CN105841576A

CN105841576A - 坐标测量机

Info

Publication number: CN105841576A
Application number: CN201610037061.4A
Authority: CN
Inventors: 帕斯卡尔·乔迪尔; J·斯蒂格瓦尔
Original assignee: Hexagon Technology Center GmbH
Current assignee: Hexagon Technology Center GmbH
Priority date: 2015-02-04
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2016-08-10
Also published as: US9797706B2; US20160223316A1; EP3054265B1; CN113758421A; EP3054265A1

Abstract

本发明涉及一种坐标测量机。该坐标测量机包括：托架(12，30，31)，用于作为目标的末端执行器(40)的支撑定位结构，末端执行器(40)能以至少三个自由度移动并由托架(12，30，31)定位；固定式计量台(35)，作为可能目标对象的支撑；和控制单元，该控制单元控制由托架(12，30，31)进行的末端执行器(40)的移动。CMM进一步包括：至少一个特别是至少两个成像检测器(33)，用于在六个自由度上测量并确定可能目标对象的位置；和分析单元，用于处理由成像检测器(33)传送的电子信号和/或数据。根据本发明，成像检测器(33)被牢固地安装至计量台(35)并与托架(12，30，31)机械地分离。

Description

坐标测量机

技术领域

本发明涉及一种坐标测量机(简称为“CMM”)，其包括：托架，所述托架作为用于末端执行器(作为目标)的支撑和定位结构，所述末端执行器能在至少三个自由度、特别是最多六个自由度上移动并且能由所述托架定位；固定式计量台，所述固定式计量台作为对一可能目标对象的支撑；以及控制单元，所述控制单元控制着经由所述托架对所述末端执行器的移动。所述CMM进一步包括：至少两个成像检测器，特别是至少三个成像检测器，用于在六个自由度上测量并确定所述可能目标对象的位置；以及分析单元，用于处理由所述成像检测器传送的电子信号和/或数据。

背景技术

通常的做法是紧随在坐标定位设备(诸如CMM)上生产之后检查工件，以便检查预定对象参数(比如对象的尺寸和形状)的正确性。

在常规3-D坐标测量机中，支撑着探头使之沿着三个相互垂直的轴线(在X、Y和Z的方向上)移动。由此，探头可以被引导到CMM测量体积的空间中的任何的任意点，并且对象能利用由探头承载的测量传感器(探针)进行测量。

在简单形式的机器中，与每个轴线平行安装的合适的换能器能够确定探头相对于机器基座的位置，因此能够确定位于传感器所逼近的对象上的测量点的坐标。为了提供探头的可移动性，典型的坐标测量机可包括布置有探头的框架结构以及用于使框架结构的框架部件相对于彼此移动的装置。

通常，CMM具有用于计量目标对象表面的触觉探针或光学探针。光学或触觉探针如针对触觉探针(即EP 2283311 A1中)示出地以可移动的方式固定在铰接臂处，或者如针对光学探针(即WO 2008/135530 A1)示出地固定在门架处，使之可以在目标对象的表面上移动。

为了测量表面变化，基于使用触觉传感器和光学传感器的测量原理均是已知的。

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。为了实现刚硬和刚性的机器设计，框架结构或其至少部分常常由诸如花岗岩的石材制成。除了所有积极效果，比如高的热稳定性和良好的阻尼性能，花岗岩或其它刚硬材料还使机器和可移动框架元件颇重。另一侧上较高的重量还需要高的力来适应合适的加速度。

适当的校准可以使这样的途径工作得非常好，但机械学的所有非重复性缺陷都完全影响了最终的准确度。因此，例如，如果在第一轴线和第二轴线之间存在一些间隙，为确定传感器位置而施用的线性刻度或角度编码器都将不能识别这样的间隙。

作为另一重要方面，重量减少是关系到新颖的坐标测量机设计的主要议题。如果将机器部件构建为包括更小重量(与更小刚度关联)，可以实现更快地定位各个部件，同时导致更少的力影响到坐标测量机。另一方面，连同这些部分的重量减少，因减少刚度并(更快)移动机器部件导致的机器振动和扭转的影响增加。因而，得到的测量值的不确定性以及此种变形和振动发生的误差相应地增加。

因此，尤其是关于重量减少，但也针对常规机器，准确的误差处理是重要的方面。

在工业中，测量时间被视为非生产时间，因为在该周期期间没有生产可销售的部件。测量任务因此必须尽快完成。因而，高的测量速度和短的准备时间(包括待计量对象的快速固定和CMM的短校准时间)具有高的商业重要性。在这一背景下，应理解，不仅关注测量探针相对于目标对象的最大移动速度，这对大的部件以及测量探针行进的长距离是非常重要的，而且还关注最大加速度和减速度，这对小工件是重要的，因为后者允许将测量探针相对于目标对象非常快速地定位在关注位置上。

因此，为了增加测量速度，在过去已经采取了一些措施。例如，用光学探针代替触觉探针进行测量一般来说可以增加测量速率并且避免目标对象表面的磨损影响。

增加测量速率的另一选择是使用相机作为测量探针并且在“飞行”模式下使用该相机，这在WO 2008/135530 A1中有所描述。在“飞行”测量模式期间，相机在目标对象上连续移动并且仅在关注位置处拍摄照片，而不会停在那里。每个图像的位置数据从位置编码器传送出，并且与相符的图像储存在一起。关注位置的闪光照明确保照片清晰，而不管相机的移动速度如何。因为相机没有停止在关注位置，必须进行更少的减速和加速动作，从而降低测量时间并避免触发结构振动。然而，为了知晓关注位置并且为了沿着包括所有关注位置的优化轨迹移动相机，通常依据基准对象来校准CMM是有必要的，并且包括限定的关注位置(应该拍摄照片的位置)的随后轨迹编程是有必要的。

然而，当以足以达到必要准确度的倍率使用时，使用具有标准尺寸的光学器件的正常有成本效益的相机显示了小视场。因为视场较小，有必要拍摄大量图像，这意味着为了看到所有关注特征相机要大量移动。因而，因其低速和低加速度导致，具有铰接臂或门架结构的商业CMM的处理量——不管使用“飞行”模式还是不使用“飞行”模式——仍是不满足的。为了应对这种令人不满意的情况，时下许多CMM具有设置有更大直径的物镜的相机，从而对于相同倍率显示出更大视场。结果，测量小的目标对象不需要移动，并且为囊括大的目标对象仅有必要进行少量移动和少量图像。然而，这些CMM是昂贵的，因为具有相应大物镜的相机价格较高。

