專利名稱：控制預(yù)測的割炬高度的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及零件切割技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及通過控制割炬的高度而從金屬片 或金屬板上切割下零件的領(lǐng)域。本申請可應(yīng)用于切割平坦的金屬板和金屬片，還可應(yīng)用于 控制斜切系統(tǒng)(beveling systems)，在斜切系統(tǒng)中，割炬與零件成一定角度進(jìn)行切割而非 垂直切割。
背景技術(shù)：
參照圖l，數(shù)控機(jī)床或NC機(jī)床是具有數(shù)字控制單元150的切割機(jī)床，數(shù)字控制單 元150在床身140上方引導(dǎo)切割工具(例如，割炬125)，通常平坦的片或板160擱置在床身 140上。通常，NC機(jī)床利用垂直割炬從片/板160上切割下一系列的成形零件。
通過NC機(jī)床進(jìn)行的切割由駐留在NC控制單元150中的NC程序來控制。該NC 程序一般是采用字母A-Z和數(shù)字O-IO的坐標(biāo)和指令的用戶可讀序列。附加的字符通常包 括句號(".")、正號("+ ")和/或負(fù)號("_")。 NC機(jī)床的直角平面坐標(biāo)軸通常由字母 "X"和"Y"表示，但在某些NC語言中由控制文本行中的位置隱含地表示，即第一個數(shù)字表示 "X"，第二個數(shù)字表示"Y"。這種運(yùn)動和動作的序列被稱為NC程序。NC機(jī)床廣泛用于制造 行業(yè)，并且一般符合被稱為字地址的273版本的電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，或者被稱為ESSI的相同歐 洲標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織定義為IS06582，其僅采用數(shù)字0-9、" + "和"-"符號，并 通過如+100+200的表達(dá)式隱含地讀取X和Y軸，其中，X軸運(yùn)動為10mm， Y軸運(yùn)動為20mm。
如在以下討論的實(shí)施方式中的某些NC機(jī)床被稱為"仿形"機(jī)床，這種機(jī)床通過割 炬125將平坦的片或板材料切割成形，割炬125可包括氧乙炔、等離子、激光和/或水射流。
通常采用安裝在臺架135上的由電機(jī)驅(qū)動的割炬高度控制(THC) 130垂直地移動 割炬125。 THC130通過相對于待切割的材料160縮回和降低割炬125來切割各種厚度的材 料。通常，當(dāng)進(jìn)行二維切割成形時，控制割炬125在材料160上的高度是重要的。
—般將如圖1所示的機(jī)床制造為平坦且水平的。雖然床身140在使用一定時間后 可能會損壞，但是也希望其上擱置有板/工件的床身140是平坦的。板起初基本上接近"平 坦"，并且如果需要可以進(jìn)一步整平。臺架135在其上運(yùn)行的軌道也被支撐為基本上平坦且 水平。因此原則上希望所有的表面從開始操作時就接近平坦、水平和平行。因此理論上帶 有平坦的床身的干凈的新機(jī)床可能在不采用高度控制反饋的情況下切割板。而實(shí)際上，只 有短距離切割才可能不采用高度控制反饋。在大型零件和長距離切割的情況下，切割頭與 板碰撞的風(fēng)險是極高的。
另一方面，當(dāng)切割具有斜切邊緣的零件時，保持切割頭的高度比被切割零件的邊 緣未被斜切時更加重要。例如圖2示出了割炬高度210。雖然某些激光割炬用于切割厚達(dá) 50mm的鋼材，但是激光割炬一般用于切割例如厚度范圍為0-10mm的較薄的材料。在采用激 光割炬時，割炬高度210，或者割炬與板的切割距離一般不超過幾毫米。另一方面，等離子割 炬一般用于切割厚度范圍為0-50mm且有時厚度為160mm的較厚材料。氧乙炔割炬和水射 流一般用于切割厚度達(dá)400mm的材料，并且割炬與板的距離處于大約20mm的等級。
對于采用垂直割炬切割片或板的系統(tǒng)，將割炬高度210設(shè)置并保持在材料上方的 合適位置是重要的，這可通過割炬高度控制(THC)系統(tǒng)220與按需提升和放下割炬205的 電機(jī)(在圖2中最佳示出)共同實(shí)現(xiàn)。 THC系統(tǒng)220的另一個用途是避免與板或者從可能已經(jīng)與之移開或斷開的材料切 割下的工件碰撞。有時廢板骨架本身在移動經(jīng)過材料時可能會回彈或彎曲并撞擊割炬205。 因此可以采用高度控制防止損壞割炬并優(yōu)化割炬的高度以及因而優(yōu)化切割的質(zhì)量。
割炬高度210由獨(dú)立于NC控制(CNC) 260且獨(dú)立于產(chǎn)生X坐標(biāo)280和Y坐標(biāo)290 的可編程邏輯控制器(PLC) 270的單獨(dú)的反饋回路保持。THC系統(tǒng)220在切割板或材料的過 程中進(jìn)行割炬高度210的測量。例如(如圖2所示)，當(dāng)進(jìn)行等離子切割時，通過測量等離 子弧的電壓保持切割時的割炬高度210，而等離子弧的電壓與其弧長度直接相關(guān)。電壓由電 源230供應(yīng)至THC系統(tǒng)220，接著THC系統(tǒng)驅(qū)動電機(jī)200以便調(diào)整割炬205的高度以將電壓 和割炬高度210均保持在希望的范圍內(nèi)。該反饋系統(tǒng)幾乎通用于等離子割炬并且在運(yùn)行過 程中獨(dú)立于NC控制(CNC)260。這種技術(shù)通常被稱為自動電壓控制(AVC)，其消除了對獨(dú)立 高度感應(yīng)裝置的需求。AVC系統(tǒng)對于等離子弧切割是便利的，因?yàn)樵诖嬖诘入x子弧的情況 下，用于不同的測量系統(tǒng)的傳感器中的感應(yīng)電子裝置之間的接口可能會無效。其它的連續(xù) 高度傳感器包括激光、聲學(xué)裝置、電容環(huán)形傳感器和/或在板的表面上緩行或滾動的各種 板的附件。 傳感器與THC220之間的單獨(dú)和獨(dú)立的高度控制回路允許NC控制260將處理能力 集中在具有更高優(yōu)先級的其它功能上，這在處理能力有限時是有意義的。原則上只因?yàn)榘?是彎曲的或者板與機(jī)床均非水平且并非完全彼此平行，割炬205才進(jìn)行移動以保持割炬高 度210。因此，割炬高度210獨(dú)立于常規(guī)的NC程序，常規(guī)的NC程序僅與垂直割炬205的XY 運(yùn)動有關(guān)，且與垂直方向或Z方向上的運(yùn)動完全無關(guān)。從而，NC控制260與THC220之間的 通訊通常被限制于如"升高"、"降低"、"高度控制啟動"以及"高度控制關(guān)閉"的一般功能。 在最常見的仿形機(jī)床中，NC控制260在切割過程中并不直接控制精確高度Z。
