CN102575923B - 安装的基准尺 - Google Patents

Abstract

一种基准尺人工制品可包括：基部、结构部件、设置在结构部件上并且构造用于容纳具有中心的球形物体的至少两个座、以及至少三个安装组件，每个安装组件包括第一部分和第二部分。每个安装组件的第二部分联接到基部。每个安装组件的第一部分联接到结构部件。每个安装组件的第一部分和第二部分相互接触。每个安装组件具有旋转中心。三个安装组件的旋转中心与球形物体的中心共享公共平面。

Description

安装的基准尺

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年10月20日提交的发明名称为“基准尺”的美国临时申请序列号61/253,295的优先权，该申请被全部结合在此，作为参考。

技术领域

本公开涉及上尺寸测量装置的校准中使用的基准尺人工制品。

背景技术

可获得各种人工制品以测量例如坐标测量机(CMM)、关节臂CMMs、激光追踪仪和3D(三维)扫描仪之类的尺寸测量装置。可获得许多类型的人工制品，包括：基准尺、球杆仪、量块、阶梯量规和球板。

一种类型的基准尺包括杆，该杆上安装两个或更多个座，每个座可保持具有球形形状的物体。一种用于精确地测量保持在座中的球体的中心之间距离的传统方法包括使用激光追踪仪中的校准干涉计。激光追踪仪是一种测量至回射器目标的距离和两个角度的设备，其通常是球面安装的回射器(SMR)。SMR包括嵌入钢球内的立方转角回射器，其中，该立方转角的顶点处于球的中心处。通过将激光追踪仪与基准尺上的SMRs的位置排列齐，可获得基于追踪仪的回射器读数的非常精确的测量。

为了测量基准尺上的座的中心之间的距离，当SMR被安装在两个座中的每一个上时，操作者使激光束与SMR对齐。操作者读取至第一座处的SMR的距离，并且随后在不允许激光束断开的情况下将SMR运动至第二座，激光束断开将导致计数损失并且使测量无效。操作者然后读取至第二座的距离。所测量的距离之间的差是两个座的中心之间的距离。为了使得可以移动该SMR，基准尺设计成允许来自追踪仪的激光束在不受到任何阻碍的情况下在座的中心之间行进。

大部分基准尺设计成安置在运动学安装件上。运动学安装件使得基准尺可被移除并且之后重新置于相同的位置处。传统地，存在许多运动学安装方法。一种方法是使第一安装件上的球体与平面接触，第二安装件上的球体与V形块接触，并且第三安装上的球体与定位成分开120度的三个较小的球体接触。基准尺可安装在例如桌子的平的表面上。三个较大的球体可安装在基准尺的底部上并且三个互补的表面(平面，V形块，3球结构)可放置在桌子上，与较大的球体接触。第一替代性方案是将较大的球体安装在桌子上并且三个互补表面安装在基准尺的底部上。第二替代性方案是将较大的球中的一些安装在桌子上并且其它的安装在基准尺的底部上。

不管所选择的方法如何，运动学地安装刚性本体所涉及的原理是完全约束，但不过度约束刚性本体。刚性本体，在该情形中为基准尺，具有六个自由度，需要消除该六个自由度以致在不过度约束的情况下完全约束刚性本体。带有三个小球体的安装件约束较大球体，使得在较大球体的位置处不可能进行平移运动。换言之，已经移除了基准尺的六个自由度中的三个。带有V形块的安装件将第二球体约束成沿直线移动，由此消除了另外两个自由度。具有平的表面的安装件将第三个球体约束成在平面上移动，由此移除一个自由度。通过一起使用三个安装件，移除了六个自由度，并且基准尺被完全地约束，但不是被过度约束。

另一运动学安装方法是使用三对圆柱体，每对与其它对间隔开120度并且每对朝向中心点指向。三对圆柱体中的每一对与球体接触。由于每一个圆柱体将该球体约束成沿直线移动，所以每个移除了两个自由度，使得当将三个安装件放置在基准尺和桌子之间时，三个安装件完全约束基准尺的运动。

通常，三个安装件与基准尺的保持如此处所述的磁性座的一侧相反放置。例如，如果安装件放置在基准尺的底部，座就放置在基准尺的顶部。安装件在与座相反的一侧的定位防止了在SMR从一个座移动至另一个时激光束断开。

