CN104272061A

CN104272061A - 用于确定坐标测量装置中转台轴线的方法

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Publication number: CN104272061A
Application number: CN201380023343.3A
Authority: CN
Inventors: M·维默尔
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2012-05-03
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2033-04-30
Also published as: WO2013164344A1; EP2844953A1; CN104272061B; EP2844953B1; US9683827B2; DE102012207336A1; US20150052768A1

Abstract

用于重复地确定转台轴线(D)在坐标测量装置的装置坐标系统中的位态的方法，包括：a)在多个转台位置中通过KMG的测量系统来探触处于转台(3)上的检验体(9)并且由探触点确定所述转台轴线(D)在所述装置坐标系统(X_KMG,Y_KMG,Z_KMG,Z′_KMG)中的X坐标和Y坐标，其中，所述方法还包括：b)通过KMG的所述测量系统来探触第一探触体(20)，该第一探触体安装在所述转台(3)的旁边并且该第一探触体具有相对于所述转台轴线(D)的X坐标位置固定地定位的第一探触体参考点(R1)，并且，确定所述第一探触体参考点(R1)的X坐标；c)通过KMG的测量系统来探触第二探触体(21)，该第二探触体安装在所述转台(3)的旁边并且该第二探触体具有相对于所述转台轴线(D)的Y坐标位置固定地定位的第二探触体参考点(R2)，并且，确定所述第二探触体参考点(R2)的Y坐标；d)在一个或多个之后的时间点上重复步骤b)和c)并且在一个所述之后的时间点或在多个所述随后的时间点上由所述第一探触体参考点(R1)的所述X坐标和所述第二探触体参考点(R2)的所述Y坐标来确定所述转台轴线的X坐标和Y坐标；以及一种坐标测量装置，通过该坐标测量装置可执行所述方法。

Description

用于确定坐标测量装置中转台轴线的方法

本发明涉及一种用于确定坐标测量装置中转台轴线的位态的新式方法。

坐标测量装置(KMG)的参考点是装置坐标系统的原点。“装置坐标系统”可理解为KMG的预先给定的坐标系统，该坐标系统平行于KMG的移动轴线(Verfahrachsen)。所有的测量和导出的计算涉及所述参考点。参考点通过所谓的参考点行驶(Referenzpunktfahrt)求取。参考点行驶是用于所有测量的、自动的测量例行程序和前提。参考点行驶至少在KMG投入运行之后实施。在之后的时间点必须重复对参考点的测量，因为参考点由于温度影响和其他影响而漂移。

假如在KMG中使用转台，那么必须在每次参考点行驶之后重新确定转台的旋转轴线(也称为转台轴线或RT轴线，RT＝转台)在装置坐标系统中的位态。转台轴线限定转台相对于参考点(装置零点)的准确位置以及相对于KMG轴线的倾斜，即在装置坐标系统中的位态。所有测量元件、检验特征和坐标系统在转台旋转时绕RT轴线在计算上旋转。RT轴线的校量中的误差则直接影响测量精度。

由于变化的环境温度，也需要有规律地重新确定RT轴线的位态。一般地，也应该在每次探测器校量(Tastereinmessung)时重新校量转台轴线。在温度波动剧烈的情况下，经常有意义的是，在每次工件测量之前重新校量转台轴线。

例如在文献WO02090879A2中已知并且以不同的变型描述了用于确定转台轴线在KMG装置坐标系统中的位态的方法。该文献涉及通过探触一个测试对象来确定坐标测量装置的特性的方法，其中，该坐标测量装置除了基座、探头和传感器系统之外也包括相对于基座能够绕旋转轴线旋转的、用于固定待探触的工件的工件固定装置。测试对象包括至少两个测试体，并且每个测试体具有这样的表面，使得通过以探头来探触该表面能够确定测试体的相对于测试体表面固定布置的至少一个参考点在基座坐标系统中的坐标。所述至少两个测试体能够如此固定安装在工件固定装置上，使得它们在旋转轴线的方向上相互具有间距。在该方法中，测试对象安装在工件固定装置上并且在多个旋转位置上分别确定测试体的参考点。由确定的参考点确定基座坐标系统中的、装置坐标系统中的旋转轴线。

在用于确定RT轴线的位态的传统方法中，如在WO02090879A2中所述，在转台上固定并且探触体件例如球或检验柱体，最好是在多个转台位置上。由此计算RT轴线。但是，该方法通常仅当没有工件处于转台上时是可用的。即，缺点在于，必须从转台除去还没有完成测量的工件，以重新确定RT轴线的位态。

