CN102472616B - 坐标测量机（cmm）和补偿坐标测量机误差的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定待测物体(12)上的测量点(13)的至少一个空间坐标的坐标测量机(1)。所述坐标测量机包括：基座(3)；探头(6)，所述探头用于接近所述测量点(13)；以及框架结构(15)，所述框架结构用于将所述探头(6)连接到所述基座(3)。由此，所述框架结构包括：至少第一框架部件和第二框架部件(14，22，24)；以及至少一个线性驱动机构(2)，所述至少一个线性驱动机构可动地连接所述第一框架部件和所述第二框架部件(14，22，24)，以提供所述探头(6)相对于所述基座(3)沿第一方向(X，Y，Z)的可动性。根据本发明，由基准光束(71)提供第一基准路径，其中所述基准光束(71)沿着所述线性驱动机构的所述导向件延伸，使得所述基准路径平行于所述第一方向(X，Y，Z)。此外，为所述基准光束(71)配置至少一个位移传感器(9，9a，9b)，所述基准光束(71)和所述位移传感器(9，9a，9b)被设计并布置成使得，所述线性驱动机构的所述可动构件相对于所述第一基准路径的位移能够被测量，以表明所述可动构件从通常的支承位置的平移位移和/或旋转位移。

Description

坐标测量机(CMM)和补偿坐标测量机误差的方法

技术领域

本发明大体涉及一种用于确定测量点的至少一个空间坐标的坐标测量机（CMM：coordinate measuring machine），并且涉及一种补偿坐标测量机（CMM）误差的方法。

背景技术

在已生产出工件之后，通常的做法是在诸如坐标测量机（CMM）之类的坐标定位装置上检查工件，其中该坐标测量机具有在其工作空间内的可动探头。

在传统的三维测量机中，探头被支撑以沿着三个互相垂直的轴（沿X、Y以及Z方向）运动。

在简单形式的机器中，平行于每个轴安装的适当的传感器能确定探头相对于机器基座的位置，以确定由探针接近的物体上的测量点的坐标。

如果采用这种技术则存在若干个可能的误差源。运动平直度和轴正交性的缺失是这些误差的一个主要原因。另一个误差原因是滑架绕垂直于它们运动方向的轴的角旋转。通常被称为阿贝误差的这种误差不但取决于旋转而且还取决于线性驱动机构中的横向偏移。

其它误差源可能包括例如振动、温度变化、压力变化、湿度变化、坐标测量机框架结构部件的老化等的外部影响。

尤其可能出现下列误差因素：

·轴上的标尺误差，

·轴上的水平平直度误差，

·轴上的竖向平直度误差，

·轴上的俯仰误差，

·轴上的横摆误差，

·轴上的滚转误差，以及

·轴之间的角度误差。

而且，坐标测量机的框架结构中的薄弱性也会造成误差，所述薄弱性可能导致例如坐标测量机的支腿或桥部弯曲。

已经做出许多尝试来为提到的各种误差源提供校正。例如，已知通过各种手段将考虑到的和已知的误差引入传感器。然而，这种校正仅适用于测量空间中给定的位置。

替代技术是对机器进行校准，测量在各点处存在的误差并且存储这些误差，使得当实际使用机器时可以应用这些误差。示例性地结合这样的校准方法，对于每个轴（x、y、z）和每个线性驱动机构，测量出一些与轴线相关的几何误差，这些误差例如为俯仰、横摆、平直度（在两个正交轴中）和滚转。所述测量能够通过某种增量（例如每20mm）来进行，将所采集的数据储存在校准表（在机器中或软件中）并且在运行机器时使用，使得表中的数据校正基于位置的几何误差。除了上述以外，当然存在轴（x、y、z）之间的倾斜度并且对于每个轴存在某些标尺因素。该校准方法通常在完成组装的机器上进行。

可以想象到，这种校准过程是漫长的，尤其是对于大型机器。然而，在使用期间机器的任何“调整”都将使校准无效。该校准方法的另一个缺点在于，它们仅关注完全可重复的误差。还需要在与机器工作状态相同的条件下校准探针。这意味着如果机器以100毫米/秒运行，则校准过程也应该以该速度执行，并且如果由于一些原因需要改变运转速度，则需要以新速度重新校准机器。

必须考虑的另一方面在于探针的加速度引起坐标测量机的动态偏斜，进而引起测量误差。可以通过以低加速度进行测量来减少这些测量误差。然而，生产率要求增大生产量以及加快检查速度。因此，探针在测量期间经历更高的加速度，导致系统（尤其是坐标测量机的框架结构）产生更大的动态结构偏斜。这导致不准确地报告探针的X、Y、Z几何位置。

尤其是一些坐标测量机在高速下表现出显著的驱动振动。导致振动的一个误差源是机器的机械驱动系统。因为振动在高速度下引起不可重复的行为，这导致测量误差，所以由这些振动（通常5Hz以上）引起的误差不适合于上述动态误差补偿计算方法。

此外，在坐标测量机中采用多种探针以在标尺坐标系统内测量，该标尺坐标系统包括沿着构造三维测量空间的轴布置的参考标尺。为向坐标测量机提供改良的测量精度，要求其框架结构具有高静态刚度。

示例性地，EP 1559 990公开了一种坐标测量系统和校正在坐标测量机中测量的坐标的方法。因此，当将具有各种重量的工件安装在坐标测量机上时，测量几何误差。从工件重量的测量结果推导出补偿参数并存储。适当地读取与待测工件重量对应的补偿参数，以校正所测到的待测工件的坐标。

作为另一个实例，EP 1 687 589公开了在带有铰接探头的坐标测量机中的误差补偿方法，该铰接探头具有表面检测装置。在测量期间，该表面检测装置绕铰接探头的至少一个轴旋转。该方法包括以下步骤：确定设备的整体或部分的刚度，确定在任何特定瞬间与由铰接探头施加的负荷相关的一个或更多个因素，以及确定在表面感测装置处由负荷引起的测量误差。

而且，GB 2 042 719公开了一种具有三个互相垂直轴的测量装置，其中由绕各轴旋转引起的误差被校正。

GB 2 425 840公开了对通过坐标测量机（CMM）进行的工件测量进行误差校正的另一种方法。因此，通过工件感测探针进行位置测量，其中提供测量加速度的装置。为诸如由振动引起的那些误差之类的高频（不可重复的）误差和诸如探针上的离心力引起的那些误差之类的低频（可重复的）误差而进行校正测量。校正方法包括：测量工件；从预定的误差函数、误差映射或者误差查找表确定可重复的测量误差；测量加速度并计算不可重复的测量误差；使第一测量误差和第二测量误差结合以确定总误差；以及利用该总误差来校正工件测量。利用已知尺寸的人工制品计算预定的误差映射。

还已知使用装配在机器的探针（或Z柱）中的加速计和基台中的加速计（用于微分测量）。通过二重积分测量探针位置的位移和误差，并且从该位移和误差可以通过二重积分信号和标尺之差来调节读数。

