CN105793666B - 在工具中心点处使用校准激光头校准坐标测量机 - Google Patents

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Abstract

用于坐标测量机(1)的校准方法，所述坐标测量机(1)包括用于使工具载体(15)相对于基座(11)移动以接近测量点的驱动机构，并包括如此实施并附接至所述工具载体(15)的校准激光头(20)，使得能由所述校准激光头(20，21)发射的激光束(25)能围绕至少两个大致垂直的轴线(X，Y，Z)转动，并且距离变化能借助所述校准激光头(20)以干涉方式测量。一组后向反射器(16a‑16d)布置在相对于所述基座(11)的固定位置中和/或布置到所述基座(11)上。所述方法包括：朝向一组后向反射器(16a‑16d)中的第一后向反射器发射以及引导所述激光束(25)，由此测量路径(26)由所述激光束(25)的取向限定；沿着所述测量路径(26)移动所述校准激光头(20)，使得所述激光束(25)根据所述测量路径(26)朝向所述第一后向反射器(16a)保持引导，并且在所述校准激光头(20)处连续地接收反射激光束；在沿着所述测量路径(26)的多个测量位置处测量与所述第一后向反射器(16a)的距离变化；以及针对所述多个测量位置中的每个测量位置采集机器位置，所述机器位置涉及所述工具载体(15)相对于所述基座(11)的位置。

Description

在工具中心点处使用校准激光头校准坐标测量机
技术领域
本发明总体涉及一种用于凭借引导激光发射单元和若干固定式后向反射器生成坐标测量机(CMM)的校准数据的方法，其中确定了所述激光发射器与相应后向反射器之间的距离变化。
背景技术
通常的做法是在完成生产之后在诸如坐标测量机(CMM)的坐标定位设备上检查工件，以便检查预定的对象参数的正确性，比如所述对象的尺寸和形状。
在常规三维坐标测量机中，探头被支撑为沿着三个相互垂直的轴线(沿方向X、Y和Z)移动。由此，所述探头可以引导到所述坐标测量机的测量容积的空间内的任何任意一点，并且所述对象能借助由所述探头携带的测量传感器(探针)进行测量。
在简单形式的机器中，平行于每个轴线安装的适合的传感器能够确定所述探头相对于所述机器的基座的位置，因此能够确定所述传感器所接近的所述对象上的测量点的坐标。为了提供所述探头的可移动性，典型的坐标测量机可包括其上布置有所述探头的框架结构，并包括用于使所述框架结构的框架部件相对于彼此移动的驱动装置。
为了测量表面变化，基于利用触觉传感器和光学传感器的两种测量原理是公知的。
一般来说，为了提供具有高测量精度的坐标测量机，其框架结构因此通常设计成具有高静态刚度。为了实现刚硬的机器设计，所述框架结构或至少其一部分常常由诸如花岗石的石料制成。除了所有积极效果，如热稳定性和良好的阻尼性能，花岗石或其它硬质材料还使得所述机器和可移动的框架元件相当重。另一方面，较高的重量还需要较高的力实现较佳的加速度。
然而，减重是涉及坐标测量机设计的主题，构建的所述机器部件包括较轻的重量(以及较低的刚度)，相应部件的更快定位可以通过造成影响所述坐标测量机的力更少来实现。另一方面，因刚度减少以及(更快)移动所述机器部件所造成的对机器振动和扭转的影响随这些部分的减重而增加。因此，从而增加了因这样的变形和振动发生的导出的测量值和误差的不确定性。因此，尤其是鉴于减重而且对于常规的机器，准确的误差处理是重要的方面。
针对两种途径(重量较重和较轻)，相应CMM的初始校准过程尤其对于确定相应系统的静态和可重复误差是有必要的。为了维持稳定和准确的测量要求，由于考虑到外部影响(其随着时间的推移而影响测量系统)，例如环境参数(温度、湿度等)或机械冲击变化，所以这样的校准优选地以限定的时间间隔执行。
CMM的校准可提供模型的改进，模型描述了在某些条件下所述CMM的静态和/或动态行为。由此，当前校准参数可用于实现限定的模型，以便更精确地且适于当前条件地描述所述CMM的行为。
通常，所谓的补偿图由校准过程导出，其中所述图为每个测量值提供了补偿，其通过测量对象的测量点而获取。这样的图可设计为一种查找表，即针对每一个坐标或所述CMM的每个轴线的限定坐标步，设置对应的补偿值并且由补偿测量值取代原始测量值。另选地，确定特定方程，并且将方程应用于测量的位置值以计算对应的校正值，由此提供一种补偿图。
针对坐标测量机的相应校准，已知有若干种技术和方法。根据一个已知过程，距离测量装置特别是提供由激光束进行的距离测量的装置位于CMM的所述基座上，并且测量与目标的距离，所述目标附接至所述CMM的所述探头并且沿着限定路径移动，由此在沿着路径的指定位置处导出相应的距离和机器坐标。基于测量距离而确定测量机器的几何误差，并且机器坐标由所述机器获取。例如，在欧洲专利申请EP 1 990 605中公开了这样的方法。
不利的是，为了针对所述CMM的整个测量容积确定精确的校准参数，所述激光装置必须依次设定到所述测量容积内的不同位置，并且必须执行激光束的若干方向的若干测量。因此，在校准过程方面专门受训的教育良好的操作者必须重新部署所述激光装置若干次，从而以及必须控制和/或监测整个过程。因此，由于提出的过程需要被监测并手动控制，所以此过程是非常耗时且相当昂贵的。
然而，根据EP 2 390 737已知位于处理机器的不同技术领域中且因此涉及完全不同要求(涉及机器设计和测量精度)的类似途径，其中发射器位于工具头处并且反射器定位在所述处理机器处。
根据德国专利DE 199 4 7 37 4(所谓的“Etalon Laser Tracer”)已知用于CMM的另一校准方法。根据此方法，目标(即反射构件)布置在所述CMM的所述探头处。而且，设置至少一个激光跟踪仪，用于确定所述目标的位置并且连续地跟踪所述目标。所述目标根据预定路径移动，并且在指定的位置处执行测量，其中所述目标的位置由所述激光跟踪仪确定，并且相应的坐标由所述CMM导出。此过程重复若干次，其中每一次，所述激光跟踪仪均位于不同的位置处，并且在相同的指定位置处执行测量。
几何偏差和对应校正值基于所述CMM坐标和由所述激光跟踪仪确定的对应位置而导出。为供该校准方法使用而提出的硬件设置在EP 0 919 830中更详细地描述。
在此，同样，整个校准是相当复杂的过程(将所述激光跟踪仪设置在不同位置处以及在相同CMM位置处执行相应的测量)，此校准方法的一个重大缺点是校准应由专门受过训练的人执行的事实。而且，提供此方法比较而言是非常昂贵而耗时的，因为需要至少一个精确激光跟踪装置并且此装置应放置在不同精度已知的位置处。另选地，设置了超过一个激光跟踪仪，使得本方法甚至更加昂贵。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于校准坐标测量机的改进方法，其中校准过程主要是自动执行，特别是无需由用户监测该过程。
本发明的另一目的是提供这样的校准，其中校准(即用于校准的装备)比较便宜，并且执行该过程整体耗时比较少。