也有用于直接在工件上校量RT轴线的方法。然而，该方法要求在工件上足够平滑的面并且对于每个工件需要重新编程。

已知所谓的RT偏移量修正(RT-Offset-Korrektur)作为另外的解决方案，例如由Carl Zeiss公司的Umess-UX软件已知。在此，使校量球以尽可能处于接近RT轴线但处于转台盘旁边的方式固定在KMG的装置基座上。随后，在装置坐标系统中确定RT轴线的坐标和校量球的坐标或者说校量球的中心点的坐标，并且使这些坐标相互参照，由此获得RT轴线和校量球的中心点之间的间距。在参考点行驶之后，通过校准的探针重新确定校量球的位置并且由校量球和RT轴线之间的、之前所求取的间距重新求取RT轴线的位态。该方法虽然快速，但是非常不准确，因为校量球和RT轴线之间的间距在温度变化时改变并且没有被修正。

本发明的任务在于，找到针对一个或多个上述问题的解决方案。尤其是应当提出用于确定转台轴线的位态的、简化但是足够准确的方法。

根据本发明的一般构思提出一种方法，该方法适用于通过简单的方式和方法重复确定转台轴线在坐标测量装置的装置坐标系统中的位态。使用具有两个安装在其上的探触体的KMG，所述探触体分别具有能够通过探触来确定的参考点，所谓的“探触体参考点”。借助于探触体参考点，可以通过对探触体的探触来求取转台轴线的位态。探触体参考点例如处于转台轴线的X坐标上，或者处于X坐标附近。第二探触体参考点例如处于转台轴线的Y坐标上，或者处于Y坐标附近。通过该方法可能的是，确定并且优选修正转台轴线的位置的时间漂移，如果期望的话。以下还提出该方法的优点。

尤其提出一种根据权利要求1方法。有利的构型在从属权利要求中给出。

尤其是提出一种方法，该方法适用于重复确定转台轴线在坐标测量装置的装置坐标系统中的位态，该方法包括：

a)在多个转台位置中通过KMG的测量系统来探触处于转台上的检验体并且由探触点确定所述转台轴线在所述装置坐标系统中的X坐标和Y坐标，

其中，所述方法还包括：

b)通过KMG的所述测量系统来探触第一探触体，该第一探触体安装在所述转台的旁边并且该第一探触体具有相对于所述转台轴线的X坐标位置固定地定位的第一探触体参考点，并且，确定所述第一探触体参考点的X坐标；

c)通过KMG的测量系统来探触第二探触体，该第二探触体安装在所述转台的旁边并且该第二探触体具有相对于所述转台轴线的Y坐标位置固定地定位的第二探触体参考点，并且，确定所述第二探触体参考点的Y坐标；

d)在一个或多个之后的时间点上重复步骤b)和c)并且在一个所述之后的时间点或在多个所述随后的时间点上由所述第一探触体参考点的所述X坐标和所述第二探触体参考点的所述Y坐标来确定、尤其是来计算所述转台轴线的X坐标和Y坐标。

如果坐标测量装置还未设有两个探触体，该方法还可以包括：

■在转台旁边安装第一探触体，其中，第一探触体具有第一探触体参考点，并且其中，第一探触体参考点相对于转台轴线的X坐标位置固定地定位；

■在转台旁边安装第二探触体，其中，第二探触体具有第二探触体参考点，并且其中，第二探触体参考点相对于转台轴线的Y坐标位置固定地定位。

KMG的测量系统是触觉测量系统，因为以该测量系统探触。触觉测量系统是已知的。KMG的测量系统尤其具有探测器，如由触觉KMG普遍已知的那样。探测器可以具有探触元件，例如探触球，或者以其他方式成形的探触元件。特别地以探测器、更具体地以探测器的探触元件进行探触，如由触觉的KMG普遍已知的那样。

在该方法中，可以以任意顺序执行所列举的步骤a)至c)。例如，步骤b)和c)可以在步骤a)之前进行。优选地，以短的相互的时间间隔实施步骤a)至c)，以避免干扰测量结果的影响，例如温度效应。

通过按照本发明的方法，提供了一种用于确定转台轴线的空间位态的准确和快速的方法，该方法普遍可用于所有具有转台的KMG。转台轴线的校量可以进行一次，例如借助自身处于转台上的检验体，如上在步骤a)中所说明的那样。转台轴线的位态的之后的确定通过简化的方式借助探触体进行，所述探触体固定在KMG上在转台旁边，例如固定在KMG的工件接收部上或测量台上。探触体可以与转台相距这样远地定位，使得如果在转台上夹紧工件也能够在之后确定转台轴线的位态。由此极大地简化了转台轴线的位态的确定。为此，工件不必从转台取出，并且不再需要在取下和重新放置工件到转台上之后重新确定工件坐标系统的位态。

通过按照本发明的方法，可以提供用于转台轴线的位态确定或者说校量的标准流程，其中，分别仅必须在KMG的坐标系统中确定一个探触体的一个位置。使用者不必须进行另外的输入。因为两个探触体分别至少在一个坐标上(X或Y)是相对于转台轴线位置固定地布置的，在漂移修正中不产生不精确性。漂移修正是非常准确的，因为不存在未修正的间距，如在RT偏移修正中那样。