然而，当利用加速计时，当频率相对低时加速计通常将会产生噪声。这会使信噪比很差。此外，仅可以在加速期间测量差，这通常意味着可能必需从标尺位置计算加速度并且比较该加速度与测量到的加速度，并且对差值求二重积分。然而，这可能对精确计算探针的准确位置来说不是足够的信息。利用这种方法还不会允许测量静态变化（即，与动态变化相结合的摩擦没有被考虑到）。

发明内容

因此本发明的目的在于提供一种改良的坐标测量机CMM和坐标测量方法，其中能以改良方式补偿由动态效应（例如，当运行高速扫描时）引起的误差、由低强度结构或静态变化（例如由摩擦或坐标测量机的框架结构上的负荷引起的变化）引起的误差和/或由外部影响（例如温度变化、振动、压力）引起的误差。

尤其是，所述坐标测量机的每个线性驱动机构（沿X、Y、Z方向）中的位移误差和/或坐标测量机框架结构中的例如由负荷、探针的运动和/或加速度引起的偏转和变形（例如弯曲）都能被精确地识别和补偿。

该目的通过实现独立方面的特征来达到。在从属方面中描述了以替代或有利方式进一步发展本发明的特征。

本发明涉及一种用于确定待测物体上的测量点的至少一个空间坐标的坐标测量机（CMM）。该坐标测量机包括至少一个基座（特别是静态基座，例如用于支撑待测物体的测量工作台）、用于接近测量点的探头以及用于将探头连接至基座的框架结构。

所述框架结构包括：至少第一框架部件和第二框架部件；以及至少一个线性驱动机构，所述至少一个线性驱动机构可动地连接所述第一框架部件和所述第二框架部件，以使所述探头能够至少沿第一方向（X，Y，Z）相对于所述基座运动。

其中，所述至少一个线性驱动机构包括：沿所述第一方向的线性导向件；可动构件，该可动构件为了沿所述导向件运动而被支承部支撑；以及线性测量仪器，该线性测量仪器用于确定所述可动构件沿所述第一方向（X，Y，Z）的第一驱动位置。

根据本发明，第一基准路径由设计为基准光束的至少第一光学基准元件提供，其中，所述基准光束沿着所述线性驱动机构的所述导向件延伸，使得所述基准路径平行于所述第一方向（X，Y，Z）。

此外，至少第一位移传感器和第二位移传感器被配置给所述基准光束，所述基准光束和所述位移传感器是如此设计和布置的，即，所述可动构件相对于所述第一基准路径的两个或更多个距离能够被测量，以表明所述可动构件相对正常支承位置的平移位移和/或旋转位移。

此外，所述位移传感器被构造成感光探测器元件，该感光探测器元件被构造成用于测量距所述基准光束的距离和/或所述基准光束的入射位置，所述距离或者所述入射位置表明了所述可动构件沿垂直于所述第一方向（X，Y，Z）的方向相对于所述第一基准路径的位移。

至少所述第一位移传感器被构造成部分地透射所述基准光束，并且至少所述第二位移传感器被配置用于所述基准光束的被透射部分。

更详细地，所述位移传感器还可包括分束器，该分束器用于分出（couple out）所述基准光束的至少一部分并且将其引向所述感光探测器元件。其中，所述感光探测器元件例如被构造成CCD阵列、CMOS阵列、PSD或者象限探测器。

示例性地，在所述线性导向件设置在所述第一框架部件上或者由所述第一框架部件提供并且所述可动构件设置在所述第二框架部件上或者由所述第二框架部件提供的情况下，可以在第一框架部件上安装提供基准光束的激光源，并且能够将所述至少一个位移传感器按照面向所述激光源的方式附接到所述第二框架部件。

其中，所述激光源例如可被设计成具有准直光学器件的激光二极管。

根据本发明，给基准光束配置两个或更多个位移传感器，尤其是三至五个，所述基准光束和所述位移传感器是如此设计和布置的，即，从所述可动构件上的规定位置至基准光束的两个或更多个距离和/或基准光束的入射位置能够由位移传感器测量，其中，所述设计具有这样的构造，从而所述距离或者所述入射位置表明了可动构件相对正常支承位置的平移位移和旋转位移。

所述坐标测量机（CMM）还包括计算单元，该计算单元用于确定空间坐标。根据本发明，不仅驱动机构的线性位置（例如，第一线性驱动机构的第一驱动位置）而且可动构件的被测量的平移位移和/或旋转位移被考虑用于确定空间坐标。

因此，所述空间坐标的确定至少根据以下因素执行：

·所述第一线性驱动机构的所述第一驱动位置，和

·所述可动构件的相对正常支承位置的平移位移和/或旋转位移。

根据本发明的方法方面，执行下列步骤：

·通过产生沿着所述线性驱动机构的所述导向件延伸的基准光束来提供平行于所述第一方向（X，Y，Z）的第一基准路径，

·测量所述可动构件相对于所述第一基准路径的至少两个位移，从而所述位移表明了所述可动构件相对正常支承位置的平移位移和旋转位移，其中

-由位移传感器来测量所述位移，所述位移传感器被构造成感光探测器元件，所述感光探测器元件被构造成用于测量距所述基准光束的距离和/或所述基准光束的入射位置，用以表明所述可动构件沿垂直于所述第一方向（X，Y，Z）的方向相对于所述第一基准路径的位移，并且

-至少第一位移传感器被构造成能够部分地透射所述基准光束，并且至少第二位移传感器被配置用于所述基准光束的被透射部分，并且

·通过使用所确定的实际的至少一个位移来补偿由本发明和上述的坐标测量机执行测量而产生的误差，尤其是线性驱动机构支承部的薄弱性（weakness）。

根据本发明，无需（至少不是必须）如从现有技术已知的那样预先对组装机器进行与轴线相关的几何误差的独立且漫长的校准过程。

因此，由于与轴线相关的几何误差能够被与真实测量并行或同时地感测到，因此根据本发明，通过执行根据现有技术的校准方法来补偿误差的缺点（即，耗时的校准过程；使校准无效的各种状况；仅完全可重复的误差才能够被考虑等等）能够被消除或者至少被相当大地降低。

根据本发明的坐标测量机的另一方面，不但可以提供基准光束（即，第一光学基准元件），而且可以在框架结构上布置第二或更多个基准元件，每个基准元件均用于提供沿框架结构的一部分的、基本上无负载的基准路径，其中能够向每个基准元件配置至少一个位移传感器，尤其是两至五个位移传感器。根据更为一般的方面，基准元件和位移传感器是如此设计和布置的，即，所述框架结构的位移和/或变形能够相对于无负载的基准路径被测量。

其中，所述第二或更多个基准元件均可以被设计成与上述第一光学基准元件类似的另外的基准光束。然而，另选地，第二或更多个基准元件中的一个或更多个也可以被设计成沿着框架部件的一部分延伸的机械基准元件，其中机械基准元件能够以基本上无负载的方式固定地紧固到框架部件。