然而，安装件在基准尺的与座相反一侧的放置可增大基准尺在使用中的误差。当施加于杆的力使得杆弯曲时出现这样一种误差。当操作人员利用测试中器械的探针(例如，关节臂坐标测量机(CMM)上的探针)接触基准尺时，可通过操作者施加这种力。可替代地，在基准尺被移动成不同定向时，可由重力产生这种力，或者它们可来自基准尺安装件所附连的基部元件的热膨胀。

对于包括安装在支承结构上的两个基准尺区段的基准尺的情形来说，可产生另外类型的误差。在这种情况下，结构上的力可使区段中的一个区段移动，由此导致座的中心之间长度方面的改变。

目前对于人工制品存在如下需求：(1)当力施加于其时，其抵抗在长度方面的改变，以及(2)其是无阻碍的，由此允许使用激光追踪仪干涉计测量座的中心之间的距离。

发明内容

示例性实施方式包括基准尺人工制品，其具有基部、结构部件、设置在结构部件上并且构造用于容纳具有中心的球形物体的至少两个座，和至少三个安装组件，每个安装组件包括第一部分和第二部分。每个安装组件的第二部分联接到基部。每个安装组件的第一部分联接到结构部件。每个安装组件的第一部分和第二部分相互接触。每个安装组件具有旋转中心。三个安装组件的旋转中心与球形物体的中心共享公共平面。

另外的示例性实施方式包括基准尺人工制品，其具有：基部；第一结构部件区段和第二结构部件区段；构造用于容纳具有中心的球形物体的至少两个座，其中，至少两个座中的第一个座联接到第一结构部件区段，并且至少两个座中的第二个座联接到第二结构区段；以及第一组至少三个安装组件和第二组至少三个安装组件，每个安装组件包括第一部分和第二部分。每个安装组件的第二部分联接到基部。第一组三个安装组件中的每个安装组件的第一部分联接到第一结构部件区段。第二组三个安装组件中的每个安装组件的第一部分联接到第二结构部件区段。每个安装组件的第一部分和第二部分相互接触。每个安装组件具有旋转中心。第一组至少三个安装组件和第二组至少三个安装组件中的安装组件的旋转中心与球形物体的中心共享公共平面。

附图说明

现在参照图形，附图示出了示例性实施方式，该示例性实施方式不应被解释为关于本公开的整个范围的限定，其中，在几个视图中，用相似的附图标记表示相似的部件。

图1A和1B是示出了施加于基准尺的力如何使得座的中心之间的距离改变的示意图；

图2A和2B是示出了施加于分段的基准尺的支承结构的力如何使得座的中心之间的距离改变的示意图；

图3是包括一个区段的示例性安装的人工制品(基准尺)的立体图；

图4是包括两个区段的示例性安装的人工制品的立体图；

图5是包括两个区段的示例性安装的人工制品的主视图；

图6A和6B是示出了如何使人工制品安装成使得通过力的施加造成的误差最小化的示意图；以及

图7是结合两个安装组件的顶部部分的结构的俯视图。

具体实施方式

示例性实施方式包括当力施加于其时能够抵抗长度方面改变，由此大大地减少Abbe(阿贝)误差的安装的人工制品，如下文中将描述的。如此处所述的，当力施加于安装的人工制品时，安装组件的旋转中心与球形物体的中心的对齐减少了Abbe(阿贝)误差。此处所描述的示例性安装的人工制品还是无阻碍的，由此提供了无阻碍的视线，从而允许利用激光追踪仪干涉计测量座之间的距离。

图1A示出了安装的人工制品100的示意图，该人工制品100包括结构部件150，设置在结构部件150上的座110A、110B，安装组件120A、120B、120C，以及支承安装组件120A、120B、120C的基部160，其中，结构部件150安装在安装组件120A、120B、120C上。安装组件120A、120B、120C中的每一个包括第一部分121A、121B、121C和第二部分122A、122B、122C。各个安装组件120A、120B、120C的第一部分121A、121B、121C附连于结构部件150。各个安装组件120A、120B、120C的第二部分122A、122B、122C附连于基部160。每个组件120A、120B、120C的第一部分121A、121B、121C和第二部分122A、122B、122C相互接触。