此外，两个探触体的探触显著比用于转台轴线的至今已知的校量方法快。

在按照本发明的方法中，排除了基于CAA(计算机辅助精度改进，Computer Aided Accuracy)剩余误差的不精确性，因为这些剩余误差在第一次求取探触体参考点的位置时和在之后对这些位置进行重新确定时是相同的。

在按照本发明的方法中，可以通过简单的方式确保不变的条件，因为在转台上和在KMG上不必须进行改变，以便在一个或多个之后的时间点确定转台轴线的X和Y坐标。这样，例如不需要的是，为了重新校量转台轴线而将工件从转台取下，如上所解释的那样。由此，可以排除在(例如由于温度变化)重新校量转台轴线时在取下和重新定位工件时的不准确性。由此，该方法使得能够通过简单的方式在正在进行测量运行时确定转台轴线。

最后，该方法也能够通过简单的方式和方法在存在的坐标测量装置及其控制软件中加装备。

术语“相对于转台轴线的X坐标位置固定地定位”和“相对于转台轴线的Y坐标位置固定地定位”表示，相应的参考点至少在所提出的坐标(X或Y)上是位置固定的。在分别未提到的另一坐标上，参考点可以是可变的，如在本发明的特别实施方式中所提出的那样。术语“位置固定”则也可以仅涉及一个坐标，X或Y。但是，术语“位置固定”也可以涉及多个坐标，如X和Y，这在特别的情况下提出。对于“相对于转台轴线的X坐标位置固定定位”的另一表达方式是，第一探触体参考点或者说其位置相对于转台轴线的X坐标是不可变的。这表示，转台轴线和第一探触体参考点之间的间距在X方向上是不变的，尤其在时间上是不可变的。对于“相对于转台轴线的Y坐标位置固定定位”的另一表达方式是，第二探触体参考点或者说其位置相对于转台轴线的Y坐标是不可变的。这表示，转台轴线和第二探触体参考点之间的间距在Y方向上是不变的，尤其在时间上是不可变的。

以下更详细地描述各个方法步骤，参考具有步骤a)至d)的实施方式，如上所说明。

方法的步骤a)，在多个转台位置上探触处于转台上的检验体，可以以已知的方式和方法进行。用于确定转台轴线在KMG的装置坐标系统中的位态的方法是已知的并且在文献WO02090879A2中以不同的变型描述，该方法可以使用在按照本发明的方法的步骤a)中。例子(没有限制地)是所谓的1球方法、2球方法、检验柱体方法和自定心方法。这些方法特别适用于不同的使用情况并且具有确定的特点。根据附图的更详细的描述在例子部分中提出。

1球方法：

在该方法中不需要附加的标准。测量可以通过参考探测器实施。参考探测器是这样的探测器，其形状是准确已知的，并且在该探测器中优选地也准确已知另外的特性，例如轴颈的弯曲刚度。特别地，参考探测器的探触元件的形状是准确已知的，例如探触球的准确形状，其可以不同于理想的球形。所有测量在KMG的相同的Z高度上实施。KMG的直角度剩余误差可以在其他Z高度上测量时导致测量误差。根据转台在测量体积中的位置，可能不覆盖整个旋转区域。在不太高的精度要求的情况下，1球方法是优选的。该方法优选用于具有大的直径的、平的工件(例如盘形齿轮)。如果工件大致处于和之前在轴线确定时的球相同的测量高度上，则实现最高的精度。

2球方法：

RT轴线在工件的整个高度上被校量。这样，KMG的直角度剩余误差被补偿并且不那么强烈地影响测量不可靠性。测量可以以参考探测器实施。或者使用特别的装置，在该特别的装置上固定两个球，或者在每个流程中手动地确定基座系统。根据转台在测量空间中的位置，可能不覆盖整个旋转区域。优选在高的工件的情况下使用2球方法。

检验柱体方法：

RT轴线在柱体的整个高度上被校量。这样，KMG的直角度剩余误差被补偿并且不那么强烈地影响测量不可靠性。测量时间短并且装置简单：可以随时可重现地在转台上固定柱体。检验柱体方法也可以使用在高的工件中。尤其可以使用检验柱体方法用于测量具有小的形状偏差的轴：代替使用检验柱体，则在每个测量流程之前直接在工件上确定转台轴线。

自定心方法：

在此，涉及非常快速的方法。测量可以通过参考探测器实施。所有测量在KMG的相同Z高度上实施。当在其他Z高度上测量时，KMG的直角度剩余误差可能导致较大测量误差。根据转台在测量空间中的位置，可以不总是覆盖整个旋转区域。在自定心方法中，可以将用于校量转台轴线的元件直接固定在工件板上。因此，可能的是，在没有大的时间耗费情况下，在每次工件测量之前重新校量转台轴线。

在方法的步骤a)中使用的检验体尤其可以是球，例如在上述1球方法或2球方法中使用的那样，或者是柱体，例如在上述检验柱体方法中使用的那样，或者是能够通过探测器自定心地被探触的元件，例如锥体、锥形的凹部、孔或球三通体(Kugeltripel)，而不限于此。

