CN104848813B - 用于确定相对位置的系统 - Google Patents

Abstract

用于确定相对位置的系统。用于确定相对位置的系统(100)包括具有编码器元件(3c)的编码器(3)以及具有第一传感器(6a)和至少一个第二传感器(6b、6c)的传感器单元(4)。传感器单元(4)和编码器(3)可相对于彼此移动，并且它们相对于彼此的位置可由系统(100)确定。第一传感器(6a)和第二传感器(6b)具有相对于彼此的传感器距离(d)。传感器(100)还具有组件(5)，组件(5)由尺寸稳定且抗老化的材料组成，所述材料具有绝对值在0至5·10^‑6K^‑1的范围内的热膨胀系数。凭借用于传感器(6a‑6c)的位置固定的组件(5)或凭借具有能够测量传感器距离(d)的标尺(15)的组件(5)，可由组件(5)高精确度地确定传感器距离(d)。

Description

用于确定相对位置的系统

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的一种包括编码器和具有彼此间隔开的至少两个传感器的传感器单元的、用于确定相对位置的系统，并且涉及根据权利要求16的一种用于高精确度地确定传感器距离的方法，并且涉及一种这样类型的计算机程序产品。

背景技术

在许多领域中都发现了包括用于借助于编码器的编码器元件(encoder element)来确定相对位置的电子传感器单元的系统。这些系统例如用于确定两个构件之间的相对位置，通常，这两个构件中的一个构件被固定的设置，而另一个构件可至少沿着一个轴相对于固定设置的构件移动。这样的相对位置可以是例如机器组件在线性轴或旋转轴上的位置。因此，在诸如坐标测量机(CMM)、大地测量装置、机器人臂、关节臂、电机或液压致动器这样的装置中发现了这种系统。在这种情况下，传感器单元被安装到一个构件，并且编码器被安装到另一个构件。为了确定相对位置，传感器单元的传感器检测编码器的至少一个编码器元件。为了能够覆盖整个可能的相对移动范围，要么编码器例如以作为固定定位构件的细长实物量具(material measure)的形式在该移动范围上延伸，而传感器单元可移动并被设计用于检测编码器的严格限定的区域。另选地，传感器单元被固定地设置并在待检测的区域上延伸，并且可移动编码器(例如磁性目标)具有严格限定的膨胀。作为另外的另选方案，传感器单元被固定地设置并被设计用于检测严格限定的区域，而细长的编码器相对于该传感器单元移动。

在这种类型的某些系统中，所使用的传感器单元具有至少两个单独的传感器。在这种情况下，传感器按照通过被固定到基板(例如，印刷电路板的基板)的限定方式彼此间隔开，其中，传感器距离的值被存储在系统的控制和评估单元中。这些传感器被配置为使得它们能够各自检测至少一个编码器元件。EP 1195880A1公开了包括编码器和传感器单元的这种系统，该系统使用传感器单元的彼此间隔开的两个传感器以便借助于已知的传感器距离来确定可移动编码器的编码器元件的误差值。

在这种类型传感器单元的情况下，环境影响和/或老化现象能够导致传感器之间的距离的变化。例如，一种这样的环境影响可能是热作用，这导致基板的膨胀，基板膨胀的程度取决于基板材料的热膨胀系数(简称：CTE)。例如，如果印刷电路板用作基板，则由于在传感器单元被使用时流过的电流而产生热量，因此印刷电路板膨胀。在包括FR-4层压板的传统印刷电路板的情况下，热膨胀系数约为15·10^-6K^-1，使得在10K的温度变化的情况下例如20mm的传感器距离改变了3μm。由于传感器距离的这种变化，因此高精确度测量的值确定会变得更困难或不可能。

DE 3818044 A1公开了一种用于传感器单元和编码器之间的增量位置确定的测量装置。编码器被设计成具有精度刻度(precision graduation)的细长实物量具。传感器单元具有基板，该基板被安装有至少两个光电线传感器，其中，这些传感器在实物量具的长度(extent)方向上间隔开。实物量具和基板由相同的材料组成或者至少由具有相同热膨胀系数的材料组成，其中，这些材料优选地是具有可忽略的热膨胀系数的透明玻璃陶瓷或石英。实物量具具有位置代码，该位置代码具有被设计成透光性增量和不透光增量的顺序的交替的增量段和绝对段。传感器之间的距离按照以下这样的方式适应于绝对段之间的距离：在传感器单元相对于实物量具的每个定位中，这些传感器中的至少一个可检测到至少一个绝对代码段。根据所检测到的增量来确定该位置。所公开的测量装置不利之处在于，为了高精确度的测量，传感器单元和编码器二者都必须被高精确度地具体实现，并且传感器距离和绝对代码段之间的段距离必须相互精确地调节。此外，不利的是，由所有传感器检测到的所有代码元素都必须被用于确定相对位置。在DE 3818044 A1中既未解决也未公开如下问题：什么绝对值对于基板材料的热膨胀系数是必需的，以便它能够被视为是可忽略的、以及应该如何将传感器固定到基板以确定传感器距离。

发明内容

因此，本发明所要解决的问题是提供一种改进的系统，该系统包括具有彼此间隔开的至少两个传感器的传感器单元，并且该系统包括编码器，该编码器使得即使在没有高精度编码器的情况下也允许高精确度的测量。

根据本发明，该问题是通过独立权利要求中的特征得以解决和/或这些解决方案借助于从属权利要求的特征得以开发。

本发明涉及一种用于确定相对位置的系统，所述系统包括编码器和传感器单元。传感器单元和编码器可相对于彼此在长度方向上移动，并且编码器在该长度方向上具有编码器元件。本发明的意义上的相对位置的确定是传感器单元和编码器相对于彼此的位置的确定。传感器单元具有第一传感器和至少一个另外的第二传感器用于检测编码器元件。第一传感器和第二传感器具有在长度方向上相对于彼此的距离(在下文中被特指为传感器距离)，所述距离被按照以下方式测出尺寸，即，在一个步骤中，使用传感器单元，在传感器单元和编码器的不变的相对定位的情况下，第一传感器可检测到至少一个编码器元件，并且第二传感器可检测到至少一个编码器元件。为了高精确度地确定传感器距离，该系统具有由尺寸稳定且抗老化的材料组成的组件，该组件的热膨胀系数的绝对值特别在长度方向上在0到至多5·10^-6K^-1的范围内。

在这种情况下，在某些实施方式中，在确定相对位置之前确定传感器距离。在其它特别优选的实施方式中，也能够与确定相对位置同时地确定传感器距离。

例如根据作用的光学、感应、磁性或电容性动作原理来检测编码器元件。在优选的实施方式中，该系统被设计用于相对位置的光电或电容-电子确定。在光电系统的情况下，在某些实施方式中，该系统具有成像光学单元，该成像光学单元被选择性地固定到所述组件本身或集成在所述组件中。在第一传感器和第二传感器处相对于被限定为两个传感器中的每一个的传感器内部位置或传感器内部坐标的检测参考点来检测编码器元件。例如，如果编码器具有连续的编码器元件分布，则恰好为了确定相对位置的目的来检测位于与长度方向有关的检测参考点本身处的编码器元件(即，编码器元件相对于检测参考点在长度方向上没有偏移)。在由编码器元件所导致的物理作用的强度(例如，磁场强度、光强度等)是模拟的、连续的曲线(profile)并且传感器具有点状检测域(field)(其因此与检测参考点一致)的情况下，例如该强度仅在所述点状检测域中被检测。另选地，特别在编码器元件的分布不连续或它们的物理作用的强度分布不连续并且传感器具有延伸的检测域的情况下，与检测参考点有关地通过其距离的确定或通过关于强度峰值(至少)在长度方向上相对于检测参考点的距离的确定来检测编码器元件。在这种情况下，如上所述，检测参考点位于检测域内在传感器内部限定的位置中。例如，通过将通过检测产生的信号的信号强度与参考信号强度进行比较来执行距离确定。在这种情况下，参考信号强度将是在无偏移的检测的情况下可检测的信号强度。这样的参考信号强度能够被存储在系统的控制和评估单元中，或者能够借助于进一步的采样来确定。另选地，例如在传感器具有线性或二维敏感阵列的情况下，借助于位置敏感检测来执行距离确定。如果以光电方式执行检测，则能够例如通过确定位置敏感阵列上的亮度峰值的位置来实现距离，检测器零点优选地表示检测参考点。另选地或另外地，假定存在被实现为图案的代码元素，则能够借助于一个或更多个图案的检测位置来确定距离。

第一传感器的检测参考点与第二传感器的检测参考点之间的距离限定了检测距离。如果传感器之间在长度方向上的距离被选择为比传感器本身的膨胀大得多，则基本上由传感器距离给出检测距离，或者换句话说，能够在这些情况下假定检测距离与传感器距离相等。

在根据本发明的第一组系统中，由尺寸稳定且抗老化的材料组成的、用于高度准确地确定传感器距离的组件被设计用于系统本身对传感器距离的包含测量的(measurement-containing)确定。“包含测量的”是指为了确定传感器距离，由系统执行测量。为了这个目的，所述组件具有高精确度地限定参考长度的标尺。

在根据本发明的第二组系统中，在被并入到系统中之前，由制造商高精确度地测量传感器距离，并且它的值被存储在该系统的控制和评估单元中。在该第二组中，由尺寸稳定且抗老化的材料组成的组件凭借该组件用作使第一传感器和第二传感器相对于彼此位置固定的基板而高精确度地确定传感器距离。换言之，传感器按照以下这样的方式被固定到组件，即，特别基于组件的材料的性质，依据这些传感器相对于彼此(至少在长度方向上)的位置与温度和老化无关地来限定这些传感器。在某些实施方式中，传感器距离在并入之前由制造商确定并且被存储在控制和评估单元中；在其它实施方式中，传感器距离能够在并入之后由客户确定并且能够被存储在控制和评估单元中。

