旋转装置的校准和运行、尤其是用于使坐标测量仪的探触头和/或探触件旋转的旋转装置的校准和运行

摘要

本发明涉及用于校准测量组件（74，75）的方法，该测量组件用于确定旋转装置（51，53）的旋转位置，所述旋转装置具有第一部件（51）和能够相对于该第一部件（51）绕旋转轴线（D）旋转的第二部件（53），其中：所述第一部件（51）相对于所述第二部件（53）的旋转位置和/或所述第二部件（53）相对于所述第一部件（51）的旋转位置通过多个传感器（74）感测，所述传感器围绕所述旋转轴线（D）分布地布置，并且分别产生一与所感测的旋转位置相应的测量信号，从而存在关于所述第一部件（51）和所述第二部件（53）的相对于彼此的旋转位置的冗余信息；关于所述（多个）旋转位置的所述冗余信息被这样评估，使得所述第一（51）和第二（53）部件的相对于彼此的平移运动的作用被修正，其中，所述平移运动横向于所述旋转轴线（D）的延伸方向而延伸。

说明书

本发明涉及用于校准测量组件的方法，该测量组件用于确定旋转装置 的旋转位置，该旋转装置具有第一部件和能够绕旋转轴线相对于第一部件 旋转的第二部件。此外，本发明涉及用于运行旋转装置的方法，该旋转装 置具有用于确定旋转位置的测量组件。该旋转装置尤其为坐标测量仪的组 成部分，该坐标测量仪构型用于，测量工件的坐标，以下简写为：KMG。 此外，本发明涉及用于校准所提到的测量组件和该旋转装置的校准组件。

例如在US2001/0025427A1中说明了用于坐标测量仪的旋转装置，所 述旋转装置具有两个旋转自由度。旋转装置的旋转轴线大致相互垂直地延 伸并且能够以这种方式实现，在探触销不同地取向的情况下，在宽的区域 上将安装在旋转装置上的探触销带到不同的位置中。然而，本发明不局限 于具有两个旋转自由度的旋转装置。更确切地说，仅具有一个旋转自由度 的旋转装置也已经属于本发明的范围，即，所述旋转装置的两个部件能够 绕旋转轴线相对于彼此旋转。此外，本发明包括具有多于两个旋转的运动 自由度的旋转装置。

不仅由US2001/0025427A1已知探触销和探触头在KMG上的应用。通 过探触销或者其它的探触件探触待测量的工件，即，探触件的探触元件接 触工件的表面。在此，对于不同的测量任务有利的是，能够通过旋转装置 来改变探触件的取向。然而，在此重要的是，能够准确地识别和/或可再现 地调节所述取向进而旋转位置。至少在传统的KMG中，必须在确定所探触 的表面点的坐标时考虑探触件的取向或者旋转装置的部件的相应旋转位 置。相应的计算例如能够由所提到的US2001/0025427A1中获知。

然而，本发明不局限于用于使得用于机械式地探触工件的探触件旋转 的旋转装置。在测量工件的坐标时所使用的光学探触件或者KMG的其它测 量装置也能够与旋转装置耦合，从而它们的取向能够通过所述旋转装置的 相应旋转运动来改变。坐标测量装置尤其可以为具有一个或多个传感器的 组件，所述传感器用于确定静止位态中的探触件的位置、取向和/或偏转。 这样的组件也被称为探触头，在该探触头上又可以耦合上探触件。但是， 替代地，也可以将探触头的传感装置集成到所述旋转装置中。