本发明的又一目的是为相应CMM的整个测量容积提供精确校准。
本发明涉及一种用于坐标测量机(CMM)的校准方法。所述坐标测量机包括用于使工具载体相对于基座移动以接近测量点的驱动机构，并包括如此实施且附接至所述工具载体的校准激光头，使得能由所述校准激光头发射的激光束能围绕至少两个大致垂直轴线转动，并且距离变化能借助所述校准激光头以干涉方式测量。另外，一组后向反射器布置在相对于所述CMM的所述基座的固定位置中和/或布置到所述CMM的所述基座上。
根据本发明的方法包括：
·朝向一组后向反射器中的第一后向反射器发射以及引导所述激光束，由此测量路径由所述激光束的取向限定；
·沿着所述测量路径移动所述校准激光头，使得所述激光束根据所述测量路径朝向所述第一后向反射器保持引导，并且在所述校准激光头处连续地接收反射激光束；
·在沿着所述测量路径的多个测量位置处测量与所述第一后向反射器的距离变化；以及
·针对所述多个测量位置中的每个测量位置采集机器位置，所述机器位置涉及所述工具载体相对于所述基座的位置，特别是其中采集对应于所述驱动机构的驱动位置的机器坐标。
所述坐标测量机一般设计为确定待测量对象的至少一个测量点的位置信息(坐标)，测量工具能附接至所述工具载体(代替所述校准激光头，即所述激光校准头能由测量工具交换)。
有利地，根据本发明的方案是绝对低成本的方案。所需要的硬件(反射器和干涉仪)并不昂贵，并且校准时间的提高(即校准时间更少)是非常重要的，因为它导致显著的成本降低。硬件的成本降低还例如归功于以下事实，即不需要具体的连续的两个轴线精密力学装置及其对应的驱动器(与上述Etalon系统比较)。而且，因为所述系统及其部件构建得相当简单，所以维护成本可以保持较低。
与根据现有技术的CMM校准系统相反，在此不需要外部跟踪系统来确定例如探头或反射器的位置，如此利用所述CMM本身实现。
所述一组后向反射器中的后向反射器体现为棱柱和/或球形反射器和/或任何其它类型的现有技术已知的后向反射构件，其设计为将撞击的激光束在相反的方向上反射，特别是具有偏移。
根据本发明的实施方式，取决于被测量距离变化以及针对所述多个测量位置中的每个测量位置的所述机器位置而导出所述坐标测量机的校准数据。因此，针对所述多个测量位置中的每个测量位置，相对距离值及基于机器的位置信息作为校准数据被提供。
根据本发明的实施方式，机器误差的确定基于以下原理来执行：
当将所述激光校准头设定至沿着第一测量路径的一连串测量点(沿第一方向j＝l)时，获取每个点的向量Pi1，其分量是由所述CMM获取的点坐标(机器坐标)并且包含由于误差参数u导致的误差，并且获取每个点关于原点的横坐标Ii1，其以干涉方式测量且可假定是准确的。所述原点可沿着所述测量路径任意地选择。
特别是，为了将向量Pi1与Ii1比较，执行相应平移和/或旋转，以便在公共基准系统中表达两者。
然后，将所述激光束引导到限定下一个(第二)测量路径的下一个(第二)反射器，之后引导到具有其它测量路径的其它反射器。另选地，所述第二测量路径通过仍将所述激光引导到所述第一反射器来限定，但具有新的取向。
然后，通过最小化来计算误差参数u，误差函数由针对每个点的所述CMM的基准系统中的向量Pij(u)(受误差影响)与(旋转、平移)向量Iij之间的差的总和定义：
其中：
Pij(u)代表第i个测量点在第j个测量路径上的所述机器坐标，取决于误差参数u；
Iij代表在与之一体的所述基准系统中其关于公共原点的横坐标由干涉仪获取的点坐标；并且
Rj和tj分别代表将向量Iij转换为机器基准系统的旋转矩阵和平移向量(即，对于所述激光束的每个方向j存在一个矩阵Rj和一个向量tj)。
然而具有不同硬件设置的计算机器误差的方法公开在EP 1 990 605中。将这些计算方法应用于根据本发明的校准方法位于本发明的范围内。
根据本发明的另一实施方式，执行自动激光对准功能(执行所述校准方法)，其中确定反射激光束在所述校准激光头这一侧的撞击位置，并且基于所述撞击位置来调节所述校准激光头的位置和/或取向，特别是其中调节所述校准激光头的位置和/或取向，使得所述激光束撞击在相应后向反射器的中心上。
所述激光束关于其中一个所述后向反射器的中心的这样的对准特别是由集成在所述校准激光头中的位置敏感检测器(PSD)实现。
根据本发明的实施方式，由所述激光束的方向限定的所述测量路径提供关于两个轴线中的至少一个轴线特别是关于竖直的Z轴线的限定偏移，和/或关于三个旋转自由度调整激光束的方向。在这种背景下，所述测量路径从至少两个轴线中的一个偏移应理解为使得所述测量路径不与相应轴线相交。在所述校准激光头的原始位置中，初始测量路径被限定为平行于第一轴线且垂直于第二轴线。
根据本发明的校准方法可以动态的方式执行，其中针对所述多个测量位置中的每个测量位置测量与所述第一后向反射器的距离变化以及针对所述多个测量位置中的每个测量位置采集所述机器位置的步骤在移动所述校准激光头的同时执行，特别是以恒定速度执行。这样的动态校准还提供动态补偿参数(动态校准数据)的提取和计算。
另选地，所述方法以静态的方式执行，其中测量与所述第一后向反射器的距离变化以及针对所述多个测量位置中的每个测量位置采集所述机器位置的步骤在所述校准激光头的限定静止位置处执行。
作为另一备选，根据本发明的校准方法可以混合的方式执行，其中所述校准方法针对所述多个测量位置的第一部分以动态的方式执行，并且针对所述多个测量位置的第二部分以静态的方式执行。
关于所述CMM的自主校准，特别是预先知晓所述一组后向反射器的至少一个反射器的位置和/或自动执行所述校准方法，特别是在提供启动命令之后，特别是其中方法步骤以自主受控的方式执行。
有利地，根据本发明，整个校准过程可以自动化。在为所述CMM配备激光发射头和若干反射器之后，完整的校准过程可以在夜间自动运行，例如，甚至收集比根据现有技术已知的方案多得多的信息。知晓所述反射器的位置提高这样的自动校准的精度和效率。
而且，为了执行校准方法，不需要所述CMM的操作者的计量技能。
因此，训练成本的降低因系统和校准可以全自动化运行而实现。
根据本发明的具体实施方式，基于针对所述多个测量位置中的每个测量位置的测量到的距离变化和针对所述多个测量位置中的每个测量位置的机器位置来计算补偿图，以补偿针对所述至少一个测量点确定的位置信息，特别是其中补偿图提供相应机器位置的导出补偿位置值，其通过执行测量模式来采集。
特别是通过执行测量功能来确定测量点，以便用所述CMM测量对象的表面。对于这样的对象测量，测量工具附接至所述工具载体，其中所述工具以光学或触觉方式提供位置的测量。
关于机器误差的补偿，更具体地涉及根据本发明的实施方式，针对测量容积内的一组位置导出一组补偿值，所述测量容积代表使所述测量点的空间坐标能关于所述坐标测量机的设计确定在其内侧的特定容积，其中针对所述至少一个测量点确定的位置信息能通过施加相应的补偿值而补偿。