最新的研发试图通过使用所谓的“德尔塔(Delta)机器人”代替门架机器或铰接臂来移动触觉测量探针以增加测量速率(参见2011年7月出版的Renishaw的小册子“Equator 300 Mess-Systeme”)。

德尔塔机器人是一种并联机器人。它包括固定在固定框架处的固定基座(安装在工作空间上方)、以及从基座延伸的三个中间接头臂。常常称为“运动链”的所述臂借助万向节将其第一端连接到基座，并且将其第二端连接到常常以三角形或圆形平台形式构建的末端执行器。

所述臂典型地由轻质复合材料制成并由位于基座中的致动器驱动。通过致动器的驱动，末端执行器能在运动区内移动。运动区是三维空间，并且末端执行器能最大程度上移入。最大移动的边界——相应是运动区的边界——由运动链的构造及其由末端执行器链接的共同运动所产生的物理极限限定。致动可以用线性或旋转致动器完成。因为臂由轻质复合材料制成，德尔塔机器人的移动部分惯性较小。这允许非常高的加速度和非常快速的移动，其远胜过加速度的速度和能由传统门架机器或铰接臂实现的移动。

对于德尔塔机器人作为坐标测量机一部分的实施方案，德尔塔机器人的自由度最多已扩大到6个，允许末端执行器在笛卡尔方向X、Y、Z上的横向移动，以及围绕这些轴线的旋转移动，导致横摆、滚动、俯仰。由于它们高的加速/减速动作以及它们高的移动速度，德尔塔机器人以及基于德尔塔机器人的机器普遍用于在包装工厂、医疗和制药工业中进行拾取并包装；其中的一些每分钟执行最多300次拾取。

但是，尽管其在各种技术领域中的适用性，德尔塔机器人被广泛进一步认为是不适合坐标测量机的测量要求。这是由于其在快速移动以及快速加速/减速动作期间对温度波动和强振动的灵敏度(由轻质构造所导致)。结果，末端执行器的确切位置无法足够精确地确定，并且用常规布置的光学装置(例如CMM的光学探针或相机)适当聚焦是不可行的。

如上面提到的小册子“Equator 300 Mess-Systeme”中提出的，使用德尔塔机器人来移动CMM的触觉探针与上述陈述并不矛盾，但试图避免通过使用触觉测量探针而与德尔塔机器人关联的这些问题。然而，因为触觉探针必须接触目标对象的表面，触觉探针决定了测量速度比德尔塔机器人所允许的测量速度慢得多。因而，测量速率总之受限于触觉探针，并且将因而能够确定其位置。因此，由德尔塔结构实现的关于加速度和运动速度的可能性并未完全被开发。此外，上面提到的小册子中公开的CMM再次仅能够关于基准对象来确定目标对象，应在测量目标对象之前测量该基准对象。因此，在测量之前必须校准。结果，在准备测量期间不可能降低测量时间，并且仅受过专门训练的人员将能够处理该CMM。

与坐标测量机的类型共同地，考虑到可再现的误差，适当的校准工作可达到令人满意的程度，但机械学上的所有非重复性缺陷都完全影响所得到的测量准确度。因此，例如如果第一轴线和第二轴线之间存在一些间隙，为确定CMM探针位置而施用的线性刻度或角度编码器均将没有机会识别这样的间隙。例如，往往得不到补偿或者需要至少大的努力进行补偿的其它种类的缺陷包括：对结果有很大影响的反弹(backlash)，以及大多数时候没有很好地管理的低温漂移或任何其它种类的漂移。

只要已知了所有这些负面影响，通常的反应是选择高品质且昂贵的机械学使反弹或间隙最小化。另一后果在于，应用非常复杂的温度补偿算法，这不是个大问题，但总是需要显著的数据收集阶段。大多数时候，单独地测量机器必须在不同的温度下校准，这是长久且昂贵的。不论这一切，允许的温度漂移仍受限，实际上不允许在恶劣的工厂环境中应用。最后，为了补偿低漂移或碰撞影响，常常要执行完全重新校准，通常一年至少一次。

发明内容

本发明的目的是提供一种坐标测量机，其克服并最佳完全避免上述的准确度问题。

本发明的特定目的是能够直接测量末端执行器/CMM探针在六个自由度(“6自由度”)上的位置。由此，所有几何缺陷、所有间隙、所有反弹及所有热膨胀应该被直接包括在6自由度位置测量中，使得它们不再负面地影响最终的准确度。

这些目的由根据第一方面的坐标测量机解决。在其它方面中描述了替代或有利方式中的本发明其它发展形式的特征。

本发明涉及一种确定坐标测量机(CMM)的末端执行器的位置和取向的方法，所述坐标测量机包括托架，所述托架作为所述末端执行器的支撑和定位结构，所述末端执行器能在至少三个、特别是六个自由度上移动并由所述托架定位。所述末端执行器可由探头实现，能够确定待测量的可能目标对象的准确坐标位置。

CMM还包括固定式计量台，该计量台作为用于可能目标对象和至少一个成像检测器的基座或支撑，该成像检测器用于捕获特别是通过限制所述托架的可动性而限定的测量体积的至少一部分的图像。

所述方法包括：特别是根据给定部分程序或测量路径由所述托架移动所述末端执行器；以及用所述成像检测器捕获测量体积的至少一部分的图像。可优选地，连续拍摄这样的图像，用以连续地提供探头(末端执行器)的各自位置和取向信息。

应当理解的是，能用所述成像检测器(或者多于一个相应成像检测器)捕获的面积不对应于测量体积。所述测量体积由如下体积限定：在该体积内，CMM的探针的各个测量可以达到的每个位置。由相机成像的体积典型地偏移至CMM测量体积，因为所述末端执行器处的“协作目标”偏移至工具中心点(TCP)。甚至可能在TCP测量体积和摄影测量定位系统的捕获体积之间存在零重叠。

因此，所述捕获面积对应于可以被所述成像检测器覆盖且特别至少部分地重叠所述测量体积的区域，可优选地包含整个测量体积。通过这样的布置，可以确保用捕获图像覆盖所述末端执行器。

