在测量工件的坐标时的误差修正和/或避免制造技术

本发明专利技术涉及一种用于测量工件坐标和/或用于加工工件的组件，其中，所述组件具有第一部分（1）和可相对于所述第一部分（1）运动的第二部分（3），其中，这些部分（1，3）的可相对运动性除了可选地附加固定在所述组件上的探测器的可能发生的可运动性之外附加地给出，所述可能发生的可运动性在出于测量所述坐标的目的而机械地探测工件时通过所述探测器从中间位置偏转出来产生，其中，在所述第一或第二（3）部分上布置有一测量体（K1，K2）并且在另一部分上、即在所述第二或第一（1）部分上布置有至少一个传感器（s1…s5），其中，所述传感器（s1…s5）构造得用于相应于所述测量体（K1，K2）的位置、从而相应于所述第一（1）和第二（3）部分的相对位置产生测量信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在测量工件的坐标时的误差修正和/或避免本专利技术涉及在测量工件的坐标时的误差的修正和/或避免。本专利技术尤其涉及用于测量工件的坐标的组件、用于制造这样的组件的方法以及用于运行这样的组件的方法。工件的坐标能够以不同的方式说明和测量。所述坐标例如关系到参考系统如所谓实验室系统，或者关系到基于工件或工件保持装置的坐标系。但也可能的是，感测或说明工件的、关系到工件的至少两个参考点的尺寸，例如长度、宽度或直径。为了确定坐标，坐标测量仪(以下也缩写为：KMG)或坐标测量仪的使用者因此被指示：识别用于探测工件的探测器的位置以及还多次识别其取向以及也识别工件的位置和取向或者识别所述位置和取向的至少一个可能的改变。尤其当工件和探测器彼此相对运动以便能够进行进一步的坐标测量时，可能出现位置和取向的改变。因此，如果用于测量工件的坐标组件的不同部分可彼此相对运动，则相应的运动可能在测量工件坐标时导致误差。这样的相对运动的例子是旋转装置的旋转运动(这是本专利技术的第一方面的内容)、在出于坐标测量的目的而调节用于探测工件的探测器或探测头(其具有传感装置)的位置和/或取向时的运动(这是本专利技术的第二方面的内容)和基于机械力的机械弯曲和/或用于坐标测量的组件或工具机的材料热膨胀或热收缩(这是本专利技术的第三方面的内容)。所有这些可运动性除了可选择地存在的探测器的、由该探测器在通过机械探触来测量工件坐标期间(也就是说在探测器接触工件期间)实施的运动之外附加地给出。尤其已知这种探测器，它在机械地探触工件时基于在工件和探测器之间起作用的机械力而从中间位置偏转出来，其中，该偏转出于确定接触点坐标的目的而被获知和评估。因此，附加的可运动性导致坐标测量时的误差。本专利技术的任务在于，提出一种开头所述类型的组件以及方法，通过它们，在测量工件的坐标时修正和/或避免误差。提出一种用于测量工件的坐标和/或用于加工工件的组件，其中，所述组件具有第一部分和可相对于所述第一部分运动的第二部分，其中，这些部分的可相对运动性除了可选地、附加地固定在所述组件上的探测器的可能发生的可运动性外附加地给出，所述可能发生的可运动性在机械地探测所述工件以便测量所述坐标时通过所述探测器从中间位置的偏转出来来给出，其中，在第一或第二部分上布置有一测量体并且在另一部分上、也就是说在第二或第一部分上布置有至少一个传感器，其中，所述传感器构型得用于相应于所述测量体的位置、从而相应于所述第一和第二部分的相对位置产生测量信号。所述至少一个传感器和所述至少一个配属给所述传感器的测量体是在所述组件上永久存在的元件。因此，与为了一次性或重复校准的目的而布置在组件上的测量系统不同，能够在组件连续运行期间、尤其在坐标测量仪或工具机运行期间获得测量值，并且能够在组件运行期间获知与所述部分的理想的和/或预给定的运动的偏差和/或不希望的运动。