[发明专利]用于检查工件的方法和设备

说明书

一系列标称上相同的工件(10)接收自制造过程并在测量设备(10、16、20、40)上被测量。由于热量在该制造过程期间被引入，该工件是在非周围温度下被接收的，但是例如通过机器人(48)以可重复方式将该工件放置在该测量设备上，使得当被测量时，该工件的非周围温度是可重复的。在该非周围温度下将该工件(10)中的一个作为参考工件进行测量，并且将这些测量与从外部来源获得的校准值进行比较，以便生成误差映射或误差函数。该误差映射或误差函数用于校正在可重复的非周围温度下被测量的该系列中的后续工件(10)的测量。

技术领域

本发明涉及用于检查工件的尺寸的测量设备，并更具体地涉及坐标测量设备。坐标测量设备包括例如坐标测量机器(CMM)、机床、手动坐标测量臂和检查机器人。

背景技术

在已经生产工件之后，通常的实践方式是在具有支撑探针的可移动构件的坐标测量机器(CMM)上检查它们，探针可在机器的三维工作空间内受到驱动。

CMM(或其它坐标测量设备)可以是所谓的笛卡尔机器，其中支撑探针的可移动构件通过分别在三个正交方向X、Y、Z中可移动的三个串联连接的托架进行安装。另选地，其可以是非笛卡尔机器，例如，包括三个或六个可延伸支柱，每个在可移动构件或相对固定的基座构件或框架之间平行连接。然后通过协调三个或六个支柱的相应延伸来控制可移动构件(并因此探针)在X、Y、Z工作容积中的移动。非笛卡尔机器的示例在国际专利申请WO 03/006837和WO 2004/063579中示出。

热膨胀和收缩影响工件的测量。为了更准确地测量工件，从美国专利No.5,257,460(McMurtry)和No.5,426,861(Shelton)已知的是测量参考工件或母件加工品(masterartefact)，其具有与工件类似的大小和形状的特征。这些测量然后与被检查的生产工件的测量进行比较。例如，如果母件加工品/参考工件是一系列标称上相同的工件中的已知良好工件，那么其可用作与所有其它工件进行比较的基准。如果要求绝对测量，那么可在更准确的测量机器上校准母件加工品/参考工件。

在美国专利No.5,426,861(Shelton)中，在参考工件已被校准之后，其被允许适应环境温度，在该环境温度中将测量生产工件。如果参考工件和生产工件在同一温度下，则可有效地比较参考工件和生产工件的测量。然而，如果生产工件所处的温度与CMM或在其上测量该生产工件的其它测量设备的环境温度不同，则出现问题。通常如果生产工件刚从生产机器诸如机床或焊接设备被输送，其中该生产工件被加热至高于环境温度，则上述问题发生。在一些情况中，生产工件可处于低于环境温度的温度下，例如，如果其已经经过使用诸如液氮或液态二氧化碳等冷却剂进行的低温加工过程。

美国专利No.5,257,460(McMurtry)通过将参考工件保持在生产该生产工件的机床的热环境中而部分地克服了该问题。在机床自身上进行测量。然而，加工过程在生产工件中产生热，因此生产工件仍可具有不同于参考工件的温度，即使其在同一热环境中。此外，可期望在独立的测量设备上脱离机床执行测量，以便最小化机床不加工工件的时间。

发明内容

本发明提供测量一系列基本上和/或标称上相同的工件的方法，其中所述系列中的每个工件接收自制造过程并被放置在测量设备上，所述方法包括：

(a)在非周围温度下在所述测量设备上将所述工件中的一个或者具有多个特征的加工品作为参考工件进行测量，以产生所述参考工件的测量尺寸值，所述多个特征的大小和形状接近所述工件；

(b)从在所述测量设备外部的来源获得所述尺寸值的校准值；以及

(c)在非周围温度下生成误差映射或查找表或误差函数，所述误差映射或查找表或误差函数使所述参考工件的测量尺寸值与对应的所述校准值相关。