盡管割炬相對于工件的高度可能在極大地距離范圍內(nèi)變化，但是對于簡單的垂直 切割(即，其中割炬被對準(zhǔn)為垂直于工件)，常規(guī)的高度控制系統(tǒng)往往就足夠了。對于等離 子切割，一般變化可能是+/_3 mm。對于垂直的割炬切割，變化僅會對切割的質(zhì)量產(chǎn)生影響， 而對被切割的零件的形狀幾乎沒有影響。 大體上，物理地接觸板以用于切割的機(jī)械裝置比AVC裝置精確，但是當(dāng)機(jī)械裝置 的切割頭運(yùn)行在之前的切割路徑上，或落入工件中的孔中時，機(jī)械裝置會遇到問題。要 克服這些困難，NC程序需要非常復(fù)雜以消除有效切割的這些障礙。例如，球軸承機(jī)械足 (mechanicalfeet)可能被來自表面的灰塵或金屬或者來自工件的廢料所充塞。
對于等離子切割的弧電壓(例如，感應(yīng)到弧電壓240)與各自的弧高度之間的常規(guī)關(guān)系僅是大體的范圍，而不是具體的數(shù)值，因?yàn)锳VC弧在切割開始時不穩(wěn)定，甚至當(dāng)弧"穩(wěn) 定"時，由于并非因割炬高度210的變化而導(dǎo)致的弧的連續(xù)變化，AVC所需的電壓仍舊必須 是平均的。而且，AVC對于切割小孔和小拐角不太起作用，因?yàn)榛〉臓顟B(tài)的一般波動可能產(chǎn) 生不合適的割炬高度改變，從而導(dǎo)致較低質(zhì)量的切割。 采用如圖2所示的常規(guī)反饋THC系統(tǒng)的一個重要缺點(diǎn)是，當(dāng)割炬205穿過材料中 的孔時，割炬可能"下潛"(即，落入孔中)。不能分辨THC系統(tǒng)產(chǎn)生的這種下潛是由于孔還 是由于工件的材料的高度簡單變化。常規(guī)的系統(tǒng)通過在編程的切割路徑中的不同點(diǎn)處關(guān)閉 NC程序中的高度控制來處理這些問題，這些不同點(diǎn)比如是當(dāng)割炬205移動到接近之前切割 的孔或路徑時，或者當(dāng)可能已經(jīng)傾斜或掉落的工件被切割成廢料時。割炬下潛可能導(dǎo)致低 質(zhì)量的切割，以及割炬與工件材料之間的破壞性碰撞。 由于零件的切割路徑總是至少在切割路徑的出口附近遇到孔，從而使被切割的零 件從工件材料上落下，因而割炬下潛是難以避免的。類似地，當(dāng)一件相鄰的廢料可能已經(jīng)因 之前的切割而從工件上落下時，在切割路徑中還可能遇到工件中的空隙。因此，很多NC程 序通過復(fù)雜的機(jī)床路徑避免穿過之前切割的孔，或者每切割一個零件或孔后，程序強(qiáng)迫割 炬完全提升。由于割炬的提升會顯著地減慢切割過程，每個零件或孔的完全提升可能會極 大地增加切割和加工一組孔或者穿過一個零件中的一組某種布局的孔所需的時間。由于在 切割之前板的形狀的變化是未知的，因此甚至當(dāng)工件出于所有目的而相當(dāng)?shù)仄教梗⑶耶?dāng) THC的變化與垂直切割極為不相關(guān)時，還是會產(chǎn)生這種常規(guī)性的過程減慢。
現(xiàn)在參照圖3，當(dāng)切割不只是垂直的時，某些更復(fù)雜的機(jī)床允許割炬305(例如，分 別為圖1和圖2中的割炬125,205)在程序的控制下傾斜以便使切割的零件形成斜切的邊 緣。如圖4所示的其中每一個與割炬成不同角度的工件上的多重切割通道可以為零件的邊 緣形成多重斜切。斜切具有極大的商業(yè)利益，因?yàn)榇蠖鄶?shù)切割的材料最終必須焊接至其它 的零件，而這在現(xiàn)有技術(shù)中一般是緩慢、艱難、雜亂且昂貴的手工過程。然而，如圖4最佳示 出的，通過在切割過程中首先在零件上進(jìn)行斜切操作可以使焊接過程簡化和更加有效。
然而，在邊緣的斜切操作過程中，最大的問題是伴隨獨(dú)立的THC系統(tǒng)而產(chǎn)生的，該 THC系統(tǒng)基于來自高度傳感器在切割時的連續(xù)反饋。再次參照圖3，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，為了保 持弧長度310，常規(guī)的高度控制系統(tǒng)僅在垂直方向300上而不是沿著割炬305的軸線340移 動割炬。因此，在不發(fā)生相關(guān)的板/工件的同時移動的情況下，垂直方向300上的任何移動 會將用于切割的理想插入點(diǎn)改變至板的表面上的不同的且錯誤的點(diǎn)330上(即，在插入點(diǎn) 320處)。當(dāng)發(fā)生這種改變時，割炬305的角度仍是正確的，但是在板/工件上的切割的角 度會不正確。例如，在與割炬305成45度傾斜的情況下，在方向300上的lmm的垂直位移 (以保持弧長度310)會導(dǎo)致工件上在點(diǎn)320與330之間的lmm的水平位移。
因此，常規(guī)的斜切機(jī)床會遇到割炬的意外垂直移動，S卩，并非因割炬與板的距離 210(見圖2)而產(chǎn)生，這會導(dǎo)致各自的零件的不正確的切割輪廓。例如，在AVC系統(tǒng)中，大致 與割炬高度一起變化的弧的長度/電壓310并非割炬高度的精確的絕對度量。而且，弧的 長度/電壓310受到許多其它因素的影響，包括之前去除的材料的失去、接近之前的切割， 或者與正常變化的弧的狀況有關(guān)的其它因素，正常變化的弧的狀況與弧高度無關(guān)。并不認(rèn) 為這些因素會對垂直切割應(yīng)用產(chǎn)生問題，但是當(dāng)點(diǎn)330并非理想的點(diǎn)320時，這些因素肯定 會在斜面切割中產(chǎn)生顯著的精確度問題。
