jī)器人，例如且不限于，圖3中的機(jī)器人302或者圖4中的機(jī)器人400，并且所述放置可以放置機(jī)器人鄰近或者在要測量的第一部件上以保證機(jī)器人完全接近要測量的第一部件的特征，例如且不限于，圖3中的孔320或者圖4和5A中的孔420。然后相對(duì)于要測量的第一部件304或者406可以鎖定機(jī)器人302或者400在適當(dāng)?shù)奈恢?，以防止機(jī)器人302或者400與第一部件304或者406之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(操作806)。例如，可以在鄰近第一部件的自立位置鎖定機(jī)器人，或者可以通過吸盤或者其他安裝機(jī)構(gòu)直接安裝機(jī)器人至第一部件。然后可以連接修改構(gòu)件——例如且不限于圖3中的修改構(gòu)件314或者圖4、5A和
115B中的修改構(gòu)件412——至機(jī)器人臂，例如且不限于圖3中的機(jī)器人臂310或者圖4、5A和 5B中的機(jī)器人臂404(操作808)，并且也可以安裝測量構(gòu)件——例如且不限于圖3中的測量構(gòu)件312或者圖4和5A中的測量構(gòu)件410——至機(jī)器人臂310或者404(操作810)。在一個(gè)有利的實(shí)施方式中，測量構(gòu)件可以包括測量套筒，例如且不限于圖3中的套筒330，其在測量過程期間圍繞修改構(gòu)件安裝，并且然后除去以使修改構(gòu)件暴露用于修改過程。在有利的實(shí)施方式中，套筒具有接觸表面，例如且不限于圖3中的接觸表面323和圖5A中的接觸表面422，并且可以以這種方式安裝至機(jī)器人臂404，使得套筒330的接觸表面323或者 422與軸系統(tǒng)諸如TCP——例如且不限于圖3中的軸335和圖4和5A中的軸535——和修改工具的接觸末端——例如且不限于圖3中的接觸末端336和圖5B中的接觸末端536有關(guān)。然后可以使用測量構(gòu)件的力量控制的運(yùn)動(dòng)，用測量構(gòu)件測量要測量的第一部件的特征(操作812)。當(dāng)在第一部件的第一特征——例如且不限于圖3中的孔322和圖4和 5A中的孔420——上移動(dòng)測量構(gòu)件時(shí)，記錄特征的位置數(shù)據(jù)，例如且不限于圖3中的位置數(shù)據(jù)338(操作814)。使用位置數(shù)據(jù)可以產(chǎn)生要測量的特征的圖，例如且不限于圖3中的圖342(操作816)，并且圖可用于基于圖修改CAD文件，例如且不限于圖3中的CAD文件 344(操作818)。然后可以產(chǎn)生加工工具的數(shù)字控制的(NC)路徑，例如且不限于圖3中的 NC路徑346 (操作820)，可以轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的NC路徑為機(jī)器語言，例如且不限于圖3中的轉(zhuǎn)化的NC路徑348 (操作822)，并且可以下載轉(zhuǎn)化的NC路徑至機(jī)器人，例如且不限于圖3中的下載的NC路徑350(操作824)。然后可以相對(duì)于要修改的第二部件，例如且不限于圖3中的第二部件305或者圖 4和5B中的第二部件408放置機(jī)器人(操作826)。根據(jù)有利的實(shí)施方式，通過從鄰近或者第一部件上的位置至鄰近或者第二部件上的位置移動(dòng)機(jī)器人，或者通過以第二部件代替第一部件可以實(shí)現(xiàn)所述放置。無論如何，所述放置是這樣的，在測量操作期間，第二部件和機(jī)器人的相對(duì)位置與第一部件和機(jī)器人的相對(duì)位置相似。然后相對(duì)于第二部件，將機(jī)器人鎖定在位置(操作828)。然后從機(jī)器人臂可以除去測量構(gòu)件以使加工構(gòu)件暴露(操作830)，并且基于下載的NC路徑，通過在第二部件上移動(dòng)修改構(gòu)件可以修改第二部件，以在第二部件上形成第二特征(操作832)。例如且不限于，修改構(gòu)件可以是鉆，并且修改操作可以是在第二部件中鉆第二孔以與第一部件中的第一孔共形。在另一有利的實(shí)施方式中，修改構(gòu)件可以是磨銑鉆頭(milling bit)并且修改操作可以是表面加工第二部件的表面以與第一部件表面共形。在第二部件的修改之后，可以清潔(操作834)并且檢查(操作836)第二部件，以便在共形的部件上進(jìn)行后來的操作，例如且不限于通過延伸緊固件經(jīng)過第一和第二孔連接第一和第二部件。表面也共形，減少或者消除墊補(bǔ)的需要。為說明和描述的目的已提供不同的有利實(shí)施方式的描述，并且并非意欲窮舉性的或者限于公開形式的實(shí)施方式。對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，許多修改和變型是明顯的。另外， 與其他有利的實(shí)施方式相比，不同的有利實(shí)施方式可以提供不同的優(yōu)點(diǎn)。選擇并且描述所選擇的實(shí)施方式或者多個(gè)實(shí)施方式是為了最好地解釋實(shí)施方式的原理、實(shí)際應(yīng)用，并且使得本領(lǐng)域其他普通技術(shù)人員理解具有各種修改的各種實(shí)施方式的公開內(nèi)容，所述各種修改適合于預(yù)期的具體應(yīng)用。