此外，每个安装组件120A、120B、120C具有旋转中心123A、123B、123C。三个旋转中心不共线。如此处所描述的，许多普通类型的运动学安装结构包括球体，上部部分和下部部分围绕该球体旋转。对于该情形，球体的中心也是安装组件的旋转中心。例如，此处所描述的一种类型的安装组件包括彼此间隔120度的三个小球体，较大的球体放置在该三个小球体上。作为特殊情形，安装组件的第一部分可附连于较大的球体并且第二部分可附连于三个较小的球体。在第一部分和第二部分相互接触的情况下，可以使第一部分或者第二部分围绕另一个旋转。无论如何，在任何情况下的旋转中心将是大球体的中心。如此处所描述的，在图1A中，每个安装组件120A、120B、120C具有旋转中心123A、123B、123C。然而，应当理解，安装组件不用必须包括具有旋转中心的球体。不管机构如何，围绕点的任何旋转被认为是用于安装组件的旋转中心。

座110A、110B中的每一个构造用于容纳具有中心140A、140B的球形物体130A、130B。球形物体130A、130B可以是例如钢球或球面安装的回射器(SMR)。座110A、110B每一个可包括一个或多个磁体，以施加力，用于保持铁磁的球形物体。磁体可一体地包括在座110A、110B中，或者可以是座110A、110B的附加部件。

图1B示出了在已经施加力170之后基准尺100的右部部分的示意图。力170的作用是使得结构部件150弯曲。由于该弯曲，球形物体130B的中心140B移动至新的中心位置140B’，并且该移动的一部分是沿着人工制品的方向。这种类型的误差180通常称为Abbe(阿贝)误差，在该示例中，该误差导致球体中心140A、140B之间的距离的改变。人工制品100的目的是如实地表示两个座110A、110B的中心之间的校准参考距离。因此，非常不希望出现作为施加力170的结果，在座110A、110B之间由于误差180引起的距离的改变。

图2A示出了安装的人工制品200的示意图，该人工制品200包括结构部件250A、250B，设置在结构部件250A、250B上的座210A、210B，安装组件220A、220B、220C、220D、220E、220F和基部260。如所示意的，结构部件250A安装在安装组件220A、220B、220C上以及结构部件250B安装在安装组件220D、220E、220F上。安装组件220A、220B、220C、220D、220E、220F中的每一个包括第一部分221A、221B、221C、221D、221E、221F和第二部分222A、222B、222C、222D、222E、222F。每个安装组件220A、220B、220C、220D、220E、220F的第一部分221A、221B、221C、221D、221E、221F附连于各自的结构部件250A、250B。每个安装组件220A、220B、220C、220D、220E、220F的第二部分222A、222B、222C、222D、222E、222F附连于基部260。每个组件220A、220B、220C、220D、220E、220F的第一部分221A、221B、221C、221D、221E、221F和第二部分222A、222B、222C、222D、222E、222F相互接触。安装组件220A、220B、220C、220D、220E、220F分别包括旋转中心223A、223B、223C、223D、223E、223F。旋转中心223A、223B、223C不共线。旋转中心223D、223E、223F不共线。

座210A、210B中的每一个构造用于容纳球形物体230A、230B，每个球形物体230A、230B具有中心240A、240B。球形物体230A、230B可以是例如钢球或SMR。座210A、210B每个可包括一个或更多个磁体，以施加力，用于将铁磁的球形物体保持在适当的位置。磁体可一体地包括在座210A、210B中，或者可以是座210A、210B的附加部件。

图2B示出了在力270已经施加于结构部件250B之后的安装的人工制品200的右部部分的示意图。由于该力导致出现弯曲，其中球形物体230B的导致的运动的一部分是沿着人工制品的方向移动至新的中心位置240B’。该移动产生误差280，该误差280由球体中心240A、240B之间的距离改变造成，并且该误差280是Abbe(阿贝)误差的另一个示例。如此处所描述的，人工制品200的目的是如实地表示两个座210A、210B的中心之间的校准参考距离。再一次地，不希望出现由施加的力270导致的座210A、210B之间由于误差280引起的距离的改变。

图3是示例性的安装的人工制品300的立体图，该人工制品300包括结构部件350，设置在结构部件350上的座310A、310B，安装组件320A、320B、320C，和基部360，其中，结构部件350安装于安装组件320A、320B、320C上。安装组件320A、320B、320C中的每一个包括第一部分321A、321B、321C和第二部分322A、322B、322C。每个安装组件320A、320B、320C的第一部分321A、321B、321C附连于结构部件350。每个安装组件320A、320B、320C的第二部分322A、322B、322C附连于基部360。每个安装组件320A、320B、320C的第一部分321A、321B、321C和第二部分322A、322B、322C相互接触。安装组件320A、320B、320C包括旋转中心323A、323B、323C。