再次參照圖4，為焊接準(zhǔn)備的斜面切割可以包括一個、兩個、三個或更多的割炬通 道。三通道斜切的示例由下部切割400、中心切割410和頂部切割420表示，這些切割均 以該相應(yīng)的順序進(jìn)行。示出了 "K"字形斜面準(zhǔn)備，并且這種"K"字形斜切準(zhǔn)備可用于由板 切割出的零件的后續(xù)的焊接。對于可用的切割出的零件，尺寸公差430、440和450應(yīng)當(dāng)在 +/_lmm內(nèi)。然而，如上所述，如果THC在一般的+/_3mm內(nèi)變化，那么不可能得到這種公差。
由于獲得斜切的零件的理想尺寸公差存在這些困難，為準(zhǔn)備立即焊接零件而采用 NC火焰、水射流和等離子機(jī)床在過去是無法接受的。因此這類機(jī)床占所有銷售的機(jī)床的不 到1%。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，用于多通道斜切操作的等離子機(jī)床極少，甚至對于單通道斜切操作 而言就更罕有能令人滿意工作的。通常不會嘗試用這種機(jī)床進(jìn)行除垂直切割以外的任何其 它切割。這些機(jī)床的最大的制造商已經(jīng)嘗試生產(chǎn)多通道斜切機(jī)床多年，但是大多數(shù)因無法 工作而放棄了基于AVC的系統(tǒng)。 如上面所討論的，對于理論上平坦的機(jī)床床身和板，可以在無需高度控制反饋的 情況下進(jìn)行適度的短距離切割。然而，在實(shí)踐中，將切割限制在僅對于短距離和/或小工件 是不實(shí)際或者經(jīng)濟(jì)上不可行的。 已經(jīng)嘗試的另一種方法是在裝載板后且在切割板之前測量板的輪廓。例如，已知 Messer Greisham公司已經(jīng)施行了這樣的理念，即在切割工件前在工件上進(jìn)行具體XYZ點(diǎn) 的預(yù)先測量。在Messer Greisham的方法中，在進(jìn)行實(shí)際的切割之前，在NC程序中插入將 割炬的頭部沿著待切割的精確路徑移動至預(yù)定點(diǎn)的指令。在工件上的具體XY點(diǎn)中的每一 個點(diǎn)處測量電壓，并對每個測量的XY點(diǎn)將該電壓存儲在NC控制150的存儲器中。當(dāng)機(jī)器 在切割過程中再次到達(dá)這些相同的點(diǎn)XY時，在NC程序中調(diào)用之前測量的AVC電壓以便從 調(diào)用的電壓值近似高度值。在NC程序的編制過程中，這些XY點(diǎn)由NC程序員選擇。
根據(jù)Messer Greisham的方法，XY必須在切割之前由NC程序的編制者選擇，并接 著嵌入NC程序中。然后必須在切割過程中且在相同的對應(yīng)位置明確地調(diào)用這些點(diǎn)。這種 方法需要程序員根據(jù)一般原則進(jìn)行熟練判斷，而無需對板形工件的形狀的先驗(yàn)知識。在多 通道的情況下，路徑近似平行但略微不同，這要求程序員的技巧有本質(zhì)的提高。 一般不認(rèn)為 典型的程序員能夠?qū)C機(jī)床進(jìn)行編程而使其在所需的公差范圍內(nèi)工作。而且在嵌套開始 前必須完成程序的編制，而該因素是對嵌套過程本身的一個重要阻礙。對NC控制必須進(jìn)行 基本的改變以作為程序的一部分而容許單獨(dú)斜面的幾何變形。該方法采用在特定點(diǎn)上測量 的弧的電壓的樣本，如上所述，弧的電壓的測量并非割炬高度的直接度量。
雖然Messer Greisham的方法在斜切操作中可能優(yōu)于動態(tài)反饋方法，但是由于Z
高度在每次機(jī)床運(yùn)動開始時理論上是"正確的"，因此當(dāng)割炬的接近是基于這樣的假設(shè)時， 仍會出現(xiàn)問題，在該假設(shè)中，在切割操作之前，Z在實(shí)際測量的點(diǎn)之間線性地變化。如上所 討論的，許多因素可以極度地減小這種假設(shè)的現(xiàn)實(shí)性。當(dāng)工件板在理想的公差內(nèi)基本上是 平坦的，并且平面度在切割過程中不會顯著改變時，MesserGreisham的假設(shè)可能是充分的。 然而，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在實(shí)踐中，當(dāng)進(jìn)行長距離或彎曲的切割時，對應(yīng)的板、床身和機(jī)床的平 面度和平行度在運(yùn)行僅幾米后會在10mm的量級上變化。因此，Messer Greisham的方法可 對機(jī)床的零件產(chǎn)生危險的風(fēng)險，因?yàn)槔绻ぜc切割頭部之間的距離在整個切割行程上并 非直線，從而產(chǎn)生了板與割炬之間的極大碰撞風(fēng)險。 Messer Greisham的方法還需要在NC程序中使用特殊的編碼，這使得編程是非標(biāo)
7準(zhǔn)的，從而需要額外擴(kuò)展至大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的NC語言，尤其是擴(kuò)展至上述的ESSI編碼，還需要 額外的成本與資源以有效地執(zhí)行這種方法?？雌饋鞰esser Greisham的方法不使用直接可 編程的Z軸(見下面進(jìn)一步討論的圖7中的元素745)，相反僅利用之前從NC程序(見圖2 的元素260)到傳統(tǒng)的THC(見圖2的元素220)所記錄的弧的電壓。Messer Greisham的方 法不采用任何預(yù)測的元素；相反，其測量并記憶待切割路徑周圍的具體電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本文描述了用于通過在先測量和動態(tài)預(yù)測將割炬高度精確保持在待切割材料上 方的方法和系統(tǒng)。利用高度傳感器和機(jī)床的可編程性質(zhì)，對貫穿待切割板的多個點(diǎn)處的一 系列高度進(jìn)行初步精確測量。 