关于作为更为一般的方面的光学和机械的另选实施方式，第二或更多个基准元件能够被布置在框架结构上，用于提供沿框架结构的一部分的基本上无负载的基准路径。

此外，给基准元件配置至少一个位移传感器，其中，基准元件和位移传感器是如此设计和布置的，即，框架结构的在相应部分的区域中的位移和/或变形能够以相对于基准路径的方式被测量。

尤其是，基准元件和位移传感器是如此设计和布置的，即，基准路径和框架部件的规定部位之间的距离能够由位移传感器测量，其中，所述距离表明了框架部件在相应部分的区域中的位移和/或变形。

通常，基准元件可以在线性驱动机构上和其中一个框架部件的至少一部分上延伸。其中，基准元件被固定地紧固到第一框架部件，并且位移传感器是如此布置的，即，从基准元件到框架部件上的规定部位的距离是能够测量的。例如，机械基准元件可被如此安装，即，其沿平行于可动构件的线性运动方向的线性驱动机构延伸，其中，所述基准元件以不受来自坐标测量机框架结构的力影响的方式安装。然后，一个或更多个位移传感器能够被布置成检测可动构件的规定部位与机械基准元件之间的距离。该距离可表明可动构件相对正常支承位置的平移位移（在多于一个测量距离的情况下，还能够表明旋转位移）。

如从现有技术本身已知的那样，线性驱动机构可包括：沿第一方向的线性导向件；可动构件，该可动构件为了沿着导向件运动而被支承部支撑；以及线性测量仪器，该线性测量仪器用于确定可动构件沿第一方向（X，Y，Z）的第一驱动位置。此外，坐标测量机可包括计算单元，该计算单元用于根据至少第一驱动位置来确定待测点（其由探针接近）的空间坐标。根据本发明，还考虑所检测到的变形和/或所述位移来确定空间坐标。例如，所感测的位移和/或变形在计算探头相对于基点位置的空间位置时可被直接考虑，和/或可被使用，以便与通过线性测量仪器确定行进位置相关地补偿量尺误差。

作为基准元件在包括驱动机构的坐标测量机部分上延伸的实施方式的另选，其中一个基准元件还可被如此设计和布置，即，其仅沿着框架结构的不可动部分延伸（例如，沿着支腿或桥部的至少一部分）。基准元件能够以例如平行于框架结构表面并且与框架结构表面（尤其最小限度地）间隔开的方式安装。尤其是，基准元件能够仅在其一端被固定至框架结构，并且位移传感器可被布置用于检测基准元件的另一端与所面对的框架结构规定部位之间的距离。这意味着仅基准元件的第一端被固定地附接到框架结构，并且位移传感器被如此布置，即，变形和/或位移是通过测量框架结构规定部位的相对于所面对的基准元件第二端的位置来表明的。

如上所述，其中第二或更多个基准元件中的一个可被设计成沿着框架结构的第一部分延伸的细长的机械基准元件，例如，基准框架或基准杆。基准框架或杆以基本无负载的方式被固定地紧固到框架结构。尤其是，基准框架可以仅在其一端被紧固到框架结构。位移传感器能够被构造成光学传感器、电容传感器或电感传感器，并且可被布置在基准框架上或者布置在框架结构上的规定部位处。所感测的距离表明框架结构的已知部分的变形或表明线性驱动机构中的位移（例如，可动构件从其通常支承位置起的位移）。

机械基准元件可由不易受到温度、压力、湿度、老化或类似因素影响而出现变形的材料制成。示例性地，机械基准元件（例如，基准杆）可包括镍铁合金或碳纤维材料或者由镍铁合金或碳纤维材料组成。

作为基准元件的机械设计的另选方式，根据本发明，第一基准元件（以及第二或更多个基准元件中的一个或更多个）也能够被设计作为基准光束，尤其是准直或聚焦的激光束，该准直或聚焦的激光束沿着框架结构的已知部分延伸。基准光束可由直接安装在框架结构的已知部位上的激光源发射，并且沿限定的已知方向发出。尤其是，激光束平行于坐标测量机框架结构的表面。其中，位移传感器能够被构造成感光探测元件，该感光探测元件被构造成用于测量距基准光束的距离和/或基准光束的入射位置。尤其是，位移传感器可进一步包括分束器，该分束器用于分出至少一部分基准光束并且将其引向感光探测器元件。感光探测器元件可以被设计成CCD阵列、CMOS阵列、PSD传感器或象限探测器。

其中，基准路径在功能上由基准元件产生或代表。在基准元件被设计成机械基准元件的情况下，基准路径可例如由其表面来代表，其中，元件的形状可以在将其安装在坐标测量机上之前被高精确地测量并校准。在基准元件被设计成基准光束的情况下，所述路径可由光束的光轴代表。

此外，根据本发明，还能够为每个基准元件配置两个或更多个位移传感器，尤其是三至五个，其中，基准元件和位移传感器是如此设计和布置的，即，第一基准元件（即，基准路径）和框架结构上的规定部位之间的两个或更多个距离能够由位移传感器测量到。感测到的距离因此能够表明在框架结构第一部分区域中的、具有一个以上自由度的位移和/或变形。

根据常见方式的坐标测量机，优选地框架结构包括四个框架部件和可动地连接该四个框架部件的三个线性驱动机构，用于提供探头相对于基座在第一方向X、第二方向Y、第三方向Z上的可动性。如本身已知的，每个线性驱动机构均可包括：沿第一方向X、第二方向Y或者第三方向Z的线性导向件；可动构件，该可动构件为了沿着导向件运动而被支承部支撑；以及线性测量仪器，该线性测量仪器用于分别确定所述可动构件的分别沿第一方向X、第二方向Y或第三方向Z的第一驱动位置、第二驱动位置和第三驱动位置。坐标测量机的计算单元能够被设计用于根据至少第一驱动位置、第二驱动位置和第三驱动位置以及根据本发明根据由位移传感器表明的变形和/或位移来确定空间坐标。

总之，通过测量框架结构的规定部位和基准元件/路径之间的距离，能够感测并确定框架结构的位移和/或偏转以及行进构件（滑架）的位移。相对于现有技术有利的是，该方法可以被用于补偿静态变化（由摩擦引入的变化等）以及动态效应（探头的加速度）。

还提供一种补偿如上所述的坐标测量机中的误差的方法，所述坐标测量机确定待测物体上的测量点的至少一个空间坐标。根据该方法，测量在第一部分区域中的框架结构相对于基本无负载的外部基准元件的至少一个位移，所述外部基准元件沿着框架结构的第一部分延伸并且布置在其上。通过至少使用所确定的实际位移和/或变形来补偿误差，尤其是线性驱动机构支承部中的薄弱性和/或框架结构的材料中的变形（由探针的负荷和/或温度、压力、湿度的变化引起）。