根据本发明，接收的图像数据表示覆盖所述末端执行器的至少一部分的(所述测量体积的至少一部分的)图像。所述成像检测器可优选地被布置成使得在测量目标对象时所述末端执行器被各个图像覆盖。而且，通过图像处理将与所述末端执行器相关的参考点的图像位置确定在图像中，并且基于所述参考点的图像位置得到所述末端执行器的位置。所述参考点被设置在所述末端执行器的例如通过所述末端执行器处的特定标记、限定图案或通过关注的结构给定点实现的一侧上。这些点的位置被确定在覆盖所述点的捕获图像(图像位置)中。

此外，所述成像检测器被牢固地安装至所述计量台并被布置成与所述托架机械分离。

示出上述特征的本发明方法的直接好处在于，机械质量(即振动阻力)以及与典型CMM相关的其它机械不稳定性使得对于使用该CMM待获取的测量结果而言重要性减少。所述托架剩下的主要制约因素在于，高频移动(比如振动)得以避免，因为由所述成像检测器供给的帧速率通常最多仅几百赫兹，而振动可以达到千赫范围或甚至超出的频率。在某种程度上，这样的快速移动还可以使用额外传感器(比如惯性测量单元IMU、陀螺仪和磁强计)进行测量。然而，在这种情况下，将需要整合这样的额外传感器的低频图像信号和高速信号(见下文)。

甚至更有利地，根据本发明的具体实施方式，一个以上成像检测器被安装至所述计量台，用于拍摄所述末端执行器的图像。通过布置更多的相机并且联合使用这些相机的图像信息，所述末端执行器的位置确定的精度显著增加。

为此，所述坐标测量机包括至少两个、特别是三个成像检测器，其中确定所述末端执行器的位置和取向的所述方法包括：用至少两个成像检测器捕获测量体积的至少一部分的图像；以及接收表示捕获图像的图像数据，每个图像用不同的成像检测器捕获并覆盖所述末端执行器的至少一部分。

此外，通过图像处理将与所述末端执行器相关的参考点的图像位置确定在每个图像中，并且基于所述参考点的图像位置得到所述末端执行器的位置。通过这样做，一些图像的得到的图像位置用于所述末端执行器的位置(和取向)确定，导致更高的准确度。而且，所述至少两个成像检测器被牢固地安装至所述计量台并被布置成与所述托架机械分离。

特别是，为了同步，通过所述成像检测器在某些时间实例获取图像。

根据优选实施方式，所述位置确定基于来自所有成像检测器的图像，所述图像在同一个位置中特别是同时地拍摄自可能目标对象拍摄和/或末端执行器。

这确保基于所有施加的成像检测器的图像可靠地确定目标位置，即使目标是移动的。换句话说：所有成像检测器都将拍摄相同目标的照片，确保非常连贯的信息。如果相机将不完全同步，则目标的物理位置在由不同检测器拍摄的图像上不同，导致位置确定的准确度变差。

然而，即使所述成像检测器将用常见的外部信号触发，也将很难保证从检测器制造商获得可以在触发信号的确定侧翼(flank)和有效的图像获取之间确保精确等待时间。再次，这样的不确定性可能降低定位的准确度。

为了克服这些限制，所述成像检测器的限定快门时间可以(例如通过CMM的控制单元)触发，使得为所述成像检测器提供在时间上共同的图像获取周期，所述末端执行器可以在共同图像获取周期期间被照明达到限定的照明时段，并且图像数据的图像可以用所述成像检测器获取，每个成像检测器表示对应于照明时段的限定(相同)状态下的末端执行器。换句话说，每个捕获图像表示所述末端执行器以其限定的照明状态形成替代透视图像(姿态)。

特别是，所述末端执行器以脉冲的方式被照明，具有照明频率和照明时段，所述照明频率与所述成像检测器的快门时间(和/或帧速率)同步。替代地，所述末端执行器还可以非周期性地被照明(没有固定频率)，但仍还与相机曝光时间同步。

在所述成像检测器/相机的快门开启时间期间(特别是与各自帧速率同步)，闪光光源照明所述末端执行器。因此，即使在触发信号之后的相同时间间隔内检测器快门并未开启和关闭，获取的图像以闪光持续时间为主，规定闪光的强度比环境光强度强得多。结果，相应获取的图像呈现完全同步。

根据更特定的实施方式，所述末端执行器的移动与所述成像检测器的帧速率同步，使得在获取周期期间仅在所述托架保持静止时拍摄图像，特别是其中，快于200Hz的高频移动得以避免。

关注整个测量系统的校准，设置在所述固定式计量台处的参考标记可被图像数据的至少一个图像覆盖，各个标记位置可以通过图像处理被分别确定在至少一个图像中，并且基于标记位置(例如通过几何切除方法)得到各个成像检测器的各个姿态。通过这样做，特别是，提供了针对参考标记的成像检测器的姿态的校准。

本发明还涉及一种坐标测量机(CMM)，其包括：托架，所述托架作为末端执行器的支撑和定位结构，所述末端执行器能在最多六个自由度上移动并且由所述托架定位；固定式计量台，所述计量台作为可能目标对象的支撑；以及控制单元，其控制由所述托架实现的所述末端执行器的移动并且控制利用成像检测器进行的图像获取。

工具保持器可包括在或附接至所述末端执行器中，这样的工具保持器被构造成容纳各种测量探针。特别是，所述末端执行器由包括探针元件的探头表示，例如在远端处具有探针尖的触针。

所述末端执行器的运动和定位可借助任何种类的定位系统实现，在可位于基座中或远程的控制单元的控制下，提供用于CMM足够的定位准确度。

CMM进一步包括：至少一个成像检测器，用于捕获测量体积(运动区)的至少一部分的图像；以及分析单元，用于处理由所述成像检测器传送的电子信号和/或数据。

所述分析单元典型地包括用于储存被传送图像的储存装置并且包括用于处理所述图像的电路单元。

根据本发明，所述成像检测器被牢固地安装至所述计量台并与所述托架机械分离。而且，所述分析单元被构造成通过以下手段确定所述末端执行器在六个自由度上的位置(和取向)：接收表示覆盖所述末端执行器的至少一部分的图像的图像数据，通过图像处理来确定与末端执行器相关的参考点在图像中的图像位置，以及基于所述参考点的图像位置得到所述末端执行器在六个自由度上的位置。

根据本发明的一个实施方式，所述坐标测量机包括至少两个、特别是三个成像检测器，所述成像检测器被牢固地安装至所述计量台并与所述托架机械分离。在此，所述分析单元被构造成通过以下手段来确定所述末端执行器在六个自由度上的位置：接收表示图像的图像数据，每个图像均被不同的成像检测器捕获并且覆盖所述末端执行器的至少一部分，确定与每个图像中的所述末端执行器相关的参考点的图像位置，以及基于参考点(在一组图像中)的图像位置得到所述末端执行器的位置。

