[发明专利]具有热测量的测量系统

说明书

公开了一种测量系统，其使用热补偿曲线来补偿由热变形引起的误差。对具有不同热分布的对象的测量涉及使用具有相应热分布的热补偿曲线。热补偿曲线包括一组补偿系数，其表示具有根据热补偿曲线的热分布的对象与经冷却对象的偏差。当补偿系数被应用于被测量对象时，所得测量结果与冷却后对象的测量结果一致。

背景技术

以下公开内容涉及测量系统。具体而言，本申请涉及在质量控制或其他需要测量对象的类似任务中使用的测量机器视觉系统。计算机控制的测量系统用于各种应用。一个典型的应用是对制造业中制造对象的质量控制。可以通过使用一个或多个相机对所制造的对象进行成像来测量对象的各种性质。该测量可以包括测量整个对象或对象的一些所选择的特征。因此，测量可以是一维、二维或三维的，或者甚至可以根据所选择的特征以维度的组合来进行。除了尺寸和形状，还可以测量其他特征，如颜色、粗糙度或其他此类特征。测量系统(例如测量机器视觉系统)的测量通常通过将所制造的对象与模型对象进行比较来进行。所获得的结果通常给出测量对象和所使用的模型对象的相对差异。

为了测量三维坐标，仅需要两个相机，因为可以从两个二维图像计算三维坐标，前提是测量点在两个图像中都可见。然而，通常而言，相机的数量更多。这是因为更多数量的相机增加了测量的覆盖范围和精确度。相机通常被定位成使得它们可以看到被测对象的所有特征，或者至少尽可能多的特征。相应地，一个被测量的特征通常不会被所有的相机看到。除了增加相机的数量之外，已知许多其他概念，例如精确校准和图像处理算法，以提高测量精确度。此外，可以为特定对象规划相机位置，或者使用更精确的相机或特定照明来提高从期望的特征获取的图像的质量。

代替测量相机系统或除测量相机系统以外，还可以使用其他测量仪器，例如探针和其他机械测量工具。

误差的一个源头是测量温度。当所制造和被测量的对象从生产线出来时，它们可能仍然是温热的或者甚至是热的，尤其是当所制造的对象在制造之后立即被测量时。例如，可以使用焊接机器人制造对象，这意味着焊接点和周围环境可能是温热的或者甚至是热的。此外，一些对象穿过几个工作单元，例如几个焊接机器人。在这种情况下，生产路线中较早的一些焊点或焊缝可能已经显著冷却，而较晚的焊点或焊缝仍然是热的。

然而，所制造的对象在冷却到正常温度后使用，并且它们需要在给定的温度(例如室温)下满足制造公差。由于热膨胀和热膨胀引起的张力和其他形变，所制造的产品在仍然温热时可能无法满足这些公差，即使它们在冷却后满足这些公差。

减少这些误差的传统方法是在制造和测量之间使用单独的冷却阶段，使得被测量对象已经冷却到期望的温度。实现这一点有几种方法。例如，可以具有使用被动冷却的单独的冷却传送带或存储装置。作为被动冷却的替代，也可以考虑使用带空调的主动冷却室，或者使用喷水或其他冷却剂进行冷却。

这些传统方法的一个共同缺点是它们需要单独的装置，这是昂贵的且需要空间。此外，众所周知，冷却是一个缓慢的过程，在对象准备好进行测量之前可能需要很长时间。使用主动冷却可能更快，但通常很昂贵，并且使用喷水或其他冷却剂可能不适合所有材料。此外，一些材料可能不适合任何主动冷却方法，因为过快的冷却会改变材料的结构。

发明内容

公开了一种测量系统，其使用热补偿曲线来补偿由热膨胀引起的误差。具有不同热分布的对象的测量涉及使用具有相应热分布的热补偿曲线。热补偿曲线包括一组补偿系数，该组补偿系数表示具有根据热补偿曲线的热分布的对象与经冷却的对象的偏差。当补偿系数被应用于被测量对象时，所得测量结果与冷却后对象的测量结果一致。

在以下描述中，表述“热补偿曲线”是指包括关于所制造对象的形状和热性质信息的曲线。热补偿曲线可以包括与所制造对象的温度分布和热分布相关的任何信息。通常多个对象被制造，并且实际制造的对象的数量可能非常大。因此，一个对象类型可以与多个热补偿曲线相关联，这些热补偿曲线均包括至少部分不同的热分布或其他热相关的参数值。此外，热补偿曲线包括热补偿系数、校正系数或其他类似值，根据从这些值可以预测冷却对象的最终形式。曲线可以包括附加信息，例如元数据等。