因此，无需（至少不是必须）如从现有技术已知的那样预先针对组装机器上的与轴线相关的几何误差执行独立且漫长的校准过程。

在将基准元件设计成光学基准（准直的激光束或类似物）的情况下，可以认为光束是直的，并且能够通过使用位移传感器（其测量相对于光束的优选沿不同方向的偏离）直接测量出与轴线相关的几何误差。在基准元件被设计成机械基准（例如物理“梁”）的情况下，基准“梁”可以在其安装到坐标测量机上之前被独立测量并校准。通过这样处理，就能达到针对光束所实现的相同结果，即，精确掌握机械基准元件的形状和走向（course）。这通常意味着几何精度存在于基准元件中而不是存在于机器结构中。

因此，由于与轴线相关的几何误差能够与真正的测量并行或同时地感测到，因此根据本发明，通过执行根据现有技术的校准方法来补偿误差的缺点（即，耗时的校准过程；使校准无效的各种状况；仅完全可重复的误差能够被考虑等等）能够被消除或者至少被相当大地降低。

附图说明

下面将参照附图中示意性地示出的可行实施方式的实施例更加详细地说明本发明，附图中：

图1示出了根据本发明的示例性桥式坐标测量机；

图2示出了作为机械基准元件的基准杆，它仅在其一个端部上安装至框架结构；

图3示出了用于x滑架的作为光学基准元件的基准激光束；

图4示出了线性X驱动机构，其中，作为基准元件的准直基准激光束沿着桥部延伸并且在X滑架上布置两个位移传感器；

图5示出了光学位移传感器，每个光学位移传感器均用于测量距基准激光束的距离；

图6示出了具有机械基准元件的桥式坐标测量机的侧视图，其中为基准元件配置了位移传感器；

图7示出了具有机械基准元件的桥式坐标测量机的侧视图，其中为基准元件配置了位移传感器；

图8示出了具有机械基准元件的桥式坐标测量机的侧视图，其中为基准元件配置了位移传感器；

图9示出了根据本发明的具有机械基准元件和光学基准元件的龙门式坐标测量机的前视图；

图10示出了图9的龙门式坐标测量机的侧视图；

图11示出了桥式坐标测量机的前视图，其具有用于表明桥部弯曲的光学基准元件；

图12示出了桥式坐标测量机的前视图，其具有用于表明桥部弯曲的光学基准元件；以及

图13示出了桥式坐标测量机的前视图，其具有用于表明桥部弯曲的光学基准元件。

具体实施方式

在图1中，示出了根据本发明的坐标测量机1的示例性实施方式，该坐标测量机1具有用于将探头6连接到基座3的框架结构15（其中，框架结构15包括若干个能相对于彼此运动的框架部件14、22、24）。

详细地，坐标测量机1包括基座3，在该基座3上布置由支承部支撑的门14（作为其中一个框架部件），使得该门能沿纵向（Y方向）运动。门14具有两个门腿16、18，这两个门腿16、18在它们的上端由桥部20连接。

X滑架22被放置在桥部20（作为另一个框架部件）上，该X滑架22可以沿着桥部被驱动，即沿连接两个门腿16、18的空间方向（X方向）被驱动。滑杆或Z柱24（作为另一个框架部件）可以沿第三空间方向（Z方向）被移动。因此，Z柱24由与X滑架22成一体的支承部支撑以沿Z方向运动。这三个空间方向X、Y和Z优选地相互正交，但是这对本发明来说不是必需的。

通常，坐标测量机的框架结构的部件（即，X滑架、X梁（桥））可以由铝、花岗岩、陶瓷或者钢/铁制成并且具有与负荷适配的壁厚和刚度。

可动构件和导向件之间的最普通的两种支承部是空气支承部或机械支承部（例如线性循环附加轨道）。空气支承部的优点在于，运动中不存在摩擦（摩擦会引入不同类型的误差，像角度误差或滞后）。空气支承部的缺点在于刚度通常低于机械支承部，使得会出现特别是动态误差。在机械类型中，支承系统中的刚度通常较高，但是存在摩擦并且摩擦力会引起误差。然而，本发明可以应用这两种类型的支承部。

总之，坐标测量机1被构造成用于确定待测物体12上的测量点13的三个空间坐标，因此坐标测量机1包括三个线性驱动机构，以提供探头6相对于基座3沿第一方向（X方向）、第二方向（Y方向）和第三方向（Z方向）的可动性。

每个线性驱动机构均具有线性导向件，分别地，一个线性导向件沿第一方向（X方向），一个线性导向件沿第二方向（Y方向），一个线性导向件沿第三方向（Z方向）。在简单的实施方式中，Y方向驱动机构的线性导向件由基座3的形成边缘的两个表面形成，X方向驱动机构的线性导向件由桥部20的两个或三个表面形成，并且Z方向驱动机构的线性导向件由X滑架构件中的立方孔形成。

此外，每个线性驱动机构均包括可动构件，该可动构件为了沿着导向件运动而被支承部支撑。尤其是，X方向驱动机构的可动构件被实施为Y滑架28，该Y滑架28具有与上面提到的基座3的两个导向表面相面对的表面。X方向驱动机构的可动构件被实施为X滑架22，该X滑架22具有与上面提到的桥部20的两个或三个导向表面相面对的表面。并且，Z方向驱动机构的可动构件由Z柱24形成，该Z柱24具有与X滑架22中的立方孔的内表面相面对的表面。

而且，每个线性驱动机构均包括线性测量仪器，该线性测量仪器用于确定每个可动构件分别沿第一方向（X方向）、第二方向（Y方向）或第三方向（Z方向）的第一驱动位置、第二驱动位置或第三驱动位置。

Z柱24的下自由端紧固有探头6，探头6上示例性布置有触针。以本身公知的方式使用触针，以接触待测物体12。然而，本发明并不限于接触式坐标测量机，也可以使用以非接触方式接近测量点的坐标测量机，即，例如具有光学扫描头的坐标测量机。更普遍地，探头6可以被设计成用于布置接触式探针，例如扫描式或接触触发式探针，或者用于布置非接触式探针，特别是光学探针、电容探针或电感探针。

此外，本发明不限于如这里所示的门桥式设计的坐标测量机。本发明同样地可以用于如图9和图10所示的龙门式设计的坐标测量机，其中仅桥部20可以沿着在上方固定安置的轨道行进，该桥部20具有两个支撑件，这两个支撑件用作非常短的支脚。而且，本发明通常可以用于所有类型的坐标测量机，即，用于被设计成并联运动机器(parallel-kinematics machine)的坐标测量机以及用于具有线性或串联运动机构的坐标测量机。示例性地，坐标测量机可以被设计成桥式、L桥式、水平臂式、悬臂式或龙门式等。

在图1的该示例性实施方式中，每个门腿16、18均具有可动的Y滑架28，该Y滑架28允许包括桥部20的门14沿Y方向运动。

在基座3的长边示意性示出了作为Y测量仪器的一部分的测量标尺30Y，其中标尺30Y平行于Y方向延伸。该标尺可以是玻璃测量标尺，例如具有增量编码或绝对编码，通过该玻璃测量标尺能确定Y滑架28在Y方向上的驱动位置。应当理解，测量仪器还可以包括用于对测量标尺30Y进行读取的适当的传感器，不过为了简化而未在这里示出这些传感器。然而，应当指出，本发明不限于使用玻璃测量标尺，因此也可以与其它测量仪器一起使用以记录驱动机构的可动构件的驱动/行进位置。