使用至少两个、特别是三个相机以及处理由这些相机生成的图像数据来确定所述末端执行器的位置导致关于位置确定的更大准确度。

根据一个实施方式，所述控制单元被设计并构造成使得所有获取图像的同一个位置处、特别是同时用所述末端执行器的每个成像检测器捕获图像来生成图像数据。图像因而表示所述末端执行器处于恒定而相同的状态并且提供精确的基础用于进一步处理图像数据并确定所述末端执行器的位置和取向。

特别是，位置确定基于的是来自所有(至少两个)成像检测器的图像，以便提供改进的位置准确度。

根据一个实施方式，所述托架被构建为或包括德尔塔机器人。替代地，所述托架由门架式CMM的门架或者由铰接臂表示。

所述末端执行器的运动区(对应于测量体积)连同包括在其中或附接至其中的任何部件因而可以由德尔塔机器人的臂(即运动链)限定并限制，所述臂的端部链接有所述末端执行器。

根据一个实施方式，所述德尔塔机器人包括三个臂，每个臂均具有接合至第二部分的第一部分，所述第一部分被连接到固定基座并且第二部分被连接到所述末端执行器。

根据最近发展的CMM的德尔塔机器人典型地具有固定在固定框架处的固定基座并且包括运动链，运动链为中间接头臂。照常，接头可以设置有角度编码器(还称为位置传感器)，以便传送相应的角度信号，使得具有相机的所述末端执行器的当前位置可以由所述分析单元和所述控制单元得到并使用。

有利地，所述成像检测器可具有囊括至少20％的运动区的视场。

还有利的是，如果所述成像检测器是能够非常快速地拍摄照片/图像的高速检测器，即多于360帧每秒。有利地，以高时钟速率地(例如500帧每秒或甚至以上)拍摄照片的方式控制所述成像检测器。特别是，所述相机被设计并控制成使得图像获取比可能(在CMM处)激发的最高机械特征频率快两倍，使得(图像数据的)插值可以是有效的。

根据优选实施方式，所述成像检测器体现为相机。

根据另一实施方式，特别是借助LED阵列来照明所述末端执行器。一般来说，光源可包括处于共同控制下的多个独立光源。所述光源可附接至基座。然而，所述光源还可整合到所述末端执行器中或附接至所述成像检测器。

在脉冲照明的情况下，在成像检测器/相机的快门开启时间(帧速率)期间，所述闪光光源照明所述末端执行器和/或目标对象或协作目标。因此，即使检测器快门在触发信号之后并未在相同的时间间隔内开启并关闭，获取的图像也以闪光持续时间为主，规定闪光强度比环境光强度强得多。结果，相应获取的图像呈现完全同步。

根据另一实施方式，所述CMM另外设置有包括多个传感器的传感器单元，其中，特别是，所述传感器单元被所述末端执行器支撑，并且所述多个传感器专用于相对位置确定和/或位移确定。特别是，所述多个传感器体现为多轴加速度传感器和/或惯性测量单元IMU和/或陀螺仪和/或磁强计，特别是能够在高频下获取信号。

使用加速度传感器的信号允许通过在很大程度上消除振动影响以改进的准确度进行位置确定。另一选择是在所述传感器单元中提供用于水平x轴线和y轴线的倾斜传感器，以便甚至更精确地确定位置。

优选的是，使用传感器融合算法、特别是使用Kalman滤波器来执行所述传感器单元的多个传感器的信号的整合，特别是高频信号的整合，所述成像检测器的信号的整合，特别是源自六个自由度的绝对位置测量的低频信号的整合。

进一步优选的是，在放置可能目标对象的区域中将参考标记设置在所述计量台上，特别是针对这些参考标记启用相机的位置的校准，由此假设所述参考标记在相机的视场内。基于这些特征，通过将来自所述传感器单元的多个传感器的信号和来自所述成像检测器的信号进行组合，还通过利用参考标记，启用缓慢漂移的系统校准和补偿。

根据另一实施方式，所述末端执行器设置有提供参考点的几何图案和/或设置有一个或多个参考标记。因而，启用特别是所述末端执行器针对相机的自动校准，包括参考标记。

根据另一实施方式，所述末端执行器包括协作目标，所述协作目标具有三角形形状并且设置有三角形或棋盘状几何图案且设置有用于取向并定位所述协作目标的标记。

由此，这意味着，所述“末端执行器”还可以与“协作目标”相同。

在使用“仅”一个成像检测器的情况下，3D目标可布置在所述末端执行器处，用以提供各个参考点，基于此，可以计算所述末端执行器的精确位置和取向。通过这样做，所述参考点并未完全位于一个共同平面中，因而启用目标的精确局部化。

优选的是，所述协作目标和/或载有参考标记的结构被设置在具有低的和/或稳定的热膨胀系数CTE的材料中。在后一种情况下，“稳定的CTE”意味着与温度改变成比例的尺寸改变，有利地温度传感器被设置成使得由于温度改变导致的尺寸改变可以出于补偿目的被容易地考虑在计算中。

根据一个实施方式，所述协作目标由Borofloat玻璃制造。Borofloat玻璃成本低并具有低CTE。根据另一实施方式，所述协作目标由特别设计成具有低CTE的材料(诸如微晶玻璃或殷钢(CTE接近零))制造。

有利地，所述协作目标的几何图案被印刷成高图像质量，特别具有低光泽度、高对比度和高清晰度，例如印刷在超亚光“美术”纸(或光泽度接近零且具有平坦表面结构的任何其它的高质量纸)上以胶合到特别是由Borofloat玻璃制成的支撑件。

本发明的另一方面涉及机械系统稳定性的驱动系统/定位的效果。如已经在上面提到的，无振动的移动强制性地达到需要的准确度，因此，所述托架的驱动系统是关键性的。为了保持马达的大小足够小(不仅对于系统大小/重量而言，而且对于成本而言是显著的)并且以高效运行速度使用它，通常有必要在所述马达轴和所述驱动轴之间具有减速(reduction)。一些技术解决方案是已知的，例如在使用齿轮机构的时候，但其中的大多数与一些间隙或一些反弹相关。使用带的技术解决方案通常不是非常刚硬的或者在使用齿形带时生成振动。