因此，可能的是，简化组件的结构并从而发生比希望的更大的、与理想的或预给定的运动的偏差或者更大的运动。在运行时、尤其测量工件的坐标时能够考虑对这些运动或偏差的测量。一种考虑的可能性是对运动进行计算修正，尤其借助于数学模型。优选，重复地感测并考虑所述至少一个传感器的测量值。根据一种用于制造这样的组件的相应方法，提供该组件的第一部分和该组件的第二部分，并且将第一和第二部分构造得可彼此相对运动。在此，这些部分的可相对运动性除了可选地附加固定在该组件上的探测器的可能发生的可运动性外附加地被允许，所述可能发生的可运动性在出于测量坐标的目的机械地探测工件时通过探测器从中间位置偏转出来而给出。在第一或第二部分上布置有一测量体并且在另一部分上、也就是在第二或第一部分上布置有至少一个传感器。该传感器构型用于在该组件运行时相应于测量体的位置、从而相应于第一和第二部分的相对位置产生测量信号。根据一种用于运行这样的组件的相应方法，使该组件的第一部分和该组件的第二部分彼此相对运动，其中，这些部分的可相对运动性除了可选地附加固定在该组件上的探测器的可能发生的可运动性外附加地被允许，所述可能发生的可运动性在出于测量坐标的目的机械地探测工件时通过探测器从中间位置偏转出来而给出。在第一或第二部分上布置有一测量体并且在另一部分上、也就是在第二或第一部分上布置有至少一个传感器，其中，该传感器构型用于在该组件运行时相应于测量体的位置、从而相应于第一和第二部分的相对位置产生测量信号。探测器尤其能够布置在测量头或探测头上，该测量头或探测头使得能够实现探测器的可运动性并且尤其也能够通过至少一个传感器感测所述偏转。传感器例如可以是磁阻传感器、根据电磁霍尔效应起作用的霍尔传感器、光学传感器、根据压电效应起作用的传感器、电容式传感器、被构型用于间距测量和/或相对位置测量的涡流传感器或者是根据所提到的作用方式中的至少一个和/或未提到的作用方式中的至少一个工作的传感器。尤其磁阻传感器和霍尔传感器也能够多个地布置在共同的承载件上、例如类似于微芯片的微承载件上。共同承载件上的每个传感器则尤其感测一个不同的运动自由度。例如通过两个分别承载用于感测三个彼此线性不相关的自由度的三个传感器并且布置在不同轴向位置上的承载件，能够感测全部的运动自由度。通过承载件上的多个传感器也能够测量在承载件的地点上存在的磁场。光学传感器例如感测在测量体上构成的多个标记中的一个，当该标记从传感器的视野中运动经过时。在另一类型光学传感器中，例如实施激光三角测量和/或如在干涉仪中那样实施与不受测量体影响的比较光束的比较。在又一类型的光学传感器中，投影到测量体上的图案被感测。测量体尤其根据传感器的测量原理构型。测量体例如能够具有永磁性材料，以便能够根据霍尔效应或磁阻测量原理来测量。替换地或附加地，测量体(例如柱体或球形测量体)能够具有用于电容式或电感式传感器的导电表面和/或用于光学传感器的用于反射测量射线的反射表面。反射的或部分反射的表面例如能够构造在柱形的、锥形的或环面形的测量体上。在任何情况下，传感器产生包含关于测量体位置进而关于第一和第二部分相对位置的信息的信号。在有些测量原理中，如同例如在栅盘(该栅盘带有多个栅格式的划线形标记)作为测量体时，传感器的单个信号可能还不足以能够评估关于位置和相对位置的信息。附加地例如可能需要计数器状态，该计数器状态相应于之前已经感测的标记的数量，和/或需要第一和第二部分的初始位置。如果至少三个旋转位置传感器中的多个绕旋转装置的旋转轴线分布地布置并且分别由各个旋转位置传感器感测旋转装置的两个可彼此相对旋转的部分的一个旋转位置，则由旋转位置传感器提供的测量信号能够被用于获知和/或考虑平移运动(也就是说两个可彼此相对旋转的部分在横向于旋转轴线的方向上的运动)。