另一个测量标尺30X平行于X方向被布置在桥部20上。最后，另一个测量标尺30Z平行于Z方向还被布置在Z柱24上。借助于作为线性测量仪器的一部分的测量标尺30X、30Z，可以以本身公知的方式以计量学方式记录X滑架22沿X方向的当前驱动位置和Z柱24沿Z方向的当前驱动位置。

在所示的实施方式中，基座3包括工作台，该工作台具有用于支撑待测物体12的花岗岩表面板，其上的测量点13的空间坐标是需要测定的。

还示出了控制和计算单元11，该控制和计算单元11被设计成致动坐标测量机1的马达驱动器，使得探头6行进到测量点13。对于手动操作，控制单元11可以被连接至用户控制台32。对于控制单元11来说，也可以完全自动地接近并测量待测物体12的测量点13。

控制和计算单元11包括处理器34和多个存储器36、38。尤其是，控制和计算单元11被设计成用于根据三个驱动机构的至少第一驱动位置、第二驱动位置和第三驱动位置来确定物体12上的测量点13的三个空间坐标。

根据本发明，如下列图中更详细地示出的，可以安装基准元件71，使得该基准元件71沿着平行于可动构件的线性运动方向Y的线性驱动机构延伸，其中，基准元件71不被加载，因此不受由坐标测量机框架结构带来的力的影响。例如，基准元件71被设计成由激光源75发出的准直基准激光束。能够在可动构件的滑架上布置一个或更多个位移传感器9a、9b，使得它们能够检测在可动构件的规定部位和基准激光束之间的距离。这些距离表明可动构件的相对正常支承位置的平移位移或旋转位移（例如，沿X方向和/或Z方向的平移位移或俯仰误差）。

从而，感测到的一个位移或多个位移因此可以被进一步使用，例如，以便：

·与通过线性测量仪器对行进位置进行确定相关地直接补偿标尺误差；和/或

·与通过控制和计算单元11对探头位置进行计算（即，当从待测物体上的测量点的空间坐标推导出时）有关地补偿滑架（移动构件）的感测到的水平平直度误差、竖向平直度误差、俯仰误差、横摆误差和/或滚转误差。

因为一般类型的坐标测量机的设计以及不同的线性导向件和不同的线性测量仪器的设计为本领域技术人员所了解，所以应该理解到可以进行不同特征的多种变化和组合。所有这些变化都落在本发明的范围内。

图2示出了作为机械基准元件72a、72b的两个基准杆，该两个基准杆仅在其端部上安装至该框架结构。由此，为了简化仅连同X滑架22和Z梁24一起示出了桥部22（X梁），作为坐标测量机部件。X滑架22由支承部支撑以相对于桥部20进行线性X运动，桥部20自身充当线性X导向件。Z导向件可以由X滑架构件22中的立方孔形成，Z梁24可通过该立方孔沿着Z轴运动。

机械基准元件72a、72b优选地由具高尺寸稳定性和高坚固程度的材料制成，使得其不易受如温度、压力、湿度、老化等的外部影响。

尤其是，机械基准元件72a、72b可仅在其一个端部上被固定地紧固到该框架结构，使得其沿着该框架结构的一部分平行延伸。这使得基准元件能够以不受来自坐标测量机的框架结构的力影响的方式安装，从而由基准元件产生的基准路径完全或至少基本上不被加载。

为第一基准杆72a（其沿着该桥部延伸）配置一个位移传感器9a，用于测量从滑架22的规定部位到由第一基准杆72a产生的基准路径的距离。位移传感器9a可以被附接到滑架22，从而能够测量至该基准路径的距离。

例如，所感测的距离表明滑架22相对正常支承位置的平移位移（例如，相对于X梁20的引导表面沿滑架22的Z方向的平移位移）。

而且，为第二基准杆72b配置一个另外的位移传感器9b，其中，第二基准杆72b在其一个端部上固定地附接到Z梁24。第二基准杆72b平行于Z梁24延伸，并且与该Z梁24间隔开一规定距离，从而相对于Z驱动机构中的薄弱性(weakness)的位移测量与Z梁24的负荷条件无关。因此，位移传感器9b能够被安装在X滑架22上，并且面向第二基准杆72b，以测量从X滑架22（用作Z梁24的Z运动的导向件）到第二基准杆72b的距离。该距离与Z驱动机构中的实际支承距离相关，该距离因此表明沿X方向从通常支承状态起的平移位移。

图3示出了用于X滑架22的、作为基准元件的准直或聚焦的基准激光束71。由此，为了简化仅连同X滑架22和和Z梁24（其可沿Z方向相对于X滑架22运动）一起示出了桥部20，作为坐标测量机部件。

激光源75安装在X梁20（坐标测量机桥部）的一侧，从而激光束71在X方向上且平行于桥部20地发挥作用。该基准光束代表了基准路径。激光源75示例性地可以被设计成具有准直光学器件的激光二极管。

为基准激光束71配置位移传感器9。位移传感器9按照面向激光源75的方式附接到X滑架22。位移传感器9被设计成感光探测器元件，该感光探测器元件被构造为用于测量基准激光束71的入射位置。例如，该感光探测器元件可以被设计成CCD矩阵阵列、CMOS矩阵阵列、PSD传感器（位敏器件）或者象限探测器。

激光束71的所感测的入射位置表明了X滑架22沿正交于X方向的平移位移（尤其是为沿Y方向和Z方向的平移位移）。如果将准直光束作为基准，则光束的截面宽度可被限定，并且为了精确地确定光束的入射位置，可以将射束点的中心或中点确定为准确的入射位置。根据特定的实施方式，还可以确定、分析并使用射束点在传感器上的形状，以获得X滑架的俯仰误差和/或横摆误差。例如，基准光束的半长轴沿Z方向取向的椭圆形投影表明了X滑架的俯仰误差；而基准光束的半长轴沿Y方向取向的椭圆形投影表明了X滑架的横摆误差。

因此，所表明和所确定的平移位移和/或旋转位移能够为坐标测量机校准单元所用，以确定由探头接近的测量点的空间坐标。

在图4中，示出了根据本发明的坐标测量机的线性X驱动机构的近距离前视图。与图3类似，准直或聚焦的基准激光束71被用作光学基准元件。

激光束71在X方向上且平行于桥部20（X梁）地发挥作用。基准光束71代表了基准路径。

放置在X滑架22的顶部上的两个位移传感器9a、9b（以虚线表示）测量X滑架22相对于基准元件71的位移。更详细地如图5所示，位移传感器9a、9b可包括分束器91a、91b，所述分束器91a、91b用于分出一部分基准光束71并且将其引向感光探测器元件92a、92b。其中，感光探测器92a、92b被构造用于确定所分出并被反射的光束的入射位置。例如，感光探测器元件92a、92b可以被设计成CCD矩阵阵列、CMOS矩阵阵列、PSD传感器或者象限探测器。同样，基准光束的反射部分在探测器上的入射点被用于确定滑架22在Y-Z平面中的平移位移。通过考虑两个位移传感器9a、9b两者所探测的反射束的入射点，还能够确定（尤其是通过微分分析两个传感器的输出）滑架22的旋转位移（即，横摆误差和俯仰误差）。