旋转装置传统上具有集成的传感器，该传感器能够测量旋转位置。例 如在EP1923670A1中说明了一种已知的测量原理。据此，周期性分度 （Teilung）的扫描的普遍原理为，具有传感器单元的扫描头扫描旋转装置 的另一部件上的测量体的一个或多个分度周期。根据当前发明的旋转装置 也可以具有至少一个传感器，所述传感器感测所述旋转装置的第一部件相 对于所述旋转装置的第二部件的旋转位置，其中，所述传感器尤其感测一 测量体上的标记，所述标记在所述旋转装置旋转运动时运动穿过所述传感 器的可感测的区域。在此，所述标记例如可以为线状的标记，所述线状标 记就所述旋转轴线而言在径向方向上延伸或者所述线状标记平行于所述旋 转轴线延伸。相应的测量体也被称为分度圆盘。这类标记传统上借通过光 学传感器来感测。理想地，多个标记以相对于彼此相等的角度间距围绕旋 转轴线分布。

替代地，测量体上的其它标记能够用于感测旋转运动。可能的是例如 磁性的标记，例如经过具有围绕所述旋转轴线分布的磁性元件的组件。用 于感测所述磁性标记的相应传感器例如可以为磁阻传感器。然而，例如也 可以使用霍尔传感器或者其它传感器，所述传感器能感测磁场的强度或方 向。

然而，本发明不局限于具有角度测量装置的旋转装置，该角度测量装 置感测测量体上的标记。更确切地说，所述测量体例如可以替代地具有至 少一个磁体，从而在旋转装置绕旋转轴线旋转运动时使相应的磁场旋转， 或者反过来，所述旋转装置的可旋转的部件相对于静止的磁场被扭转。至 少一个传感器感测所述磁场并且由此求取旋转位置。一种可构想的构型具 有多个磁场传感器，所述磁场传感器围绕所述旋转装置的旋转轴线分布。 这些磁场传感器中的每一个能够确定在所述磁场传感器上瞬时存在的磁场 的方向。此外，设置有具有至少一个磁体的测量体。如果使所述旋转装置 的两个能够相对彼此旋转的部件都旋转，所有磁场传感器上的磁场方向改 变。理论上可能的是，仅通过单个这样的磁场传感器来确定旋转位置。然 而，出于精度的原因，使用多个磁场传感器并且由此获得并且评估关于旋 转位置的冗余信息。由此，通过校准旋转装置，能够确定旋转位置的更准 确并尤其能够更准确地再现的值。

在具有磁场传感器的传感装置的情况下，所述旋转装置的构件以及其 它装置的构件可能改变所述测量体的磁场。这种情况的发生与所述旋转装 置处于哪个旋转位置上有关。就所述旋转装置的部件自身而言，构件的作 用在很大程度上能够通过校准来排除。与此相反，其它装置的构件的作用 不能够通过校准来排除，所述其它装置在为了确定而使用所述旋转装置时 才布置在旋转装置附近。

即使在以上所提到的、具有围绕旋转轴线分布的标记和用于感测所述 标记的相应传感器的传感装置中也出现误差。虽然外界装置的构件不作用 所述标记相对于彼此的位置（至少当仅小的机械力从外部作用到所述旋转 装置上时不作用）。然而，所述标记的间距不是完全不变或者已知的。但是， 通过使用提供冗余信息的、附加的传感器，又能够在很大程度上排除所述 作用。这在以上所提到的EP1923670A1中说明。在此，所述附加的传感 器可以或者仅在校准时使用或者也可以至少部分地在所述旋转装置的运行 期间为了其与确定有关的目的而使用。

在Ralf B.Geckeler等人的出版物“Calibration of angle encoders using  transfer functions”（发表在Meas.Sci.Technol.17（2006）2811-2818中）中说 明了相应的校准方法。其中还说明了，为了校准可以在旋转装置上安装附 加的测量系统。Geckeler说明了用于校准旋转装置的方法，其中，多个读取 头以相互间不等的角度间距围绕旋转轴线分布。由被读取头所提供的测量 信号构成旋转位置的角度差。此外，实施傅里叶变换并且使用传递函数， 所述传递函数说明了如何能够由角度差的傅里叶系数计算出角度间距的傅 里叶系数。然后，每个角度差的傅里叶系数的估计值以相应的权重组合。 待校准的测量系统的误差通过关于所述角度差对傅里叶系数求和得出。由 此，Geckeler观察到所述误差减小达四分之一。