因此，根据本发明的另一实施方式，所述托架的驱动系统包括马达轴和驱动轴，其中特别是借助线缆减速在所述马达轴和所述驱动轴之间提供减速。

用于减速的这种基于摩擦的解决方案与以下优点相关联：

·高刚度；

·绝对无间隙；

·容易又便宜地制造。

附图说明

将在下面参考可行实施方式的示例更详细地说明本发明。图中的相同元件由相同的附图标记表示。应该理解的是，附图为这样的示例实施方式的图解示意图，相应地，既不限制本发明的范围，也不一定按比例绘制图纸。图中示意性示出了：

图1a是“门架”或“桥式”CMM，作为现有技术坐标测量机CMM的第一示例；

图1b是根据最新技术状态的铰接臂CMM；

图2是根据本发明具有德尔塔机器人作为支撑结构的CMM；

图3图示了目标的闪光照明与用在根据图2的CMM中的成像检测器的曝光时间之间的同步；

图4是根据本发明的CMM的又一实施方式的另一实施方式；

图5a是针对末端执行器/协作目标的可行设计；

图5b是针对末端执行器/协作目标的另一可行设计；

图6a是用于根据本发明的CMM的驱动系统的线缆减速；以及

图6b是根据图6a的线缆减速的各部分的细节图。

具体实施方式

图1a示出了“门架”或“桥式”CMM 20，作为现有技术坐标测量机CMM的第一示例。

桥式CMM包括基座8(计量台)以及用于将工具托架6(末端执行器)链接到基座8的框架结构(CMM的托架)。第一框架部件是具有两个门架腿1和2的门架，这两个门架腿1和2的上端由桥接部3连接。由驱动机构(未示出)驱动，框架部件能够沿着基座8的纵向侧移动。该方向对应于方向Y。

X-支架4沿X方向以可移动的方式布置在框架部件的桥接部3上。支架4(应看作是另一框架部件)的移动也可由齿条和小齿轮实现。构建另一框架部件的竖杆5(套筒、Z-千斤顶)以可移动的方式并入支架4中。在竖杆4的底部，设置了保持附接的触针7的工具托架6。触针可被理解成也作为末端执行器的一部分。

工具托架6能移动至坐标测量机20沿方向X、Y和Z的测量体积(作业区)中的任何期望点。测量体积由基座8和框架部件1、2、3限定，特别是由支架4的可移动性范围限定。三个空间方向X、Y和Z可优选地彼此正交，但是这对本发明不是必要的。应该注意到，未示出用于驱动框架部件(因而用于驱动工具托架6)的驱动机构和控制器。

在示出的实施方式中，基座8可包括带花岗岩表面板的工作台，特别是，基座由花岗岩制成，用于支撑待测量对象，在上面旨在确定至少一个测量点的空间坐标。

未示出的是控制和处理单元，其设计成致动坐标测量机20的马达驱动器，使得末端执行器6行进至预先确定的测量点。控制和处理单元包括处理器和存储器。

图1b示出了根据最新技术状态的铰接臂CMM 21。在此，该臂对应于CMM的托架。CMM被设计成确定探针7的测量位置。因此，铰接臂CMM 21包括基座13，基座13形成了对CMM的支撑并且可以定位在表面上，特别是地板或工作台。在本发明的意义上，基座13和/或表面表示固定式计量台。连接到基座13的一些臂部件15a-15g由铰链和旋转接头18a-18d链接，臂部件15a-15g因而能相对于彼此移动。接头18a-18d提供了基本无阻力且无支撑力的旋转可移动性，以实现每个接头的实际相对设定的精确测量。

第一臂部件15a与基座13链接并能相对于基座13移动，第二臂部件15b与第一臂部件15a链接并能相对于第一臂部件15a移动，等等。最后臂部件15g(末端执行器)形成铰接臂的端部并且可以在其功能性方面能够与图1a的触针保持器6相比，即，附接有探针7，探针7因而能在给定体积内自由移动。例如，探针7能由用户手动操作并且可被设计为红宝石球，用于接触待测量的表面点。

此外，检测单元19a-19d被分配给铰链和旋转接头18a-18d，检测单元19a-19d被形成用于测量每个接头18a-18d的实际相对设定。由此，例如，检测单元19a-19d被安装在相应接头18a-18d的壳体中。例如，光电角度传感器用作检测单元，用于测量由相应接头18a-18d链接的两个臂部件15a-15g之间的实际角度α、β、γ、δ、ε。

每个接头18a-18d的测得的实际设定被发送至计算单元17。通过组合每个接头18a-18d的相对设定，计算单元17计算出探针7相对于坐标测量机21的基座13的内部位置—分别是探针7所碰触的点的位置。例如，相对于基座13的计算出的内部位置的坐标可显示在计算单元17的显示器上。

图2示出了根据本发明的坐标测量机22(CMM)，其具有体现为德尔塔机器人12而作为支撑结构的托架。

德尔塔机器人12包括支撑固定基座31的固定框架30，以及还称为运动链的三个臂。框架30可体现为大块构造。每个臂均具有由中间接头32c链接的两个部分32a、32b。每个臂的第一部分32a连接到固定基座31，而第二部分32b连接到末端执行器40，末端执行器40能借助德尔塔机器人12的部件以三个自由度(3自由度)移动。然而，寄生移动可能发生在最多六个自由度上，例如因一个臂比其它臂更温暖导致的旋转。在这种情况下，末端执行器40构建成三角形的形式，但还可体现为例如圆状板，例如设计成用于支撑工具、探针等。特别地，末端执行器40构造成使得任何附接元件能互换。末端执行器40可包括用于提供参考点的几何图案45(另见图5a和图5b)。

固定式测量平台或计量台35被用作支撑并用于定位可能目标对象或所谓的“协作目标”。计量台35可具有盘的形状。

至少两个(在示出的优选情况下是三个)成像检测器33在此体现为相机，被设置用于精确地确定末端执行器40的位置，特别是几何图案的位置。成像检测器/相机的数量被设计并布置(定位)成使得能启用整个协作目标的完全细节图。

为了确定末端执行器的位置，相机获取图案45在执行器40处的图像。特别是由三角形图案45所提供的黑/白对比度表示的大量参考点设置有末端执行器40，其位置在所获取的图像中被确定并且得到图像位置(使用图像处理)。基于参考点的图像位置，可以计算末端执行器40参考CMM 22的坐标系统的相对位置和取向。设置和辨识的参考点越多，这样的确定就将越精确。