在按照本发明的方法中，确定转台轴线的至少一个X坐标和Y坐标。转台轴线可以与装置坐标系统的Z轴线平行。在该情况下，转台轴线的X坐标和Y坐标在其整个长度上是不可变的。但是，转台轴线可以替代地相对于Z轴线倾斜。在该情况下，转台轴线的X坐标和Y坐标不是不变的。

那么，按照本发明的方法可以在装置坐标系统的确定的Z高度上实施。换言之，对转台轴线的X和Y坐标的确定和对探触体的X和Y坐标的确定可以在Z值不变的情况下、在与X-Y平面平行的测量平面中实施。选择的Z值或者说与X-Y平面平行的测量平面的间距优选与探触体的形状和安装高度相协调。如果例如选择环形的探触体，则选择延伸经过环的单一平面作为测量平面，其方式是，该环在内侧或外侧上被探触。也可能的是，选择这样的探触体，该探触体可以在不同的Z高度上被探触，并且可以在不同的Z高度上确定其X和/或Y坐标(或者体件的参考点的坐标)。为此的一个例子是空心柱体，其在Z方向上具有比环大的延伸尺寸。在该变型中可能的是，在该方法的步骤a)中在不同的Z高度上测量转台轴线的X和Y坐标，例如以2球方法在工件的整个Z高度上测量，并且在分别相同的Z高度上确定探触体的参考点的X和/或Y坐标。

第一探触体和第二探触体定位在转台旁边。也就是说，探触体不随着转台一起旋转。探触体相对于转台轴线的至少X或Y坐标固定。

第一探触体参考点至少就其X坐标而言相对于转台轴线的Z坐标是相对不可变的。或者转台轴线和第一探触体参考点的X坐标是相同的，或者它们具有不可变的间距(偏移量)ΔX。在装置坐标系统的Y方向上，第一探触体可以是可移动的，或者它也在Y方向上被固定。可以设置第一探触体在Y方向上的移动进而第一探触体参考点的移动，因为这样能够使第一探触体的定位匹配于工件的大小及其空间要求。优选地，通过相应地安装第一探触体，第一探触体参考点也就其Y坐标而言相对于转台轴线的Y坐标是相对不可变的。

第二探触体参考点至少就其Y坐标而言相对于转台轴线的Y坐标是相对不可变的。或者转台轴线和第二探触体参考点的Y坐标是相同的或者它们具有不可变的间距(偏移量)ΔY。在装置坐标系统的X方向上，第二探触体可以是可移动的，或者它在X方向上也被固定。可以设置第二探触体在X方向上的移动进而第二探触体参考点的移动，因为这样可以使第二探触体的定位匹配于工件的大小及其空间要求。优选地，通过相应地安装第二探触体，第二探触体参考点也就其X坐标而言相对于转台轴线的X坐标是相对不可变的。

如上所解释的那样，在该方法中不一定需要的是，第一探触体的参考点的X坐标与转台轴线在装置坐标系统中的X坐标是相同的。同样不需要的是，第二探触体的参考点的Y坐标与转台轴线的在步骤a)中已求取的Y坐标是相同的。然而，力争达到的是，使X坐标之间的差ΔX和Y坐标之间的差ΔY尽可能小，由此将由于ΔX或ΔY的变化引起的误差保持得尽可能小。ΔX和ΔY中的变化例如可以通过热膨胀产生。ΔX和ΔY的优选值是0至3毫米，优选0至2毫米，并且最好优选0至1毫米。

优选可以直接或间接地在装置基座上进行探触体的固定。术语装置基座、测量台和基座板涉及相同的对象，只要是在本说明书中使用的话。基座板例如可以并且没有限制地由石材制成。固定的方式是不受限的，其例如可以是形锁合、力锁合或材料锁合的。例如可以使用胶合剂或链接元件、例如卡锁连接或插接连接作为固定器件。如果探触体在X方向或Y方向上可移动地布置在KMG上，则可以在沿X或Y方向定向的轨道上进行所述固定，探触体能够在所述轨道中移动。优选地，则设置这样的装置，由此能够将探触体锁定在该轨道中，以避免不期望的移动。

探触体的间接固定例如由此进行，即，承载件固定在装置基座上并且每个探触体固定在承载件上。

承载件可以尽可能靠近转台地固定在装置基座上，从而承载件优选在X方向和Y方向上是位置固定的。固定的方式是不受限的，其例如可以是形锁合、力锁合或材料锁合的。例如可以使用胶合剂或连接元件、例如螺栓、卡锁连接或插接连接作为固定器件。可以使用已经设置在装置基座上的螺纹开口用于通过一个或多个螺栓的固定。