在一個實(shí)施方式中，該方法調(diào)整安裝在數(shù)控切割機(jī)的臺架上的割炬相對于安裝在 數(shù)控切割機(jī)的刀床上的板的高度。利用臺架將割炬在XY平面內(nèi)定位于板上的多個離散XY 點(diǎn)中的每個XY點(diǎn)處。在每個XY點(diǎn)處，測量安裝在割炬上的檢測裝置和板的上表面之間的 距離，以形成一組XYZ輪廓點(diǎn)，測得的距離是沿著基本垂直于XY平面的Z軸的。在表面預(yù) 測模塊內(nèi)，基于一組XYZ輪廓點(diǎn)生成表面模型。對割炬的高度進(jìn)行控制并基于表面模型切 割板，以使割炬在切割板的同時保持在上表面上方的期望高度處。 在另一實(shí)施方式中，數(shù)控切割機(jī)具有預(yù)測的割炬高度控制并且包括用于支撐待 切割的板的刀床；用于將所述刀床在基本平行于所述刀床的XY平面內(nèi)平移的臺架；安裝在 所述臺架上并在基本垂直于所述XY平面的Z軸具有垂直定位的割炬；用于控制所述臺架將 所述割炬沿切割路徑移動的控制器；以及用于基于所述板的上表面的表面模型預(yù)測所述上 表面的高度、并用于調(diào)整所述割炬相對于所述上表面的垂直位置以使所述割炬在切割所述 板的同時基本保持在所述上表面上方的期望高度的表面預(yù)測模塊。


圖1示出了傳統(tǒng)的數(shù)控零件切割系統(tǒng)； 圖2示出了使用自動電壓控制驅(qū)動割炬高度的傳統(tǒng)的高度控制系統(tǒng)； 圖3示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)使用傾斜的割炬在待切割零件的幾何形狀上垂直移動
的效果； 圖4示出了包含三次切割以形成期望的邊緣形狀的焊接準(zhǔn)備； 圖5a示出了待從工件上切割下的零件的樣本切割路徑； 圖5b示出了在切割之前采集XYZ點(diǎn)的樣本掃描路徑； 圖6示出了用于在任意點(diǎn)預(yù)測Z的、表面到XYZ點(diǎn)的集合的擬合； 圖7示出了根據(jù)實(shí)施方式使用表面預(yù)測模塊且結(jié)合直接Z軸割炬移動的示例性的
控制預(yù)測的割炬高度的系統(tǒng)； 圖8是用于控制預(yù)測的割炬高度的一個示例性過程的流程圖； 圖9是用于控制預(yù)測的割炬高度的一個示例性方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖7示出了用于將板715切割成塊的數(shù)控(NC)機(jī)床699的一個示例性的控制預(yù)測的割炬高度的系統(tǒng)。在下文中，板715也可稱為工件。NC機(jī)床699包括計(jì)算機(jī)數(shù)字控制 器(CNC)760、可編程邏輯控制器(PLC) 770、 Z軸電機(jī)700以及由等離子體電源730供電的 等離子體割炬705 。盡管在本實(shí)施例中示出了等離子體割炬和電源，但割炬705和等離子體 電源730可代表本領(lǐng)域已知的任何類型的割炬。如圖所示，CNC 760將X、 Y、 Z坐標(biāo)發(fā)送至 PLC 770， PLC 770則輸出X軸的值780和Y軸的值790以控制割炬705的水平位置(即， 控制承載割炬705的臺架)，并將Z軸的值745輸出至Z軸電機(jī)700以控制割炬705的垂直 移動707。 NC機(jī)床699還包括表面預(yù)測模塊750，表面預(yù)測模塊750與CNC760聯(lián)接，以基于從 XYZ輪廓點(diǎn)(例如，下文參照圖5b描述的XYZ輪廓點(diǎn)500)得到的板715的表面模型751 將給定XY位置762的高度信息Z 764提供給CNC 760。由于表面預(yù)測模塊750對板715的 表面708建模，因此表面預(yù)測模塊750可確定任何XY位置762的高度信息Z 764。更具體 地，表面預(yù)測模塊750內(nèi)的表面模型751與起刀點(diǎn)之間的簡單線性內(nèi)插相比更為接近板715 的表面拓?fù)?。表面預(yù)測模塊750可利用一種或多種方法(例如，Bezier曲面、非均勻有理 樣條(NURBS) 、 Gorden曲面和Coon曲面)對板715的表面建模。 表面預(yù)測模塊750可在基于個人計(jì)算機(jī)(PC)的控制器780內(nèi)實(shí)現(xiàn)，如圖中所示將 CNC 760托管于NC機(jī)床699內(nèi)。 在實(shí)施方式中，當(dāng)NC機(jī)床699不基于用戶NC程序動態(tài)修改(即，CNC 760不用程 序控制)割炬705的高度時，可將割炬705預(yù)設(shè)為比NC機(jī)床699上的切割板715高出期望 的高度(例如10. Omm)。表面預(yù)測模塊750對板715的表面建模，以使預(yù)測的高度信息Z 764表示割炬705的絕對高度值。也就是說，表面預(yù)測模塊750基于XY位置762確定Z軸 的值745，以控制Z軸電機(jī)700將割炬705的高度保持在板715的表面上方基本恒定的距 離。換句話說，表面預(yù)測模塊750對割炬705遵循的表面建模，以在板715的表面上方保持 基本恒定的高度。 考慮操作的實(shí)施例，在XY位置"1752"、" 1584"處，板715的表面708比板715的 參考點(diǎn)(存儲為參考高度測量結(jié)果752)高3.7mm，其中割炬705的高度為10.0mm。盡管 CNC 760不改變割炬的高度，但是割炬705在位于XY位置"1752"、" 1584"時僅比表面708 高出6. 3mm。由于表面模型751預(yù)測表面708相對于割炬705的高度變化，因此表面預(yù)測模 塊750可返回Z軸的值(例如，高度信息Z 764)，該值使CNC 760能夠輸出校正的Z軸的值 745，以將割炬705定位于對于XY位置762的正確高度。 在實(shí)施方式中，表面模型751對表面708與期望割炬高度處的平坦表面之間的差 異建模。因此，從表面模型751確定的高度信息Z 764直接表示Z軸的值745。在可選的實(shí) 施方式中，僅基于表面708的變化生成表面模型751，因而生成高度信息Z 764作為偏移量 而增加至期望的高度控制值，或者從期望的高度控制值中減去該偏移量。還可使用其它類 似方法從表面模型751和高度信息Z 764確定Z軸的值745，而不偏離本發(fā)明的范圍。