根据本发明，成像检测器33被牢固地安装至从托架(德尔塔机器人12)机械分离的计量台35。根据本发明的实施方式，另外计量台35完全从托架机械分离。

在示出的示例中，例如在高于计量台35的水平550mm的高度处，作为成像检测器33的相机附接至柱状支撑件34，柱状支撑件34被安装在圆形布置中的计量台上。附图标记36表示投影到计量台35上的相机视场的440mm半径。例如体现为LED阵列的光源37可用于末端执行器40和/或可行协作目标/目标对象的照明。如同图2的实施方式，光源37可附接至基座31。然而，可包括多个独立光源的光源37还可被整合到末端执行器40中或者附接至成像检测器33。

末端执行器40可额外包括传感器，比如用于测量X-方向、Y-方向和Z-方向的加速和/或减速的加速度传感器、用于测量旋转的陀螺仪、或完整6-DOF惯性测量单元IMU，然而一般来说本发明不一定要求这个。

根据本发明的CMM 22的直接好处在于，机械质量(即其对机械漂移和振动的阻力)特别是不再具有实质的重要性，因为可优选地在关系到待测量对象的坐标测量系统中直接测量末端执行器40本身的位置。托架的机械性能的唯一剩余约束在于，必须避免高频移动(比如高频振动)，因为相机所供给的帧速率通常仅有最多数百赫兹，而振动可以达到千赫范围或甚至超出。在某种程度上，这些快速移动还可以使用IMU、陀螺仪和磁强计测量。然而，在这种情况下，相关测量信号的整合可以发生(例如当使用加速度计来获得位置时)在数据评估的过程中，并且额外传感器的结果只意指位移，并非绝对位置。因此，由这样的额外传感器传送的测量结果可被认为并被视为互补数据。然而，有利的是桥接从成像检测器33提取的绝对位置数据与这样的互补测量数据之间的间隙，还经受漂移影响。相应地，作为本发明的另一发展形式，特别包括Kalman滤波器的传感器融合算法被应用在数据评估和分析的过程中。

在此处描述的定位系统与任何安装末端执行器的传感器(诸如相机、距离传感器或触觉探针)时间同步的情况下，然后振动的要求大大放宽，因为不需要插值。然后，振动必须仅足够低，以致于在测量的曝光时间期间使设置“不动”(静止)。

明显地，成像检测器33的柱状支撑件34必须相对于计量台35是稳定的。因为该组件(包括计量台35、柱状支撑件34和相机33)不包含移动部分并从德尔塔机器人12分离，然而，该组件的机械稳定性比托架/德尔塔机器人12更易于实现。

使用一些相机来确定对象的位置是熟知的并被广泛描述在摄影领域中。对于基于相机图像的位置确定的所有此类解决方案，第一先决条件之一是提取不同相机的相对位置。存在一些解决方案，但本发明实施的布置关联有显著的优点。计量台处的已知协作目标(参考标记)或几何图案可以用于确定相机33的相对位置，并且图案可以容易地移动至不同的地点，以便重复位置估计，这减少了任何所得到的不确定性。系统以自动方式操作，精确确定相机位置的迭代的适当次数仅受限于处理时间，在任何情况下，一些不同位置的测量大大改进了最终的准确度。

然而，基于相机图像，为了利用根据本发明的坐标测量机进行良好的位置确定还需要满足进一步重要的先决条件：

1、所有相机33必须拍摄位于相同位置处的相同目标的图像，以确保信息连贯。—该条件相对容易满足，但远远不够。

2、相同的位置确定专用的所有相机图像必须在完全相同的时间拍摄，因为在大多数时候，目标被托架/德尔塔机器人移动。—为了满足该条件，应建立相机的完全同步，以便确保目标在所有常用分配的图像中的物理位置确实相同。

3、最后，即使相机33被共同的外部信号触发，相机制造商也不能保证能在触发信号的确定侧翼与有效的图像获取之间确保精确的等待时间。再次，该不确定性降低了位置确定准确度。

图3图示了这个最后提出的问题的解决方案，在相机的快门开启时间(“33开启”和“33关闭”之间)期间，使用闪光光源37来照明末端执行器，例如末端执行器处的几何图案。虽然各个相机的快门开启时间并非确切地在触发信号S(tr)之后的时间启动，并且不具有确切相同的长度，如图3明显的，但是获取的各个图像主要取决于LED 37生成的光，因为它比环境光I(a)强得多，导致所有三个相机的有效曝光时间相同并且在闪光“37开启”期间相应地获取完全同步的图像。

在与本发明的上述其它发展形式相关联的改进之后，摄影结果极好，但系统仍无法识别系统的任何内部漂移。可能例如由于热源导致随着柱状支撑件34的热膨胀而发生这样的内部漂移，并且伪造的结果将在将执行下一系统校准时变得明显。为了克服这个问题，图4呈现了一种解决方案：参考标记39设置在测量工作台35上，并且额外参考标记38设置在探针或末端执行器上，在由箭头39a、39b表示的相机33的视场中。因而，相机33和探针标记38可以相对于彼此校准，并且相机33的位置可相对于计量台35的参考标记39而被在线重新校准。根据一个实施方式，参考标记设置在使热膨胀系数CTE接近零的材料中，而且包括具有低不确定性的任何其它材料(即与温度传感器组合的稳定CTE)。

此外，末端执行器和/或其几何图案的设计也对相机测量结果的最终精度有很大的影响。重要的是具有足够的参考点，但所有这些参考点在它们之间已经具有足够的空间，以便考虑单一意义的差异，尤其是在目标关于相机视场的光轴倾斜(非垂直)时。

图5a示出了几何图案45'的可行设计，其还可被称为“基准板”。横向延伸例如150mm的三角形地面形状被细分成小的三角形，基座长度例如为13.6mm，导致每边的角数量为x，例如9个，对应于总共45个角。后续/彼此相邻布置的小三角形以交替的方式设置成黑和白。由附图标记“y”表示的切角和白边减少假正角确定的风险。在这种情况下，两个外部目标取向标记42印刷成黑色，在定位该基准板时支撑正确取向。另外，在这种情况下设置有两个内部取向标记41。

作为这样的基准板的材料，可使用Borofloat玻璃材料，因之既具有低成本(例如低于殷钢或微晶玻璃)又具有非常低的热膨胀系数，因此，还可以用作用于校准相机像素的基准长度人工制品(对应于三角形基座的真实长度)。为了实现所需要的高图像质量(低光泽度、高对比度和高清晰度)，图案本身可优选地喷墨印刷在超亚光美术纸上。对于示出的示例，后者被直接胶合到Borofloat板上。