探触体在承载件上固定的方式是不受限的。该固定例如可以是形锁合、力锁合或材料锁合的，其中，可以使用上面列举的固定器件。

承载件可以具有任意的、与KMG的实际情况相匹配的形状。例如，没有限制地为承载板。承载件例如承载板可以具有引导装置，尤其是线性引导装置，该线性引导装置在固定承载件时优选平行或基本上平行于装置坐标系统的X或Y轴取向。在安装探触体时，可以将探触体引入到引导装置中并且移动到期望的X或Y位置上。在期望的位置上可以固定探触体，从而探触体在装置基座和承载件上沿X和Y方向是位置固定的。

尤其，通过本发明提出一种方法，其中：

■将所述第一探触体参考点的X坐标和所述转台轴线的在步骤a)中求取的X坐标之间的差ΔX存储在所述KMG中；

■将所述第二探触体参考点的Y坐标和所述转台轴线的在步骤a)中求取的Y坐标之间的差ΔY存储在KMG中并且

■在转台轴线的重复位态确定中考虑ΔX和ΔY用于确定尤其计算所述转台轴线的X坐标和Y坐标。

值ΔX和ΔY也称为X偏移量或Y偏移量。在特别情况下，ΔX和/或ΔY可以是零，从而不存在偏移量。因为第一探触体就其第一参考点的X坐标而言相对于转台轴线的X坐标是位置固定的，所以ΔX是不变的并且可以在之后的时间点被考虑用于确定转台轴线的X坐标。相应的情况适用于ΔY和第二探触体参考点。值ΔX和ΔY可以输入到测量运算器中并且由专门匹配的测量软件处理。

第一和第二探触体的类型不是特别受限的，只要能够在探触体上或在探触体中限定在时间上并且相对于体件不可变的参考点，该参考点可以可重现地通过KMG的测量系统感测。尤其并且对此没有限制地，探触体选自：环、盘、柱体、空心柱体、球、块规(Endmass)、内锥以及用于自定心探触的球三通体，或者其组合。环的例子是环规(Lehrring)，该环规具有非常小的圆度偏差，但是可以具有任意的直径。在环、盘、柱体、空心柱体或球的情况下，可以在多个点上通过KMG的测量系统被探触并且由此确定环、盘、柱体或球的中心点。尤其，在通过扫描探触时，获得参考点例如环中心点或球中心点的坐标的非常好的可重现性。在旋转对称的探触体的情况下优选的是，实施圆形扫描，优选在不变的Z高度上实施。按照本发明，扫描意味着以具有运行的(动态的)测量值接收(Messwertuebernahme)的方式连续不断地探触轮廓，由此产生密集的点序列。通过扫描多个点，基于探触可重现性使得不准确性最小化或被排除。

在使用探触体的块规时，一次探触足以确定对应的参考点。优点是节省测量时间。

在按照本发明的方法的实施方式中，在步骤a)、b)和c)中通过参考探测器进行探触。参考探测器是形状准确已知的探测器，并且其中优选地也准确已知另外的特性，例如轴颈的弯曲刚度。特别地，参考探测器的探触元件的形状是准确已知的，例如探触球的准确形状，该探触球形状可以不用于理想的球形。由此，可以最小化或排除由于不准确的探测器数据引起的不准确性。在步骤d)中也可以使用参考探测器，这是优选的。在步骤d)中可以替代地使用测量探测器，该测量探测器也在正在进行的测量运行中使用并且其形状通常不如参考探测器的情况下那么准确。当不需要最高精度但是对此需要较短测量时间时并且当由此可以节省探测器更换时，测量探测器的使用是有意义的。

在另一方面中，本发明涉及一种坐标测量装置，其具有组件，该组件包括：

■转台；

■安装在所述转台旁边的、具有第一探触体参考点的第一探触体，该第一探触体相对于转台轴线的X坐标位置固定地定位；

■安装在所述转台旁边的、具有第二探触体参考点的第二探触体，该第二探触体相对于转台轴线的Y坐标位置固定地定位。

坐标测量装置可以以任意组合的方式具有已经在之前在按照本发明的方法中所述的所有具体特征。尤其，该坐标测量装置设置用于实施前述方法。

尤其，坐标测量装置具有测量运算器和测量软件，它们设置用于实施上述按照本发明的方法。尤其，测量运算器和测量软件设置用于实施开始所述的方法。

尤其，坐标测量装置具有设置用于实施按照本发明的方法的控制装置。

用于所述方法的探触体参考点坐标例如可以被存储或是存储在控制装置或测量运算器中，例如以文件的形式，从而控制装置和/或测量运算器具有这些信息。

在特别的实施方式中也可能的是，将第一探触体参考点的X坐标和转台轴线的之前求取的X坐标之间的差ΔX、第二探触体参考点的Y坐标和转台轴线的之前求取的Y坐标之间的差ΔY保存在控制装置或测量运算器中，从而控制装置和/或测量运算器具有这些信息。控制装置和/或测量运算器尤其可以考虑存储的值ΔX和ΔY用于确定转台轴线的X坐标和Y坐标。

在另一实施方式中，控制装置构型用于如此控制坐标测量装置的运行，使得坐标测量装置探触第一探触体和第二探触体并且优选分析处理由此获得的探触信息，如探触体参考点的坐标。