根据本发明，组件既具有标尺又用作用于位置固定的基板的实施方式同样是可能的。

如果组件具有标尺，则所述标尺以至多5·10^-6的范围内的、特别在至多4·10^-6或至多1·10^-6的范围内、在针对极其精确的应用的实施方式中在至多5·10^-7的范围内的相对误差来限定参考长度。参考长度的值优选地在组件的并入之前由制造商确定，并且被存储在系统的控制和评估单元。另选地，在某些实施方式中，参考长度或标尺长度的值能够在并入之后由客户以干涉测量方式确定，并且能够被存储在控制和评估单元中。

在某些实施方式中，由标尺在其长度方向上的长度限定参考长度。在这种情况下，标尺按照以下这样的方式被实现(即标出尺寸和布置)，即，可由第一传感器检测到一个标尺端部，并且可由第二传感器检测到另一个标尺端部。该组件和传感器距离因此以互相协调的方式被标出尺寸，使得标尺端部位于传感器的检测域内，并且该组件至少在标尺端部处具有这样的物理性质：借助于该物理性质，可由传感器检测该组件。例如，假定存在磁-电子传感器单元，则标尺端部具有磁区域；假定存在电容-电子传感器单元，则标尺端部具有电介质区域；假定存在感应-电子传感器单元，则标尺端部具有金属区域。传感器距离通过相对于第一传感器的检测参考点被检测的一个标尺端部和相对于第二传感器的检测参考点被检测的第二标尺端部来确定，为此目的，选择性地还考虑和评估所检测的测量信号的强度。借助于所存储的参考长度，根据标尺端部相对于检测参考点的位置的知识来确定当前检测距离或传感器距离。

在光电系统的情况下，标尺端部能够例如通过投影或通过反射被投影在两个位置敏感光传感器上，并且能够相对于检测参考点来确定这两个传感器的两个亮暗过渡的位置。可选地，该系统具有用于使标尺成像在光传感器上的成像光学单元，该成像光学单元能够被固定到该组件或集成在组件中。这两个亮暗过渡之间的距离与参考长度对应(如果针对传感器的成像行为通过以前测量的校正值恰当校正，则所述校正值被存储在控制和评估单元中)，使得根据传感器上的两个亮暗过渡的位置和参考长度来计算当前的检测距离或传感器距离。

另选地或另外地，在某些实施方式中，标尺具有包括代码元素的绝对和/或增量位置代码。在这种情况下，由代码元素之间的距离来限定参考长度。通过传感器对至少一个代码元素的检测，可由该系统借助于存储在控制和评估单元中的信息来确定关于代码元素的位置值。为了这个目的，相互协调传感器距离和这些代码元素在标尺上的布置，使得在每种情况下可由第一传感器和第二传感器检测至少一个代码元素。在包括线传感器或面积传感器的某些实施方式中，在每种情况下每个传感器检测到超过一个代码元素，并且为了提高准确度和/或可靠性，借助于第一传感器和第二传感器的多对代码元素冗余地确定传感器距离。为了确定传感器距离，相对于第一传感器的检测参考点地检测到至少一个第一代码元素，并且相对于第二传感器的检测参考点检测到至少一个第二代码元素。这或者通过传感器单元和标尺的恒定相对定位来执行，或者凭借以下方式来执行，即，首先由第一传感器检测第一代码元素，然后改变相对定位，使得由第二传感器检测第一代码元素并且由第一传感器检测第二代码元素，其中，选择性地，在改变相对定位期间同样检测介于中间的代码元素。

借助于所存储的关于所述至少两个检测到的代码元素的位置代码信息和所存储的参考长度来确定当前的检测距离或传感器距离。参考长度由两个代码元素之间的距离来限定。假定存在增量码(incremental code)，则将两个直接相邻的代码元素之间的距离限定为参考长度，并且通过对第一代码元素与第二代码元素之间的代码元素的距离进行求和来确定传感器距离。为了这个目的，该系统或者具有另外的传感器，和/或所述传感器被实现为线传感器或面积传感器和/或所述传感器相对于标尺移动。

假定存在绝对码(absolute code)，则存储可作为第一代码元素和第二代码元素联合检测的这样的代码元素之间的距离，使得与所检测的第一代码元素和第二代码元素相关联的距离被取回以确定传感器距离。另选地，通过以下过程来确定传感器距离，即，在一个步骤中所检测到的第一代码元素和第二代码元素之间的距离被计算为与相关联的存储的位置值的差。如果代码元素相对于检测参考点具有偏移，则其相对于该检测参考点的距离在确定的距离传感器的过程中被随附地考虑在内。

在第一实施方式中，由尺寸稳定且抗老化的材料组成的组件被布置在编码器处，其中，在某些实施方式中，该组件与该编码器一起可按照以下这样的方式形成一单元，即，该单元作为整体可相对于传感器单元移动。在其它实施方式中，该单元是固定的，而传感器单元相对于编码器移动。在某些实施方式中，该组件由于邻接于编码器的一个端部而形成该编码器的一种延伸，其中，在这些实施方式中，该组件包含具有代码元素的标尺。在相同类型的其它实施方式中，该系统在编码器的每个端部处都具有相应的组件，每个组件本身都使得能够确定传感器距离。在这些实施方式中，为了确定传感器距离，使传感器单元沿着长度方向相对于编码器移位一定量，使得超出该编码器的端部并且第一传感器和第二传感器能够检测标尺。

如果传感器在它们的检测域方面在相对于长度方向的正交方向上比编码器宽，例如，如果它们被配置为面积传感器，则关于对于待沿着长度方向直接布置在编码器旁边的多个组件的更短的位移行程，它是有利的，这些组件的每个本身都使得传感器距离能够被确定，使得能够在沿着长度方向的多个地点(locations)确定传感器距离。

作为对编码器上的布置的另选方案，在另外的实施方式中，组件被布置在传感器单元上，使得该组件可相对于编码器移动。在这种类型的实施方式的第一变型中，该组件再次包含具有代码元素的标尺。为了使能检测到标尺，所述标尺被布置在这些传感器的检测域中，为了该目的，组件有利地在面向传感器的侧面上具有标尺。

为了使能检测代码元素以确定传感器距离，在被布置在传感器单元上的情况下，所述组件至少部分地覆盖第一传感器和第二传感器的检测域。为了使能检测到位于组件后面的编码器元件(如从传感器观看的)，尽管这个覆盖范围，在某些实施方式中，所述组件以如下这样的方式实现，即，该组件具有至少基本上能传递物理性质，借助于该物理性质，编码器元件被传感器检测到。这能够通过组件材料参数(诸如成分、厚度或结构)的相应选择来实现。为了更好区分编码器元件和代码元素的检测，能够使用可以对其各自的检测进行区分的物理性质。例如，来自编码器元件的检测到的测量信号的强度能够与代码元素的强度明显地区分开。

如果编码器元件被光学地检测到，则组件或标尺的材料的厚度或类型被选择成使得它对于照射或透照编码器的光是透明的。在某些实施方式中，使用在每种情况下都具有不同的波长、偏振状态的光或者能够基于频率调制进行区分的光来照亮编码器元件和代码元素。

如果传感器被实现为面积传感器，使得它们不仅在长度方向上而且在与该长度方向正交的方向上延伸，则另选地在不考虑传导率的情况下选择组件的材料，并且取而代之地在所述正交方向上按照以下方式使所述组件严格地成形，即，在该方向上，所述组件仅部分地覆盖所述传感器的面向编码器的侧面。换句话说，在这样的实施方式中，越过组件或标尺检测到编码器元件。编码器被相应地设计为在所述正交方向上比所述组件宽，或者按照相对于所述组件在所述正交方向上偏移的方式布置。

相应能传导或严格成形的组件在该组件被布置在编码器处的情况下也提供了优点。通过示例的方式，这种组件可固定地安装在编码器上(并且因此在编码器与传感器单元之间)。通过这种方式，组件可沿着长度方向任意定位，这在较短的位移行程方面是有利的。在某些实施方式中，该系统在沿着长度方向的不同地点处具有多个这样的组件，这些组件中的每一个本身都使得传感器距离能够被确定，使得能够在沿着长度方向的多个地点处确定传感器距离。此外，由此能够实现可以由用户或者如果合适的话仅在必要时以自动方式灵活地安装到编码器的组件。如果可以假定在测量期间不存在改变传感器距离的环境影响，或者如果在特定的测量任务期间传感器距离的改变是不重要的，则在测量之前，所述组件被安装到编码器或安装在编码器上以便确定传感器距离，随后被再次移除，并且在没有该组件的情况下执行测量。在这样的情况下，对组件的传导率或严格成形的要求降低或者是不必要的。

在包括具有限定参考长度的标尺的组件的系统中，传感器距离因此由通过传感器单元检测的所述标尺的至少一部分来确定。结果，能够在任何时间(特别在与借助于编码器的位置确定的相同时间)由该系统本身高精确度地确定传感器距离，使得即使有环境影响(诸如热作用或老化现象)，也可获得实际传感器距离的高精度的知识。

可选地或附加地，由尺寸稳定且抗老化的材料组成的组件(其热膨胀系数的绝对值在0至5·10^-6K^-1的范围内)用作基板，所述基板在第一传感器和第二传感器的相对于彼此的位置方面固定第一传感器和第二传感器。在这种情况下，由制造商通过测量来确定传感器距离，而相对误差在至多5·10^-6的范围内，特别在至多4·10^-6或至多1·10^-6的范围内，在针对极其精确的应用的实施方式中在至多5·10^-7的范围内。