该示例性基准板示出了以下性能：

·三角形形状允许使用所有表面在德尔塔结构中进行处置；

·170个角特征(如今，用于定位较大数量的特征的算法快速而准确)；

·极好的图像质量；

·由于平坦形状和尺度不变的特征(例如使用视觉机器)而易于校准；

·不同的取向标记便于正确校准取向。

图5b示出了基准板或协作目标45”的替代实施方式。在这种情况下，方形图案用于在透视下(倾斜视觉)观察该目标时便于图像识别，因为方形图案对避免由于相机非线性的误差是有用的。

为了实现需要的测量准确度，又一方面是重要的。

如上面已经提到的，无振动的移动是强制性的以达到需要的准确度，因此，托架的驱动系统是关键性的。为了保持马达的大小足够小并且为了在允许足够效率的速度下操作驱动系统，有必要使马达轴与驱动轴之间减速。出于该目的的一些解决方案是已知的，但其中的多数与一些间隙或一些反弹相关，例如在使用齿轮机构的时候。基于带的问题解决方案通常不提供足够的刚度或者在使用齿形带时生成振动。

在本发明的背景下，如图6a和图6b图示的，提出了线缆减速。线缆54(一些圈)围绕马达轴52包裹，马达轴52由马达51驱动，并且围绕驱动轴53，驱动轴53具有比马达轴52大得多的直径，用以提供需要的减速(见图6a)。图6b详细示出的缺口56促进将线缆54从一个沟槽55引导到下一沟槽。该解决方案允许加工所有沟槽55作为单个圆形沟槽，而不必沿着整个驱动轴线制造复杂螺旋。

用于减速的基于摩擦的这一解决方案与以下优点相关：

·高刚度；

·绝对没有间隙；

·容易又便宜制造。

应该注意到，用于减速的上述解决方案(如图6a和图6b图示的)仅具有受限的工作角度，然而，这对本发明的目的不是问题。

综上所述，本发明借助以下有利方面区分：

·目标对象位置的精确测量和位置确定能够以6自由度进行，同时避免托架的负面影响(例如由于反弹、间隙、弯曲、热膨胀、在时间上的不稳定性…)。

·精确测量的上述能力允许放宽托架的稳定性要求，因此降低价格。

·当通过使用IMU、陀螺仪和/或磁强计需要与相对位移的高频测量组合时，本发明使用成像检测器/相机在6自由度下能够以低频执行位置测量和确定。

·由具有低热膨胀系数或至少稳定的热膨胀系数的材料制造的协作目标(几何基准图案)经过进行自动的系统校准，特别是将其整合到总体系统控制和操作中。

·特别是在最佳照明下的协作目标通过所有(三个)相机在同一个位置处成像，导致极好的摄影结果。

·特别体现为具有特征几何图案的基准板的协作目标允许补偿缓慢漂移影响，例如温度引发的漂移的影响。

·具有高刚度、缺乏间隙低成本的驱动系统的机械减少被实施在根据本发明的系统中。

本发明可总体用于所有类型的坐标测量机(例如图1a和图1b所示)，即CMM设计为并联运动机器以及CMM具有线性或串行运动。示例性地，CMM可设计为桥式、L-桥式、水平臂型、悬臂式或龙门式机器。

虽然上文图示了本发明，部分地参考一些特定实施方式，必须理解的是，可以做出不同特征的实施方式的许多修改和组合，并且不同的特征可以与校准原理和/或现有技术已知的坐标测量机组合。

Claims

1.一种确定坐标测量机(20，21，22)的末端执行器的位置的方法，所述坐标测量机(20，21，22)包括：

·托架(1，2，3，4，5，12，13，15a，15b，15c，15d，15e，15f，30，31)，所述托架作为所述末端执行器(6，7，15g，40，40')的支撑和定位结构，所述末端执行器(6，7，15g，40，40')能在至少三个自由度上移动并且能由所述托架(1，2，3，4，5，12，13，15a，15b，15c，15d，15e，15f，30)定位，

·固定式计量台(8，35)，所述计量台作为用于可能目标对象的支撑，以及

·至少一个成像检测器(33)，所述成像检测器用于捕获图像，

其中，所述方法包括：

·由所述托架(1，2，3，4，5，12，13，15a，15b，15c，15d，15e，15f，30，31)移动所述末端执行器(6，7，15g，40，40')，以及

·用所述成像检测器(33)捕获测量体积的至少一部分的图像，

其特征在于，

·接收表示覆盖所述末端执行器(6，7，15g，40，40')的至少一部分的图像的图像数据，

·通过图像处理来确定与所述末端执行器(6，7，15g，40，40')相关的参考点在图像中的图像位置，以及

·基于所述参考点的图像位置得到所述末端执行器的位置，

其中，

将所述至少一个成像检测器(33)牢固地安装至所述计量台(8，35)并且布置成与所述托架(1，2，3，4，5，12，13，15a，15b，15c，15d，15e，15f，30，31)机械分离。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述坐标测量机(20，21，22)包括至少两个成像检测器(33)，特别地包括三个成像检测器(33)，其中所述方法包括：

·利用所述至少两个成像检测器(33)捕获测量体积的至少一部分的图像，

·接收表示所述图像的图像数据，每个图像均用不同的成像检测器(33)捕获并且覆盖所述末端执行器(6，7，15g，40，40')的至少一部分，

·通过图像处理来确定与所述末端执行器(6，7，15g，40，40')相关的所述参考点在每个图像中的图像位置，以及

·基于所述参考点的图像位置得到所述末端执行器的位置，

其中，将所述成像检测器(33)牢固地安装至所述计量台(8，35)并且布置成与所述托架(1，2，3，4，5，12，13，15a，15b，15c，15d，15e，15f，30，31)机械地分离。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

·触发所述成像检测器(33)的快门时间，使得为所述成像检测器(33)提供在时间上共同的图像获取周期，

·在所述共同的图像获取周期期间照明所述末端执行器(6，7，15g，40，40')持续限定的照明时段，以及

·利用所述成像检测器(33)获取图像数据的图像，每个图像表示所述末端执行器(6，7，15g，40，40')处于对应于照明时段的限定状态，

特别地其中，

以具有照明频率的脉冲方式照明所述末端执行器(6，7，15g，40，40')，所述照明频率与所述成像检测器(33)的快门时间同步。

4.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，

使所述末端执行器(6，7，15g，40，40')的移动与相应的成像检测器(33)的帧速率同步，使得在获取周期期间仅在所述托架保持静止时拍摄图像，特别是其中，避免快于200Hz的高频移动。