上文討論的Messer Greisham方法看似僅使用傳統(tǒng)的AVC，通過在沿切割路徑的 具體預(yù)定點(diǎn)調(diào)用先前測量的電壓V，以控制割炬的高度，從而僅逼近高度測量。另一方面， 表面預(yù)測模塊750使用精確的距離測量，并可生成用于板715上任何XY位置的高度控制值 (例如，高度信息Z 764)。盡管在理想條件下弧電壓通常與割炬的高度相關(guān)，但是該方法并 不像使用高度變化的測量值那么可靠和精確。特別地，其它因素(例如，由先前的切割切除的材料)嚴(yán)重影響了使用電壓測量控制割炬的高度的精度。相反，表面預(yù)測模塊750和表面模型751允許NC機(jī)床699將割炬705控制為基本位于板715的表面708上方的期望高度。 圖5a示出了待從板550 (工件)上切割下的示例性的嵌套件552、554、558、560、562、564、566和568。板550可代表圖7的板715。這些嵌套件中的某些嵌套件(例如，嵌套件554)可包括一個或多個孔，例如孔556。在切割之前，將板550加載到圖7的NC機(jī)床699上。在加載之后切割之前，如圖5b所示，越過板5 50的上表面測量與嵌套件552、554、558、560、562、564、566和568的切割路徑無關(guān)的多個XYZ輪廓點(diǎn)500。盡管在本實(shí)施例中示出了三十個XYZ輪廓點(diǎn)500(1)至500(30)，但是也可使用更多或更少的輪廓點(diǎn)而不偏離本發(fā)明的范圍。 可自動測量XYZ輪廓點(diǎn)500，例如作為圖7的NC機(jī)床699的初步功能。與MesserGreisham方法極不相同的是，如上所述，XYZ輪廓點(diǎn)500并不基于NC程序中嵌套件552、554、558、560、562、564、566和568的切割路徑中的點(diǎn)，而是合理覆蓋板550的表面的具有規(guī)則圖樣的采樣點(diǎn)，如圖5b所示。通過基于XYZ輪廓點(diǎn)500對板550的表面建模，可在數(shù)學(xué)上確定在板550上的任意點(diǎn)處板550的垂直高度Z的預(yù)測。此外，與Messer Greisham方法不同，無需改變用于切割嵌套件552、554、558、560、562、564、566和568的NC程序。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，利用可驗(yàn)證精度為0.001英寸量級的高度測量裝置對XYZ輪廓點(diǎn)500的高度信息進(jìn)行測量，盡管也可使用其它裝置和精度而不偏離本發(fā)明的范圍。在操作的一個實(shí)施例中，在將板550加載至圖7的NC機(jī)床699的切割床上之后，CNC 760控制NC機(jī)床699的臺架沿一系列路徑掃描板550，以生成如圖所示覆蓋板550的表面的XYZ輪廓點(diǎn)500。在每個輪廓測量點(diǎn)處，測量裝置706(例如，激光、聲學(xué)或機(jī)械傳感器中的一個或多個)將板550的上表面到割炬705的尖端的距離測量為Z值，并將相應(yīng)的XYZ輪廓點(diǎn)(板上具有測得的Z高度的XY位置)存儲至CNC 760和/或表面預(yù)測模塊750的存儲器。在另一實(shí)施方式中，相對于板550的表面上的參考點(diǎn)，測量每個輪廓點(diǎn)500的Z高度。即使NC機(jī)床699在測量點(diǎn)之間快速移動，也可非常精確地執(zhí)行這些測量。此外，由于這些測量是通過移動實(shí)際的NC機(jī)床測量割炬705的尖端與板550之間的距離而實(shí)現(xiàn)的，因此由NC機(jī)床699自身引起的割炬705的高度變化也被考慮在內(nèi)。 圖5b示出了三十個XYZ輪廓點(diǎn)500，為了清楚起見，未將其全部編號。然而，這些點(diǎn)無需輸入用于嵌套件552、554、558、560、562、564、566和568的實(shí)際切割程序中。也就是說，測量程序、合成測量和輪廓點(diǎn)保持與用于切割嵌套件552、554、558、560、562、564、566和568的NC程序分離。 板550、715的表面越平坦，精確預(yù)測/建模表面拓?fù)渌璧臏y量點(diǎn)就越少。這一過程也可在本領(lǐng)域已知的采用各種技術(shù)的大量高度測量裝置中任意之一的幫助下自動執(zhí)行。當(dāng)通過切割使板清潔無損時，該測量過程進(jìn)一步加速。通常，在現(xiàn)代NC機(jī)床上，可在一分鐘至兩分鐘之間對三十個XYZ輪廓點(diǎn)進(jìn)行測量。XYZ輪廓點(diǎn)500可存儲在永久的和/或非易失的存儲器中，以防止數(shù)據(jù)在NC機(jī)床斷電時丟失。 —旦測量了 XYZ輪廓點(diǎn)500 (例如，至X3。Y3。Z3。)，便可在表面預(yù)測模塊750內(nèi)將其在數(shù)學(xué)上擬合于平滑表面。表面預(yù)測模塊750可表示在CNC 760的環(huán)境下運(yùn)行的程序或軟件模塊。通過基于XYZ輪廓點(diǎn)500對基本連續(xù)的、無破損的平滑表面(其在大多數(shù)情