本发明的任务在于，提出用于校准测量组件的方法、用于运行旋转装 置的方法以及校准组件和在开头所提到的类型的旋转装置，其中，所述旋 转装置的第一部件和第二部件的相对于彼此的旋转位置的测量的误差进一 步减小。

当前发明的基本构想在于，所述旋转装置不绕旋转轴线实施理想的旋 转运动。所造成的误差尤其被称为摆动误差（Taumelfehler）、轴向振摆误差 （Planlauffehler）和径向振摆误差（Rundlauffehler）。在摆动误差的情况下， 所述旋转装置的可旋转的和/或旋转对称的部件的取向与所期待的或所希望 的旋转轴线的偏差为可能的原因。例如所述旋转装置的盘形构件构成了轴 向振摆误差的原因，所述构件尤其可以具有用于确定旋转位置的标记，并 且应理想地平坦地实施在垂直于旋转轴线的平面内。然而，实际上，存在 与平坦走向的偏差。当旋转轴线的方向被称为垂直方向时，在绕该旋转轴 线旋转运动时则出现向上运动和向下运动。径向振摆误差的原因为在所述 旋转轴线上精确地对中的支承装置和处于该支承装置侧旁的支承装置之间 的旋转支承的偏差。在此，精确地处于所述旋转轴线上理解为，对应构件 的旋转运动精确地围绕所述旋转轴线进行。径向振摆误差的另一个可能的 原因为能够绕所述旋转轴线旋转的构件的不精确地旋转对称的形状。

在所有这些情况以及在另外的情况下，在旋转装置旋转运动时出现可 以被称为平移（即线性的、直线的运动）的运动分量。由此，不发生绕旋 转装置的旋转轴线的、理想的旋转运动，而是至少在所述围绕旋转轴线的 旋转运动的部分区域中也出现横向于所述旋转轴线和/或在所述旋转轴线的 方向的运动（这包括平行于旋转轴线的运动）。

现在，解决方法在于，在考虑平移运动的作用的情况下评估和/或处理 由多个分别感测所述旋转装置的第一和第二部件的相对于彼此的旋转位置 的传感器所提供的信息。在此，不同的传感器围绕所述旋转轴线分布。其 中应理解，它们同时或者近似同时提供旋转位置的测量信号，然而在所述 旋转轴线的周向方向上的不同地点上提供。所述传感器尤其可以分布在所 述旋转装置的固定部件的周边上并且同时径向向内或者向外地确定方向， 以在该处（内部或外部）感测到在旋转运动时从所述传感器旁边旋转经过 的测量体。所述测量体可以如以上所说明的那样例如在周向方向上具有相 互隔开间距的标记和/或产生磁场。然而，多个传感器也可以在不同于径向 向内或者径向向外的方向上确定方向。例如，所述测量体可以具有要从上 或者从下观察的标记并且所述传感器可以因此在大致平行于所述旋转轴线 延伸的方向上确定方向。还可能的是，所述传感器不布置在所述旋转装置 的固定部件上，而是布置在所述旋转装置的能够绕所述旋转轴线旋转的部 件上并且与此相应地，所述测量体布置在所述旋转装置的固定部件上或者 构成该固定部件。这两个所提到的原理的组合也是可能的，即，传感器的 部件布置在所述固定部件上并且传感器的部件布置在所述旋转装置的能够 旋转的部件上。此外应指出，这仅与所述旋转装置的第一部件和第二部件 的绕所述旋转轴线的相对可旋转性有关。因此，哪个部件是能够旋转的和 哪个部件是固定的仅为观察的问题。可以分别限定坐标系，所述坐标系相 对于第一部件或者第二部件静止并且从所述坐标系的角度观察所述旋转装 置的旋转运动。

近似同时的感测理解为，在这样短的时间间距内先后感测所述旋转位 置，使得由此不出现所述旋转位置的总感测的显著误差。例如，可以循环 式地和一个接一个地询问不同传感器的测量信号。当循环式询问的频率足 够高时不产生值得一提的误差。