而且，涉及鉴于补偿的另选实施方式，针对所述多个测量位置中的每个测量位置基于被测量距离变化和机器位置，确定了补偿模型和/或导出补偿方程，其中为所述测量点而确定特别是通过执行测量模式而确定的所述位置信息分别馈送至所述补偿模型或者使用所述补偿方程处理，并且分别根据所述补偿模型或通过应用所述补偿方程而导出补偿的位置信息。
现在在所述校准方法的背景下参照所述CMM的结构设计，所述校准激光头特别是供应激光，以经由连接到所述校准激光头的光纤来发射所述激光束，特别是其中用于生成所述激光的激光源与所述坐标测量机结构上分离并且也连接到所述光纤。
关于所设置的校准功能的另一个方面涉及所述干涉仪的布置。根据本发明的具体实施方式，干涉仪与所述校准激光头关联，以提供对距离变化的干涉测量，特别是其中所述干涉仪由射束路径特别是由所述光纤联接到所述校准激光头，和/或所述校准激光头包括以干涉方式测量距离变化的干涉仪。所述干涉仪可集成在与所述校准激光头公共的壳体中。或者仅有所述激光或者还有所述干涉仪的部分可以是从外部联接所述校准激光头的光纤。例如，在EP 1971821 B1中示出了不同的实施方式。
根据关于距离变化的干涉测量的另一发明实施方式，所述校准激光头包括提供干涉仪的基准臂的基准表面，其中通过将基准臂的基准激光束与反射激光束(来自其目标反射器)叠加而生成对测量距离变化的干扰，特别是其中基准激光束和反射激光束从外部叠加。外部叠加可通过将两种激光束(反射激光束和基准激光束)发送至结构上分离的检测单元而实现，以测量距离变化，特别是叠加所述激光束。
根据本发明的另一实施方式，方法步骤(发射、移动、测量和采集)针对所述一组后向反射器中的至少第一后向反射器和第二或更多后向反射器执行，其中针对至少第一后向反射器和第二或更多后向反射器基于所述多个测量位置中的每个测量位置的距离变化测量和采集的机器位置而导出所述校准数据。
此外，特别是在朝向同一组后向反射器引导所述激光束的情况下重复执行方法步骤，其中不同测量路径由所述激光束的相应不同取向限定。
而且，所述激光束特别是在通过布置所述校准激光头而限定的工具中心点(TCP)处发射至所述工具载体，特别是其中所述工具中心点由关于转动所述校准激光头的旋转中心限定，或者所述激光束分别围绕至少两个轴线。
本发明还涉及一种用于确定待测量对象的至少一个测量点的位置信息的坐标测量机。所述坐标测量机包括用于将工具载体相对于基座移动以接近所述测量点的驱动机构，并包括用于根据所述工具载体相对于所述基座的位置来提供机器位置的位置提供单元和控制和处理单元。
根据本发明，所述CMM另外包括校准激光头，所述校准激光头如此实施并且附接至所述工具载体，使得能由所述校准激光头发射的激光束能围绕至少两个大致垂直轴线转动，并且距离变化能借助所述校准激光头以干涉方式测量。此外，一组后向反射器布置在相对于所述基座的固定位置中和/或布置到所述基座上，并且校准功能设置成能由所述控制和处理单元执行。所述校准功能至少由以下限定：
·朝向一组后向反射器中的第一后向反射器发射以及引导所述激光束，由此测量路径由所述激光束的取向限定；
·沿着所述测量路径移动所述校准激光头，使得所述激光束根据所述测量路径朝向所述第一后向反射器保持引导，并且在所述校准激光头处连续地接收反射激光束；
·在沿着所述测量路径的多个测量位置处测量与所述第一后向反射器的距离变化；以及
·针对所述多个测量位置中的每个测量位置由所述位置提供单元采集机器位置，特别是其中采集对应于所述驱动机构的驱动位置的机器坐标。
特别是，校准功能适于生成校准数据，所述校准数据取决于针对所述多个测量位置中的每个测量位置的被测量距离变化和所述机器位置并且提供机器误差的补偿。
根据本发明的具体实施方式，光纤设置为向所述校准激光头传送激光，以发射所述激光束，特别是其中所述激光由与所述坐标测量机在结构上分离的激光源生成，并且所述光纤连接到所述校准激光头和所述激光源。
根据本发明的另一具体实施方式，干涉仪与所述校准激光头关联，用于提供距离变化的干涉测量，特别是其中所述干涉仪由射束路径特别是由所述光纤联接到所述校准激光头，和/或所述校准激光头包括用于以干涉方式测量距离变化的干涉仪，和/或所述校准激光头包括用于确定反射激光相对于所述撞击检测单元的基准位置的撞击位置的撞击检测单元，特别是其中所述撞击检测单元设计为位置敏感检测器或装置(PSD)，特别是光电二极管，或者作为激光功率传感器。
根据本发明的另一实施方式，所述校准激光头如此实施并且附接至所述工具载体，使得由所述激光束的方向限定的所述测量路径提供关于两个轴线中的至少一个(特别是关于竖直Z轴线)的限定偏移。此外，所述校准激光头可实施为使得激光束的方向能借助所述校准激光头以三个自由度调整，即所述激光束能关于三个相互垂直的轴线旋转。因此，调整所述激光束的方向关于三个旋转自由度来设置。
根据本发明的更具体实施方式，所述校准激光头设计为能(相对于所述工具载体)围绕至少两个大致垂直轴线转动，并且包括提供偏移的反射构件，特别是反射镜，特别是其中所述反射构件设计为能围绕相互垂直于至少两个垂直轴线的第三轴线转动。
通过此设计，所述激光束特别是能围绕三个垂直轴线枢转，并且因此能关于所述激光束的取向设定三个自由度。所述反射构件和所述校准激光头本身优选地可枢转地机动化，其中所述校准激光头包括相应机动化的枢转装置。
所述反射构件可以使所述激光束与Z立柱(ram)轴线偏移(即此轴线由所述工具载体在竖直Z方向上限定)，允许更好地测量轴线的旋转误差。为了提供精确补偿，还需要以不同偏移工作。特别是可以通过在与所述激光发射单元(Z轴线)的不同距离的所述校准激光头处使用另一反射构件来设置这些偏移，其中布置得更接近轴线的所述反射构件能从所述射束路径伸缩或能枢转到所述射束路径中。
此外，本发明涉及一种用于校准坐标测量机的系统。所述坐标测量机被构建为确定待测量对象的至少一个测量点的位置信息，并且包括将工具载体相对于基座移动以接近所述测量点的驱动机构并包括用于根据所述工具载体相对于所述基座的位置来提供机器位置的位置提供单元。
所述系统包括校准激光头，所述校准激光头如此实施并且能附接至所述工具载体，使得能由所述校准激光头发射的激光束能围绕至少两个大致垂直的轴线转动，并且距离变化能借助所述校准激光头以干涉方式测量。所述系统进一步包括能布置在相对于所述基座的固定位置中和/或布置到所述基座上的一组后向反射器，并包括能连接到所述校准激光头的光纤，用于使激光向所述校准激光头传送以发射所述激光束。
特别是，所述系统进一步包括用于生成能经由所述光纤发送到所述校准激光头的激光的激光源，所述激光源能与所述光纤连接。
而且，本发明涉及一种具有计算机可执行指令以特别是当在上述坐标测量机或系统的控制和处理单元上运行时控制并执行上述方法的计算机程序产品。
附图说明
在图中示意性示出地参考工作示例，下面纯粹以举例的方式更详细地描述或解释根据本发明的方法和装置。具体地：
图1示出了根据本发明在基座处具有校准激光头和反射器的门坐标测量机的实施方式；
图2示出了根据本发明在基座处具有校准激光头和反射器的门坐标测量机的第二实施方式，其中供应单元与CMM分开提供；
图3示出了根据本发明具有校准激光头和反射器的坐标测量机的另一实施方式；