对此还要详细探讨。在相同的情况下或者也在测量系统具有其它传感器的情况下，可能需要对由测量体和传感器构成的传感器组件进行校准，以便在运行用于测量工件坐标的该组件时能够获知测量体的坐标和/或第一和第二部分的相对位置。因此优选，用于测量工件坐标的该组件在确定测量体的位置和/或第一和第二部分的相对位置方面进行校准，也就是说将传感器的测量信号配属给所述位置或相对位置的相应值。在此，例如实施比较测量和/或使用在它们的尺寸和形状以及相对于该组件的位置方面精确已知的校准标准。形状误差、也就是说测本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于测量工件的坐标和/或用于加工工件的组件，其中，所述组件具有第一部分（1）和能够相对于所述第一部分（1）运动的第二部分（3），其中，这些部分（1，3）的可相对运动性除了可选地附加固定在所述组件上的探测器的可能发生的可运动性外附加地给出，所述可能发生的可运动性在机械地探测所述工件以便测量所述坐标时通过所述探测器从中间位置的偏转出来给出，其中，在第一（1）或第二部分（3）上布置有一测量体（K1，K2）并且在另一部分上、也就是说在第二（3）或第一部分（1）上布置有至少一个传感器（s1…s5），其中，所述传感器（s1…s5）构型得用于相应于所述测量体（K1，K2）的位置、从而相应于所述第一（1）和第二部分（3）的相对位置产生测量信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于通过坐标测量仪测量工件的坐标和/或用于加工工件的、具有旋转装置的组件，其中，·所述旋转装置具有第一部分(1)和能够相对于所述第一部分(1)绕一旋转轴线(A1)旋转运动的第二部分(3)，·所述第一部分(1)或所述第二部分(3)构造得用于保持所述工件或者保持一用于探测工件的探测器、所述坐标测量仪的探测头、或者所述坐标测量仪的一坐标测量装置，其中，所述第一部分(1)和所述第二部分(3)的绕所述旋转轴线(A1)的可相对运动性除了可选地附加固定在所述组件上的探测器的可能发生的可运动性外附加地给出，所述可能发生的可运动性在机械地探测所述工件以便测量所述坐标时通过所述探测器从中间位置的偏转出来给出，·所述组件具有多个传感器(s1…s6)，这些传感器(s1…s6)中的每个传感器配属有该组件的一个测量体(K1，K2)，其中，所述测量体(K1，K2)能够作为共同的测量体(K1，K2)可选地配属给所述传感器(s1…s6)中的多个，·对于每个传感器(s1…s6)和配属的测量体(K1，K2)适用：所述配属的测量体(K1，K2)布置在所述第一部分(1)或第二部分(3)上而所述传感器(s1…s6)布置在另一部分上、即所述第二部分(3)或第一部分(1)上，其中，所述传感器(s1…s6)构造得用于相应于所述配属的测量体(K1，K2)的位置并从而相应于所述第一部分(1)和第二部分(3)的相对位置产生测量信号，·设置有一评估装置，该评估装置在所述旋转装置运行时根据所述多个传感器(s1…s6)的测量值确定与所述第一和第二部分相对彼此绕所述旋转轴线(A1)的理想旋转运动的偏差，也就是说关于至少两个运动自由度，即两个绕分别垂直于所述旋转轴线(A1)延伸的、相互垂直的方向的旋转自由度，并且·该组件构造得在所述旋转装置运行期间修正所述偏差。2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述多个传感器(s1…s6)这样布置并且所述评估装置这样构造，使得所述评估装置在所述旋转装置运行时根据所述多个传感器(s1…s6)的测量值确定与所述第一和第二部分相对彼此绕所述旋转轴线(A1)的理想旋转运动的偏差，也就是说关于至少五个运动自由度，即在分别垂直于所述旋转轴线(A1)延伸的、相互垂直的方向上的两个旋转自由度和两个线性自由度和沿所述旋转轴线方向的一个线性自由度。