座310A、310B中的每一个构造用于容纳球形物体。图3示出了球形物体是球面安装的回射器(SMR)370的情形。可来自于激光追踪仪的激光束380指向SMR中心375。为了得到安装在座310A、310B上的球形物体的中心之间的距离，操作者首先使激光束380对齐在直线上，该直线是当SMR370放置在两个座310A、310B中的每一个中时穿过SMR370的中心的直线。利用安置在座310B上的SMR370，操作者使用激光追踪仪测量追踪仪至SMR中心375的距离。操作者接下来将激光束380移至座310A，同时激光束380追踪SMR370的位置。当将SMR370置于座310A中时，追踪仪再次读取距离。在近座和远座处，即，座310A、310B处，干涉计的距离读数的差是对安装在座310A、310B上的两个球形物体的中心之间的距离的精确测量。

在示例性实施方式中，结构部件350可具有任何横截面并且可以由任何材料制成，但是优选地是具有高硬度和低热膨胀系数(CTE)的碳纤维复合材料管。CTE是单位温度变化引起的材料长度方面的相对改变的测量。一些碳纤维复合材料具有小于10^-6/℃的CTE。在示例性实施方式中，座310A、310B可包括磁体，该磁体将钢制SMR或球体保持在适当的位置，即使当人工制品300倾斜时。在示例性实施方式中，座310A、310B优选地是运动学的，使得SMR370或其它希望的球形物体可被移除并且重复地返回至相同的位置，其中，几乎不改变SMR370或球体中心375的坐标。用于将球面保持在座中的普通类型的运动学安装件是三点安装件。通常，三个球体安装在座中，以提供这三个接触点。球体可彼此分离开120度。

对于图3中所示的实施方式，第一部分321B与第一部分321C结合成单个结构，并且第二部分322B与第二部分322C结合成单个结构。应当理解，在其它示例性实施方式中，安装组件320B和320C可分开地安装至结构部件350和基部360，多少类似于图3中所示的安装组件320A。应当理解，如图3中所示的安装组件320A、320B、320C可以是现有技术中已知的任何安装结构。在示例性实施方式中，安装组件320A、320B、320C是运动学安装结构。例如，在图3的实施方式中，安装组件320A可包括与三个小球体接触的大球体，如现有技术中已知的。安装组件320B也可包括与三个小球体接触的大球体，但是可另外包括滚珠滑轨324B。滚珠滑轨324B沿直线低摩擦地平滑移动。由于滚珠滑轨324B仅在两个自由度上受到约束，而三点球形安装件在三个自由度上受到约束，所以安装组件320B总体受到两个自由度的约束。同样地，安装组件320B可等同于也具有两个自由度的V形块安装件。安装组件320C可包括与平面接触的球体。在该安装组件的结合下，人工制品(即，基准尺)300被完全约束但是不过度约束。注意，由于安装组件320B和320C被连接，滚珠滑轨324B可与连接的结构接触的放置。如此处所描述的，应当理解，在其它示例性实施方式中，可设想任何类型的安装结构。

图6A、6B示意性地图示了图3的示例性安装的人工制品(即，基准尺)300的几个优点。在图6A、6B中，示例性人工制品600包括结构部件650，设置在结构部件650上的座610A、610B，安装组件620A、620B、620C和基部660，其中，结构部件650安装在安装组件620A、620B、620C上。安装组件620A、620B、620C中的每一个包括第一部分621A、621B、621C和第二部分622A、622B、622C。每个安装组件620A、620B、620C的第一部分621A、621B、621C附连于结构部件650。每个安装组件620A、620B、620C的第二部分622A、622B、622C附连于基部660。每个安装组件620A、620B、620C的第一部分621A、621B、621C和第二部分622A、622B、622C相互接触。安装组件620A、620B、620C包括旋转中心623A、623B、623C。座610A、610B构造用于容纳球形物体630A、630B。

在图1A、1B中，保持旋转中心123A、123B、123C的公共平面位于球形物体130A、130B的中心140B和基部160之间。相反，在图6A、6B中，保持旋转中心623A、623B、623C的公共平面，至少大约相交中心640A、640B，由此有利地使旋转中心623A、623B、623C与中心640A、640B对齐。在图6B中，当力670施加于结构部件650的右侧时，球体630B几乎完全在竖直方向上移动，使得球体中心640B从位置640B移动至位置640B’。这种类型的改变导致球形物体630A、630B的中心640B、640A之间距离方面的误差680。在这种情况下，误差680几乎是余弦误差，限定为三角形的斜边和侧边之间的长度方面的差。由于在这种情况下的三角形非常长且窄，由旋转中心623C和中心640B、640B’限定，所以余弦误差可以忽略。通过对比，图1B中的球体130B部分地沿着结构部件150在水平方向上移动。这种类型的改变导致球形物体140B和140A的中心之间的距离方面的Abbe(阿贝)误差170。在示例性实施方式中，通过将安装组件620A、620B、620C的旋转中心623A、623B、623C与球形物体630A、630B的中心640A、640B对齐，已经大大地减少了座610A、610B之间的长度方面的误差。