一般适用的是，代替将信息保存在KMG中，例如以相应的数字数据格式保存在数据存储器中，KMG的控制装置对该数据存储器进行存取，也是可能的是，保存在与KMG分离的存储器中，其中，KMG则为了其运行优选对该存储器进行存取。

本发明也涉及将坐标测量装置尤其是前述的坐标测量装置用于实施前述方法。

在按照本发明的坐标测量装置的一个特别的实施方式中，第一探触体能够以在Y方向上可变的方式定位和/或第二探触体能够以在X方向上可变的方式定位。该实施方式的优点已经在该方法中阐明。

此外，这样的计算机程序属于本发明范围，该计算机程序至少实施和/或控制上述方法的步骤b)、c)和d)，可选择地还有a)。尤其，该计算机程序具有编程代码器件，其可以存储在计算机可读的数据载体上。该计算机程序可以保存在KMG中或与KMG分离的存储器中。例如，计算机程序可以保存在KMG的控制装置对其进行存取的数据存储器中，或者保存在是控制装置的一部分的数据存储器中，或者保存在是测量运算器的一部分的数据存储器中。

此外，一种数据载体属于本发明范围，数据结构存储在该数据载体上，该数据结构在加载到计算机或计算机网络的工作和/或主存储器中之后至少实施上述方法的b)、c)和d)，可选择地还有a)。

以下根据特别的实施例描述本发明。附图示出：

图1：示出转台轴线和工件在装置坐标系统中的位置；

图2：以1球方法校量转台轴线；

图3：以检验柱体方法校量转台轴线；

图4：两个探触元件相对于转台轴线的定位；和

图5：按照本发明的方法的执行成规。

图1示出了装置坐标系统GKS，其具有X、Y和Z轴和原点或者说装置坐标系统的零点处的参考点R。装置坐标系统GKS的轴线也称为KMG轴线。在由硬岩石制成的测量台1上安装有转台2，该转台绕转台轴线D相对于板1是可旋转的。转台轴线限定转台相对于装置零点(参考点)R的准确位置以及相对于装置坐标系统GKS的轴线的倾斜，即GKS中的位态。转台3承载具有所属的工件坐标系统WKS的工件4，该工件坐标系统通过坐标轴X′、Y′和Z′限定。在按照本发明的方法中被求取的探触点涉及装置坐标系统GKS，该装置坐标系统GKS与KMG的移动轴线(Verfahrachsen)平行。

在转台旋转时，所有测量元件、检验特征和坐标系统在计算上绕转台轴线D旋转。转台轴线D的校量中的误差直接影响测量精度。在以下图2和3中提出用于校量转台轴线D的方法，所述方法可以示例性地使用在按照本发明的方法的步骤a)中。

在图2中描述了用于校量转台轴线D的1球方法。装置坐标系统GKS的轴线以X_KMG、Y_KMG和Z_KMG表示。为了确定能够相对于基座旋转的工件固定装置的旋转轴线，也就是说在具有所谓的转台的坐标测量装置中，VDI/VDE 2617标准第四页在用于在基座坐标系统中校量旋转轴线的所谓“3D-α测试”中规定了一种方法。在转台3上，球5在转台的旋转轴线7之外紧密地固定装配在转台表面的上方。通过坐标测量装置的探头探触球的表面，以由此确定球的中心点9。在转台的相对于旋转轴线的至少三个不同旋转位置中重复确定球中心点。通过如此获得的球中心点9、9′、9″、9″′来确定一个平面和一个圆中心点。经过该圆中心点垂直于该平面的垂线即为转台在坐标测量装置的坐标系统(X_KMG，Y_KMG，Z_KMG)中的旋转轴线。即使当坐标测量装置的相对于X_KMG和Y_KMG方向定向的移位轴线(Verschiebeachse)Z′_KMG没有精确地与X_KMG和Y_KMG方向正交、存在所谓的直角偏差或直角误差时，该方法也得出转台轴线的在坐标测量装置的直角坐标系统中的正确定向，也就是说，所校量的转台轴线与转台的机械旋转轴线一致。

然而，如果以下例如测量工件，所述工件沿Z方向由转台表面延伸离开，那么，基于方向Z′_KMG和Y_KMG及X_KMG之间的直角偏差，随着与由球中心点9、9′、9″、9″′所确定的平面的间距越来越大而产生测量误差。在这样的情况下，转台轴线以下面根据图3阐明的方法确定：