在第一实施方式中，借助于组件凭借以下事实来位置固定第一传感器和第二传感器，即，第一传感器和第二传感器在组件上横向支承，并且在每种情况下凭借在该组件的方向上被施加到它们的力而保持在该组件上支承的这个位置。这些力将这些传感器压在组件上，结果，它们相对于彼此的距离是恒定的。所述力是由具有传感器单元的弹簧或夹紧装置产生的。这样的弹簧或夹紧装置能够将传感器从外壳或底座(mount)压在组件上，或者能够一个端部被固定到组件本身以便通过压缩力将传感器保持在组件上。为了提高在该位置的位置稳定性，在某些实施方式中，所述组件具有支承边缘，这些支承边缘在长度方向上伸展，并且传感器通过端部部位支承在这些支承边缘上。所述组件被直接固定到传感器单元的壳体或传感器单元的某些其它部件(例如印刷电路板或底座部件)。

在另选实施方式中，用于位置固定的第一传感器和第二传感器固定地连接到所述组件，所述组件被成形为一种桥，该桥将两个传感器连接到彼此并且具有两个支柱，这两个传感器被固定到这两个支柱的底部。固定位置优选地位于背向编码器的侧面处。特别地，如果传感器和组件具有显着不同的热膨胀系数，则考虑到足够强度，使得传感器与组件之间的连接点(connection location)尽可能地小是有利的，以避免在由于不同的膨胀导致的热流的情况下的机械应力。在这种情况下，如果传感器连接到印刷电路板并且由该印刷电路板支承，则该组件的大部分部件被嵌入在该印刷电路板中，或者仅所述组件的支柱穿过该印刷电路板，为了这个目的，印刷电路板能够在长度方向上的该位置处被中断。在某些实施方式中，除了位置固定功能以外，组件还采用了传感器承载功能。

如果第一传感器和第二传感器的检测参考点不位于各自到热稳定基板的固定位置的区域内，并且如果传感器材料的热膨胀系数或传感器在热作用下的热膨胀不是可忽略的小，则检测参考点相对于固定位置的位置可由于传感器本身的热膨胀而移位。为了使检测距离即使在这样的情况下也保持恒定，按照相对于相应的固定位置在沿着长度方向的相同方向上偏移相同的量的方式布置检测参考点。因此(在传感器具有相同的热膨胀行为的假设下)，检测参考点相对于彼此的位置以及因此检测距离即使在传感器上存在热作用也保持相同。

在另外的实施方式中，第一传感器和第二传感器通过它们面向编码器的侧面被固定到所述组件，特别优选地借助于粘接剂被固定到所述组件。由于在这种情况下组件完全或部分地覆盖了传感器的检测域，所述组件和粘接剂被构成为使得它们允许对编码器元件的检测，类似于如上面进一步描述的具有标尺的组件的构成。

在某些实施方式中，另选地，传感器在每种情况下被划分为两个区域。第一区域是实际传感器，该区域被设计用于检测编码器/代码元素。第二区域用于将传感器固定到基板。在某些实施方式中，这样划分区域用于检测由于这些区域横向相对于长度方向的布置导致的越过组件的编码器元件。此外，能够避免由于固定处理的结果对敏感的第一区域造成的损害，这在传感器没有壳体的情况下尤其有利。

由于传感器和安装有这些传感器的单元(组件和/或印刷电路板)的热膨胀系数不同，因此在热作用下会出现机械应力。如果传感器和安装有这些传感器的单元的相对位移可以被提供容差，则在某些实施方式中，连接点被柔性地实现，使得传感器和组件或印刷电路板能够在被预期的热导致的线性膨胀的范围内相对于彼此移动。如果传感器被所述组件按照相对位移是不利的方式位置固定，则另选地，连接点被实现为刚性的，并且传感器按照以下这样的方式被实现，即，主要也考虑到检测参考点的位置和测量精度，它们可以在不损害它们的功能的情况下吸收出现的机械应力。为了这个目的，例如按照以下方式选择传感器的材料和形状，即，即使在压力下，传感器也不变形或者仅以它们的特性或测量精度不降低这样的限定方式变形。在某些实施方式中，另选地，组件和传感器由相同的材料组成或者由具有绝对值在0到至多5·10^-6K^-1的范围内的相同热膨胀系数的材料组成。由于根据本发明的系统有利地具有没有外壳的传感器(其按照当今的现有技术由硅制造)，因此在这些另选实施方式中，组件优选地同样由硅或由具有与硅的热膨胀系数相同或非常相似的热膨胀系数的材料制造。

有利地与前面段落中描述的问题相适应地来实现传感器和安装有这些传感器的单元(组件和/或印刷电路板)之间的连接点的实施方式的方式。柔性连接点被优选地实施为软焊接位置，并且优选地通过接合(例如通过阳极接合或晶片接合)来产生具有不同热膨胀行为的单元之间的刚性连接点。不仅可以通过焊接和通过接合，而且可以例如通过粘接或者对本领域技术人员已知的其它工艺来产生具有相同的热膨胀行为的单元之间的连接点。

在某些实施方式中，所述组件具有电导体轨线，经由这些电导体轨线与传感器至少部分地电接触。因此，除了确定传感器距离的功能以外，所述组件还采用了印刷电路板的功能，结果，可以部分或完全地取代传统的印刷电路板。

对于加之于测量结果的精度的非常高的要求，该系统具有温度计，该温度计能够被用于确定组件的温度和/或传感器处的温度。这是因为即使组件的热膨胀系数至多为5·10^-6K^-1，组件的长度的这样的小变化以及因此传感器距离的这样的小变化也可能对特定测量而言仍然是有问题的。对于这些情况，独自通过温度计检测组件的当前温度。此外，在控制和评估单元中存储有与组件材料或传感器材料的热膨胀系数有关的信息的项(例如，组件或传感器在长度方向上取决于与参考温度有关的温度的线性膨胀的值或者热膨胀系数的值)。如果材料(对于所要求的精度)具有热膨胀系数并且该热膨胀系数具有不可忽略的温度依赖性，则选择性地将组件材料对于各种温度的在其对温度的依赖性方面的热膨胀系数或线性膨胀值存储在控制和评估单元中。借助于温度计，为了确定传感器距离，当确定传感器距离时，测量组件或传感器的温度并将其考虑在内。为了这个目的，借助于该温度和所存储的信息来计算组件和/或传感器在长度方向上的热导致的膨胀的值。如果组件具有标尺，则借助于该计算值校正参考长度，并且如果组件充当用于位置固定的基板，则借助于该计算值校正所存储的传感器距离。因此，在这些实施方式中，能够在计算上额外补偿温度变化。另选地或另外地，该系统具有能够有针对性地影响传感器单元的、组件的或传感器的温度的装置。通过这样的冷却或加热，传感器单元的、组件的或传感器的温度有利地保持恒定，结果，避免了温度导致的传感器距离变化。

在某些实施方式中，对于组件材料的热膨胀系数的绝对值，根据本发明的0到至多5·10^-6K^-1的范围适用于253K至343K的温度范围内，其包含低温应用和高温应用。具体地，特定实施方式中指定的绝对值范围适用于288K至303K的温度范围内，其在惯用操作温度的范围内。优选地，对于在有空调的区域在291K至295K的温度范围内的应用特别适用。

在某些实施方式中，制造组件的、尺寸稳定且抗老化的材料的热膨胀系数的绝对值在0至4·10^-6K^-1的范围内，在针对较高精度要求的特定实施方式中，其绝对值在0至1·10^-6K^-1的范围内，在针对具有非常高的制造精度要求的特定实施方式中，其绝对值在0至3·10^-7K^-1的范围内，因此，甚至可更精确地确定传感器距离。在某些实施方式中，传感器和组件按照以下方式相互协调，即，组件材料的热膨胀系数等于传感器的热膨胀系数或者至多与传感器的热膨胀系数相同的量级。

能够根据该系统是否被设计用于计算温度补偿来做出组件材料关于其热膨胀系数的选择。如果不执行计算温度补偿，则在前面的段落中针对组件材料的热膨胀系数的绝对值指定的小范围(特别是0至3·10^-7K^-1的范围)对于传感器距离确定的精度是有利的。相反，根据本发明，如果在计算上将组件温度考虑在内，则这被利用以便在相对小的热膨胀系数的情况下实现较高的精度，或者另选地，在保持相同的精度的情况下，允许热膨胀系数在绝对值方面的高达5·10^-6K^-1的规定值的相对大的值，从而使对组件材料的要求较低，由此能够在组件以及因此系统的制造方面实现成本优势。

在某些实施方式中，用于确定相对位置的系统被设计为线性编码器系统。在这种情况下，编码器被设计为具有形成增量或绝对位置码的编码器元件的实物量具。在特定实施方式，这样的系统是用于沿着测量轴线确定相对位置的3D坐标测量机(CMM)的部分。

在大多数实施方式中，第一传感器与第二传感器之间的距离在1mm至100mm的范围内。特别地，假定存在光电或电容-电子传感器单元，则传感器距离选择性地在5mm至50mm的范围内，并且对于诸如用在CMM中这样的特定应用的实施方式具有例如在10mm至30mm的范围内的距离传感器。20mm的传感器距离在这里也被证明是特别有利的。