图6B图示出将旋转中623C置于下述位置：即，连接旋转中心623C与球形物体630B的中640B的直线与结构部件650平行。尽管关于降低Abbe(阿贝)误差，作出了该图示以及相应的讨论，但是旋转中心623A、623B的位置与该讨论有关。旋转中心623A、623B的位置不是不重要的。再次参照图3，其是图6示意性描绘的实施方式，如果安装组件320A被具有结构元件350下面的枢转点的安装组件替代，则将导致一定的差。如果力施加于结构元件350的右侧，SMR370(或任何其它球形物体)将围绕连接旋转中323B、323C的直线在连接三个旋转中心的平面上枢转。由于连接旋转中心的平面倾斜，SMR370将不直接向下旋转，而是旋转成一角度。因此，SMR370的移动将具有沿结构元件350的方向的分量，从而导致不希望的Abbe(阿贝)误差。同样地，当放置在座610A、610B中的球形物体630A、630B的中心至少大约位于连接安装组件620A、620B、620C的旋转中623A、623B、623C的平面上时，减少了Abbe(阿贝)误差。

图6A和6B被图示为图3的安装的人工制品300的示意性表示。因此应当理解，关于图6A和6B描述的原理适用于图3的实施方式，因为安置在座310A、310B中的球形物体的中心(例如SMR370的中心375)与保持安装组件320A、320B、320C的旋转中心323A、323B、323C的平面至少大约重合。

当SMR(例如SMR375)从320B移动至320A时，此处所描述的示例性的安装的基准尺不阻挡激光束的路径。同样地，安置在座310A、310B中的球形物体的中心之间的路径上不存在阻碍。同样地，球形物体之间存在不受阻碍的视线。以这种方式，利用激光追踪仪可精确地并且容易地测量基准尺300。

在图3的示例性实施方式中，三个安装组件320A、320B、320C的旋转中心对应于球体的中心。然而，可以使用例如圆柱体而不是球体来构造运动学结构。例如，一种公知类型的运动学安装装置包括三组圆柱体，每组圆柱体安装在一对球体上。每组安装成相对于其它的间隔120度。在这种情况下，每个圆柱体具有对应于其对称线的旋转直线。然而，从运动学结构的静止位置开始，圆柱体中的两个的离开它们的安装件的无穷小的运动将暴露出第三圆柱体的旋转中心。以这种方式，可以对运动学安装装置内的三个圆柱体中的每一个确定旋转中心。换言之，每个圆柱体自身具有对称中心而不是旋转中心(或点)。然而，在运动学安装装置的范围内，每个圆柱体还具有旋转中心(或点)。该观点也适用于任何类型的安装结构。在安装装置的范围内，不管构造方法如何，任何运动学安装组件可被认为具有旋转中心。

图4和5分别是安装的人工制品400的立体图和主视图，其具有包括第一座410A的第一结构部件区段450A、和包括第二座410B的第二结构部件区段450B，支承第一结构部件区段450A的第一组安装组件420A、420B、420C，支承第二结构部件区段450B的第二组安装组件420D、420E、420F，以及联接于安装组件420A、420B、420C、420D、420E、420F的基部460。每个安装组件420A、420B、420C、420D、420E、420F包括第一部分421A、421B、421C、421D、421E、421F中的一个和第二部分422A、422B、422C、422D、422E、422F中的一个。第一组安装组件420A、420B、420C中的每个安装组件的第一部分421A、421B、421C附连于第一结构部件区段450A。第二组安装组件420D、420E、420F中的每一个安装组件的第一部分421D、421E、421F附连于第二结构部件区段450B。每个安装组件420A、420B、420C、420D、420E、420F的第二部分422A、422B、422C、422D、422E、422F附连于基部460。每个安装组件420A、420B、420C、420D、420E、420F的第一部分421A、421B、421C、421D、421E、421F和第二部分422A、422B、422C、422D、422E、422F相互接触。安装组件420A、420B、420C、420D、420E、420F中的每一个包括旋转中423A、423B、423C、423D、423E、423F。