1權(quán)利要求
1.使部件共形的方法，其包括 使用共形工具測量第一部件；基于所述測量記錄所述第一部件的位置數(shù)據(jù)； 使用所述位置數(shù)據(jù)提供所述共形工具的路徑；和基于所提供的路徑通過移動(dòng)相同共形工具修改第二部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用共形工具測量所述第一部件包括 使用所述共形工具的力量控制的運(yùn)動(dòng)測量所述第一部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用所述位置數(shù)據(jù)提供所述共形工具的路徑包括根據(jù)所記錄的位置數(shù)據(jù)提供所述第一部件的圖； 使用所述圖修改CAD文件；和基于所述CAD文件產(chǎn)生所述共形工具的數(shù)字控制的路徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，并且還包括下載所述數(shù)字控制的路徑至所述共形工具，其中基于所述提供的路徑通過移動(dòng)相同共形工具修改所述第二部件包括基于所下載的數(shù)字控制的路徑，通過移動(dòng)相同共形工具修改所述第二部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述共形工具包括機(jī)器人、加工工具或者并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中使用共形工具測量所述第一部件包括用連接至所述機(jī)器人的臂的測量構(gòu)件測量所述第一部件的第一特征，并且其中基于所述提供的路徑使用相同共形工具修改所述第二部件包括用同樣連接至所述機(jī)器人的所述臂的修改構(gòu)件在所述第二部件上形成第二特征。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一特征包括所述第一部件中的第一孔，并且其中用連接至所述機(jī)器人的臂的測量構(gòu)件測量所述第一部件的第一特征包括測量所述第一孔的側(cè)壁表面，并且其中用同樣連接至所述機(jī)器人的所述臂的修改構(gòu)件在所述第二部件上形成第二特征包括在所述第二部件中形成第二孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述修改構(gòu)件包括鉆。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中在所述測量期間所述測量構(gòu)件圍繞所述鉆，并且還包括在所述測量之后除去所述測量構(gòu)件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，并且還包括當(dāng)所述測量構(gòu)件圍繞所述鉆時(shí)，在相對(duì)于所述鉆的鉆軸的固定位置定位所述測量構(gòu)件的接觸表面。
11.使部件共形的設(shè)備，所述設(shè)備包括 共形工具，其用于測量第一部件；控制器，其用于提供所述共形工具的路徑以基于所述測量修改第二部件；和驅(qū)動(dòng)器，其用于沿所提供的路徑移動(dòng)相同共形工具用于修改所述第二部件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述共形工具包括 測量構(gòu)件，用于測量所述第一部件；和修改構(gòu)件，用于修改所述第二部件。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述共形工具包括機(jī)器人，并且其中所述測量構(gòu)件和所述修改構(gòu)件連接至機(jī)器人臂。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述測量構(gòu)件連接至所述機(jī)器人臂以在測量所述第一部件期間圍繞所述修改構(gòu)件，并且其中在修改所述第二部件期間從所述機(jī)器人臂除去所述測量構(gòu)件以使所述修改構(gòu)件暴露。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述測量構(gòu)件測量所述第一部件中的第一孔， 并且其中所述修改構(gòu)件包括用于在所述第二部件中鉆第二孔的鉆，并且其中在相對(duì)于所述鉆的鉆軸的固定位置定位所述測量構(gòu)件的接觸表面。
全文摘要
使部件共形的方法可以包括使用共形工具測量第一部件，并且基于該測量記錄第一部件的位置數(shù)據(jù)。使用位置數(shù)據(jù)可以提供共形工具的路徑，并且基于提供的路徑，通過移動(dòng)相同共形工具可以修改第二部件。
文檔編號(hào)G05B19/4097GK102257447SQ200980151549
公開日2011年11月23日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者P·J·克勞澤斯 申請人:波音公司