能够与单独的编码器元件或编码器元件组之间的距离无关地限定传感器距离。因此，本发明提供了以下优点：必须仅按照相互协调的方式选择传感器距离和编码器元件距离，以便在一个步骤中可由第一传感器检测到至少一个编码器元件并可由第二传感器检测到至少一个编码器元件。这不是必要的，例如，对于以适应于按照以下这样的方式形成位置代码的编码器元件的布置的传感器距离：在一个步骤中，可由第一传感器和第二传感器检测特定位置代码段。同样地，能够与是否使用绝对或增量位置码无关地实现根据本发明的系统。另外，能够与组件材料无关地选择制造编码器的材料。这对于要由相同的材料组成的编码器和组件是没有必要的，对于它们具有相同的热膨胀系数也是没有必要的。因此，从多个角度来看，根据本发明的系统提供了针对编码器和/或传感器单元的设计具有更大自由度的优点。此外，由于编码器关于材料性质的制造要求与组件关于材料性质的严格制造要求不相同，因此至少根据本发明的包括长编码器(其因此涉及材料的高费用)的系统导致比在根据现有技术的用于确定相对位置的精密系统的情况下较低的系统制造成本。

此外，在本发明中的情况下，有利的是，由于尺寸稳定且抗老化的组件，可在任何时间高精确度地确定第一传感器与至少第二传感器之间的距离，也就是说包括在实际测量期间，即在传感器单元与编码器之间的相对位置确定期间。传感器距离由于组件和传感器的布置而随时间保持不变和/或其当前值能够通过所述组件高精确度地测量，而为了这个目的无需外部测量装置。

此外，能够有利地与编码器元件的检测方式无关地实现根据本发明的系统。该检测能够基于光学原理、电容性原理、感应原理、磁性原理或其它物理原理。此外，在某些实施方式中，有利地按照以下方式设计该系统，即，对于用于其中传感器距离不重要并且因此没有必要使用多个传感器的位置确定的测量，能够选择性地仅使用一个传感器或传感器的特定组合。

本发明还涉及一种用于高精确度地确定根据本发明的系统的传感器距离的方法，所述系统包括第一传感器、至少一个第二传感器以及由尺寸稳定且抗老化的材料组成的组件。借助于所述组件，或者凭借传感器相对于彼此通过组件被位置固定在测量和存储的位置这一事实确定传感器距离，或者凭借以下事实确定传感器距离：组件具有限定参考长度的标尺，传感器检测至少标尺的部分并且它们相对于彼此的距离可借助于标尺的参考长度来确定。在这种情况下，组件的材料具有这样的热膨胀系数：在绝对值方面，其值在0至5·10^-6K^-1的范围内，特别在0至1·10^-6K^-1的范围内，尤其在0至6·10^-7K^-1的范围内。在此情况下，以正好相同量级的精度确定或测量参考长度。

如果组件具有标尺，则在某些实施方式中，参考长度等于标尺的长度。参考长度被存储在系统的控制和评估单元中。在这种情况下，借助于所存储的参考长度，凭借由第一传感器检测一个标尺端部和由第二传感器检测第二标尺端部来确定传感器距离。另选地，标尺具有由代码元素组成的位置代码，并且由代码元素之间的距离来限定参考长度。在此情况下，所述代码元素之间的距离被存储为参考长度，或借助于针对代码元素存储的的位置值来计算。借助于所存储的参考长度，凭借由第一传感器检测至少一个代码元素和由第二传感器检测至少一个代码元素来确定传感器距离。假定存在增量码，则如果合适的话，同样检测介于中间的代码元素，为了这个目的，该系统还具有传感器，和/或所述传感器被设计为线传感器或面积传感器和/或所述传感器相对于标尺移动。

在用于高精确度地确定传感器距离的该方法的情况下，选择性地确定由尺寸稳定且抗老化的材料组成的组件的温度。借助于存储在控制和评估单元中的与组件的热膨胀行为有关的信息，在确定传感器距离时将所测得的温度考虑在内。例如，组件材料的热膨胀系数的值或组件在每种情况下依赖于温度的线性膨胀被存储在控制和评估单元中。假定存在具有标尺的组件，则由标尺的长度或位置代码元素之间的距离来限定参考长度，或者假定存在绝对码，则根据所测得的温度来校正分配给代码元素的位置。如果组件充当用于相对于彼此位置固定传感器的基板，则在限定的温度下测量传感器距离，并且如果必要的话与所限定的温度一起存储在控制和评估单元中，借助于所测得的温度来校正所存储的传感器距离。

本发明还包括计算机程序产品或由电磁波体现的计算机数据信号，其包括用于控制或执行用于高精确度地确定传感器距离的所述方法的程序代码。能够由所述系统本身或者借助于适当的数据传送装置(例如，通过连接的计算机单元)全部或部分外部地监督和执行所述方法。

附图说明

下面基于在附图中示意性例示的示例性实施方式纯粹通过示例的方式更详细地描述根据本发明的用于高精确度地确定传感器距离的系统和方法。在图中，用相同的附图标记来标识相同的部件。通常不是按照真实比例的方式来例示所描述的实施方式，它们也不应当被理解为限制。

在图中，具体地：

图1示出了根据现有技术的用于确定相对位置的测量装置的侧视图的示意性概览示图；

图2示出了根据本发明的包括由尺寸稳定且抗老化的材料组成的组件并具有标尺的系统的一个实施方式的侧视图的示意图；

图3a和图3b示出了根据本发明的包括由尺寸稳定且抗老化的材料组成的组件并具有标尺的系统的第二实施方式，在图3a中，侧视图与图2类似，并且在图3b中，沿着图3a的剖面线B-B；

图4示出了根据本发明的包括由尺寸稳定且抗老化的材料组成的组件并具有标尺的系统的另一实施方式的侧视图的示意图；

图5示出了根据本发明的包括将传感器单元的传感器固定在它们的位置中的由尺寸稳定且抗老化的材料组成的组件的系统的一个实施方式的侧视图的示意图；

图6a至图6c示出了根据本发明的包括将传感器单元的传感器固定在它们的位置中的由尺寸稳定且抗老化的材料组成的组件的系统的第二实施方式的平面图(图6a)和截面图(图6b和图6c)的示意图；

图7示出了根据本发明的包括将传感器单元的传感器固定在它们的位置中的由尺寸稳定且抗老化的材料组成的组件的系统的另一实施方式的侧视图的示意图；

图8示出了根据本发明的包括将传感器单元的传感器固定在它们的位置中的由尺寸稳定且抗老化的材料组成的组件的系统的另一实施方式的侧视图的示意图；

图9示出了根据本发明的作为包括由尺寸稳定且抗老化的材料组成的组件和用于确定该组件的温度的温度计的测量装置的部件的系统的侧视图的示意图；以及

图10a和图10b示出了两种组件材料的热膨胀系数的温度依赖性曲线。

具体实施方式

图1示出了根据现有技术的作为测量装置的部件的、用于确定相对位置的系统100的侧视图的示意性概览示图。系统100包括具有编码器元件3c的细长编码器3，例如沿着其长度方向(箭头E)具有光学码道的实物量具作为编码器元件3c，所述光学码道具有交替的亮增量和暗增量。此外，系统100具有包括第一传感器6a和第二传感器6b的传感器单元4，例如在光电传感器6a和6b的情况下，该传感器单元4用于通过编码器元件3c的投影(shadowcasting)或光学成像来检测编码器元件3c。传感器单元4是读取头1的部分，读取头1还具有控制和评估单元2。这种测量装置可以是3D坐标测量装置的一部分，为此目的，编码器元件3c对位置值进行编码。传感器6a和6b按照彼此分隔开距离d的方式固定到基板27。基板27是例如底座或者例如印刷电路板(PCB)，传感器6a和6b安装并电连接在基板27上。另外，基板27可以用于传感器单元4的壳体4a与其它组件(传感器6a和6b等)之间的连接。每个传感器6a和6b分别被设计用于检测至少一个编码器元件3c，作为检测的结果，可在一个步骤中检测至少两个编码器元件。根据所检测到的编码器元件3c产生的传感器6a和6b的电输出信号通过控制和评估单元2来评估。编码器3和读取头1在编码器3的长度方向(箭头E)上可相对于彼此移动。作为所例示的使用细长编码器3的实施方式的可能另选，在本领域中公知这样的系统100：它们具有细长的传感器单元4，细长的传感器单元4具有包括单独的传感器6的同样的长的传感器阵列，这些单独的传感器6检测可相对于它们移动的小膨胀的编码器3。其一个充分已知的例子是通过特定形状的电介质(如编码器3)的延长的电极结构(作为传感器单元4的部分)的电容检测。

对于两个传感器6a和6b在每种情况下限定检测参考点R。各个检测参考点R的传感器内部位置是已知的并存储在控制和评估单元2中。通过以下事实来区分这种检测参考点R：通过借助于独立的传感器6a和6b检测编码器3的与所述检测参考点R有关的编码器元件3c，能够确定所述传感器6a和6b与编码器元件3c之间以及读取头1与编码器3之间的至少与长度方向(箭头E)有关的明确的相对位置。为了这个目的，要么检测代码元素3c'，代码元素3c'在长度方向(箭头E)上相对于检测参考点R没有偏移地定位(即，位于虚线11上)，要么在不同的代码元素的情况下，确定该代码元素在长度方向(箭头E)上相对于检测参考点R的距离(即，代码元素相对于虚线11的距离)。在具有PSD元件(位置敏感装置)的光电传感器6a和6b的情况下，检测参考点R有利地是限定的光敏传感器区域的零点。传感器区域上的零点或检测参考点R的位置是已知的并存储在控制和评估单元2中。距离被有利地确定为通过检测照射的像素与零点之间的距离。第一传感器6a的检测参考点R和第二传感器6b的检测参考点R之间的距离限定了检测距离。第一传感器6a和第二传感器6b之间的距离d大体上给出了检测参考点之间的距离，因此大体上给出了检测距离。在根据现有技术的传感器单元4的情况下，传感器距离d会不经意地改变。作为改变环境影响和/或老化现象的结果，基板27会变形。通过示例的方式，由于印刷电路板中的电流导致的热量释放会导致印刷电路板的不可忽略的膨胀。作为形状变化的结果，固定到印刷电路板的传感器6a和6b之间的距离d也存在变化，因此检测距离也存在变化，这在测量情况下具有不利的影响。