作为上述实施方式的传感器（其包括用于分出一部分基准光束并将其引到感光探测器元件的分束器）的另选，还可以使用用于确定基准光束的入射位置的透明感光探测器元件。

图6示出了具有机械基准元件72的桥式坐标测量机1的侧视图，其中，为基准元件72配置位移传感器9，以测量至工作台表面61的距离。

坐标测量机的框架结构受到承载力和起重力的影响。然而，根据本发明，基准元件72被附接至框架结构，使得基本上无承载力和起重力作用于基准元件72（或者说，由基准元件形成的基准路径）。

例如，机械基准元件72仅在其上端安装在坐标测量机的X梁20（桥部）的一侧。基准元件72沿着支腿18延伸，并且如此在工作台6的边缘的一部分上延伸，即，基准元件72与工作台6的边缘间隔开（小距离）。

基准传感器9能够被设计成光学距离传感器或者电容距离传感器，并且被如此安装在基准元件72上，即，能够测量从基准元件72（即，从传感器的位置）至工作台6的上表面和侧表面61的距离。

这些距离表明线性Y驱动机构的平移位移和/或旋转位移（例如，沿X方向和Z方向的平移位移以及旋转位移例如俯仰误差、滚转误差和横摆误差）。

例如，能够给基准元件安装三个距离传感器，以测量至工作台的上表面的距离（用于表示俯仰误差和沿Z方向的平移位移），并且能够给基准元件安装两个距离传感器，以测量至工作台的侧表面的两个距离（用于表示横摆误差和沿X方向的平移位移）。能够根据传感器输出的组合得出滚转误差。

由于基准元件72直接安装到X梁20（桥部）的一侧，因此X梁20（桥部）的位置能够直接相对于坐标测量机的工作台6来参照，从而测量与坐标测量机的支腿18的实际负荷条件无关（或者，坐标测量机的支腿18的实际负荷条件能够被确定或考虑，以推导出探头的测量位置）。

因此，所感测的位移可被用于校正探头相对于基座的位置的计算。

图7示出了具有机械基准元件72的桥式坐标测量机的侧视图。基准元件72被实施为基准杆并且被用以感测坐标测量机框架结构（即支腿18）中的薄弱性和变形。坐标测量机框架结构的支腿18中的这种薄弱性和变形例如可由负荷、振动、动态效应、温度波动、压力波动、老化、湿度变化等引起。

在所示的实施方式中，作为基准元件72的基准杆被固定地附接到坐标测量机框架结构的（Y滑架）支脚28，并且沿着支腿18延伸达至桥部20的一侧。两个位移传感器9a、9b安装到桥部20，面向基准杆72的松弛端（即，未固定附接到该框架结构的自由端）。

位移传感器9a、9b测量在基准杆72延伸经过的框架结构部分（即支腿18）中的位移（即，如弯曲这样的变形）。因此，被安装到桥部的位移传感器9a、9b的位置是相对于无负载的基准杆72的上端来参照的。

示例性地，支腿18的变形将引起从位移传感器9a、9b至基准杆72上端的规定部位的距离的变化。该距离能够由位移传感器9a、9b（例如被实施为光学距离传感器或者电容距离传感器）测量，并且被用于当确定测量位置时计算补偿坐标测量机支腿18的被感测到的变形。

通过使用本发明意义上的机械基准元件和/或光学基准元件，尽管坐标测量机的承载部件可能具有比较低的尺寸稳定性和比较低的坚固程度，也能够确保测量的高精度。即使在基准元件自身失去了精确测量所需的尺寸稳定性（如由老化效应等引起）的情况下，与更换框架结构的老化部分（即支腿）相比，它们也可以被更容易且较不麻烦地更换。因此，根据本发明，坐标测量机的寿命可以被延长，即使在老化效应的情况下，基准元件也能够较为轻松地更新和更换，因此，通过将薄弱框架部分相对于基准元件来参照并根据本发明补偿这种薄弱性，就可以持续确保精确测量。

图8示出了一个实施方式，在该实施方式中图6和7的特征是互相结合的。

与图6类似，示出了具有机械基准元件72的桥式坐标测量机1的侧视图。机械基准元件72仅在其上端安装在坐标测量机的X梁20（桥部）的一侧。基准元件72沿着支腿18延伸，并且如此在工作台6的边缘的一部分上延伸，即，其与工作台6的边缘和支脚28间隔开（小距离）。示例性地，在基准元件72的松弛下端上安装了四个位移传感器9a，以测量至工作台表面61的距离，并且附加地，与图7的实施方式类似，在基准元件72的松弛下端上安装三个位移传感器9b，以测量至支脚28的规定部位的距离。至支脚28的这些距离表明支腿部件18的变形。

基准传感器9a、9b能够被设计成光学距离传感器或电容距离传感器并被安装在基准元件72上，使得能够测量出从基准元件72（即，从传感器的位置）至工作台6的上表面和侧表面61以及支脚28表面的距离。

因此，所表明和确定的位移与变形能够被用以校正相对于基座的探针位置的计算。

采用根据图8的实施方式的这种设置可以改善地补偿坐标测量机的支承部/接合部中的薄弱性，并且可以补偿坐标测量机的承载框架结构中的薄弱性（如支腿弯曲）。

图9和图10分别示出了根据本发明的龙门式坐标测量机1的侧视图和正视图，该龙门式坐标测量机1具有第二机械基准元件72和第一光学基准元件71。

如图所示，龙门式坐标测量机不具有位于Y/W轴和X20轴之间的可动的支腿/支脚（或者至少它们非常短）。X梁20由支承部直接（即不具有支脚或仅具有非常短的支脚）支撑以沿着Y梁50和W梁52在Y方向上运动，Y梁50和W梁52由四个支柱54、56、58承载。如本领域技术人员本身已知的，支柱被刚性地安装在测量工作台上。此外，在X驱动机构、Y/W驱动机构以及Z驱动机构中存在线性测量仪器（为了简化，仅示出在X驱动机构和Y/W驱动机构中的线性测量仪器）。

第二基准元件72附接到X梁20的一侧，并且延伸达至工作台的边缘。与图6类似，安装到基准元件72的位移传感器9b测量至工作台的上表面和侧表面的规定部位的距离。这些距离表明由例如Y支承部中的薄弱性引起的X梁20的位移，Y支承部为桥部20（X梁）相对于Y梁50和Z梁52运动提供协助。

此外，与图4类似，将准直或聚焦的基准激光束用作第一基准元件71。因此，激光源75被安装至X梁20的一端，以投射基准激光束。该激光束在X方向上且平行于桥部20（X梁）地发挥作用。该基准光束代表了基准路径。