在评估和/或处理所述由多个传感器提供的测量信号时考虑：所述传感 器提供关于旋转位置的冗余信息，但是，在旋转运动期间出现的、横向于 旋转轴线的平移运动由所述传感器以不同的方式感测。例如，如果所述传 感器中的两个处于关于所述旋转轴线而言相互对置的位置上，即，在周向 方向上有180°的角度间距，并且在横向于所述两个传感器的连接线延伸的 方向上出现平移的运动，则一个传感器以这种方式来感测该运动，该方式 导致一测量信号，该测量信号表面上表明一在围绕旋转轴线的方向上的旋 转运动。与此相反，另一传感器以这种方式感测所述平移运动，该方式表 面上表明一绕旋转轴线向着相反方向的旋转运动。例如，通过所述两个传 感器的相应的测量值及测量信号的和构成，能够将所述平移运动从所述测 量信号的整体中排除。但是也可能的是，感测所述平移运动，其方式是， 例如将同时发生的旋转运动从所述测量信号中排除或者从测量值中排除。 如果存在不止两个传感器，而是例如存在三个或者四个传感器，所述传感 器围绕所述旋转轴线分布，不仅能够感测和考虑在横向于所述旋转轴线的 方向上的平移运动，而是还能够感测到在横向于该第一方向延伸的方向上 的平移运动。在此，这两个方向也横向于所述旋转轴线延伸。因此，尤其 能够感测并且能够考虑每种类型的径向振摆误差。除此之外，如果这种具 有多个传感器的组件不仅在旋转轴线的一个轴向位置上围绕旋转轴线分 布，而是还在所述旋转轴线的另一轴向位置上、优选与所述第一轴向位置 具有较大间距地也存在这样的传感器组件，也能够感测和/或考虑摆动误差。

优选，在考虑所述平移的运动时，处理和/或评估和用于确定所述旋转 位置而被评估的测量信号相同的测量信号。因此，尤其不涉及用于确定参 考旋转位置和/或用于其它目的、附加的测量信号。在所提到的、围绕所述 旋转轴线分布的标记（例如具有线状标记的分布圆盘）的情况下，由和感 测被从旁经过的标记所用的信号相同的信号（例如被从旁经过的标记的计 数器读数或者用于每个从旁经过的标记的脉冲信号）来感测、确定和/或排 除所述平移运动。在以上所提到的磁场传感器的情况下，由于横向于所述 旋转轴线的平移运动，所述磁场的方向在对应的磁场传感器的地点上发生 改变。因此，所测量的磁场方向也能够用于确定和/或排除所述平移的运动。 在此，所述平移的运动可如上述那样仅借助于多个传感器的信息的整体来 求取和/或排除。

尤其提出一种方法用于校准测量组件，该测量组件用于确定旋转装置 的旋转位置，所述旋转装置具有第一部件和能够绕旋转轴线相对于该第一 部件旋转的第二部件，其中：

·所述第一部件相对于所述第二部件的旋转位置和/或所述第二部件相 对于所述第一部件的旋转位置通过多个传感器感测，所述传感器围绕所述 旋转轴线分布地布置，并且分别产生一与所感测的旋转位置相应的测量信 号，从而存在关于所述第一部件和所述第二部件的相对于彼此的旋转位置 的冗余信息，

·关于所述（多个）旋转位置的所述冗余信息被这样评估，使得所述 第一和第二部件的相对于彼此的平移运动的作用被修正，其中，所述平移 运动横向于所述旋转轴线的延伸方向而延伸。

此外，提出一种校准组件用于校准测量组件，该测量组件用于确定旋 转装置的旋转位置，所述旋转装置具有第一部件和能够绕旋转轴线相对于 该第一部件旋转的第二部件，其中，所述校准组件具有：