图2至图9例示了根据本发明的用于确定相对位置的系统100的实施方式，其中，这些实施方式在每种情况下都具有用于高精确度地确定传感器距离d的组件5，组件5由具有0到至多5·10^-6K^-1的范围内的绝对值的热膨胀系数的尺寸稳定且抗老化的材料组成。适用于此目的的具有0±2.5·10^-7K^-1到0±5·10^-6K^-1的范围内的热膨胀系数的所谓超低热膨胀材料(ULE)是例如Nexcera(零膨胀陶瓷)或超高纯度INVAR 36。凭借组件5具有限定的参考长度的标尺的事实和/或凭借组件5用作基板以及第一传感器6a和第二传感器6b或任意另外的传感器6c通过组件5相对于彼此被固定在它们的位置中(这在下文中用术语“位置固定(positionally fixed)”来表示)的事实，通过组件5来实现传感器距离d的高精度确定。因为组件5主要在长度方向(箭头E)上没有经受任何变形，所以作为温度影响和/或老化的结果，传感器6a至6c相对于彼此的位置因此也以不变的方式被限定。在某些实施方式中，组件5额外地用于将传感器6a、6b和/或6c机械连接至传感器单元4的壳体4a。在这种情况下，在某些实施方式中，借助于编码器3的相对位置的确定与借助于组件5的传感器距离d的确定同时执行。编码器3优选地具有光学可检测的编码器元件3c，或者被设计用于根据作用的电容性原理、磁性原理、感应原理或某些其它物理原理来检测编码器元件3c。

根据本发明的实施方式包括具有上述特性的至少一个尺寸稳定且抗老化的组件5、5a-c和用于电连接传感器6a-6c的印刷电路板。示例1至7中的印刷电路板是PCB20。在根据图8的实施方式中，通过由尺寸稳定且抗老化的材料组成的组件5a-c来实现印刷电路板的功能，组件5a-c为此具有电导体轨线(track)以及至传感器6a、6b和6c的电连接和机械连接。在根据图1至4和图7的实施方式中，由PCB 20来保持或承载传感器6a-6c，在根据图5和图6a-c的实施方式中，由PCB 20和组件5来保持或承载传感器6a-6c，在根据图8的实施方式中，仅由组件5来保持或承载传感器6a-6c。优选地经由球栅阵列(BGA)7实现传感器6a-6c与PCB 20之间的连接。

图2至图4示出了根据本发明的系统100的实施方式，系统100包括具有以上指定特性的组件5和具有用于确定传感器距离d的目的的标尺15。标尺15限定了用于确定传感器距离d的参考长度。为了这个目的，标尺在并入组件5之前被高精确度地测量，使得参考长度具有至多5·10^-6的相对误差，在以甚至更精确的测量为目的的特定实施方式中具有至多1·10^-6的相对误差，对于极精确的应用具有至多5·10^-7的相对误差。

根据本发明，根据图2的实施方式包括具有标尺15的组件5，组件5与编码器3的一端相邻。标尺15具有由代码元素15c组成的位置代码，可根据与编码器元件3c相同的作用的物理原理通过传感器单元4来检测这些代码元素15c。因此，假定存在光电传感器单元4，通过示例的方式，借助于投影或光学成像，选择性地通过确定代码元素15c或编码器元件3c的成像的大小比率和/或由于与传感器的长度方向(箭头E)垂直的距离相对于编码器3或组件5的变化确定在成像大小比率上可能发生的变化来检测代码元素15c。传感器单元4具有包括多个独立传感器6的线性阵列16，例如在每种情况下都具有1024×1个像素的CMOS阵列或CCD阵列。阵列16内的每个传感器6的位置是已知的，并存储在控制和评估单元2中。阵列16的传感器6中的两个传感器用作参考点传感器6a和6b，其中，由第一传感器6a的位置和第二传感器6b的位置来限定相应的检测参考点R，并且因此限定了检测和传感器距离d。由制造商和/或由用户借助于控制和评估单元2通过配置来限定阵列16的哪些传感器被分别用作第一传感器6a和第二传感器6b。由尺寸稳定且抗老化的材料组成的组件5由于其在编码器3的端部处的布置而对应于编码器3的外延。组件5的长度至少在长度方向上对应于传感器距离d，其中，考虑到由于热量的作用导致的传感器距离d的预期增加，稍微更大的长度是有利的。在替代实施方式中，与传感器距离d相比显著更大的组件5的长度以及从而标尺15的长度被用于增加传感器距离d的确定的精度。组件5可以被布置在编码器3的两个片段之间，而不是被布置在编码器3的一端。出于成本的原因，由在尺寸稳定和抗老化方面不如组件5的材料来生产编码器3。此外，例如对于由代码元素15c形成的布置密度、取向或图案，编码器元件3c的布置可以偏离代码元素15c的布置。代码元素15c的位置值被精确地确定并存储在控制和评估单元2中，因此能够确定两个代码元素15c之间的距离。借助于标尺15确定传感器距离d，为此目的，例如通过读取头1的移动将传感器单元4定位在组件5的对面。此后，第一传感器6a检测到至少一个代码元素15c，并且第二传感器6b检测到另一个代码元素15c，并且两个代码元素15c'和15c″之间的距离被用作参考长度。假定存在绝对代码，为此借助于存储在控制和评估单元2中的那些在被分配给这两个代码元素15c'和15c″的两个位置之间形成差。假定存在由相等间隔的代码元素15c组成的增量代码，检测在两个代码元素15c'和15c″之间的所有代码元素15c并且形成相应数目的代码元素距离的总和，其中，代码元素15c之间的距离作为参考长度被存储在控制和评估单元2中。在本实施方式中，因为组件5被布置在编码器处并且因此容易接近，所以在安装系统100之后也能够由客户执行用于限定参考长度的标尺15的测量，而不是在并入组件5之前。

在根据图3a和图3b的根据本发明的系统100的实施方式中，系统100具有组件5，该组件5仍然由尺寸稳定且抗老化的材料制成并且包括具有由代码元素15c组成的位置代码的标尺15。与以前的实施方式相反，组件被布置在传感器单元上4。组件5被固定到如PCB 20和20'的传感器单元的壳体4a，并且被实现为具有平行六面体主体的成形件(shapedpiece)，该平行六面体主体包括具有标尺15的第一部分15'的第一悬臂25'和具有标尺15的第二部分15″的第二悬臂25″。标尺15的第一部分15'完全位于线传感器6a的检测区域中，并且标尺15的第二部分15″完全位于线传感器6b的检测区域中。作为对所例示的实施方式的另选方案，所述组件可以仅包括具有位置代码的一个悬臂，该悬臂在长度方向(箭头E)上从第一传感器的开端延伸到第二传感器的末端，使得标尺15的一部分位于传感器6a的检测区域中并且标尺15的一部分位于传感器6b的检测区域中。传感器6a和6b被固定到PCB 20，并且标尺15的部分15'和15″被设置在编码器3与传感器6a和6b之间。与根据图2的步骤类似地确定传感器距离d：在每种情况下，由第一传感器6a检测至少一个代码元素15c'，并且由第二传感器6b检测至少一个代码元素15c″，在与检测参考点R有关的每种情况下。在目前的情况下，为了产生与检测参考点R的关系，在每种情况下都确定代码元素15c'和15c″相对于各自的检测参考点R在长度方向(箭头E)上的距离，因为两个任意选择的代码元素15c'和15c″在长度方向(箭头E)上不位于相对于各自的检测参考点R的线11上，而是相对于线11在某种程度上偏移。该示例中的检测参考点R位于传感器6a和6b的中心，但是通常可以任意选择它们的位置。借助于存储在控制和评估单元2中的信息确定的两个检测的代码元素15c'和15c″之间的距离用作用于确定传感器距离d的参考长度，其中，在目前的情况下，在确定检测距离时将代码元素15c'和15c″与检测参考点R之间的距离考虑进去。为了使得在假定存在增量代码的所有情况下都能够确定传感器距离d，在将标尺15分为两个部分15'和15″的例示划分的情况下，应当注意确保可分别由传感器6a和6b检测彼此相距已知距离的两个区分的代码元素15c。这些被区分的代码元素15c例如是相应的最外面的代码元素或由线粗细区分的背离其余代码元素15c的代码元素。

在本实施方式中，如从传感器6a和6b观看到的，具有编码器元件3c的编码器3被布置在标尺15的后面。然而，为了使得编码器元件3c能够被传感器6a和6b检测，组件5或标尺15的区域使得它允许检测编码器元件3c。通过示例的方式，在电容传感器6a和6b的情况下，组件5由能透过编码器元件3c的电场的材料组成，并且在光学传感器6a和6b的情况下，组件5由能相应地透射照射编码器元件3c的光的材料组成。

为了区分所检测的测量信号是被分配给代码元素15c还是编码器元件3c，借助于可区分的特征来执行检测。这能够例如通过代码元素15c和编码器元件3c的不同布置来实现，例如关于由代码元素15c形成的布置密度、取向或图案。另选地，在光学情况下，因此通过编码器元件3c和代码元素15c的不同强度透射率或反射率对相同的光进行不同的调制，代码元素15c的物理作用变量的检测强度可以明显偏离编码器元件3c的物理作用变量的检测强度。另选地，能够通过具有不同波长的光来实现区分，如图3b中所例示的。