座410A、410B中的每一个构造用于容纳球形物体。图4示出了其中球形物体是球面安装的回射器(SMR)470的情况。可来自于激光追踪仪的激光束480指向SMR中475。为了得到安装在座410A、410B上的球形物体的中心之间的距离，操作者首先将追踪仪对齐成当SMR安装在两个座410A、410B上时追踪仪的激光束480在穿过SMR中心的直线上行进。操作者然后利用安置在座410B的SMR使用激光追踪仪测量从追踪仪至SMR中475的距离。操作者接下来将激光束480移动至座410A，同时激光束480追踪SMR470的位置。在SMR470安置在座410A中后，追踪仪再次读取距离。在近座和远座处的干涉计距离读数方面的差是对安装在座410A、410B上的两个球形物体的中心之间的距离的精确测量。

在示例性实施方式中，第一结构部件区段450和第二结构部件区段450B可具有任何横截面并且可以由任何材料制成，但是优选地由具有高硬度和低热膨胀系数(CTE)的管状碳纤维复合材料制成。CTE是单位温度变化引起的材料长度方面的相对改变的测量。一些碳纤维复合材料具有小于10^-6/℃的CTE。在示例性实施方式中，座410A、410B优选地包括磁体，该磁体将钢制SMR或球体保持在适当的位置，即使当基准尺倾斜时。在示例性实施方式中，座优选地是运动学的，使得SMR或球体可被移除或者重复地返回至相同的位置，其中几乎不改变SMR470或球体中心475的坐标。用于将球形表面保持在座中的普通类型的运动学安装件是三点安装件。通常，三个球体安装在座中，以提供这样的三个接触点。球体可彼此分开120度。

对于图4中所示的实施方式，第一部分421A与第一部分421B结合成单个结构，并且第二部分422A与第二部分422B结合成单个结构。类似地，第一部分421E与第一部分421F结合成单个结构，并且第二部分422E与第二部分422F结合成单个结构。应当理解，在其它的示例性实施方式中，安装组件420A和420B可分开地安装至第一结构部件区段450A和基部460。类似地，安装组件420E和420F可分开地安装至第二结构部件区段450B和基部460。应当理解，图4的安装组件420A、420B、420C、420D、420E、420F可以是现有技术中已知的任何安装结构。在示例性实施方式中，安装组件420C、420D是运动学安装结构。例如，在图4的实施方式中，安装组件420C、420D每个可包括与三个小球体接触的大的截顶球体，如现有技术中已知的。安装组件420B可包括与三个小球体接触的大球体以及另外的滚珠滑轨424A。安装组件420E可包括与三个小球体接触的大球体以及另外的滚珠滑轨424B。滚珠滑轨424A、424B沿直线低摩擦地平滑地移动。由于每个滚珠滑轨424A、424B仅在两个自由度上被约束，而三点安装件在三个自由度上被约束，所以安装组件420E总体受到两个自由度的约束。同样地，安装组件420E等同于也具有两个自由度的V形块安装件。安装组件420C可包括与平面接触的球体。利用安装组件420A、420B、420C、420D、420E、420F的该结合，人工制品(即，基准尺)400被完全地约束，但不是过渡约束。注意，由于安装组件420B、420C结合，滚珠滑轨424A可与连接结构接触地放置。类似地，滚珠滑轨424B可与包括420E和420F的连接结构接触地放置。如此处所描述的，应当理解，在其它示例性实施方式中，可以设想任何类型的安装结构。

图4示出了第二部分422C和422D结合在安装至基部460的一个结构425中。图5的主视图示出了结构425包括伸展元件433和支承部434。在图7中示出了结构425的俯视图。结构425优选地由例如因瓦合金(Invar)或超因瓦合金(Super Invar)的低CTE金属制成。结构425经由支承部434刚性地附连于基部460，该基部460可由任何类型的材料制成并且不限于低CTE材料。在第一部分421C、421D中的如图5所示的伸展部427C、427D设置成穿过如图7中所示的在结构425中切出的槽426A和426B，由此使得如现有技术中已知的安置在三个小球体上的截顶球体428C、428D能够围绕在结构425中切出的每个圆形孔429C、429D布置。截顶球体428C、428D的中心是用于非截顶球体已经存在的中心点。用于安装组件420C、420D的旋转中心与截顶球体428C、428D的中心相同。