在X滑架22的顶部上放置两个位移传感器9a，所述位移传感器测量X滑架22相对于基准光束71的位移。

X滑架22的这些位移例如可能由X支承部中的薄弱性引起，X支承部给X滑架22相对于X梁20的运动提供支持。

图11示出了桥式坐标测量机的前视图，该桥式坐标测量机具有光学基准元件，用于表明桥部的弯曲。

光学基准元件被实施为准直或聚焦的基准激光束71。激光源75安装在X梁20（坐标测量机桥部）的一侧，从而激光束71在X方向上且平行于桥部20地发挥作用。基准元件71代表了基准路径。

为基准激光束71配置位移传感器9。由此，位移传感器9被安装至X梁20（坐标测量机桥部）的另一侧，使得其面向激光源75。位移传感器9被设计成感光探测器元件，该感光探测器元件被构造为用于测量基准激光束的入射位置。例如，感光探测器元件可以被设计成CCD矩阵阵列、CMOS矩阵阵列、PSD传感器（位敏器件）或者象限探测器。

激光束71的所感测的入射位置表明X梁20的变形。在准直光束作为基准的情况下，光束的截面宽度可被限定，为了精确确定光束的入射位置，射束点的中心或中点可以被确定为准备的入射位置。根据一个特定实施方式，还可以确定、分析并使用投射在传感器上的射束点的形状，用以推导出X梁20的变形。

基准光束71的入射位置（即，传感器相对于基准光束的相对位置）表明了X梁20的相应的尺寸条件（关于偏转或弯曲）。

因此，X梁20的被表明且被推导出的变形或偏转能够被坐标测量机的计算单元使用，以确定由探头接近的测量点的空间坐标。

图12与图11类似地示出了桥式坐标测量机1的前视图，该桥式坐标测量机具有光学基准元件71的另一个另选实施方式，用以表明桥部20的变形、尤其是弯曲。

根据图12的实施方式，用于基准激光束72的激光源75和传感器9安装在X梁20的相同端上，并且在另一端安装有用于回射基准光束71的反射棱镜76。X梁20的变形（尤其是弯曲）可以如针对图11描述的类似方式进行。然而，激光源75和传感器9在X梁20的同一端上的安装可以提供关于激光源75和传感器9（与控制系统相连）的控制和供电方面的优点。

与如图11所示的实施方式类似，图13示出了具有光学基准元件71的桥式坐标测量机1的另一个实施方式，光学基准元件71用于表明桥部20的变形。

除了激光源75位于X梁20的一端上并且第一光学传感器9a位于X梁20的另一端上之外（与图11类似），还安装了第二光学传感器9b，用以测量X梁20的位于大约该梁中部的位置的位移。示例性地，第二传感器能够被安装在机械传感器保持件76上，该机械传感器保持件76自身被固定至X梁20的下表面（为了不禁止X滑架22的运动）。传感器9b表明了X梁20相对于基准光束71的变形。

例如，第二位移传感器9b可以包括分束器，所述分束器用于分出基准光束71的一部分，并且将其引向感光探测器元件。其中，感光探测器可以被构造为用于确定所分出并被反射的光束的入射位置，如例如已结合图5所示的那样。

基准光束的被反射的部分在探测器上的入射点被用于确定X梁20（其中传感器保持件76被安装至X梁20）的中部位置相对于基准光束71的位移。因此，X梁20的变形（即弯曲）能够从入射点推导出，并被用于补偿当计算由探头接近的测量点的空间坐标时的变形误差。

作为传感器9b的上述实施方式（即，包括分束器，该分束器用于分出一部分基准光束并且将其引到感光探测器元件上）的另选方式，还可将用于确定基准光束的入射位置的透明感光探测器元件用作第二位移传感器。

如上面结合桥式坐标测量机以及其它类型的坐标测量机（例如L桥式、水平臂式、悬臂式或龙门式等）所描述的，针对使用基准元件（其以基本不被加载的方式安装至框架结构）和位移传感器，框架结构中的动态运动和几何误差（框架材料中的薄弱性）和/或X驱动、Y/W驱动和Z驱动的运动构件与导向件之间的误差位移可相应地被感测并且被补偿。

因此，尽管在上面参照一些优选实施方式部分地说明了本发明，但是必须理解，可以对实施方式的不同特征进行多种变更和结合。所有这些变更都落在所附的权利要求的范围内。

根据本发明的一些上述实施方式仅对于一个线性驱动机构或仅对于坐标测量机的一部分示例性地示出。然而，本发明的方法当然还可以或另选地适用于每个其它驱动机构和坐标测量机的其它部分。此外，本发明的原理可适用于被设计为并联运动机器的坐标测量机以及适用于具有线性或串联运动机构的坐标测量机，如图中所示。

Claims (20)

1.一种坐标测量机（1），其用于确定待测物体（12）上的测量点（13）的至少一个空间坐标，所述坐标测量机包括：

·基座（3）；

·探头（6），所述探头用于接近所述测量点（13）；

·框架结构（15），所述框架结构（15）用于将所述探头（6）连接到所述基座（3），所述框架结构（15）包括：

ο至少第一框架部件和第二框架部件（14，22，24）；以及

·至少一个线性驱动机构，所述至少一个线性驱动机构可动地连接所述第一框架部件和所述第二框架部件（14，22，24），以提供所述探头（6）相对于所述基座（3）沿第一方向（X，Y，Z）的可动性，其中，所述至少一个线性驱动机构包括：

ο沿所述第一方向的线性导向件；

ο可动构件，所述可动构件为了沿着所述导向件运动而被支承部支撑；以及

ο线性测量仪器，所述线性测量仪器用于确定所述可动构件沿所述第一方向（X，Y，Z）的第一驱动位置，

所述坐标测量机的特征在于：

·被设计为基准光束（71）的至少第一光学基准元件，用以提供第一基准路径，其中，所述基准光束（71）沿着所述线性驱动机构的所述导向件延伸，从而所述基准路径平行于所述第一方向（X，Y，Z）；以及

·为所述基准光束（71）配置的至少第一位移传感器和第二位移传感器（9，9a，9b），所述基准光束（71）和所述位移传感器（9，9a，9b）是如此设计和布置的，即，从所述可动构件上的规定位置至所述基准光束（71）的两个或更多个距离和/或所述基准光束（71）的入射位置能够由所述位移传感器（9，9a，9b）测量，其中，所述距离或者所述入射位置表明了所述可动构件相对正常支承位置的平移位移和旋转位移，其中，

ο至少所述第一位移传感器（9b）被构造成部分地透射所述基准光束（71），并且至少所述第二位移传感器（9a）被配置用于所述基准光束（71）的被透射部分，并且

所述位移传感器（9，9a，9b）被构造成感光探测器元件，所述感光探测器元件被构造成用于测量距所述基准光束（71）的距离和/或所述基准光束（71）的入射位置，用以表明所述可动构件沿垂直于所述第一方向（X，Y，Z）的方向相对于所述第一基准路径的位移。