5.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，

·由图像数据的至少一个图像覆盖设置在所述固定式计量台(8，35)处的参考标记，

·通过图像处理来确定分别在至少一个图像中的相应的标记位置，以及

·基于标记位置得到各个成像检测器(33)的相应姿态，

特别是其中，提供所述成像检测器(33)的相对于所述参考标记(39)的姿态的校准。

6.一种坐标测量机CMM(20，21，22)，该坐标测量机包括：

·托架(1，2，3，4，5，12，13，15a，15b，15c，15d，15e，15f，30，31)，所述托架作为末端执行器(6，7，15g，40，40')的支撑和定位结构，所述末端执行器(6，7，15g，40，40')能在至少三个自由度上移动并且能由所述托架(1，2，3，4，5，12，13，15a，15b，15c，15d，15e，15f，30)定位，

·固定式计量台(8，35)，所述计量台作为用于可能目标对象的支撑，

·至少一个成像检测器(33)，所述成像检测器用于捕获图像，

·控制单元(17)，所述控制单元由所述托架(1，2，3，4，5，12，13，15a，15b，15c，15d，15e，15f，30，31)进行的所述末端执行器(6，7，15g，40，40')的移动并且控制利用所述成像检测器(33)进行的图像获取，以及

·分析单元，所述分析单元用于处理由所述成像检测器(33)传送的电子信号和/或数据，

其特征在于，

·所述成像检测器(33)被牢固地安装至所述计量台(8，35)并且与所述托架(1，2，3，4，5，12，13，15a，15b，15c，15d，15e，15f，30，31)机械地分离，并且

·所述分析单元被构造成通过以下方式确定所述末端执行器(6，7，15g，40，40')在六个自由度上的位置：

□接收表示覆盖所述末端执行器(6，7，15g，40，40')的至少一部分的图像的图像数据，

□确定与所述末端执行器(6，7，15g，40，40')相关的参考点在图像中的图像位置，以及

□基于所述参考点的图像位置得到所述末端执行器(6，7，15g，40，40')的位置。

7.根据权利要求6所述的坐标测量机(20，21，22)，其特征在于，

·所述坐标测量机(20，21，22)包括至少两个成像检测器(33)，所述成像检测器(33)被牢固地安装至所述计量台(8，35)并且与所述托架(1，2，3，4，5，12，13，15a，15b，15c，15d，15e，15f，30，31)机械地分离，并且

□接收表示图像的图像数据，每个图像被不同的成像检测器(33)捕获并且覆盖所述末端执行器(6，7，15g，40，40')的至少一部分，

□确定与所述末端执行器(6，7，15g，40，40')相关的所述参考点在每个图像中的图像位置，以及

·基于所述参考点的图像位置得到所述末端执行器(6，7，15g，40，40')的位置。

8.根据权利要求7所述的坐标测量机(20，21，22)，其特征在于，

·所述控制单元(17)被设计并构造成使得通过利用所述末端执行器(6，7，15g，40，40')的每个成像检测器(33)在同一个位置获取图像来生成图像数据，特别是同时获取图像，和/或

·位置确定基于来自所有成像检测器(33)的图像。

9.根据权利要求6至8中的任一项所述的坐标测量机(20，21，22)，其特征在于，

所述托架(1，2，3，4，5，12，13，15a，15b，15c，15d，15e，15f，30)被构建为或包括德尔塔机器人(12)，特别是其中，所述德尔塔机器人(12)包括三个臂，每个臂均具有第一部分(32a)，该第一部分接合至第二部分(32b)，所述第一部分(32a)被连接到固定基座(31)并且所述第二部分(32b)被连接到所述末端执行器(6，7，15g，40，40')。

10.根据权利要求6至9中的任一项所述的坐标测量机(20，21，22)，其特征在于，

所述末端执行器(6，7，15g，40，40')设置有提供所述参考点的几何图案(45，45'，45”)，特别是其中，所述末端执行器(6，7，15g，40，40')包括协作目标，所述协作目标具有三角形形状并且设置有三角形或棋盘状几何图案和/或设置有用于定向并定位所述协作目标的标记(41，42)。

11.根据权利要求10所述的坐标测量机(20，21，22)，

其特征在于，

所述几何图案(45，45'，45”)被设置在具有低的和/或稳定的热膨胀系数(CTE)的材料中，特别是，所述协作目标由Borofloat玻璃制成，和/或所述协作目标的所述几何图案以高图像质量印刷，特别具有低光泽度、高对比度和高清晰度。

12.根据权利要求6至11中的任一项所述的坐标测量机(20，21，22)，

其特征在于，

所述坐标测量机(20，21，22)包括：

·LED阵列(37)，所述LED阵列(37)用于照明所述末端执行器(40，40')，和/或

·参考标记(39)，所述参考标记(39)在所述计量台(35)上位于放置有所述可能目标对象(35)的区域中，特别是能够相对于所述参考标记(39)校准所述成像检测器(33)的位置。

13.根据权利要求6至12中的任一项所述的坐标测量机(20，21，22)，

其特征在于，

所述坐标测量机(20，21，22)包括传感器单元，所述传感器单元包括多个传感器，特别是所述传感器单元由所述末端执行器(6，7，15g，40，40')支撑并且所述多个传感器专用于相对位置确定和/或位移确定，特别是体现为多轴加速度传感器和/或惯性测量单元IMU和/或陀螺仪和/或磁强计，特别是使得能够在高频下进行信号获取，

特别是其中，

使用传感器融合算法、特别是使用Kalman滤波器来执行来自所述传感器单元的所述多个传感器的信号的整合，特别是高频信号的整合，以及来自所述成像检测器(33)的信号的整合，特别是来自六个自由度的绝对位置测量的低频信号的整合。

14.根据权利要求6至13中的任一项所述的坐标测量机(20，21，22)，

其特征在于，

所述托架(1，2，3，4，5，12，13，15a，15b，15c，15d，15e，15f，15g，30，31)的驱动系统包括马达轴(52)和驱动轴(53)，特别是借助线缆减速(50)来提供所述马达轴(52)和所述驱动轴(53)之间的减速。

15.根据权利要求6至14中的任一项所述的坐标测量机(20，21，22)，

其特征在于，

所述分析单元、以及特别是所述控制单元被设计并构造成使得能执行根据权利要求1至5中的任一项所述的方法。