图3b示出了用于根据图3a的实施方式的布置，其中，在每种情况下以光电方式但使用具有不同波长的光来检测编码器元件和代码元素。图中示出了沿剖面线B-B与从图3a的传感器单元4或编码器3的长度方向(箭头E)成直角的剖视图。由使用具有第一波长λ1的光照射的编码器3来检测编码器元件3c，为此目的，将例如照射单元19a布置在图3b中的传感器单元4的左边。光λ1被编码器反射，辐射通过组件5并被传感器单元4的传感器6a检测。根据投影原理或另选地利用成像光学单元(未例示)通过使用具有可以与第一波长λ1不同的第二波长λ2的光来透照(transillumination)标尺15以检测代码元素15c，为此目的，将照射单元19b布置在图中的传感器单元4的例如右边。为了从下方将来自照射单元19b的光引导至标尺15上，系统100具有包括具有反射镜17的L形反射镜托架(夹子)18的光学单元17/18。光学单元17/18和照射单元19a、19b可与传感器单元4一起相对于编码器3移动。按照以下这样的方式塑成具有标尺15的组件5：它理想地不影响具有第一波长λ1的光(也就是说，对具有第一波长λ1的光是透明的)，但是凭借代码元素15c或者相反地标尺15的其余部分对具有第二波长λ2的光是不透明的事实，代码元素15c对具有第二波长λ2的光进行调制。为了这个目的，第一波长λ1和第二波长λ2例如是在不同的光谱范围内，例如，第一波长λ1在可见光范围内而第二波长λ2在UV范围内，或者分别是可见光范围内的一个波长和IR范围内的另一个波长。另选地，波长λ1和λ2二者都在相同的光谱范围内，但是对应于可区分的颜色。作为所例示的布置的另选方案，如果照射单元19a和19b被布置在编码器3的后面，如从传感器单元4看到的，则通过透照来检测编码器元件3c，于是能够省去包括反射镜托架17/18的光学单元。在具有静止的传感器单元4和可移动的编码器3的实施方式的情况下，这样的布置是有利的，其中，照射单元19a和19b与传感器单元4一起相对于编码器3移动。于是按照以下这样的方式来实现编码器3或编码器元件3c：它们理想地不影响具有第二波长λ2的光，但是对具有第一波长λ1的光进行调制。另选地，在传感器6a和6b被实现为面积传感器的情况下，能够通过组件5的特定成形来实现不受组件5干扰的编码器元件3c的检测。为了这个目的，严密地成形悬臂25'和25″的组件5，使得悬臂25'和25″在长度方向的正交方向(箭头Y)上仅覆盖面积传感器的部分区域。在这种情况下，编码器3或者比悬臂25'和25″宽或者在所述正交方向(箭头Y)上按照相对于悬臂25'和25″偏移的方式来布置，使得可由传感器6a和6b越过组件5来检测编码器元件3c。

根据图4的实施方式对应于根据图3的实施方式，所不同的是：与根据图3a的实施方式相比，凭借以下的事实来修改组件5：两个悬臂25'和25″在长度方向(箭头E)上短至使得它们仅覆盖传感器6a和6b的检测区域的一小部分(区域14'和14″)。因此，与传感器6a和6b是否是面积传感器无关，可以使用传感器6a和6b的检测区域的大部分不受干扰地检测编码器元件3c。在本实施方式中，被用作用于确定传感器距离d的参考长度的是标尺15在长度方向(箭头E)上的整个长度L(即标尺端部13之间的距离)，使得位置代码是不必要的。为了这个目的，标尺15的长度L作为制造商测量的结果而精确地已知，并且被存储在控制和评估单元2中。面向传感器6a和6b的相应标尺端部13可由所述传感器6a和6b相对于各自的检测参考点R借助于标尺端部相对于各自检测参考点R的投影区或投影线14'或14″的位置的确定来检测，其结果是，可借助于所存储的参考长度L来确定传感器距离。在光电传感器单元4的情况下，能够通过相同的光λ来检测标尺端部和编码器元件3c。为了这个目的，例如，如从传感器6a和6b看到的那样，照射单元19被布置在编码器3的后面。另选地，能够利用如图3b中例示的具有编码器3的照射和反射镜托架17/18的照射的布置，特别在每种情况下使用不同波长的光。通过透照来检测编码器元件3c。在所例示的布置中，标尺15对来自照射单元19的光λ至少基本上不透明，或者在标尺端部13上具有对光λ进行调制的标记，由于这个原因，标尺端部13的位置被检测为各个传感器6a和6b上的暗区域14'或14″(其表示标尺15的一部分的投影)的位置。可借助于传感器6a或6b上的亮-暗边界线的位置或者借助于传感器6a或6b上的整个区域14'或14″的形心的位置来确定区域14'或14″的位置。借助于在两个传感器6a和6b的传感器领域中的标尺端部13的两个检测到的位置以及因此标尺端部13相对于相应检测参考点R的距离(其对应于在长度方向(箭头E)上相对于虚线11的距离)，并且借助于所存储的标尺长度L，确定出当前的传感器距离或检测参考点R之间的距离。在某些实施方式中，为了进一步提高传感器距离确定的精度，悬臂25'和25″具有附加的透光狭槽，其结果是，在区域14'或14″的区域中发生附加的边缘过渡，这些附加的边缘过渡同样被用于确定传感器距离d。

如果传感器6a和6b被实现为在长度方向上延伸5mm至10mm的线性传感器或面积传感器，则传感器6a和6b之间的距离d例如在10mm至30mm的范围内，优选为20mm±2mm。通过组件5限定或确定传感器之间的精确距离(即传感器距离d)。在并入组件5或传感器6a、6b或固定有传感器6a、6b的组件5之前或者由用户在现场来执行组件5的测量或组件5和/或传感器距离d的测量，其中，组件5的测量也被理解为意指其标尺15或其参考长度的测量。高精确度地执行测量，即具有至多5·10^-6的绝对值的误差。例如，为了这个目的可以使用已知的方法，诸如通过干涉仪的测量。测量值被存储在系统100的控制和评估单元2中。

在根据图5至图8的根据本发明的用于确定相对位置的系统100的实施方式中，由具有在0到至多5·10^-6K^-1的范围内的绝对值的热膨胀系数的尺寸稳定且抗老化的材料组成的组件5在每种情况下用作基板，传感器6a-6c通过该基板被位置固定。对于更高精度要求，也有利地使用具有诸如例如具有1·10^-6K^-1或甚至更好的3·10^-7K^-1的绝对值的更低热膨胀系数的材料。与根据现有技术的基板27不同，该基板因此是这样的：它的形状不随时间的推移和/或由于例如环境影响(诸如热作用)改变或仅稍微改变。由于组成根据本发明的组件5以及因此传感器单元的基板的材料的这些特性以及通过基板5对传感器6a-6c的位置的固定，因此无论是由于老化还是由于例如环境影响(诸如热作用)，都不会改变传感器6a-6c之间的距离d。传感器距离d因此被高精确度地确定，其中具有在至多5·10^-6K^-1的范围内的、对于甚至更精确测量的目的在至多1·10^-6的范围内的、对于极其精确的应用在至多6·10^-7的范围内的相对误差。如果传感器单元4具有与传感器6a-6c进行电接触并支承传感器6a-6c的PCB 20，则选择性地以如下这样的方式灵活实现传感器6a-6c与PCB 20之间的连接：传感器6a-6c相对于PCB 20的小位移是可能的，以避免或减小由于热诱导的线膨胀导致的机械应力。为了这个目的，实现了经由相当软的焊接触点(经由在示例中的球栅阵列(BGA)7)的连接。这是有利的，尤其如果传感器6a-6c和PCB 20由具有显著不同热膨胀系数的材料制造，作为其结果，使用刚性固定而不是柔性连接，在热的影响下，在传感器6a-6c或PCB 20处会出现大量机械应力。另选地，严格按照以下这样的方式实现传感器6a-6c和PCB20：它们能够吸收机械应力，不会不利地影响系统性能。

图5示出了根据本发明的系统100的侧视图，系统100包括：编码器3；传感器单元4，其具有通过BGA 7固定到PCB 20的两个传感器6a和6b；以及组件5，其安装到传感器单元4的壳体4a。就它们相对于彼此的距离而言，传感器6a和6b侧向地固定成以停止在用作位置固定基板的组件5处。为了这个目的，已经在每种情况下在组件5的方向上对所述传感器施加力F，使得所述传感器在每种情况下都通过它们面向彼此的侧部压靠基板。可以通过被布置在传感器6a、6b与传感器单元4的壳体4a之间的弹簧部件21或者通过被固定到组件5的一个端部处并按照啮合在各个传感器6a和6b周围的方式将传感器6a和6b压在组件5上的夹紧装置来实现所述施加。另选地，可以通过接合(bonding)的方式将传感器6a和6b侧向地固定到组件5。传感器6a和6b基本上由PCB 20保持。然而，为了更好的稳定性，如图所示，组件5能够被实现为在停止位置处具有支承边缘22的平行六面体。如果组件5具有支承边缘22，在与根据图4的实施方式类似的另选实施方式中，支承边缘22可以另外用于凭借以下事实借助于标尺15(在图5中未例示)通过测量来确定传感器距离d：由传感器6a和6b检测支承边缘22，并且支承边缘22的外端部之间的距离(该距离被存储在控制和评估单元2中)用作参考长度。作为所例示的实施方式的另选方案，其中，组件5和PCB 20不直接连接，也能够将基板5安装到PCB 20。

图6a和图6b示出了根据本发明的包括用作基板的组件5的系统100的第二实施方式。

图6a在平面图中示出了传感器单元4和部分地被传感器单元4遮掩在下面的编码器3。传感器单元4具有仅由虚线指示的PCB 20、两个传感器6a、6b和细长组件5。在每种情况下由被分隔成第一区域z1和第二区域z2的连续材料块来制造传感器6a和6b。第一区域z1由于被设计用于检测编码器元件3c因而是实际的传感器。第二区域z2是不敏感的，而是用作用于固定到组件5的固定区域，结果，两个传感器6a和6b以彼此间隔开的方式被位置固定。