图4示出了根据本发明的校准激光头；以及
图5示出了根据本发明具有Delta机器人作为支撑结构的坐标测量机的另一实施方式。
具体实施方式
在图1中，描绘了根据本发明的门架式坐标测量机1(CMM)的示例性实施方式，坐标测量机1包括基座11并包括用于将工具载体15(探头15)联接到基座11的框架结构，所述框架结构包括能关于另一个移动的若干框架部件12、13、14。第一框架部件12是具有两个门架腿的门架，这两个门架腿在其上端处由桥接部连接。由驱动机构(未示出)驱动，框架部件12能够沿着基座11的纵向侧移动。该方向对应于第一方向X。框架部件12的移动特别是由附接至基座11的齿条执行，所述齿条与框架部件12上的小齿轮啮合，但然而可根据从现有技术已知的方案另选地实现。
滑架14以可移动的方式布置在框架部件12的桥接部上。滑架14(被看作另一框架部件)的移动也可由齿条和小齿轮实现。构建另一框架部件的竖直杆13(套筒、Z立柱)以可移动的方式集成到滑架14中。在竖直杆13的底部处设置了工具载体15。
工具载体15能沿方向X、Y和Z移动到坐标测量机1的测量容积(工作区)中的任何期望点。测量容积由基座11和框架部件12、13特别是由滑架14的可移动性范围限定。三个空间方向X、Y和Z优选地彼此正交，但是这对本发明不是必要的。
应当指出的是，未示出用于驱动框架部件因此用于驱动工具载体15的驱动机构和控制器。
例如能示例性地附接触针的工具载体15被紧固在杆13的下自由端上。触针以本身已知的方式用于触碰待测量的对象。然而，本发明并不限于触觉式坐标测量机，并且可同样用于以非接触的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。更一般地，工具载体15可设计成布置接触式探针，例如扫描或触发式探针，或非接触式探针，特别是光学、电容或电感式探针，或铰接式探针。
可移动构件与引导件之间的两种最常见类型的轴承是空气轴承或球轴承(例如线性循环加导轨)。空气轴承的优点在于，移动时不存在摩擦(可引入不同种类的误差，比如角度误差或滞后)。空气轴承的缺点在于刚度小于球轴承，使得特别是可能发生动态误差。在球轴承类型中，轴承系统的刚度通常较高，但存在摩擦，并且摩擦力可能引入误差。然而，本发明可应用于至少两种类型的轴承。
总的说来，坐标测量机被1构建用于确定待测量对象上的测量点的三个空间坐标，并且因此包括用于提供探头15(工具载体15)相对于基座11在第一方向、第二方向和第三方向(X方向、Y方向和Z方向)上的可移动性的三个线性驱动机构，特别是提供额外旋转自由度(例如铰接式探针)的机器部件。
每个线性驱动机构均具有线性引导件，分别使一个沿第一方向，一个沿第二方向并且一个沿第三方向(X方向、Y方向和Z方向)。在简单的实施方式中，X方向驱动机构的线性引导件由基座11的两个边缘构建表面形成，并且Y方向驱动机构的线性引导件由桥接部的两个或三个表面形成，并且Z方向驱动机构的线性引导件由Y滑架构件中的立方孔形成。
此外，每个线性驱动机构均包括由轴承支撑以沿着引导件移动的可移动构件。特别是，X方向驱动机构的可移动构件体现为关于基座11的上述两个引导表面具有相互面对的表面的X滑架。Y方向驱动机构的可移动构件体现为关于桥接部的上述两个或三个引导表面具有相互面对的表面的Y滑架14。另外，Z方向驱动机构的可移动构件由关于Y滑架中的立方孔的内表面具有相互面对的表面的Z柱13(套筒)形成。
而且，每个线性驱动机构均包括线性测量仪器，用于分别在第一方向、第二方向或第三方向(X方向、Y方向和Z方向)上分别确定每个可移动构件的第一驱动位置、第二驱动位置或第三驱动位置。
在图1的该示例性实施方式中，门架腿均具有可移动的X滑架，允许第一框架部件12沿X方向移动。
作为X测量仪器一部分的测量刻度10X示意性地表示在基座11的长边上，其中刻度10X平行于X方向延伸。所述刻度可以是例如具有增量或绝对编码的玻璃测量刻度，利用它可以确定X滑架的X方向的驱动位置。应理解的是，测量仪器此外可包含用于读取测量刻度10X的适合的传感器，但是为简单起见，这些在此不作表示。然而，应当指出的是，本发明并不限于玻璃测量刻度的使用，并且因此还可供用于记录驱动机构的可移动构件的驱动/行进位置的其它测量仪器使用。
另一测量刻度10Y平行于Y方向布置在第一框架部件12的桥接部上。最后，另一测量刻度10Z也平行于Z方向布置在Z立柱13上。借助测量刻度10Y、10Z作为线性测量仪器的一部分，可以以本身已知的方式计量地记录第二框架构件14在Y方向上以及套筒13在Z方向上的当前驱动位置。
在示出的实施方式中，基座11包括具有花岗石表面板的台子，特别是基座由花岗石制成，用于支撑待测量对象，测量对象上的至少一个测量点的空间坐标想要被确定。
控制和处理单元未示出，其设计成致动坐标测量机1的马达驱动器，使得工具载体15行进至测量点。控制和处理单元包括处理器和存储器。特别是，控制和处理单元设计成确定对象上的测量点的三个空间坐标，作为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的函数。
为了手动操作，控制单元可连接到用户控制台。控制单元也可以全自动地接近并测量待测量对象的测量点。
因为通用种类的坐标测量机的设计以及不同线性引导件和不同线性测量仪器的设计对技术人员是公知的，必须理解的是，可以作出不同特征的许多修改和组合。所有这些修改位于本发明的范围内。
因此，本发明可总体用于所有类型的坐标测量机，即设计为平行运动学机器的CMM以及具有线性或串行运动学的CMM。示例性地，CMM可设计为桥型、L桥型、水平臂型、悬臂型或龙门型机器。此外，本发明背景下的CMM还应理解为用于精确定位和/或精确组装工件或工具和/或用于施加材料的系统。这样的系统设计成提供由相应系统的结构限定的工作容积内的移动和位置测量，并且限定以高精度将系统部件的定位设置在其内的坐标系统。例如，提供精确定位和/或测量能力的机器人可根据本发明进行校准。
坐标测量机1包括定位在基座11上的不同高度(Z位置)以进行校准的若干后向反射器16a-16d(在此为四个反射器)。撞击在其中一个反射器16a-16d上的激光束相对于所发射激光的传播方向平行地特别是同轴地后向反射。反射器16a-16d位于测量容积(例如基座11)的边界附近，或者根据另选实施方式(在此未示出)位于容积的外侧并且可放置在分离的载体上，例如避免由于桥接位置导致的花岗石台偏转效应。放置在台上的反射器16a-16d还可以配备倾斜传感器，以便生成例如在台子发生强偏转时(即超过预定义阈值的偏转)向用户预警的预警信号，或者根据测量倾斜度来校正精确的反射器中心点。
根据本发明，激光束25在校准激光头20处发射，根据本实施方式，校准激光头20包括用于确定距离变化的干涉仪并且附接至工具载体15以依据本发明进行校准方法。