10況下應(yīng)該是接近平坦的)進(jìn)行建模，可高精度地高速預(yù)測該表面上的任何點(diǎn)。盡管圖6示出了這種擬合的象征性簡圖，但將平滑表面和/或曲線擬合為一系列點(diǎn)的過程是數(shù)學(xué)領(lǐng)域公知的，因而本文不再進(jìn)一步解釋。點(diǎn)640不是測量的XYZ輪廓點(diǎn)500中的一個點(diǎn)，但其是尋求預(yù)測的Z值的建模表面上的任意XY點(diǎn)(點(diǎn)640可為嵌套件的切割路徑上的點(diǎn))。根據(jù)表面模型75 1預(yù)測的點(diǎn)640的Z值可非常精確地表示板550、715的表面上的對應(yīng)點(diǎn)的實(shí)際高度?；赑C的控制器780能夠在幾毫秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)這種計(jì)算。 對于長切割(例如，從單一的NC命令得到的長切割，例如兩個遠(yuǎn)點(diǎn)之間)，可在執(zhí)行切割期間有規(guī)律地計(jì)算和輸出Z軸的值。例如，可使用內(nèi)插獲得兩點(diǎn)之間的直線切割上的XY點(diǎn)，從而得到可在切割期間應(yīng)用的Z值。在實(shí)施方式中，CNC 760可包括第一PC卡以控制XY移動，并包括第二 PC卡以控制Z或高度移動。 重要的是，要注意到用線性內(nèi)插來確定遠(yuǎn)點(diǎn)之間的Z軸移動是不可靠的，這尤其是因?yàn)榘宓谋砻嫱負(fù)渑cNC程序無關(guān)。當(dāng)切割由多組坐標(biāo)和X2Y2，以及點(diǎn)、線和弧的預(yù)定義輪廓來定義時，Z軸變化是任意的，并且僅由床、板和/或NC機(jī)床缺乏平坦和平行而產(chǎn)生。在許多情況下，切割距離上的Z移動的線性內(nèi)插可為有效的一階近似，但在長切割移動中可能是不正確的，除非首先獲得非常大量的點(diǎn)。 示出了整圈(未示出)切割時編程移動的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的Z高度的線性內(nèi)插的錯誤的示例。整圈通常被編程為單塊NC，并對應(yīng)于單一移動。這樣的圈可為非常大的圈，事實(shí)上可與整塊板一樣大。由于圈上的起點(diǎn)和終點(diǎn)實(shí)際是同一點(diǎn)，因此僅利用線性內(nèi)插，兩點(diǎn)之間Z高度的變化為零。因此，從起點(diǎn)到終點(diǎn)的內(nèi)插(如果沒有測量二者之間的點(diǎn))將發(fā)現(xiàn)繞該圈"沒有Z變化"，這明顯是錯誤的結(jié)論，除非板是完全平坦的。因而，Messer Greisham方法僅僅是一種折中，其仍然僅使用AVC，但根據(jù)切割路徑上先前確定的點(diǎn)處的先前的電壓測量(不是實(shí)際高度)對電壓偶爾復(fù)位。 相反，通過NC機(jī)床699，例如在點(diǎn)和點(diǎn)X2Y2之間執(zhí)行具體的XY移動期間，以規(guī)則的時間和/或距離間隔從建模的板715的表面計(jì)算Z高度，以使CNC 760可基于測量的板715的拓?fù)湔{(diào)整割炬705的高度。例如，在切割路徑上的每個XY點(diǎn)，都可精確預(yù)測各自的Z高度，甚至是在切割開始之前。 在實(shí)施方式中，在測量板715的表面拓?fù)淦陂g，如果檢測到板的彎曲，則可減小測量點(diǎn)之間的距離以更好地對該彎曲進(jìn)行建模，B卩，當(dāng)板內(nèi)具有較大的拓?fù)渥兓瘯r，可設(shè)置更多(更密集的)測量點(diǎn)以改善建模和高度預(yù)測。同樣重要的是，期望點(diǎn)(例如圖6中的點(diǎn)640)不必直接落在測量的XYZ輪廓點(diǎn)500 (圖5b)上。如圖6所示，表面預(yù)測模塊750可從表面模型751連續(xù)預(yù)測Z軸高度值。 此外，通過利用安裝在割炬708上的測量裝置706測量表面708的拓?fù)?，自動補(bǔ)償了板715和/或NC機(jī)床(例如，床、臺架等)中的變化。 如上所述，為了用大多數(shù)切割技術(shù)進(jìn)行切割，NC機(jī)床699可使用公知的一個或多個測量裝置706，例如市售的激光、聲學(xué)、機(jī)械和/或其它的高度傳感器，生成接近理想的Z測量，即，在+/-0. Olmm的范圍內(nèi)。進(jìn)一步有利地，NC機(jī)床699利用現(xiàn)代的基于PC的數(shù)字控制器，其具有以大約2Ghz運(yùn)行的處理器，并具有至少一個浮點(diǎn)處理器，浮點(diǎn)處理器可在幾秒內(nèi)快速執(zhí)行將表面擬合于一系列XYZ輪廓點(diǎn)的初始的費(fèi)力的任務(wù)。然后，本系統(tǒng)可基于測得的XYZ輪廓點(diǎn)和建模的表面在移動中使用數(shù)字控制器，并實(shí)時地在任何給定XY點(diǎn)執(zhí)行Z高度的近瞬時查找預(yù)測，這對于早期的NC控制是不可能的。利用表面預(yù)測模塊750，NC機(jī)床使割炬705的尖端和板715的表面之間的高度變化能夠保持在+/-0. 1mm內(nèi)，從而利用有斜面的多程切割移動實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的焊接準(zhǔn)備。 盡管本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的各實(shí)施方式的主要有益效果是對板高度的精確預(yù)測和切割期間對割炬高度控制的改進(jìn)，但是，其它的有益效果還包括自動確定板的形狀以及有效消除與割炬的俯沖以及孔和拐角的切割質(zhì)量相關(guān)的問題。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的各實(shí)施方式的進(jìn)一步的有益效果是繼續(xù)獨(dú)立于NC程序本身，無需改變NC程序就能預(yù)測/獲得板上的全部點(diǎn)處的非常精確的割炬的高度值。因此，由于替換了當(dāng)前的割炬高度控制反饋系統(tǒng)，因此即使是對于傳統(tǒng)的垂直切割，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法也可得到更好的切割質(zhì)量。并且，還無需在切割過程匯總打開和關(guān)閉高度控制，并且無需修改NC程序或?qū)C語言進(jìn)行擴(kuò)展。目前已知的程序語言，例如ESSI，可直接使用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，而無需額外的改變。