在具有机械旋转轴线7的转台3上固定安装有柱体的检验体11，其中，该检验体的柱体轴线以12表示。在靠近转台表面的平面中探触柱体的周边13，并且在与转台表面远离的平面中探触柱体的另一周边14。由两个周边或者说横截面13，14求取柱体轴线。然而，因为坐标测量装置的移动轴线Z′_KMG与相对于方向X_KMG和Y_KMG正交的方向Z_KMG偏差一角度dR，所计算的柱体轴线15不与其机械的柱体轴线12重合。现在，将转台旋转180°，并且在新的旋转位置中测量下横截面13′和上横截面14′。由此产生在该旋转位置中所求取的柱体轴线15′。然后，计算转台轴线16，该转台轴线形成了用于在两个旋转位置上所求取的柱体轴线15和15′的对称轴线。如此计算的转台轴线16也与转台的机械旋转轴线7偏差一角度dR。然而，在如此求取的转台轴线的情况下，在探触沿Z方向延伸的柱体工件时，基于直角偏差dR产生的测量误差被抑制。该方法对柱体的检验体11的精度提出高要求。柱体轴线15的确定被这样的精度所限制，横截面13，14以所述精度被测出。在该方法中，该精度可以被X_KMG和Y_KMG轴之间的直角偏差以及X_KMG和Y_KMG方向上的长度测量偏差所限制。

在WO02090879A2中提出另一种用于确定旋转轴线在装置坐标系统中的位态的方法。使用测试对象，该测试对象包括至少两个测试体，所述测试体具有这样的表面，使得能够通过以探头探触该表面来确定测试体的相对于于测试体表面固定布置的或者说可重现地布置的至少一个参考点在基座坐标系统(也就是装置坐标系统)中的坐标。可能的测试体是精确制成的球或长方体(Quader)。在球的情况下，WO02090879A2的方法是2球方法，其在说明书的普遍部分中提到。也可能的是，采用一种自定心的探触体，例如球三通体或锥体。例如，如果使用球作为测试体，那么可以通过探触球表面明确地确定基座坐标系统中的球中心点。两个测试体如此安装在工件固定装置上或转台上，使得所述测试体在旋转轴线的方向上相互具有间距。该方法的更详细的说明在WO02090879A2中，第5页直至并包括第10页和在WO02090879A2的权利要求书中提出。该方法在文献WO02090879A2的附图4至10中和在从第12页直至并包括第25页中的对应附图说明中描述。为了阐明本发明，明确地参照文献WO02090879A2中所提到的公开内容。

按照本发明的方法的另外的步骤根据图4阐明。观察者的目光沿Z方向落到装置坐标系统的X/Y平面上，从而装置坐标系统的Z轴与图平面垂直。观察者的目光例如落到KMG的测量台上，在该测量台上定位有转台3。在具有转台轴线D的转台3旁边安装第一探触体20和第二探触体21。在该特定情况下，探触体20，21是环规。转台3的大小和环规20，21的大小没有按照比例表示。在真实情况下，转台3相对于环规20，21会更大。转台3和探触体20，21在描绘的装置坐标系统中的位态也没有按照比例。探触体20，21例如可以固定在KMG的测量台上。第一环规20具有环中心点R1作为第一探触体参考点。第二环规21具有环中心点R2作为第二探触体参考点。在本例子中，KMG具有X＝850并且Y＝1000的测量区域。转台轴线D定位在坐标X＝300并且Y＝-600处。环规20的参考点R1定位在X＝300并且Y＝-100处。也就是说，R1的X坐标与D的X坐标相同。但是，这两个X坐标也可以具有偏差(偏移量，Offset)ΔX。决定性的是，R1的X坐标相对于D的X坐标是不可变的。R1的处于Y＝-100处的Y坐标可以是可变的，例如通过环规20的在轴Y_KMG方向上的可移动性。环规21的参考点R2定位在坐标X＝800/Y＝-600处，也就是说，R2与转台轴线D具有共同的Y坐标。所述Y坐标不必相同，但是它们相对于彼此是不可变的。R2的X坐标可以是可变的，例如通过环规21的在轴X_KMG方向上的可移动性。环规20，21可以通过定位装置、例如模板(Schablone)如此安装在转台3旁边，使得，根据定位装置的精度而定，在环规20的情况下R1的X坐标而在环规21的情况下R2的Y坐标大约或准确地与转台轴线D的相应坐标一致。随后，接着通过环规20，21在外侧或在内侧上(根据环规的类型而定)通过KMG的测量系统、更准确地说通过探测器优选以扫描模式(Scanning-Modus)被探触来对R1和R2的坐标准确地配定位置(Verortung)。通过KMG的测量系统，根据已知的方法、例如依据图2或3所阐明的方法之一来确定一次转台轴线D在装置坐标系统中的位态。据此，D、R1和R2的相对位置已知。D、R1和R2的坐标可以自动或手动地输入到测量运算器或测量软件中。为了之后确定转台轴线D在装置坐标系统中的位态，仅必须探触环规20和21并且重新确定R1和R2的坐标。由此，可以在每个之后的时间点通过简单的方式计算转台轴线D在装置坐标系统中的位态。如上所述，观察者的目光例如从上落到KMG的测量台或基座上。X和Y轴仅仅示意地示出。Z轴沿视线方向延伸。

在图4中未详细示出已知的另外的结构件。KMG例如可以是桥式结构类型的KMG，如在US20110000277中在其中的图1中示例性地示出并且在结构上详细描述。同样未示出的是控制装置和测量运算器，它们是KMG的部件并且通过已知的方式和方法集成到KMG中。