初始地，使用工具载体15(通过设定激光头20的特别是激光头20反射镜的具体立体角)将激光束引导到第一后向反射器16a上，并且发光方向是固定的，由此通过激光的传播方向限定测量路径26。特别是，路径26从反射器16a的中心始发并且平行(同轴)于激光的传播方向。在沿着测量路径26测量若干点期间，此选中方向保持稳定。
在瞄准第一反射器16a之后，测量点需要沿着测量路径26收集。为此，CMM 1(即工具载体15连同校准激光头20)移向路径26上的第一理论测量点，然后沿着路径移动。储存借助干涉仪由激光测量的长度(距离变化)，即测量路径26上的两个理论点之间的距离，并储存由CMM 1导出的这些点的位置(例如凭借刻度读数或连接到驱动器的相应位置传感器)。因此，导出有一组数据，包括距离变化(例如相对于先前点或起点)，并且包括针对沿着测量路径26的每一点为此点由CMM 1导出的坐标。
这种移动和测量可以静态的方式进行，即为了测量距离变化并且为了确定指定点处的CMM位置而停止移动，或者以动态的方式进行，即在移动激光头20(例如以限定的速度或恒定速度)期间执行测量。
在测量或通过预定量的点或限定长度的一个测量路径之后，用下一个后向反射器16b-16d并沿着对应的下一个测量路径重复测量距离和位置的过程。另选地，在这种背景下，可以用由同一后向反射器16a设置的不同取向执行沿着若干不同测量路径的若干测量，例如以便生成更大量的数据集并且能够更精确地计算校准数据。
针对每个点通过处理CMM 1的位置连同对应距离信息，导出用于CMM 1的校准数据。因此，提取CMM误差，将CMM测量结果与准确的基准比较，即与由于用干涉仪测量导致的距离变化比较，并且基于此生成对应的补偿图，用于校正对象的所有未来测量。
特别是，在校准过程期间发生调整步骤，其中移动校准激光头20，直到激光束25居中于反射器16a上。位置敏感装置(PSD)可设置在激光头20处，用于检测被反射激光的撞击位置并且确定撞击的被反射激光与反射器16a中心的偏差。这样的调整可连续执行或者例如针对每个测量位置执行。例如，小的笛卡尔调整将完成，以在校准激光头20侧面的PSD或激光功率测量的帮助下将激光束始终居中于反射器上。
根据本发明，通过知晓反射器16a的位置和CMM工具载体15的当前位置(或轴线的相应位置)，可以确定当前行取向26(即，测量路径26)。该步骤可能是必要的，因为分别由工具载体15或校准激光头20以及由激光头的反射镜设定的方向并不是非常准确的，但然而需要绝对稳定地提供高度精确的校准数据。
特别是，对于大型CMM，可执行反射器的中心的第二次搜索并且重新计算测量路径26在测量路径26端部处的取向，以避免影响较长距离上的不准确的角度评估。
而且，根据本发明的具体实施方式，通过沿着至少一个额外测量路径测量并且将测量结果与由补偿图设置的值比较而提供特别是计算和施加的补偿图的自动准确性检查。如果值彼此偏差，可执行图的调节或系统的重新校准。
特别是，在数学过程执行校准过程之前优化被驱动的测量路径26的量和这些路径的取向。鉴于此，还限定所需要的后向反射器16a-16d的位置和数量。
为了提供所描述的校准方法，根据本发明，CMM 1的控制和处理单元包括用于控制并分别执行上述校准步骤的对应校准功能。
图2示出的CMM 1基本对应于图1所示的CMM 1，其中机器部件(除了校准激光头20)对应于图1的机器部件，其中在此仅示出这样的部件的附图标记，这在图2的以下注释提到。
图2所示的系统包括外部供应单元5(与CMM 1结构性分离)，其实施成生成用于CMM1的上述校准的激光。因此，供应单元5包括激光发生器。由光纤6将激光传送到校准激光头20，即光纤6连接到供应单元5和CMM 1，特别是连接到激光头20，激光头20包括借助供应的激光来测量距离变化的干涉仪。
根据本发明的另一实施方式，供应单元5实施成以干涉方式测量与反射器距离变化，即供应单元5包括射束分离作为干涉仪的两个臂的一部分以测量这样的距离变化。根据此实施方式，校准激光头20是干涉仪的一部分，但两个臂的激光经由光纤6引导到校准激光头20，其中一个射束借助激光头20引导到反射器中的一个，在相应的反射器处反射，在激光头20这一侧接收，其中第二射束被向内部反射到校准激光头的内侧，并且两种射束经由光纤6被引导回供应单元5或者检测校准激光头的叠加内侧。另选地，仅第一臂的光经由光纤6引导到校准激光头20，并且基准射束由沿着另选路径引导的第二射束来设置。
在供应单元5这一侧，即通过干涉仪，被反射的激光与基准激光叠加，以便当移动校准激光头20来校准CMM 1时提供干扰信号能够确定与反射器的距离变化。
关于出入CMM 1的激光的引导(透光率)，光纤6可引导地连接到校准激光头20或者可连接到Z立柱13(或CMM 1的任何其它部件11、12、14)，其中激光在Z立柱13(或CMM 1的任何其它部件11、12、14)的更内侧被引导到校准激光头20。特别是，光纤6沿着Z立柱13延伸直到激光头20。
图3示出了根据本发明的坐标测量机2(CMM)的第二示例性实施方式，其中坐标测量机2包括基座31和部件32、33、34，用于提供工具载体相对于基座31在三个方向(X方向、Y方向和Z方向)上的可移动性。出于该原因，部件32、33、34能由联接三个部件32、33、34和基座31的驱动机构(未示出)相对于彼此移动。
校准激光头21附接至工具载体并且设计成使得能由校准激光头21发射的激光束能围绕至少两个大致垂直轴线转动。校准激光头包括用于测量与目标的距离变化的干涉仪。激光束围绕工具中心点发射。激光束与至少Z立柱轴线的偏移由校准激光头21的设计设置。
机器2进一步包括采取在限定且预先知晓的位置定位到基座31上的反射器17的形式的一组目标。特别是，反射器17位于基座31(或分别为测量容积)的边界附近且位于关于相应Z坐标的不同位置，以便提供CMM 2关于由CMM 2的可移动部分限定的所有自由度的校准。
而且，根据本发明，坐标测量机2包括适于生成校准数据以补偿机器误差的指定的校准功能。在校准功能的框架内，由校准激光头21发射的激光束被首先引导到反射器17上。通过瞄准第一反射器17限定的方向限定沿着它确定若干测量点的第一线性测量路径。
相应测量点的确定一方面包括在每个测量点处与反射器17的距离的测量，即距离变化，另一方面接收每个测量点的机器坐标(至少X、Y和Z)用于校准激光头21的位置和取向(即CMM 2的可移动部分的位置)。与相应反射器17的距离变化由激光头21的干涉仪确定。
为了通过测量点，校准激光头21通过框架部件32、33、34的相应移动而沿着第一测量路径移动，特别是其中从而调节工具载体和/或激光头21的取向。
在敲定沿着第一测量路径的测量之后，激光束被引导到一组目标的第二反射器17上，并且沿着第二测量路径的限定量的测量点(由第二反射器的位置和激光束的取向限定)再次关于测量距离和采集机器坐标进行测量。针对预定义量的反射器17并且根据由每个反射器和相应射束取向限定的期望量的测量路径重复此过程。
作为校准过程的测量结果，生成一组数据(校准数据)，包括用于每个测量点的由CMM 2设置的机器坐标和对应距离信息(关于先前测量点与反射器的距离变化)。