圖8是用于控制預(yù)測的割炬高度的一個示例性過程800的流程圖。步驟802到814可在CNC 760內(nèi)執(zhí)行，步驟816到822可在表面預(yù)測模塊750內(nèi)執(zhí)行。虛線輪廓840內(nèi)示出的步驟804到816表示對加載到NC機(jī)床699上的每個板(例如板715)執(zhí)行的初始化序列。針對在切割板715時用于控制割炬705的移動的多個XY位置中的每一個位置，重復(fù)執(zhí)行虛線輪廓860內(nèi)示出的步驟818到822割炬。 在步驟802，過程800將割炬定位在板的表面上方的期望高度處。在步驟802的一個實(shí)施例中，CNC 760將割炬705定位于表面708上方的期望高度處，并允許操作者將割炬705調(diào)整為位于表面708上方的期望高度處。在步驟804，過程800利用與割炬安裝在一起的測量裝置測量割炬高度。在步驟804的一個實(shí)施例中，CNC 760使用測量裝置706來測量割炬705在表面708上方的高度距離710，以形成參考高度測量。 步驟806到814分別表示循環(huán)的起點(diǎn)和終點(diǎn)，其中"I"從1迭代至XYZ輪廓點(diǎn)的數(shù)量，步驟808到812對于I的每個值重復(fù)。例如，對于XYZ輪廓點(diǎn)500，步驟808到812重復(fù)三十次(1 = 1，…，30)。在步驟806到814內(nèi)，割炬705的高度不由CNC 760改變。也就是說，一旦割炬被設(shè)置在期望高度，Z電機(jī)700在過程800的步驟806到814期間就不用來改變割炬705的高度。 在步驟808，過程800將割炬定位于由XYZ輪廓點(diǎn)中的第I個點(diǎn)定義的XY位置。在步驟808的一個實(shí)施例中，在循環(huán)的第一迭代中，"I"為l，且CNC 760將割炬705定位于由XYZ輪廓點(diǎn)500(1)定義的&、l處。在步驟810，過程800利用與割炬705安裝在一起的測量裝置測量割炬在板表面上方的高度。在步驟810的一個實(shí)施例中，與割炬705安裝在一起的測量裝置706測量表示割炬705在位置X工、Y工處位于表面708上方的高度的距離。在步驟812，過程800將測得的與XY位置關(guān)聯(lián)的高度存儲為XYZ輪廓點(diǎn)。在步驟812的一個實(shí)施例中，CNC 760將步驟810中測得的高度存儲為XYZ輪廓點(diǎn)500(1)內(nèi)的Z值。
—旦測得并存儲了在XYZ輪廓點(diǎn)500的每個XY位置處的割炬705的高度，過程800則繼續(xù)步驟816。在步驟816，過程800基于XYZ輪廓點(diǎn)生成板的表面的模型。在步驟816的一個實(shí)施例中，表面預(yù)測模塊750基于XYZ輪廓點(diǎn)500生成表示板715的表面708的模型751。 在步驟818，過程800接收XY位置。在步驟818的一個實(shí)施例中，表面預(yù)測模塊750從CNC 760接收X、Y 762。在步驟820，過程800根據(jù)建模的板的表面和步驟804的參
12考高度測量確定接收到的XY位置的Z值。在步驟820的一個實(shí)施例中，表面預(yù)測模型750 基于表面模型751和步驟804的參考高度測量確定Z值764。在步驟822，過程800將確定 的Z值輸出至控制割炬的高度的電機(jī)。在步驟822的一個實(shí)施例中，表面預(yù)測模塊750將 Z值764輸出至CNC 760， CNC760將Z值與X、 Y值762 —起發(fā)送至PLC 770， PLC 770再將 其輸出至Z電機(jī)700。 盡管公開的實(shí)施方式相對于現(xiàn)有技術(shù)提供了明顯的有益效果，但應(yīng)該理解，也可 并入現(xiàn)有的系統(tǒng)，例如圖2的系統(tǒng)。不為了確定切割高度，而是作為"安全"或輔助系統(tǒng)。更 特別地，廢棄板材可由于被切除而垂直運(yùn)動，并且垂直運(yùn)動的量是不可能預(yù)測的。如果操作 者未及時注意到，這可能會導(dǎo)致機(jī)器損壞。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，通過監(jiān)控電壓，操作員管理的重 要性降低，電壓的極端變化可使割炬移動(例如，向上移動)或關(guān)閉。例如，如果弧電壓降 至某個定義的值以下，則可停止機(jī)床以防止對割炬造成損壞。實(shí)踐中，在成斜角時廢料運(yùn)動 是小問題，這是由于成斜角的材料往往相對較厚。否則，為了保持精確的Z高度，可放棄傳 統(tǒng)的傳感器/高度控制反饋環(huán)，這在多路斜角切割中是重要的。 圖9是相對于安裝在數(shù)控切割機(jī)床的切割床上的板，自動調(diào)整安裝在數(shù)控切割機(jī) 床的臺架上的割炬的、控制預(yù)測的割炬高度的一個示例性方法900的流程圖。步驟902和 904可在CNC 760內(nèi)執(zhí)行，步驟906和908可在表面預(yù)測模塊750內(nèi)執(zhí)行。
在步驟902，方法900利用臺架將割炬定位于XY平面內(nèi)的板上的多個離散的XY點(diǎn) 中的每一個。在步驟902的一個實(shí)施例中，將NC機(jī)床699的臺架定位在圖5的第一 XY點(diǎn) 500 (1)，并將圖7的割炬705設(shè)置在表面708上方的期望高度710。 在步驟904，方法900利用與割炬安裝在一起的檢測裝置在每個XY點(diǎn)測量割炬和 板的上表面之間的距離，以形成一組XYZ輪廓點(diǎn)，測量的距離是沿著基本垂直于XY平面的Z 軸的。在步驟904的一個實(shí)施例中，CNC 760將割炬705定位在XYZ輪廓點(diǎn)500的每個XY 點(diǎn)，并在每個XY點(diǎn)使用測量裝置706沿著基本垂直于XY平面的Z軸測量從割炬705到表 面708的距離，從而確定高度710。 在步驟906，方法900在表面預(yù)測模塊內(nèi)基于一組XYZ輪廓點(diǎn)生成表面模型。