图6b示出了从图6a沿着剖面线B-B从侧面观看时的根据图6a的系统100。明显地，组件5被成形为一种具有两个支柱12的桥，使得组件5通过支柱12穿过PCB20附接到传感器6a和6b，PCB 20选择性地在该位置处被中断。优选地通过接合的方式将传感器6a和6b固定到支柱12，其中，在另选实施方式中，通过其它工艺(诸如粘接或焊接)来执行固定。在本示例中，与传感器区域相比，接合地点8较小，使得固定几乎是点状的。这提供了如下优点：在热作用下，基本上避免了由于固定到热稳定的组件5的传感器6a和6b的热膨胀导致的机械应力。

图6c示出了根据图6a和图6b的系统100的部分区域，其中，仅例示了具有检测参考点R的传感器6a、6b和接合地点8。如所描述的，细长传感器6a和6b在接合地点8处相对于彼此位置固定。在以伸长或平面方式延伸的这种传感器6a和6b的情况下，例如由于热膨胀，所述传感器自身仍然能够变形，其结果是，它们例如沿着长度方向(箭头E)膨胀。这通过与未膨胀的传感器6a和6b比较的两个传感器6a'和6b'示出。如从图6c显而易见的，如果传感器6a和6b的检测参考点R在相同方向上位于距接合地点8相等的距离处并且如果膨胀量对于两个传感器6a和6b是相同的(为了这个目的，传感器6a和6b有利地在结构上相同)，则这不影响检测距离，因为在每种情况下检测参考点R的位置在绝对值和方向方面都相同地改变(由图6c中的底部处的检测参考点R'指示的传感器6a'和6b'在膨胀状态下的新位置)。检测距离(其完全对应于在本示例中的传感器距离d)因此保持恒定(新的传感器距离d'等于旧的传感器距离d，在每种情况下被例示出为虚线11之间的距离)。另选地，能够由在每种情况下按照如下方式选择的接合地点8来实现恒定的传感器距离d，即，使得检测参考点R在每种情况下都位于接合地点8的范围内，并且因此即使在传感器6a和6b变形时也不会移位。

图7示出了根据本发明的系统100的另一个实施方式，从侧面观看时，该系统100包括具有三个传感器6a-6c的传感器单元4。为了将传感器6a-6c相对于彼此以限定距离固定在它们的位置，通过接合的方式将传感器6a-6c面向编码器的侧面将传感器6a-6c固定在用作基板的组件5上。在本实施方式中，组件5没有被赋予支承功能，而是仅仅用于传感器6a-6c沿着长度方向(箭头E)上的位置固定。可以例如通过阳极接合或晶片接合来产生接合地点8。与根据图3a和图3b的实施方式类似，组件5和接合地点8使得它们允许编码器元件3c被检测。换句话说，组件5和接合地点8对于用于编码器元件3c的检测的物理作用变量是至少基本上能递送的。对于光电检测，出于这个目的通过阳极接合的方式产生接合地点8。另选地，与根据图6a、图6b和图6c中的前述实施方式的传感器6a和6b类似，能够将传感器6a-6c划分为用于检测编码器元件3c的第一区域z1和用于接合到组件5的第二区域z2，使得检测区域没有基板和固定材料。这额外地提供了以下优点：能够更容易地避免由于接合对敏感区域的损害。为了减小或防止由于热作用和与其相关联的线性膨胀导致的机械应力，由具有与组件5的热膨胀系数相同的或同样低于组件5的热膨胀系数的热膨胀系数的材料制造传感器6a-6c。在这种情况下，在某些实施方式中，传感器6a-6c和组件5由相同的材料组成，选择性地通过粘接或焊接而不是接合将传感器6a-6c固定到组件5。另选地，按照以下这样的方式选择传感器6a-6c的材料和形状：即使在能够在可能的使用温度的范围(例如从283K至303K或从253K至343K)的情况下出现的这种应力下，传感器6a-6c在尺寸上也是稳定的。

在根据图8的实施方式中，传感器单元4具有由尺寸稳定且抗老化的材料组成的三个组件5a-5c，通过这三个组件5a-5c来位置固定传感器6a和6b，在本示例中，所述传感器的检测参考点R位于传感器中心。为了这个目的，在每种情况下凭借边缘部位24a-24d通过接合地点8将传感器6a和6b固定到组件5a-5c。除了位置固定以外，组件5a-5c也用于承载和电连接传感器6a和6b。为了这个目的，在本示例中通过引线接合9将传感器6a和6b的电连接件连接到组件5a-5c的电导体轨线10。为了减小或防止由于热作用和与其相关联的线性膨胀导致的机械应力，由具有与组件5的热膨胀系数相同的或同样低于组件5的热膨胀系数的热膨胀系数的材料制造传感器6a和6b。另选地，按照以下这样的方式选择传感器6a和6b的材料和形状：传感器6a和6b甚至经得起可能由于热变化导致在形状上出现的这种应力。作为另外的另选方案，按照如下方式设计传感器6a和6b，即，传感器6a和6b按照限定的方式变形，使得不会使编码器元件3c的检测受到不利影响，优选地使得在保持传感器对称性的同时发生弯曲，其中用虚线11作为对称轴。在这种情况下，有利的是，在与预期使用的温度范围(例如253K)的下限相对应的温度执行传感器6a和6b的接合。结果，仅需要考虑传感器6a和6b的膨胀的可能性，而不需要考虑传感器6a和6b的收缩的可能性。另选地或另外地，系统100具有用于加热和/或冷却传感器单元4的装置，以便有针对性地改变传感器单元4的温度的影响并且例如使其在室温(293K)保持恒定。

在一个另选实施方式中，按照与根据图4的实施方式类似的方式，组件5b的长度另外用于借助于标尺凭借以下事实确定传感器距离d：可由传感器6a和6b相对于检测参考点R检测组件5b的端部。在这种情况下，组件5的长度用作限定参考长度的标尺并且被存储在控制和评估单元2中。在另一个另选实施方式中，用常规的PCB20取代两个外部组件5a和5c，并且仅通过相互面对的边缘部位24b和24c将传感器6a和6b位置固定到组件5b。凭借以下事实高精确度地确定传感器距离d：在这种情况下，检测参考点R分别位于边缘部位24b和24c处(未在图8中例示这种布置)，因此作为将边缘部位24b和24c固定到组件5的结果，该检测距离或传感器距离是恒定的。代替三个独立的组件5a-5c，在另外的另选实施方式中，传感器单元4具有单个组件5，组件5从壳体的一侧延伸到另一侧，并且传感器6a和6b通过它们面向编码器的侧面固定到该组件5。为了随后使得编码器元件3c能够被检测，采用与图7的类似示例有关的解决方案。在另外的另选实施方式中，使用上述的细长组件5，以便通过它们背向编码器的侧面而不是它们面向编码器的侧面借助于接合地点8将传感器6a和6b固定到该细长组件5，从而将它们固定在它们相对于彼此的位置中。在这种情况下，组件5再次采用印刷电路板的功能，为此目的，传感器6a和6b例如通过引线接合9或BGA 7与组件5上的导体轨线10电接触。

图9示出了根据本发明的作为测量装置的一部分的系统100的示意图，该系统100用于如下应用：即使长度的微小变化(诸如在具有至多5·10^-6K^-1的热膨胀系数的组件5的情况下仍然是可能的)也是有问题。为了这个目的，除了用于通过传感器6a和6b的位置固定和/或借助于传感器距离d的测量来确定传感器6a和6b之间的距离的、由尺寸稳定且抗老化的材料组成的组件5以外，系统100还具有用于测量组件5的温度的温度计28。根据本发明，在本实施方式中，当确定传感器距离d时，将把针对测得的温度所存储的校正值考虑在内，所述校正值考虑了组件5在所述测得的温度的长度变化。能够通过这种方式获得传感器距离d的甚至更精确的测量结果以及因此传感器单元和编码器之间的位置确定的甚至更精确的测量结果。温度计28通过通信连接件29连接到控制和评估单元2，使得可由控制和评估单元2借助于温度计28确定组件5的温度，优选地具有±0.1K的精度。如果组件5具有低的导热性而使得在组件5出现不可忽略的温度梯度，则该系统选择性地具有用于确定组件5的多个位置处的温度的多个温度计28，以确定各个组件部分的平均温度值或个体温度。在本实施方式中，如以上进一步描述的，借助于组件5确定传感器距离d，并且此外，在此情况下确定组件5的当前温度并将其考虑在内，为此目的，必须求助于存储在控制和评估单元2中并根据组件5的温度描述组件5的热膨胀行为的信息。这些信息包括描述以下项的计算规格的值或参数的表：

■组件5的长度的温度依赖性、传感器距离d的温度依赖性或组件材料的热膨胀系数的温度依赖性，或者

■组件5的长度的相对变化或绝对变化的温度依赖性、传感器距离d的温度依赖性或组件材料的热膨胀系数的温度依赖性，选择性地与参考温度有关。

根据本实施方式，从测得的温度或从平均温度值或从个体温度以及所存储的信息，通过求助于分配给测得的温度的存储值直接确定传感器距离d的校正值。另选地，在另外的步骤中借助于针对测得的温度的计算规范来计算这样的校正值，所述计算规范被存储在控制和评估单元2中。在其中组件5用于位置固定的系统100的情况下，借助于校正值修改存储在控制和评估单元2中的传感器距离d。如果组件5具有标尺15，则无论是分配到标尺15的参考长度还是分配给代码元素15c的位置值(假定存在位置代码15)都借助于校正值来校正，或者随后借助于校正值来修改借助于未校正的参考长度所确定的传感器距离d。