3.根据权利要求1或2所述的组件，其中，所述测量体或所述测量体之一构造为所述第一或第二部分的不是为所述旋转装置的旋转功能所需的附加材料区域和/或所述传感器(s1…s6)中的至少一个布置在所述第二或第一部分(1)的一不是为所述旋转装置的旋转功能所需的附加材料区域(2)上。4.根据权利要求3所述的组件，其中，所述附加材料区域(2)是长形延伸的材料区域，其在所述旋转轴线(A1)的方向上延伸。5.根据权利要求3所述的组件，其中，所述测量体是布置在第一轴向位置上的第一测量体(K1)，并且，在所述第一部分(1)或第二部分(3)上在与所述第一轴向位置隔开间距的第二轴向位置上布置有第二测量体(K2)，其中，所述传感器或一第二传感器(s4，s5)构造得用于相应于所述第二测量体(K2)的位置和取向并从而相应于所述第一部分(1)和第二部分(3)的相对位置和取向而产生测量信号。6.根据权利要求3所述的组件，其中，对于所述第一部分(1)和所述第二部分(3)预给定至少一个在所述组件运行中要设定的相对位置，并且，所述评估装置构造得用于在使用所述传感器(s1…s5)的测量信号的情况下确定：当所述预给定的相对位置已被设定时，所述第一部分(1)和所述第二部分(3)实际处于哪个相对位置中。7.根据权利要求1或2所述的组件，其中，第一测量体(K1)和第二测量体(K2)在所述旋转轴线(A1)的轴线方向上相互隔开间距地布置，其中，所述传感器(s1…s6)中的四个(s2…s4)构造得用于确定所述第一部分(1)相对于所述第二部分(3)的径向相对位置，并且，四个传感器(s1…s4)中的两个(s2，s3)配属给所述第一测量体(K1)，四个传感器(s1…s4)中的两个(s4，s5)配属给所述第二测量体(K2)。8.根据权利要求7所述的组件，其中，所述第一测量体(K1)和第二测量体(K2)构造在一共同的长形延伸的元件(4，14，34，59)上，该元件的纵轴线在所述旋转轴线的方向上、平行于所述旋转轴线或者倾斜于所述旋转轴线延伸。9.根据权利要求8所述的组件，其中，所述长形延伸的元件布置在所述第二部分上并且沿其纵轴线延伸到所述第一部分的一内室中。10.根据权利要求1所述的组件，其中，所述传感器中的两个传感器构造得用于确定所述第一部分(51)相对于所述第二部分的轴向相对位置。11.根据权利要求10所述的组件，其中，用于确定轴向相对位置的所述两个传感器配属有一个共同的测量体，其中，所述两个传感器布置得用于确定轴向相对位置。12.根据权利要求11所述的组件，其中，用于获知所述第一部分相对于所述第二部分的径向相对位置的传感器朝向所述共同的测量体的在圆周方向上延伸的外边缘取向。13.根据权利要求1或2所述的组件，其中，所述传感器中的至少一个是一旋转位置传感器(s6)，该旋转位置传感器测量所述第一和第二部分绕所述旋转轴线(A1)相对彼此的旋转位置。14.根据权利要求13所述的组件，其中，所述旋转位置传感器中的多个传感器(74a，74b，74c，74d，74e)围绕所述旋转轴线分布地布置并且构造得分别感测所述第一和第二部分相对彼此的旋转位置并产生相应的测量信号，其中，所述评估装置构造得这样评估由围绕所述旋转轴线分布地布置的所述多个旋转位置传感器(74a，74b)感测的、所述第一和第二部分相对彼此的旋转位置，使得获知所述第一和第二部分相对彼此的平移运动的效果，其中，所述平移运动横向于所述旋转轴线的延伸地走向。15.