在步 驟906的一個實(shí)施例中，表面預(yù)測模塊750利用Bezier曲面算法基于XYZ輪廓點(diǎn)500生成 表面模型751。 在步驟908，方法900控制割炬的高度同時基于表面模型對板進(jìn)行切割，以使割炬 保持在上表面上方的期望高度處。在步驟908的一個實(shí)施例中，對于從CNC 760接收的每 個XY位置762，表面預(yù)測模塊750從表面模型751獲得Z值764，并將Z值764發(fā)送至Z電 機(jī)700，以控制割炬705的垂直位置，從而使割炬705定位于板715的表面708上方的高度 710處。 可對本文描述的系統(tǒng)和方法進(jìn)行某些改變，而不偏離其范圍。應(yīng)該注意到，以上的 說明書中包含的內(nèi)容或附圖所示的內(nèi)容應(yīng)該被解釋為示意性的，而不作為限制。所附的權(quán) 利要求旨在覆蓋本文描述的全部一般的和具體的特征，以及本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的范圍的 全部陳述，其在語言上可稱為是落入本發(fā)明的范圍。
1權(quán)利要求
一種控制預(yù)測的割炬高度的方法，用于調(diào)整安裝在數(shù)控切割機(jī)的臺架上的割炬相對于安裝在所述數(shù)控切割機(jī)的刀床上的板的高度，包括以下步驟利用所述臺架將所述割炬在XY平面內(nèi)定位于所述板上的多個離散XY點(diǎn)中的每個XY點(diǎn)處；在所述每個XY點(diǎn)處，使用與所述割炬安裝在一起的檢測裝置測量所述割炬和所述板的上表面之間的距離，以形成一組XYZ輪廓點(diǎn)，所測量的距離是沿著基本垂直于所述XY平面的Z軸的；在表面預(yù)測模塊內(nèi)，基于所述一組XYZ輪廓點(diǎn)生成表面模型；以及在基于所述表面模型切割所述板的同時控制所述割炬的高度，以將所述割炬保持在所述上表面上方的期望高度處。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，所述控制步驟包括基于從所述表面模型得到的、在所述割炬的切割路徑上的多個XY位置中的每個XY位 置處的Z軸值，控制所述割炬的高度。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，所述多個XY位置是基于XY位置之間的距離確定的。
4. 如權(quán)利要求2所述的方法，所述多個XY位置是基于規(guī)則的時間間隔確定的。
5. 如權(quán)利要求2所述的方法，所述多個XY位置是基于所述表面模型中的變化確定的。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中對高度的所述控制自動補(bǔ)償由所述臺架和/或所述 刀床導(dǎo)致的高度變化。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，所述XY平面基本平行于所述刀床。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述生成步驟包括 利用所述XYZ輪廓點(diǎn)的非線性內(nèi)插對所述表面模型進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述切割步驟在所述割炬與所述工件的大致平面成 角度的情況下執(zhí)行。
10. —種具有預(yù)測的割炬高度控制的數(shù)控切割機(jī)，包括 刀床，用于支撐待切割的板；臺架，用于將所述刀床在基本平行于所述刀床的XY平面中平移； 割炬，其安裝在所述臺架上，并在基本垂直于所述XY平面的Z軸上具有垂直定位； 控制器，用于控制所述臺架將所述割炬沿切割路徑移動；以及表面預(yù)測模塊，用于基于所述板的上表面的表面模型預(yù)測所述上表面的高度，并用于 調(diào)整所述割炬相對于所述上表面的垂直位置，以使所述割炬在切割所述板的同時基本保持 在所述上表面上方的期望高度。
11. 如權(quán)利要求10所述的數(shù)控切割機(jī)，所述表面模型是基于在切割所述板之前在所述 板的所述表面上的多個XY位置中的每個XY位置處測量的、所述上表面和與所述割炬一起 安裝在所述臺架上的測量裝置之間的Z軸距離。
12. 如權(quán)利要求11所述的數(shù)控切割機(jī)，所述XY位置在所述上表面上基本均勻地隔開。
13. 如權(quán)利要求ll所述的數(shù)控切割機(jī)，所述表面模型是基于所述XY位置之間的表面高 度的非線性內(nèi)插生成的。
14. 如權(quán)利要求11所述的數(shù)控切割機(jī)，所述表面模型被按照數(shù)學(xué)方法生成為平滑表面。
15. 如權(quán)利要求10所述的數(shù)控切割機(jī)，其中所述割炬相對于所述Z軸成角度以產(chǎn)生斜面。
16. 如權(quán)利要求IO所述的數(shù)控切割機(jī)，進(jìn)一步包括電壓監(jiān)控裝置，其與所述控制器通 信以防止對所述割炬造成損壞。
全文摘要
一種用于控制割炬高度的方法，包括將工件加載到數(shù)控機(jī)床上；用掃描裝置掃描工件上表面上的多個離散點(diǎn)；分別測量掃描的每個離散點(diǎn)的X、Y、Z坐標(biāo)，其中X和Y限定基本平行于加載的工件的平面，Z表示在各離散點(diǎn)處上表面與掃描裝置之間的距離；將從每個掃描的離散點(diǎn)測得的XYZ坐標(biāo)存儲到數(shù)據(jù)集中；將該數(shù)據(jù)集數(shù)學(xué)擬合為表示加載的工件的上表面的平滑表面；以及沿著編程到數(shù)控機(jī)床中的切割路徑切割工件，同時控制割炬的高度對應(yīng)于表示性的平滑表面。
文檔編號G05B19/19GK101693320SQ20091014771
公開日2010年4月14日 申請日期2009年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月17日
發(fā)明者馬修·法甘 申請人:馬修·法甘;