2.根据权利要求1所述的坐标测量机（1），其特征在于：

为所述基准光束（71）配置三至五个位移传感器（9，9a，9b）。

3.根据权利要求1或2所述的坐标测量机（1），其特征在于：

所述位移传感器（9，9a，9b）还包括分束器（91a，91b），所述分束器用于分出所述基准光束（71）的至少一部分并且将其引到所述感光探测器元件（92a，92b）上。

4.根据权利要求3所述的坐标测量机（1），其特征在于：

所述感光探测器元件（92a，92b）被构造成CCD阵列、CMOS阵列、PSD或者象限探测器。

5.根据权利要求1或2所述的坐标测量机（1），其特征在于：

所述坐标测量机（1）包括计算单元（11），所述计算单元用于至少根据以下因素来确定所述空间坐标：

·所述第一驱动位置，和

·所述可动构件的相对正常支承位置的所述平移位移和/或旋转位移。

6.根据权利要求1或2所述的坐标测量机（1），其特征在于：

·所述线性导向件设置在所述第一框架部件（14，22，24）上或者由所述第一框架部件（14，22，24）提供，并且所述可动构件设置在所述第二框架部件（14，22，24）上或者由所述第二框架部件（14，22，24）提供，并且，

·为所述基准光束（71）设置的激光源（75）被安装在所述第一框架部件（14，22，24）上，并且所述位移传感器（9，9a，9b）按照面向所述激光源（75）的方式附接到所述第二框架部件（14，22，24）。

7.根据权利要求6所述的坐标测量机（1），其特征在于：

所述激光源（75）被设计成具有准直光学器件的激光二极管。

8.根据前述权利要求1或2所述的坐标测量机（1），其特征在于：

所述框架结构（15）包括：

·四个框架部件（6，14，22，24）；以及

·三个线性驱动机构，所述三个线性驱动机构可动地连接所述四个框架部件（6，14，22，24），用于提供所述探头（6）相对于所述基座（3）沿第一方向、第二方向和第三方向（X，Y，Z）的可动性，每个线性驱动机构具有：

ο沿所述第一方向、所述第二方向或所述第三方向（X，Y，Z）的线性导向件；

ο可动构件，所述可动构件为了沿着所述导向件运动而被支承部支撑；以及

ο线性测量仪器，所述线性测量仪器用于分别确定所述可动构件的分别沿所述第一方向、所述第二方向或所述第三方向（X，Y，Z）的第一驱动位置、第二驱动位置或第三驱动位置，

并且，

·所述坐标测量机（1）包括计算单元（11），所述计算单元用于至少根据以下因素来确定所述空间坐标：

ο所述第一驱动位置、所述第二驱动位置和所述第三驱动位置，和

ο由所述位移传感器（9，9a，9b）表明的所述可动构件相对其相应的正常支承位置的所述平移位移和/或旋转位移。

9.根据权利要求1或2所述的坐标测量机（1），其特征在于：

·在所述框架结构（15）上布置第二或更多个基准元件（71，72），每个所述基准元件均用于提供沿所述框架结构（15）的一部分的基本上无负载的基准路径；

·其中，为每个所述基准元件（71，72）配置至少一个位移传感器（9，9a，9b），所述基准元件（71，72）和所述位移传感器（9，9a，9b）是如此设计和布置的，即，所述框架结构（15）的位移和/或变形是能够相对于相应基准路径被测量的。

10.根据权利要求9所述的坐标测量机（1），其特征在于：

为每个所述基准元件（71，72）配置二至五个位移传感器。

11.根据前述权利要求9所述的坐标测量机（1），其特征在于：

所述第二或更多个基准元件（71，72）均被设计成：

·沿着所述框架结构（15）的相应部分延伸的机械基准框架（72），其中，所述基准框架（72）以基本无负载的方式被固定地紧固至所述框架结构（15），或者

·另外的基准光束，所述另外的基准光束沿着所述框架结构（15）的相应部分延伸。

12.根据权利要求11所述的坐标测量机（1），其特征在于：

所述基准框架（72）仅在其一个端部紧固至所述框架结构（15）。

13.根据权利要求11所述的坐标测量机（1），其特征在于：

所述另外的基准光束为准直或聚焦的激光束。

14.根据权利要求1或2所述的坐标测量机（1），其特征在于：

所述坐标测量机（1）被设计成并联运动机器或者具有线性或串联运动机构的机器。

15.根据权利要求14所述的坐标测量机（1），其特征在于：

所述坐标测量机（1）是根据下列类型之一设计的：

·桥式，

·L桥式，

·水平臂式，

·悬臂式，

·龙门式。

16.根据权利要求1或2所述的坐标测量机（1），其特征在于：

·在所述探头（6）上布置接触式探针或者非接触式探针，和/或

·所述基座（3）包括工作台（6），所述工作台具有用于支撑待测物体（12）的花岗岩表面板。

17.根据权利要求16所述的坐标测量机（1），其特征在于：所述接触式探针是扫描式探针或接触触发式探针。

18.根据权利要求16所述的坐标测量机（1），其特征在于：所述非接触式探针是光学探针、电容探针或电感探针。

19.一种补偿权利要求1或2所述的坐标测量机（1）中的误差的方法，所述坐标测量机确定待测物体（12）上的测量点（13）的至少一个空间坐标，

所述坐标测量机（1）包括：

·基座（3）；

·探头（6），所述探头用于接近所述测量点（13）；和

·框架结构（15），所述框架结构（15）用于将所述探头（6）连接到所述基座（3），其中，所述框架结构（15）包括至少一个线性驱动机构，所述至少一个线性驱动机构用于提供所述探头（6）沿第一方向（X，Y，Z）相对于所述基座（3）的可动性，其中所述至少一个线性驱动机构包括：

ο沿所述第一方向的线性导向件；

ο可动构件，所述可动构件为了沿着所述导向件运动而被支承部支撑；以及

ο线性测量仪器，所述线性测量仪器用于确定所述可动构件沿所述第一方向（X，Y，Z）的第一驱动位置，

其特征在于：

·通过产生沿着所述线性驱动机构的所述导向件延伸的基准光束（71）来提供平行于所述第一方向（X，Y，Z）的第一基准路径，

·测量所述可动构件相对于所述第一基准路径的至少两个位移，从而所述位移表明了所述可动构件相对正常支承位置的平移位移和旋转位移，其中

ο由位移传感器（9，9a，9b）来测量所述位移，所述位移传感器被构造成感光探测器元件，所述感光探测器元件被构造成用于测量距所述基准光束（71）的距离和/或所述基准光束（71）的入射位置，用以表明所述可动构件沿垂直于所述第一方向（X，Y，Z）的方向相对于所述第一基准路径的位移，并且

ο至少第一位移传感器（9b）被构造成能够部分地透射所述基准光束（71），并且至少第二位移传感器（9a）被配置用于所述基准光束（71）的被透射部分，并且

·通过使用所确定的至少一个实际位移来补偿误差。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于：

通过使用所确定的至少一个实际位移来补偿所述线性驱动机构的所述支承部中的薄弱性。

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