另选地或另外地，系统100具有用于确定传感器6a和6b的温度的至少一个温度计28，并且当与考虑到组件5的温度的上述处理类似地确定传感器距离d时，使用传感器6a和6b的温度。

此外，另选地或另外地，系统100具有加热或冷却单元，所述加热或冷却单元能够用于设置组件5的温度和/或传感器6a、6b的温度。这样有目的地设置温度或保持温度恒定防止或补偿了由不希望的热作用导致的传感器距离d的变化。

通过温度计28的以上说明的对温度计28或加热或冷却单元的使用，能够使用例如单纯的硅作为组件5的材料，单纯的硅在室温具有在指定范围的上端处的约3·10^-6的热膨胀系数，并且此外具有在大温度范围内的可区分的温度依赖性，如图10a中所例示的。与此相比，图10b中示出了作为超低热膨胀(ULE)材料的温度的函数的热膨胀系数(CTE)的曲线。这种ULE材料仅表现出热膨胀系数的小的波动，这在将ULE材料用作组件5的材料的情况提供了益处，特别是在没有温度确定的实施方式中。使用硅作为充当基板的组件5的材料的有利方面是因此能够以简单的方式实现如参照图7描述的实施方式，由于适用于该系统的划算的传感器由硅制造，因此在该实施方式中，组件5和传感器6a-6c由相同的材料制造，以便通过相同热膨胀系数避免热导致的应力。

作为对所描述的所有实施方式的另选方案，可想到的是用于传感器距离d的确定的测量值将由测量装置的通信单元传送给外部计算机，所述外部计算机借助于测量值而不是控制和评估单元2来执行传感器距离d的计算，并且选择性地将其发回至测量装置。

Claims (27)

1.一种用于确定相对位置的系统(100)，该系统(100)包括具有编码器元件(3c)的编码器(3)以及电子传感器单元(4)，其中

■所述传感器单元(4)和所述编码器(3)能够在长度方向(E)上彼此相对移动，并且

■所述传感器单元(4)具有第一传感器(6a)和至少一个另外的第二传感器(6b)，其中，所述第一传感器(6a)和所述第二传感器(6b)在所述长度方向(E)上具有彼此相对的传感器距离(d)，所述传感器距离按照以下方式被标出尺寸，即，在一个步骤中，所述第一传感器(6a)能够检测至少一个编码器元件(3c)，并且所述第二传感器(6b)能够检测至少一个编码器元件(3c)，

其特征在于，

所述系统(100)具有组件(5)，借助于所述组件(5)，能够高精确度地确定所述传感器距离(d)，其中，所述组件(5)由尺寸稳定且抗老化的材料制成，所述材料具有绝对值在0到至多5·10^-6K^-1的范围内的热膨胀系数。

2.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，

所述组件(5)具有标尺(15)，所述标尺(15)在所述长度方向(E)上延伸并限定高精度的参考长度，其中，所述参考长度具有在至多5·10^-6的范围内的相对误差。

3.根据权利要求2所述的系统(100)，其特征在于，

所述参考长度具有在至多1·10^-6的范围内的相对误差。

4.根据权利要求2所述的系统(100)，其特征在于，

所述参考长度具有在至多5·10^-7的范围内的相对误差。

5.根据权利要求2所述的系统(100)，其特征在于，

所述标尺(15)在所述长度方向(E)上的长度等于所述参考长度，其中，所述标尺(15)按照以下方式布置，即，为了高精度确定所述传感器距离(d)，所述第一传感器(6a)能够检测一个标尺端部(13)，并且所述第二传感器(6b)能够检测第二标尺端部(13)。

6.根据权利要求2所述的系统(100)，其特征在于，

所述标尺(15)在所述长度方向(E)上具有位置代码，所述位置代码具有代码元素(15c)，并且代码元素(15c)之间的距离充当所述参考长度，其中，所述位置代码按照以下方式配置，即，为了高精度确定所述传感器距离，在每种情况下，所述第一传感器(6a)和所述第二传感器(6b)都能够检测至少一个代码元素(15c)。

7.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，

用于高精度确定所述传感器距离(d)的所述组件(5)充当基板，所述基板依据所述第一传感器(6a)和所述第二传感器(6b)相对于彼此的位置按照所述第一传感器(6a)和所述第二传感器(6b)彼此间隔开的方式来固定所述第一传感器(6a)和所述第二传感器(6b)，在所述传感器单元(4)被并入之前，所述组件(5)的尺寸或所述传感器距离(d)的尺寸被制造商以至多5·10^-6的范围内的相对误差高精确度地确定。

8.根据权利要求7所述的系统(100)，其特征在于，

所述组件(5)的尺寸或所述传感器距离(d)的尺寸被制造商以至多1·10^-6的范围内的相对误差高精确度地确定。

9.根据权利要求7所述的系统(100)，其特征在于，

所述组件(5)的尺寸或所述传感器距离(d)的尺寸被制造商以至多5·10^-7的范围内的相对误差高精确度地确定。

10.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，

所述组件(5)被布置在所述传感器单元(4)上，并且至少部分地介于所述传感器(6a-6c)与所述编码器(3)之间。

11.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，

所述第一传感器(6a)和所述第二传感器(6b)横向支承在所述组件(5)上，并且所述传感器单元(4)具有弹簧和/或夹紧装置(21)，通过所述弹簧和/或所述夹紧装置(21)，所述第一传感器(6a)和所述第二传感器(6b)在所述组件(5)的方向上受到施加到它们的弹力并且它们被保持压靠所述组件，和/或所述传感器(6a、6b)通过它们横向支承在所述组件(5)上的那个侧面被固定到所述组件(5)。

12.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，

所述第一传感器(6a)和所述第二传感器(6b)在每种情况下都被划分为第一区域(z1)和第二区域(z2)，其中，所述第一区域(z1)在每种情况下都被设计用于检测编码器元件(3c)，并且所述第二区域(z2)被固定到所述组件(5)。

13.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，

所述组件(5)被布置在所述编码器(3)上。

14.根据权利要求13所述的系统(100)，其特征在于，

所述组件(5)被布置在所述编码器(3)的一个端部。

15.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，

所述系统(100)具有用于确定所述组件(5)和/或所述传感器(6a、6b)的温度的温度计(28)，并且与所述组件(5)和/或所述传感器(6a、6b)取决于温度的热膨胀行为有关的信息被存储，并且控制和评估单元(2)被按照以下方式编程，即，还借助于所述组件(5)和/或所述传感器(6a、6b)的温度计确定的温度以及借助于存储在所述控制和评估单元(2)中的信息来确定所述传感器距离(d)。

16.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，

所述传感器距离(d)在1mm至100mm的范围内。

17.根据权利要求16所述的系统(100)，其特征在于，

所述传感器距离(d)在5mm至50mm的范围内。

18.根据权利要求16所述的系统(100)，其特征在于，

所述传感器距离(d)在10mm至30mm的范围内。

19.根据权利要求16所述的系统(100)，其特征在于，

所述传感器距离(d)为20mm±2mm。

20.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，

所述系统(100)被设计用于相对位置的光电、感应-电子或电容-电子确定。

21.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，

所述尺寸稳定且抗老化的材料的所述热膨胀系数不超过5·10^-6K^-1的绝对值，至少在253K至343K的温度范围内。

22.根据权利要求21所述的系统(100)，其特征在于，

所述尺寸稳定且抗老化的材料的所述热膨胀系数至少在288K至303K的温度范围内。

23.根据权利要求21所述的系统(100)，其特征在于，

所述尺寸稳定且抗老化的材料的所述热膨胀系数至少在291K至295K的温度范围内。

24.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，

与编码器元件(3c)或编码器元件(3c)的组之间的距离无关地限定所述传感器距离(d)。

25.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，

所述系统(100)被设计为线性编码器系统，其中，所述系统(100)是3D坐标测量系统的部分。

26.一种用于在根据权利要求1的系统(100)中高精确度地确定传感器距离的方法，其特征在于，

由尺寸稳定且抗老化的材料成形所述组件(5)，所述材料具有绝对值在0到至多5·10^{- 6}K^-1的范围内的热膨胀系数，并且所述组件(5)的至少一部分被高精确度地测量并且所测得的值被存储在所述系统(100)的控制和评估单元(2)中，以及

■所述组件(5)充当基板，所述基板依据所述第一传感器(6a)和所述第二传感器(6b)相对于彼此的位置来固定所述第一传感器(6a)和所述第二传感器(6b)，并且所述传感器(6a、6b)被固定在所述组件(5)的两个侧面上，从对所述组件(5)的测量知道所述传感器(6a、6b)距离，和/或

■固定到所述组件(5)的所述传感器(6a、6b)之间的距离被高精确度地测量，并且被存储在所述控制和评估单元中，和/或

■所述组件(5)具有限定参考长度的标尺(15)，其中，所述参考长度被高精确度地测量，并且其中

○所述标尺(15)的长度是所述参考长度，并且为了确定所述传感器距离(d)，所述第一传感器(6a)能够检测一个标尺端部(13)并且所述第二传感器(6b)能够检测第二标尺端部(13)，和/或

○所述标尺(15)具有位置代码，所述位置代码具有代码元素(15c)，其中，所述代码元素(15c)之间的距离充当所述参考长度，并且为了确定所述传感器距离(d)，所述第一传感器(6a)能够检测至少一个代码元素(15c)并且所述第二传感器(6b)能够检测至少一个代码元素(15c)。

27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，

测量所述组件(5)的温度和/或所述传感器(6a、6b)的温度，并且当借助于存储在所述控制和评估单元(2)中的信息来确定所述传感器距离(d)时，将所测得的温度考虑在内。