在安装组件420C、420D中使用截顶球体的优点在于，在不阻碍座之间的路径的情况下，旋转中心保持在穿过放置在座410A、410B中的球形物体的中心的公共平面上。同样地，在球形物体之间存在无阻碍的视线。如先前所解释的，通过消除阻碍，激光追踪仪干涉计可精确地测量座之间的距离。

如图4中所示，滚珠滑轨424A、424B允许安装的人工制品400沿着下述直线移动，该直线平行于连接放置在座410A、410B中的球形物体的中心的直线。通过允许该自由移动，基部460中的热膨胀不会导致在安装的人工制品400中产生应力。这种应力可导致第一和第二结构元件450A、450B弯曲，造成在座410A、410B之间的距离方面的改变。

在其它示例性实施方式中，可将处于基部460一个端部处的安装组件固定并且允许另一个安装组件移动。例如，结合的安装组件420A、420B可固定于基部460，结构425可以放置在滚珠滑轨上，并且结合的安装组件420E、420F也可放置在滚珠滑轨上。

此处已经描述了在包括两个结构部件的区段中可出现的误差，如图2中所示的。通过使座中的球形物体的中心保持在与连接安装组件的旋转中心的平面相同的水平面上，使这些误差最小化，如关于图1和6所描述的。此外，安装组件的位置方面的任何移位(例如，由于顺从性基部导致的)仅导致余弦误差，从而使得座之间的距离方面的改变可忽略。

如此处所描述的，如图4和5中所示的具有此处描述的成两个区段，而不是一个较长区段的示例性基准尺具有优点。首先，有时需要测量放置处于各种位置和定向的一个或更多个基准尺人工制品。由于伸展元件433，例如可以布置处于不同定向的多个基准尺，它们占据空间中相同的中心区域。其次，有时需要构建非常长的基准尺。超出既定长度，很难获得足够刚硬以至能够避免杆的过量弯曲这一问题的结构部件(例如450A、450B)。在这种情况下，将基准尺分成如图4和5所示的两个区段比较好。

尽管已经示出和描述了优选的实施方式，但是在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改进和替代。相应地，应当理解，本发明已经被以举例说明的方式而不是限定的方式进行了描述。

因此当前公布的实施方式在各个方面被认为是示意性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求指出，而不是前述说明，并且落入权利要求的等效物的意义和范围内的所有改变因此意在被包含在其中。

Claims (16)

1.一种基准尺人工制品，包括：

基部；

结构部件；

具有中心的球形物体；

至少第一座和第二座，所述第一座和所述第二座设置在所述结构部件上并且被构造用于接收所述球形物体；

至少三个安装组件，每个安装组件包括第一部分和第二部分，其中：

每个安装组件的所述第二部分联接到所述基部；

每个安装组件的所述第一部分联接到所述结构部件；

每个安装组件的所述第一部分和所述第二部分相互接触；

每个安装组件具有旋转中心；

所述三个安装组件的所述旋转中心不共线，当所述球形物体被所述第一座接收时以及被所述第二座分别地接收时，所述三个旋转中心与所述球形物体的所述中心共享公共平面。

2.根据权利要求1所述的基准尺人工制品，其中，所述三个安装组件中的至少一个具有允许至少沿平行于当被所述第一座接收时的所述球形物体与当被所述第二座接收时的所述球形物体的中心之间的视线的直线运动的自由度。

3.根据权利要求2所述的基准尺人工制品，其中，所述视线不受阻碍。

4.根据权利要求1所述的基准尺人工制品，其中，所述三个安装组件中的每一个安装组件的所述第一部分和所述第二部分分别运动学地联接到所述结构部件和所述基部。

5.根据权利要求1所述的基准尺人工制品，其中，所述第一座和所述第二座中的每一个在不同的时间分别地接收所述球形物体，所述球形物体通过磁力被保持在适当的位置。

6.一种基准尺人工制品，包括：

基部；

具有中心的球形物体；

第一结构部件区段和第二结构部件区段；

至少两个座，所述至少两个座构造用于接收所述球形物体，其中，所述至少两个座中的第一座联接到所述第一结构部件区段，并且所述至少两个座中的第二座联接到所述第二结构部件区段；