通过处理校准数据，CMM 2的补偿规则能导出，其描述测量误差的发生。这样的补偿规则可提供由于发生静态和/或动态机器变形导致的测量的机器坐标的数学校正。另选地，导出补偿图，为相应坐标提供补偿的测量值，其用附接至工具载体的光学探针或触摸探针通过测量对象而确定。此外，描述机器行为的模型可基于校准数据导出或调节。
针对机器部件的不同位置，校准数据包括关于CMM 2的结构变形的信息。
根据本发明的具体实施方式，在校准激光头21处发射并且用干涉仪进行距离测量的激光用外部激光源生成，并且经由将激光头21与激光源连接的光纤发送到激光头21。因此，激光源与CMM 2结构分离地定位。有利地，通过这样的布置，CMM 2的结构未受在激光源处发生的热的影响例如。
优选地，选择反射器17的数量及其相对于基座31的位置或到基座31上的位置，使得校准过程可以完全独立地运行，为整个测量容积提供准确的补偿数据。在给出启动命令之后，校准过程在CMM 2这一侧自动地执行(由CMM 2的控制和处理单元控制)，即激光束被依次自动地引导到每个反射器上，并且沿着测量路径的相应测量点得以确定。
图4示出了根据本发明的校准激光头21。校准激光头21包括激光发射单元22，激光发射单元22为集成的干涉仪提供激光(激光可经由光纤由外部激光发生器提供)，以通过发射激光束25以及将射束25引导到待测量对象上而测量与对象的距离变化。校准激光头21被构造成能通过允许反射激光束25在两个自由度上取向的旋转手段而围绕两个轴线A和B枢转。
而且，校准激光头21包括反射构件23，例如反射镜，用于根据反射镜关于激光发射单元22的角位置而使激光束25偏转。反射构件23可优选地布置成能(机动地)围绕第三轴线C旋转，因此提供激光束25的取向的第三自由度设定。
反射构件23(反射镜)提供射束在最终需要补偿(校准激光头还可能竖直安装，其中可能生成Z轴线上的扭矩)的方向上的引导。而且，它产生需要的(至少与轴线A的)偏移O，以允许更精确地测量俯仰和滚动。
示出的校准激光头21能够引导关于三个旋转自由度的激光束。
根据校准激光头21的具体实施方式，第二反射镜23a(或更多的反射镜，在此未示出)布置在激光头21处更接近能够(围绕平行于C轴线的轴线)转动到激光束路径中的发射单元22，并且鉴于校准过程而提供偏移O发生的减少。利用这样的两个反射镜23、23a，其中至少一个反射镜23a更接近能转动的发射单元22，可以自动地改变偏移O以改进所收集补偿信息的质量。
根据校准激光头21的另一具体实施方式，激光头21的重心与CMM的Z立柱轴线(轴线A)大致对准。当围绕头21的水平轴线(轴线B)旋转时，扭矩将生成在导管轴上，可以通过在激光头21上增添一些配重而减少该扭矩。
根据校准激光头21的又一具体实施方式(未示出)，两个干涉仪臂的射束分离无法用校准激光头21引导地实施，但与它结构性分离，其中测量激光例如经由光纤或通过另选射束路径出入干涉仪进行发送。校准激光头21然后主要提供测量射束25的精确引导，以提供指定的距离测量。
然而，为了避免对光学(玻璃)光纤的测量准确性的可能影响，(干涉仪的)基准表面可保持在校准激光头21中。通过这样做，光纤的热和机械膨胀可以减少并且对校准结果具有更少的影响。
图5示出了根据本发明具有Delta机器人41作为支撑结构的坐标测量机3(CMM)。
Delta机器人41包括支撑固定基座44的固定框架43，并包括还称为运动链的三个臂46。框架43通常为整体块状(massive)构造，但在此呈现掐丝并且仅示意性，以便更清楚地示出Delta机器人的细节。每个臂均具有由中间接头50联接的两个部分48、49。每个臂46的第一部分48由第一接头51连接到固定基座44，并且第二部分49由第二接头52连接到末端执行器55。末端执行器55在这种情况下以圆状板的形式构建，以支撑工具、探针或如此处示出的校准激光头20。末端执行器55以工具、探针或激光头20可互换的方式构造。校准激光头20设计为激光干涉仪。另外为了提供对滚动或俯仰(误差)的补偿，需要相对于A轴线偏移(这由执行器55限定)。这样的偏移可以例如通过使用如图4所示的校准激光头来施加。
在该示例中，控制单元61和分析单元62布置在Delta机器人41的固定基座44中。然而，控制单元61和分析单元62也可以在外部位于计算机中，其可以由有线或无线通信装置(未示出)连接到Delta机器人41。照常，接头设置有角度编码器(未示出)，以便递送相应的角度信号，使得末端执行器55和校准激光头20的当前位置可以由分析单元62和控制单元61导出并使用。控制单元61控制末端执行器55的移动，以已知的方式借助致动器(未示出)使运动区内的激光头20具有三个自由度(横向沿X方向、y方向、Z方向)，通过使用由角度编码器递送的信号/数据，特别是通过另外使用由加速度传感器递送的信号/数据来更精确地确定激光头20的当前位置。
另外，校准激光头20在末端执行器55处的取向能由位于枢转装置24处的对应的编码器确定，枢转装置24将激光头20与末端执行器55连接。
当然，如现有技术中公知的，CMM 3设置有输入装置(未示出)和输出装置(未示出)，例如采取显示器或监测器的形式，可选地为连接到分析单元62进行声学预警的喇叭，用以向用户呈现结果。进一步如公知的，存在输入装置以使用户能够操纵CMM 3。这些装置可以集成在CMM 3中(例如集成在固定基座44中)，或者可以构建为外部单元(未示出)或集成在计算机(未示出)中且以公知的方式有线地或无线地连接到CMM 3。
为了用CMM 3提供准确的坐标测量，机器必须如同其它CMM系统一样校准，从现有技术已知也必须这样做。根据本发明，CMM 3包括凭借校准激光头20和后向反射器16a-16e执行校准的功能。
在校准CMM 3的背景下，执行以下步骤：
校准激光头20的取向使得反射激光束撞击到一组后向反射器16a-16e中的第一后向反射器16c上。根据此激光束取向，沿着激光束的线性测量路径得以限定。
现在，通过借助Delta机器人41结构的相应移动，校准激光头20沿着测量路径移动。凭借Delta机器人41和枢转装置24，激光束保持引导到反射器16c上并且反射激光束由激光头20接收。
在连续地移动激光头20时，与反射器16c的距离变化由干涉仪(由激光头20提供)测量。而且，涉及末端执行器55或校准激光头20的相应位置的机器坐标基于机器编码器的信号被导出。
距离变化的测量被关联给相应的机器坐标，即针对沿着测量路径的指定点，提供了关于与反射器16c的距离(分别为距离变化)和机器坐标的信息。因此，为将末端执行器55定位在测量容积内，产生描述CMM 3的结构行为和变形的校准原始数据。
CMM 3的校准通过提取CMM误差，通过将测量结果(机器坐标)与准确的基准(距离变化的测量)比较和基于此生成对应的补偿图来执行。然后，此补偿图用于校正所有的未来测量。
虽然上文部分地参考一些具体实施方式图示了本发明，但是必须理解的是，可以作出实施方式的不同特征的许多修改和组合，并且不同特征可以与根据现有技术已知的校准原理和/或坐标测量机组合。