在图5中示出了按照本发明方法的各个步骤形式的执行示意图。在步骤S1中，通过KMG的测量系统在多个转台位置中对处于转台3上的检验体9进行探触并且由探触点确定转台轴线D在装置坐标系统(X_KMG,Y_KMG,Z_KMG,Z′_KMG)中的X坐标和Y坐标。该步骤已经依据图2以1球方法为例阐明。该探触例如可以以已知的探触元件、例如探触球实现。

在使用在图4中已经阐明的探触体20和21的情况下进行另外的步骤S2和S3。在步骤S2中，通过KMG的测量系统对第一探触体20进行探触，该第一探触体安装在转台3旁边并且该第二探触体具有相对于转台轴线D的X坐标位置固定地定位的第一探触体参考点R1，并且对第一探触体参考点R1的X坐标进行确定。该探触例如可以以已知的探触元件进行。在步骤S2中，通过KMG的测量系统对第二探触体21进行探触，该第二探触体安装在转台3旁边并且该第二探触体具有相对于转台轴线D的Y坐标位置固定地定位的第二探触体参考点R2，并且对第二探触体参考点R2的Y坐标进行确定。S1、S2和S3的时间顺序原理上是任意的，其中，步骤S1仅必须执行一次。步骤S2和S3可以任意地在之后的时间点重复。

Claims

1.用于确定转台轴线(D)在坐标测量装置的装置坐标系统中的位态的方法，包括：

a)在多个转台位置中通过KMG的测量系统来探触处于转台(3)上的检验体(9)并且由探触点确定所述转台轴线(D)在所述装置坐标系统(X_KMG,Y_KMG,Z_KMG,Z′_KMG)中的X坐标和Y坐标，

其特征在于，所述方法还包括：

b)通过KMG的所述测量系统来探触第一探触体(20)，该第一探触体安装在所述转台(3)的旁边并且该第一探触体具有相对于所述转台轴线(D)的X坐标位置固定地定位的第一探触体参考点(R1)，并且，确定所述第一探触体参考点(R1)的X坐标；

c)通过KMG的测量系统来探触第二探触体(21)，该第二探触体安装在所述转台(3)的旁边并且该第二探触体具有相对于所述转台轴线(D)的Y坐标位置固定地定位的第二探触体参考点(R2)，并且，确定所述第二探触体参考点(R2)的Y坐标；

d)在一个或多个之后的时间点上重复步骤b)和c)并且在一个所述之后的时间点或在多个所述随后的时间点上由所述第一探触体参考点(R1)的所述X坐标和所述第二探触体参考点(R2)的所述Y坐标来确定所述转台轴线的X坐标和Y坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一探触体参考点(R1)定位在所述转台轴线(D)的X坐标上或者定位在所述转台轴线(D)的X坐标附近。

3.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，所述第二探触体参考点(R2)定位在所述转台轴线(D)的Y坐标上或者定位在所述转台轴线(D)的Y坐标附近。

4.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，

·将所述第一探触体参考点(R1)的X坐标和所述转台轴线(D)的在步骤a)中求取的X坐标之间的差ΔX存储在所述KMG中；

·将所述第二探触体参考点(R2)的Y坐标和所述转台轴线(D)的在步骤a)中求取的Y坐标之间的差ΔY存储在KMG中并且

·在步骤d)中考虑ΔX和ΔY用于确定所述转台轴线(D)的X坐标和Y坐标。

5.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，所述探触体(20，21)选自：环、盘、柱体、空心柱体、球、块规、内锥、球三通体或者其组合。

6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，通过扫描进行对所述第一探触体(20)和所述第二探触体(21)的所述探触。

7.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，在步骤a)至c)中，优选也在步骤d)中通过参考探测器来进行所述探触。

8.坐标测量装置，其具有组件，该组件包括：

·转台(3)；

·安装在所述转台(3)旁边的、具有第一探触体参考点(R1)的第一探触体(20)，该第一探触体相对于转台轴线(D)的X坐标位置固定地定位；

·安装在所述转台(3)旁边的、具有第二探触体参考点(R2)的第二探触体(21)，该第二探触体相对于转台轴线(D)的Y坐标位置固定地定位。

9.根据权利要求8所述的坐标测量装置，其中，所述第一探触体参考点(R1)定位在所述转台轴线(D)的X坐标上或者定位在所述转台轴线(D)的X坐标附近。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述第二探触体参考点(R2)定位在所述转台轴线(D)的Y坐标上或者定位在所述转台轴线(D)的Y坐标附近。

11.根据权利要求8所述的坐标测量装置，其中，所述第一探触体(20)在Y方向上能够可变地定位和/或所述第二探触体(21)在X方向上能够可变地定位。

12.根据权利要求8至11之一所述的坐标测量装置，所述坐标测量装置设置用于执行根据权利要求1至7之一所述的方法。