第一组至少三个安装组件和第二组至少三个安装组件，每个安装组件包括第一部分和第二部分，其中，

每个安装组件的所述第二部分联接到所述基部；

所述第一组三个安装组件内的每个安装组件的所述第一部分联接到所述第一结构部件区段；

所述第二组三个安装组件内的每个安装组件的所述第一部分联接到所述第二结构部件区段；

每个安装组件的所述第一部分和所述第二部分相互接触；

每个安装组件具有旋转中心；

所述第一组至少三个安装组件中的安装组件的旋转中心不共线；

所述第二组至少三个安装组件中的安装组件的旋转中心不共线；以及

所述第一组至少三个安装组件的旋转中心和所述第二组至少三个安装组件的旋转中心在所述球形物体被所述至少两个座的所述第一座接收以及被所述至少两个座的所述第二座分别地接收时与所述球形物体的所述中心共享公共平面。

7.根据权利要求6所述的基准尺人工制品，其中，

所述第一组至少三个安装组件中的所述安装组件的至少一个具有允许至少沿着下述直线运动的自由度，所述直线平行于连接当被所述至少两个座中的第一座接收时的球形物体与当被所述至少两个座中的第二座接收时的球形物体的视线；以及

所述第二组至少三个安装组件中的所述安装组件的至少一个具有允许至少沿着下述直线运动的自由度，所述直线平行于所述视线。

8.根据权利要求6所述的基准尺人工制品，其中，所述至少两个座之间的视线是不受阻碍的。

9.根据权利要求6所述的基准尺人工制品，其中，所述第一组至少三个安装组件和所述第二组至少三个安装组件中的所述安装组件的每一个的所述第一部分和所述第二部分分别运动学地联接到所述第一结构部件区段及所述第二结构部件区段和所述基部。

10.根据权利要求6所述的基准尺人工制品，其中，所述至少两个座中的每一个在不同的时间分别地接收所述球形物体，所述球形物体通过磁力被保持在适当的位置。

11.根据权利要求6所述的基准尺人工制品，其中，

对于所述第一组至少三个安装组件中的所述安装组件的至少一个，所述第一部分包括第一截顶球体，所述第一截顶球体具有定位在所述第一截顶球体的所述旋转中心处的球体中心，以及

对于所述第二组至少三个安装组件中的所述安装组件的至少一个，所述第一部分包括第二截顶球体，所述第二截顶球体具有定位在所述第二截顶球体的旋转中心处的球体中心。

12.一种基准尺人工制品，包括:

基部；

第一结构部件区段和第二结构部件区段；

至少两个座，所述至少两个座构造用于接收具有中心的球形物体，其中，所述至少两个座中的第一个座联接到所述第一结构部件区段，并且所述至少两个座中的第二个座联接到所述第二结构部件区段；

第一组至少三个安装组件和第二组至少三个安装组件，每个安装组件包括第一部分和第二部分，其中，

每个安装组件的所述第二部分联接到所述基部；

所述第一组三个安装组件内的每个安装组件的所述第一部分联接到所述第一结构部件区段；

所述第二组三个安装组件内的每个安装组件的所述第一部分联接到所述第二结构部件区段；

每个安装组件的所述第一部分和所述第二部分相互接触；

每个安装组件具有旋转中心；

在所述球形物体被所述至少两个座的每一个座接收时，所述第一组至少三个安装组件中的安装组件的旋转中心和所述第二组至少三个安装组件中的安装组件的旋转中心与所述球形物体的中心共享公共平面；

对于所述第一组至少三个安装组件的至少一个安装组件，所述第一部分包括第一截顶球体，所述第一截顶球体具有定位在所述旋转中心处的球体中心；以及

对于所述第二组至少三个安装组件的至少一个安装组件，所述第一部分包括第二截顶球体，所述第二截顶球体具有定位在所述旋转中心处的球体中心。

13.根据权利要求12所述的基准尺人工制品，其中:

所述第一组至少三个安装组件中的安装组件的至少一个具有至少沿着下述直线运动的自由度，所述直线平行于连接放置在所述至少两个座中的球形物体的视线；以及

所述第二组至少三个安装组件中的安装组件的至少一个具有至少沿着下述直线运动的自由度，所述直线平行于连接放置在所述至少两个座中的球形物体的视线。

14.根据权利要求13所述的基准尺人工制品，其中，所述至少两个座之间的视线是不受阻碍的。

15.根据权利要求12所述的基准尺人工制品，其中，所述第一组至少三个安装组件和所述第二组至少三个安装组件中的所述安装组件的每一个的所述第一部分和所述第二部分分别运动学地联接到所述第一结构部件区段及所述第二结构部件区段和所述基部。

16.根据权利要求12所述的基准尺人工制品，其中，所述至少两个座中的每一个接收所述球形物体并且通过磁力将其保持在适当的位置。