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具有热测量的测量系统


技术摘要:
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  全部
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。 3 CN 111587354 A 说 明 书 2/7 页
技术实现要素:
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。 一方面,公开了一种使用计算机控制的测量装置对对象进行测量的方法。该方法 包括对至少一个对象进行测量,其中,所述测量包括测量至少一个对象的尺寸和热分布;将 测量到的热分布与多个存储的热补偿曲线进行比较;确定表示测量到的热分布的至少一个 热补偿曲线;接收与确定的至少一个热补偿曲线相关联的至少一组补偿系数;并将一组接 收到的补偿系数应用于测量到的至少一个对象的尺寸,以生成经热补偿曲线补偿的尺寸。 在该方法的示例性实施方式中,当确定至少一个热补偿曲线时,该方法进一步包 括:将所确定的至少一个热补偿曲线与阈值进行比较;以及,当测量到的热分布和确定的至 少一个热补偿曲线之间的至少一个对应点的偏差超过阈值时,生成与测量到的热分布对应 的热补偿曲线。 在生成热补偿曲线的示例性实施方式中,进一步包括:将测量到的尺寸和热分布 存储到热补偿曲线中;传送被测量的至少一个对象用于冷却;接收传送回的对象;测量接收 到的对象;计算补偿系数;和将计算的补偿系数关联到热补偿曲线中。 在该方法的示例性实施方式中,该方法进一步包括根据确定的至少两个热补偿曲 线来计算补偿系数。在该方法的示例性实施方式中,该方法进一步包括将经热补偿曲线补 偿的尺寸与参考对象进行比较。在该方法的示例性实施方式中,热补偿曲线包括至少一个 测量点。 在一个方面,公开了一种包括配置成执行上述方法的计算机程序代码的计算机程 序。 在一个方面,公开了一种控制器。该控制器包括至少一个处理器和至少一个存储 器,其中,所述至少一个处理器被配置成执行上述方法。在一个方面,公开了一种包括如上 所述的控制器的测量系统。在一个示例性实施方式中,测量系统进一步包括外壳、在外壳内 包括多个相机的相机系统、至少一个热测量设备、在外壳内包括多个照明装置的照明系统, 并且其中,控制器连接到机器视觉系统并且被配置为执行如上所述的方法。 当在不同温度下对对象进行测量时,使用如上所述的热补偿曲线的测量系统是有 益的。使用热补偿曲线的测量系统的一个益处是在制造之后可以立即对对象进行测量。测 量系统的一个益处是可以避免昂贵的冷却阶段。这提高了测量效率,因为可以更快地对对 象进行测量。此外,这降低了成本,因为不需要提供单独的装置来冷却所有被测量对象。而 这些装置可能是昂贵的并且需要空间,因为适合于冷却所有对象的装置通常不容易做到。 4 CN 111587354 A 说 明 书 3/7 页 此外,该测量系统的一个好处是它能够测量不同温度下的对象。因此,使得感兴趣点的温度 降低或升高的可能的额外暂停和其他事件可被考虑在内。 附图说明 附图被包括在内以提供对测量系统的进一步的理解,并且构成本说明书的一部 分,附图示出了实施方式,并且与说明书一起帮助解释测量系统的原理。 在附图中: 图1是测量系统的示例, 图2是测量系统的方法的示例,以及 图3是用于生成热补偿曲线的方法的示例。
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