Claims (41)

1.一种用于坐标测量机(1，2，3)的校准方法，所述坐标测量机(1，2，3)包括:
·驱动机构，该驱动机构用于使工具载体(15，55)相对于基座(11，31)移动以接近测量点，以及
·校准激光头(20，21)，该校准激光头附接至所述工具载体(15，55)，使得
-能由所述校准激光头(20，21)发射的激光束(25)能围绕至少两个大致垂直的轴线(A，B，C，X，Y，Z)转动，并且
-距离变化能借助所述校准激光头(20，21)以干涉方式测量，
其中，一组后向反射器(16a-16e，17)布置在相对于所述基座(11，31)的固定位置，并且所述方法包括：
·朝向所述一组后向反射器(16a-16e，17)中的第一后向反射器发射以及引导所述激光束(25)，由此测量路径(26)由所述激光束(25)的取向限定；
·沿着所述测量路径(26)移动所述校准激光头(20，21)，使得所述激光束(25)根据所述测量路径(26)保持被朝向所述第一后向反射器(16a)引导，并且在所述校准激光头(20，21)处连续地接收反射激光束；
·在沿着所述测量路径(26)的多个测量位置处测量与所述第一后向反射器(16a)的距离变化；
·针对所述多个测量位置中的每个测量位置采集机器位置，所述机器位置涉及所述工具载体(15，55)相对于所述基座(11，31)的位置；以及
·根据测量到的距离变化以及针对所述多个测量位置中的每个测量位置的所述机器位置而导出所述坐标测量机(1，2，3)的校准数据。
2.根据权利要求1所述的校准方法，
其特征在于，
基于针对所述多个测量位置中的每个测量位置测量到的距离变化和所述机器位置来计算补偿图，以补偿针对所述测量点所确定的位置信息。
3.根据权利要求1或2所述的校准方法，
其特征在于，
执行自动激光对准功能，其中确定反射激光束在所述校准激光头(20，21)这一侧的撞击位置，并且基于所述撞击位置来调节所述校准激光头(20，21)的位置和/或取向。
4.根据权利要求1所述的校准方法，
其特征在于，
·由所述激光束(25)的方向限定的所述测量路径(26)提供关于两个所述轴线(A，B，C，X，Y，Z)中的至少一个轴线的限定偏移(O)；和/或
·关于三个旋转自由度调整激光束(25)的方向。
5.根据权利要求1所述的校准方法，
其特征在于，
所述校准方法
·以动态的方式执行，其中测量与所述第一后向反射器(16a)的距离变化以及针对所述多个测量位置中的每个测量位置采集所述机器位置的步骤在移动所述校准激光头(20，21)的同时执行；或者
·以静态的方式执行，其中测量与所述第一后向反射器(16a)的距离变化以及针对所述多个测量位置中的每个测量位置采集所述机器位置的步骤在所述校准激光头(20，21)的限定的静止位置处执行；或者
·以混合的方式执行，其中所述校准方法针对所述多个测量位置的第一部分以动态的方式执行，并且针对所述多个测量位置的第二部分以静态的方式执行。
6.根据权利要求1所述的校准方法，
其特征在于，
·预先知晓所述一组后向反射器(16a-16e，17)的至少一个反射器的位置；和/或
·自动执行所述校准方法。
7.根据权利要求1所述的校准方法，
其特征在于，
·针对测量容积内的一组位置导出一组补偿值，所述测量容积代表一特定容积，在该特定容积内，所述测量点的空间坐标能关于所述坐标测量机(1，2，3)的设计来确定，其中针对所述测量点所确定的位置信息能通过施加相应的补偿值进行补偿；和/或
·基于测量到的距离变化和针对所述多个测量位置中的每个测量位置的所述机器位置来限定补偿模型和/或导出补偿方程，其中针对所述测量点确定的所述位置信息
-分别被馈送至所述补偿模型，或者
-分别使用所述补偿方程来处理，并且分别根据所述补偿模型或通过应用所述补偿方程而导出补偿的位置信息。
8.根据权利要求1所述的校准方法，
其特征在于，
所述校准激光头(20，21)供应有激光，以经由连接到所述校准激光头(20，21)的光纤(6)来发射所述激光束(25)。
9.根据权利要求1所述的校准方法，
其特征在于，
·干涉仪与所述校准激光头(20，21)关联，以提供对距离变化的干涉测量；和/或
·所述校准激光头(20，21)包括以干涉方式测量距离变化的干涉仪；和/或
·所述校准激光头(20，21)包括提供干涉仪的基准臂的基准表面，其中通过将所述基准臂的基准激光束与反射激光束叠加而生成对测量距离变化的干涉。
10.根据权利要求1所述的校准方法，
其特征在于，
·针对所述一组后向反射器(16a-16e，17)中的第一后向反射器和第二后向反射器或更多后向反射器来执行方法步骤，其中针对所述第一后向反射器和第二后向反射器或更多后向反射器(16a-16e，17)基于距离变化的测量和针对多个测量位置中的每个测量位置采集的机器位置而导出所述校准数据；和/或
·在朝向所述一组后向反射器(16a-16e，17)中的同一个后向反射器引导所述激光束(25)的情况下重复执行方法步骤，其中不同测量路径(26)由所述激光束(25)的相应不同取向限定；和/或
·所述激光束(25)在由所述校准激光头(20，21)的布置而限定的工具中心点处发射至所述工具载体(15，55)。
11.根据权利要求1所述的校准方法，
其特征在于，
针对所述多个测量位置中的每个测量位置采集机器位置的步骤包括采集对应于所述驱动机构的驱动位置的机器坐标。
12.根据权利要求2所述的校准方法，
其特征在于，
所述补偿图提供相应机器位置的导出补偿位置值，该补偿位置值通过进行测量模式来采集。
13.根据权利要求3所述的校准方法，
其特征在于，
调节所述校准激光头(20，21)的位置和/或取向，使得所述激光束撞击在相应的后向反射器(16a-16e，17)的中心上。
14.根据权利要求4所述的校准方法，
其特征在于，
所述限定偏移(O)是关于竖直的Z轴线的限定偏移(O)。
15.根据权利要求5所述的校准方法，
其特征在于，
在以恒定速度移动所述校准激光头(20，21)的同时执行测量与所述第一后向反射器(16a)的距离变化以及针对所述多个测量位置中的每个测量位置采集所述机器位置的步骤。
16.根据权利要求6所述的校准方法，
其特征在于，
在提供启动命令之后自动执行所述校准方法。
17.根据权利要求6所述的校准方法，
其特征在于，
方法步骤以自主受控的方式执行。
18.根据权利要求7所述的校准方法，
其特征在于，
通过执行测量模式而针对所述测量点确定所述位置信息。
19.根据权利要求8所述的校准方法，
其特征在于，
用于生成所述激光的激光源(5)与所述坐标测量机(1，2，3)在结构上分离地定位并且连接到所述光纤(6)。
20.根据权利要求9所述的校准方法，
其特征在于，
所述干涉仪由射束路径联接到所述校准激光头(20，21)。
21.根据权利要求9所述的校准方法，
其特征在于，
所述校准激光头(20，21)供应有激光，以经由连接到所述校准激光头(20，21)的光纤(6)来发射所述激光束(25)，所述干涉仪由所述光纤(6)联接到所述校准激光头(20，21)。