根据权利要求10或11所述的组件，其中，所述传感器中的多个传感器是多个旋转位置传感器(74a，74b)，这些旋转位置传感器围绕所述旋转轴线分布地布置并且构造得分别感测所述第一和第二部分相对彼此的旋转位置并产生相应的测量信号，其中，所述评估装置构造得这样评估由围绕所述旋转轴线分布地布置的所述多个旋转位置传感器(74a，74b)感测的、所述第一和第二部分相对彼此的旋转位置，使得获知所述第一和第二部分相对彼此的平移运动的效果，其中，所述平移运动横向于所述旋转轴线的延伸地走向。16.根据权利要求15所述的组件，其中，用于确定轴向相对位置的所述两个传感器和围绕所述旋转轴线分布地布置的所述多个旋转位置传感器配属有一个共同的测量体。17.根据权利要求1或2所述的组件，其中，在所述第二部分上固定有一磁体并且所述第二部分还具有一由可磁化的材料构成的元件，使得在所述元件的一个区域与所述磁体之间保留一绕所述旋转轴线延伸的环形缝隙，并且，至少一个用于测量所述第一部分和所述第二部分的径向相对位置的传感器布置在该环形缝隙中。18.用于制造根据上述权利要求之一所述的用于通过坐标测量仪测量工件的坐标的、具有旋转装置的组件的方法，其中，·提供该旋转装置的第一部分(1)和该旋转装置的第二部分(3)，并且将第一部分(1)和第二部分(3)构造得可彼此相对旋转运动，·布置多个传感器(s1…s6)，其中，为每个传感器配属一个测量体(K1，K2)，所述测量体(K1，K2)能够作为共同的测量体(K1，K2)可选地配属给所述传感器(s1…s6)中的多个，其中，所述第一部分(1)和所述第二部分(3)的绕所述旋转装置的旋转轴线(A1)的可相对运动性除了可选地附加固定在所述组件上的探测器的可能发生的可运动性外附加地给出，所述可能发生的可运动性在机械地探测所述工件以便测量所述坐标时通过所述探测器从中间位置的偏转出来给出，·对于每个传感器(s1…s6)，配属的测量体(K1，K2)布置在所述第一部分(1)或第二部分(3)上而所述传感器(s1…s6)布置在另一部分上、即所述第二部分(3)或第一部分(1)上，使得所述传感器(s1…s6)构造得在所述组件运行时相应于所述测量体(K1，K2)的位置和取向并从而相应于所述第一部分(1)和第二部分(3)的相对位置和取向产生测量信号，·将所述多个传感器(s1…s6)这样布置并且一评估装置这样构造，使得该评估装置在所述旋转装置运行时根据所述多个传感器(s1…s6)的测量值确定与所述第一和第二部分相对彼此绕所述旋转轴线(A1)的理想旋转运动的偏差，也就是说关于至少两个运动自由度，即两个绕分别垂直于所述旋转轴线(A1)延伸的、相互垂直的方向的旋转自由度，并且·该组件构造得在所述旋转装置运行期间修正所述偏差。19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述多个传感器(s1…s6)这样布置并且所述评估装置这样构造，使得所述评估装置在所述旋转装置运行时根据所述多个传感器(s1…s6)的测量值确定与所述第一和第二部分相对彼此绕所述旋转轴线(A1)的理想旋转运动的偏差，也就是说关于至少五个运动自由度，即在分别垂直于所述旋转轴线(A1)延伸的、相互垂直的方向上的两个旋转自由度和两个线性自由度和沿所述旋转轴线方向的一个线性自由度。20.根据权利要求18或19所述的方法，其中，所述评估装置构造得还接收用于确定工件坐标的坐标测量装置的至少一个坐标测量信号并从所述至少一个坐标测量信号计算出所述工件的坐标，该坐标在使用所述传感器的测量信...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·黑尔德，D·塞茨，R·萨格米勒，T·沃勒茨，
申请(专利权)人：卡尔蔡司工业测量技术有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE