用于检查工件的质量的方法和计算装置
阅读说明：本技术 用于检查工件的质量的方法和计算装置 (Method and computing device for checking the quality of a workpiece ) 是由 阿德尔·哈加尼 于 2020-02-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于检查工件(2)的质量的方法,该方法具有步骤：接收确定的测量信号,其中,为了确定在预定的时间点的测量信号,沿工件(2)检测描述工件(2)的外部尺寸的测量值,提供参考测量信号,其中,参考测量信号描述参考工件的测量信号,根据测量信号与参考测量信号之间的区别确定差分信号(D),其中,确定差分信号(D)的频谱,检查是否在频谱中存在至少一个预定的振荡(7),并且根据至少一个预定的振荡(7)的存在检查工件(2)的质量,预设多个频率范围,并且分别对于多个频率范围确定差分信号(D)的频谱,并且其中,对于参考测量信号确定频谱,并且根据参考测量信号的频谱对于相应的频率范围确定允许的范围。(The invention relates to a method for checking the quality of a workpiece (2), comprising the following steps: receiving the determined measurement signal, wherein, in order to determine the measurement signal at a predetermined point in time, a measurement value describing an outer dimension of the workpiece (2) is detected along the workpiece (2), a reference measurement signal is provided, wherein the reference measurement signal describes a measurement signal of the reference workpiece, a differential signal (D) is determined on the basis of a difference between the measurement signal and the reference measurement signal, wherein the frequency spectrum of the differential signal (D) is determined, it is checked whether at least one predefined oscillation (7) is present in the frequency spectrum, and checking the quality of the workpiece (2) on the basis of the presence of at least one predetermined oscillation (7), presetting a plurality of frequency ranges, and determining the frequency spectrum of the differential signal (D) for a plurality of frequency ranges, respectively, and wherein, a frequency spectrum is determined for the reference measurement signal, and the permitted range is determined for the corresponding frequency range from the frequency spectrum of the reference measurement signal.)
技术领域
本发明涉及一种用于检查工件的质量的方法。在该方法中，接收确定的测量信号，其中，为了确定测量信号在预定的时间点检测测量值。在此，测量值描述工件的外部尺寸。此外，提供参考测量信号，其中，参考测量信号描述参考工件的测量信号。另外，根据测量信号与参考测量信号之间的区别确定差分信号。然后，根据差分信号检查工件的质量。此外，本发明涉及一种用于检查工件的质量的检查系统的计算装置。
背景技术
由现有技术已知用于检查工件的质量的不同的方法。利用这种方法应该尤其检查工件的空间尺寸是否位于预定的公差范围内。这样的方法能够在不同的工件中被使用。例如能够在加工之后检查工件的质量。此外，能够检查工件在使用期间是否磨损。
由现有技术还已知，工件被相应地测量用于质量检查。对此，使用相应的测量装置，借助于测量装置能够确定工件的外部尺寸。例如能够借助于测量装置在预定的时间点在预定的位置处测量工件。随后，能够基于测量值产生测量信号，能够再将测量信号与参考测量信号比较。参考测量信号来源于在参考工件处的测量，参考工件具有目标尺寸。此外，能够确定差分信号，差分信号描述测量信号与参考测量信号之间的区别。如果差分信号位于预定的公差范围中，工件的质量被认为是足够的。反之，如果差分信号位于公差范围外，能够认为工件的质量是不足够的。
DE 10 2015 013 607 A1公开了一种用于测量部件的系统，其中，系统包括控制器，控制器与传感器和执行器连接。对此，控制器构造用于接收符合规定的形式的目标点的坐标，基于信号确定部件相对于一个或多个部件参考变量的实际的目标点的坐标，并且执行符合规定的形式的目标点的坐标与实际的目标点的坐标的对比。此外，对此，控制器构造用于基于对比创建偏差报告，并且根据部件的部件规格要求，根据波长将偏差报告的信息过滤为多个偏差类别。
由JP H11 281336 A还已知一种用于检查表面误差的装置。装置包括接触体，接触体布置为，使得接触体在待检查体的环周方向上以预设的距离接触。接触体同步旋转，并且通过位移测量装置检查待检查体的表面的突出部。如果两个突出部的位置在检测的数据中对应规定的间隔，则通过评价构件评价突出部是表面缺陷。
E.Rubio等人的：“估计地面部分的质量的小波方法(A Wavelet Approach toEstimate The Quality of Ground Parts)”，应用研究与技术杂志(Journal of appliedresearch and technology),2012描述了一种用于根据测量信号的小波分析确定工件的质量的方法。
发明内容
本发明的任务是提供解决方案，即如何能够以简单的方式更可靠地确定开头提到的类型的工件的质量。
根据本发明，该任务通过一种方法、通过计算装置以及通过具有根据独立权利要求的特征的计算机程序实现。在从属权利要求中给出本发明的有利的改进方案。
根据本发明的方法用于检查工件的质量。方法包括接收确定的测量信号，其中，为了确定在预定的时间点的测量信号，沿工件检测描述工件的外部尺寸的测量值。此外，方法包括提供参考测量信号，其中，参考测量信号描述参考工件的测量信号。方法还包括根据测量信号与参考测量信号之间的区别确定差分信号。此外，方法包括根据差分信号检查工件的质量。在此提出，确定并且检查差分信号的频谱，是否至少一个预定的振荡位于频谱中。此外，根据至少一个预定的振荡的存在检查工件的质量。
借助于方法应检查工件的质量。尤其能够利用方法检查工件的外部尺寸和/或表面状态是否对应期望的预定值。例如能够借助于机床制造或加工工件。例如能够通过机加工、增材制造、成型工艺、模制工艺、冲压方法、打印方法等制造工件。工件能够由金属、陶瓷或塑料制成。还能够提出，在使用或利用工件之后检查工件的质量。以这种方式能够得出工件是否已经被磨损和/或被损坏。为检查工件的质量能够使用相应的检查系统或机床。检查系统能够具有测量装置，借助于测量装置能够提供测量值。测量值描述工件的外部尺寸。测量值因此能够描述工件在至少一个空间方向上的延伸。此外，测量值能够描述工件的表面状态。借助于测量装置能够在预定的时间点或以预定的采样率确定测量值。在此，尤其提出，测量装置沿工件的第一延伸方向移动并且在此接收测量值。测量值能够描述工件在第二延伸方向上的延伸。测量值的随时间的变化或在待预定时间点接收的测量值能够随后在测量信号中概括。
此外，提供参考测量信号。参考测量信号描述参考工件的测量信号。参考工件用作为待加工工件的参考。参考工件尤其关于外部尺寸和/或表面状态符合目标预定值。参考测量信号类似于测量信号被确定。另外，确定差分信号，差分信号描述测量信号与参考测量信号之间的区别或差异。现在使用差分信号，以检查工件的质量。
根据本发明的主要方面提出，确定差分信号的频谱。以这种方式能够研究差分信号的各个频率部分。现在检查在频谱中是否存在预定的振荡或多个预定的振荡。基于预定的振荡的存在检查工件的质量。本发明基于以下认知，即当工件的外部形状或外部尺寸偏离参考工件的外部形状或外部尺寸时，差分信号能够具有相应的波动。在由现有技术已知的方法中仅检查差分信号的振幅是否位于预定的公差范围内。在此，能够是这种情况，工件的外部尺寸和/或表面情况的偏离参考工件的偏差不能够可靠地识别。通过评价差分信号的频谱能够以可靠的方式识别偏差。已经证明，工件与参考工件的确定的偏差能够基于差分信号中的波动识别。振荡通常出现在确定的频率范围中。该波动或振荡能够通过确定差分信号的频谱来识别。总之，因此能够以简单的方式更可靠地检查工件的质量。
此外，预设多个频率范围，并且对于多个频率范围分别确定差分信号的频谱。因此，能够在不同的频率范围中或频带评价差分信号。因此，能够检查在相应的频率范围中是否存在预定的振荡或某个预定的振荡。替代地或附加地能够提出，对多个时间范围评价差分信号。在试验中能够得出振荡是否出现在确定的频率范围和/或时间范围中。随后，根据试验的结果能够有针对性地检查各个时间范围和/或频率范围，检查各个时间范围和/或频率范围是否在频谱中具有预定的振荡。
在另外的实施方式中，借助于小波变换对于多个频率范围确定频谱。例如能够执行小波分析，在小波分析中执行由时间显示到光谱图的过渡。在此，能够根据期望的频率范围调整小波变换的基本函数。通过小波变换或小波分析能够进行频率范围的简单的和可靠的评价。
此外，确定参考测量信号的频谱，并且根据参考测量信号的频谱确定相应的频率范围的可靠的范围。此外，优选地检查差分信号的频谱的振幅是否位于相应的频率范围的允许的范围中。能够基于参考测量信号确定参考工件的频谱。尤其提出，由多个参考工件分别确定频谱。随后，对于限定的频率范围和/或时间范围，能够确定频谱的振幅的平均值和/或方差。由此，然后能够在相应的频率范围中确定频谱的振幅的允许的范围。当在工件检查中确定频谱时，频谱能够与允许的范围比较。如果频谱的振幅位于允许的范围内，工件的质量能够被看作是足够的。如果频谱的振幅位于允许的范围外，工件的质量被认为是不足够的。因此，能够以低的计算耗费并且还可靠地得出工件的质量。
优选地，如果频谱具有至少一个预定的振荡，工件的质量被分级为是不足够的。在频谱中预定的振荡的存在能够尤其根据频谱的振幅或功率来确定。在此，尤其提出，检查振荡是否存在于预定的频率范围中。如果没有识别振荡，工件的质量能够被分级为是足够的。以这种方式能够以简单的方式得出工件的质量。
还能够提出，平行于差分信号的频谱的评价检查差分信号的振幅是否位于预定的公差范围内。因此，能够更精准地执行工件的质量的确定。
在另外的实施方式中，在频谱中限定噪声范围，其中，噪声范围在检查工件的质量时不予考虑。研究显示了，差分信号的高频部分能够来源于测量噪声。这些与预定的噪声范围相关联的高频部分能够在检查工件的质量时不予考虑。此外，能够提出，在检查工件的质量时不考虑具有典型频率的预定的干扰。例如，在检查质量时能够不考虑在50Hz的范围中的振荡，该振荡来源于网络频率或测量装置的电源。因此，能够实现在评价频谱时仅考虑描述差分信号的特定波动的无关信号部分。
还有利的是，当测量值对于沿工件的纵向方向的相应的位置描述在工件的高度方向上工件的延伸。如上所述，能够借助于相应的测量装置检测测量值。在此，测量装置能够检测工件在高度方向上的延伸。对此，测量装置或测量装置的零件能够接触工件。还能够提出，无接触地检测测量值。例如，测量装置能够具有相应的编码器。为检测测量值，测量装置能够沿工件的纵向方向移动。还能够提出，工件相对于测量装置移动。在此尤其提出，工件以恒定速度相对于测量装置相对移动。然后，在预定的时间点记录测量值。因此，得出测量值的时间次序，时间次序与沿工件的纵向方向的相应的位置相关联。测量值的时间次序描述测量信号。
根据本发明的用于检查工件的质量的检查系统的计算装置由此构造用于执行根据本发明的方法和有利的设计方案。计算装置能够具有处理器、数字的信号处理器、专用电路、计算机等。在计算装置上能够执行计算机程序。
根据本发明的检查系统包括根据本发明的计算装置。检查系统能够通过相应的机床形成。此外，检查系统能够具有测量装置，借助于测量装置提供测量值。随后，测量值能够被传输到计算装置处。参考工件能够储存在检查系统的相应的存储器中。随后，参考工件也能够被输送到计算装置。随后，借助于计算装置能够确定差分信号并且确定差分信号的频谱。随后，基于频谱借助于计算装置能够得出工件的质量。
根据本发明的计算机程序包括命令，命令在通过计算装置执行程序或计算机程序时使得实施方法。本发明的另外的方面涉及一种计算机可读的(存储)介质，包括命令，在通过计算装置执行命令时，使得实施根据本发明的方法和有利的设计方案。
参考根据本发明的方法提出的优选的实施方式和其优点相应地适用于根据本发明的计算装置、根据本发明的检查系统、根据本发明的计算机程序以及根据本发明的计算机可读的(存储)介质。
本发明的其他特征由权利要求、附图和
附图说明
得出。上述在描述中提及的特征和特征组合以及下面在附图说明
中提及的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合，在不脱离本发明的范畴的情况下，不仅能够在各个给定的组合中使用，而且能够在另外的组合中使用。附图说明
根据优选的实施例以及参照附图进一步描述本发明。在此示出：
图1示出用于检查工件的质量的检查系统的示意性示图；
图2示出差分信号的变化，该差分信号描述测量信号与参考测量信号之间的区别，该测量信号表述工件；
图3示出参考测量信号的小波变换；
图4示出差分信号的小波变换；和
图5示出差分信号的小波变换的另外的示图。
在附图中相同或功能相同的元件设有相同的附图标记。
具体实施方式
图1以非常简化的示意性示图示出检查系统1。利用检查系统1检查工件2的质量。能够通过任意的制造方法被制造工件2。借助于检查系统1尤其检查工件2的外部尺寸是否位于预定的公差范围中。工件2当前为了检查布置在支座3上。借助于检查系统1的测量装置4提供测量值，测量值描述工件2的外部尺寸。测量装置4例如能够沿着工件2的纵向方向X移动。然后，能够分别借助于测量装置4在预定的时间点接收测量值，测量值例如描述工件2沿着工件2的高度方向Z的延伸。
测量值或沿着纵向方向X接收的测量值的随时间的变化形成测量信号。测量信号能够被传输到检查系统1的计算装置5。此外，参考测量信号能够储存在计算装置5或计算装置5的相应的存储器中。参考测量信号来源于至少一个参考工件处的测量。借助于计算装置5能够确定差分信号D，差分信号描述测量信号与参考测量信号之间的差异或区别。此外，能够在计算装置5上实施计算机程序来确定差分信号D。
对此，图2示例性示出差分信号D的变化。在此，在横坐标上描绘工件2的纵向方向X或时间t，并且在横坐标上描绘差分信号D的振幅A。根据现有技术，检查差分信号D的振幅A是否位于预定的公差范围中。公差范围例如能够是所谓的3西格玛范围，基于正态分布来确定3西格玛范围。当前，差分信号具有波动6，但是波动位于公差范围内。因此，工件2的质量在根据现有技术的方法中被评价为是足够的。但是在进一步的观察中能够已知，即差分信号D在该范围中具有振荡7。这些振荡来源于源于工件2的外部尺寸相比参考工件或目标尺寸的偏差。为了能够识别振荡7，研究差分信号D的频率范围。
对此，图3示出参考测量信号的小波变换。在此，在横坐标上描绘工件2的纵向方向X或时间t。在纵坐标上描绘频率f。借助于小波变换能够对于不同的频率范围和/或时间范围确定差分信号D的频谱。在此，图3示出参考工件的小波变换。
与之相比，图4示出差分信号D的小波变换。在此，清楚地在范围7中识别振荡，振荡能够与差分信号D相关联。此外，振荡7能够与关于工件2的纵向方向X限定的范围相关联。能够借助于计算装置5执行小波变换。为此目的，能够在计算装置5上实施相应的计算机程序。因此，能够借助于计算装置5识别工件2与参考工件的偏差。还能够提出，借助于检查系统1的显示装置显示小波变换的结果。因此，执行工件2的质量的检查的人能够评价小波变换的结果。平行于频谱或小波变换的评价，能够检查差分信号D的振幅A是否位于预定的公差范围内。
图5示出在三维示图中的小波变换。在此，根据时间t或工件2的纵向方向X以及频率f描述振幅P或频谱的功率。在频谱中能够确定噪声范围8，当前，噪声范围与差分信号D的高频部分相关联。在噪声范围8中，能够存在来源于测量噪声的信号部分。在噪声范围8中的该信号部分能够在确定工件2的质量时不予考虑。在当前小波变换的情况下，能够在差分信号D中清楚地识别预定的振荡7。由此，振荡7存在于差分信号D中，能够由此假设工件2的质量是不足够的。
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