22.根据权利要求9所述的校准方法，
其特征在于，
所述基准激光束和所述反射激光束从外部叠加。
23.根据权利要求10所述的校准方法，
其特征在于，
所述工具中心点由关于转动所述校准激光头(20，21)的旋转中心限定，或者所述激光束(25)分别围绕至少两个轴线(A，B，C，X，Y，Z)。
24.根据权利要求1所述的校准方法，
其特征在于，
所述一组后向反射器(16a-16e，17)布置在所述基座(11，31)上的固定位置。
25.一种坐标测量机(1，2，3)，用于确定待测量对象的至少一个测量点的位置信息，所述坐标测量机(1，2，3)包括：
·驱动机构，该驱动机构用于使工具载体(15，55)相对于基座(11，31)移动以接近所述测量点，
·并包括位置提供单元，用于根据所述工具载体(15，55)相对于所述基座(11，31)的位置来提供机器位置，和
·控制和处理单元，
其特征在于，
·校准激光头(20，21)，所述校准激光头(20，21)附接至所述工具载体(15，55)，使得
-能由所述校准激光头(20，21)发射的激光束(25)能围绕至少两个大致垂直的轴线(A，B，C，X，Y，Z)转动，并且
-距离变化能借助所述校准激光头(20，21)以干涉方式测量，
·一组后向反射器(16a-16e，17)，该一组后向反射器布置在相对于所述基座(11，31)的固定位置，以及
·校准功能，该校准功能能由所述控制和处理单元执行并且至少由以下限定：
-朝向所述一组后向反射器(16a-16e，17)中的第一后向反射器发射以及引导所述激光束(25)，由此测量路径(26)由所述激光束(25)的取向限定；
-沿着所述测量路径(26)移动所述校准激光头(20，21)，使得所述激光束(25)根据所述测量路径(26)保持被朝向所述第一后向反射器(16a)引导，并且在所述校准激光头(20，21)处连续地接收反射激光束；
-在沿着所述测量路径(26)的多个测量位置处测量与所述第一后向反射器(16a)的距离变化；以及
-针对所述多个测量位置中的每个测量位置由所述位置提供单元采集机器位置，
其中，所述校准功能适于生成校准数据，所述校准数据取决于测量到的距离变化和针对所述多个测量位置中的每个测量位置的所述机器位置并且提供机器误差的补偿。
26.根据权利要求25所述的坐标测量机(1，2，3)，
其特征在于，
所述一组后向反射器(16a-16e，17)布置在所述基座(11，31)上的固定位置。
27.根据权利要求25所述的坐标测量机(1，2，3)，
其特征在于，
光纤(6)被设置用于向所述校准激光头(20，21)传送激光，以发射所述激光束(25)。
28.根据权利要求25所述的坐标测量机(1，2，3)，
其特征在于，
·干涉仪与所述校准激光头(20，21)关联，用于提供距离变化的干涉测量，和/或；
·所述校准激光头(20，21)包括用于以干涉方式测量所述距离变化的干涉仪；和/或
·所述校准激光头(20，21)包括撞击检测单元，用于确定反射激光相对于所述撞击检测单元的基准位置的撞击位置；和/或
·所述校准激光头(20，21)附接至所述工具载体(15，55)，使得由所述激光束(25)的方向限定的所述测量路径(26)提供关于两个所述轴线(A，B，C，X，Y，Z)中的至少一个轴线的限定偏移(O)；和/或
·所述校准激光头(20，21)实施为使得激光束(25)的方向能借助所述校准激光头(20，21)以三个自由度调整。
29.根据权利要求25所述的坐标测量机(1，2，3)，
其特征在于，
针对所述多个测量位置中的每个测量位置由所述位置提供单元采集机器位置包括采集对应于所述驱动机构的驱动位置的机器坐标。
30.根据权利要求27所述的坐标测量机(1，2，3)，
其特征在于，
所述激光由与所述坐标测量机(1，2，3)在结构上分离定位的激光源(5)生成，并且所述光纤(6)连接到所述校准激光头(20，21)和所述激光源(5)。
31.根据权利要求28所述的坐标测量机(1，2，3)，
其特征在于，
所述干涉仪由射束路径联接到所述校准激光头。
32.根据权利要求28所述的坐标测量机(1，2，3)，
其特征在于，
光纤(6)被设置用于向所述校准激光头(20，21)传送激光，以发射所述激光束(25)，所述干涉仪由所述光纤(6)联接到所述校准激光头。
33.根据权利要求28所述的坐标测量机(1，2，3)，
其特征在于，
所述撞击检测单元设计为位置敏感检测器，或者设计为激光功率传感器。
34.根据权利要求28所述的坐标测量机(1，2，3)，
其特征在于，
所述撞击检测单元设计为光电二极管。
35.根据权利要求28所述的坐标测量机(1，2，3)，
其特征在于，
所述限定偏移(O)是关于竖直的Z轴线的限定偏移(O)。
36.根据权利要求28所述的坐标测量机(1，2，3)，
其特征在于，
是其中所述校准激光头(20，21)设计为能围绕至少两个大致垂直的轴线(A，B，Y，Z)转动，并且包括提供偏移的反射构件(23)。
37.根据权利要求36所述的坐标测量机(1，2，3)，
其特征在于，
所述反射构件(23)是反射镜。
38.根据权利要求36所述的坐标测量机(1，2，3)，
其特征在于，
所述反射构件(23)设计为能围绕相互垂直于所述至少两个大致垂直的轴线(A，B，Y，Z)的第三轴线(C，X)转动。
39.一种用于校准坐标测量机(1，2，3)的系统，所述坐标测量机(1，2，3)被构建为用于确定待测量对象的至少一个测量点的位置信息，并且所述坐标测量机包括：
·驱动机构，该驱动机构使工具载体(15，55)相对于基座(11，31)移动以接近所述测量点，以及
·用于根据所述工具载体(15，55)相对于所述基座(11，31)的位置来提供机器位置的位置提供单元，
所述系统包括：
·校准激光头(20，21)，所述校准激光头(20，21)能附接至所述工具载体(15，55)，使得
-能由所述校准激光头(20，21)发射的激光束(25)能围绕至少两个大致垂直的轴线(A，B，C，X，Y，Z)转动，并且
-距离变化能借助所述校准激光头(20，21)以干涉方式测量；
·能布置在相对于所述基座(11，31)的固定位置的一组后向反射器(16a-16e，17)，
·能连接到所述校准激光头(20，21)的光纤(6)，用于使激光向所述校准激光头(20，21)传送以发射所述激光束(25)，以及
·被构造成控制和执行根据权利要求1所述的方法的控制和处理单元。
40.根据权利要求39所述的用于校准坐标测量机(1，2，3)的系统，
其特征在于，
所述系统进一步包括用于生成能经由所述光纤(6)发送到所述校准激光头(20，21)的激光的激光源(5)，所述激光源(5)能与所述光纤(6)连接。
41.根据权利要求39所述的用于校准坐标测量机(1，2，3)的系统，
其特征在于，
所述一组后向反射器(16a-16e，17)能布置在所述基座(11，31)上的固定位置。
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