·多个传感器，所述传感器围绕所述旋转轴线分布地布置并且所述传 感器分别布置在所述部件中的一个上，

·至少一个测量体，所述测量体布置在所述部件中的另一个上并且配 属于所述传感器中的至少一个，其中，所述传感器构型用于，与所述测量 体的旋转位置相应进而与所述第一和第二部件的相对旋转位置相应地产生 一测量信号，

·一评估装置，该评估装置与所述传感器连接用于接收所述传感器的 测量信号并且该评估装置构型用于，这样评估由所述传感器所感测的、所 述第一和第二部件相对于彼此的旋转位置，使得所述第一和第二部件的相 对于彼此的平移运动的作用被修正，其中，所述平移运动横向于所述旋转 轴线的延伸方向而延伸。

如所提到的，当前发明的基本构想也能够用于旋转装置的运行，尤其 作为坐标测量仪的部件的旋转装置的运行。在这种情况下，所述平移的运 动不在校准时被考虑，而是直接在旋转装置的运行期间被考虑。

因此，也提出一种方法用于运行旋转装置，尤其用于运行作为用于测 量工件的坐标的坐标测量仪的组成部分的旋转装置，其中，所述旋转装置 具有第一部件和能够绕旋转轴线相对于该第一部件旋转的第二部件，并且 其中

·所述第一部件相对于所述第二部件的旋转位置和/或所述第二部件相 对于所述第一部件的旋转位置通过多个传感器感测，所述传感器围绕所述 旋转轴线分布地布置，并且分别产生一与所感测的旋转位置相应的测量信 号，从而存在关于所述第一部件和所述第二部件的相对于彼此的旋转位置 的冗余信息，

·关于所述（多个）旋转位置的所述冗余信息被这样评估，使得所述 第一和第二部件的相对于彼此的平移运动的作用被修正，其中，所述平移 运动横向于所述旋转轴线的延伸方向而延伸。

与此相应地，还提出一种旋转装置，尤其作为用于测量工件的坐标的 坐标测量仪的组成部分的旋转装置，其中，所述旋转装置具有第一部件和 能够绕旋转轴线相对于该第一部件旋转的第二部件，并且其中，所述旋转 装置还具有：

·多个传感器，所述传感器围绕所述旋转轴线分布地布置并且所述传 感器分别布置在所述部件中的一个上，

·至少一个测量体，所述测量体布置在所述部件中的另一个上并且配 属于所述传感器中的至少一个，其中，被配属的传感器构型用于，与所述 测量体的旋转位置相应进而与所述第一和第二部件的相对的旋转位置相应 地产生一测量信号，

·一评估装置，该评估装置与所述传感器连接用于接收所述传感器的 测量信号并且该评估装置构型用于，这样评估由所述传感器所感测的、所 述第一和第二部件相对于彼此的旋转位置，使得所述第一和第二部件的相 对于彼此的平移运动的作用被修正，其中，所述平移运动横向于所述旋转 轴线的延伸方向而延伸。

所述评估装置尤其可以仅通过信号线路与所述传感器连接并且在这种 情况下不必机械式地与所述旋转装置的部件连接，即，尤其不必固定在所 述部件上。因此，也能够论及具有所述可旋转的部件、所述传感器和所述 评估装置的组件。

尤其地，所述坐标测量仪以在本说明中说明的和/或为专业人员已知的 任意构型方式具有所述旋转装置和所述传感器组件。

尤其地，通过绕旋转轴线的旋转运动来使所述第一部件和所述第二部 件相对于彼此旋转并且由此调节所述坐标测量仪的坐标测量装置的位置和 /或取向，其中，所述冗余信息由所述第一部件和所述第二部件的相对于彼 此的旋转位置获得，所述旋转位置直接在所述旋转运动之前、在所述旋转 运动期间和/或直接在所述旋转运动之后由所述传感器感测，其中，在确定 工件的坐标时考虑所述平移运动的作用，所述工件通过处于所述坐标测量 装置的已调节的位置上和/或取向上的所述坐标测量装置来测量。

在KMG方面，这相应于如下：所述旋转装置的所述第一部件或者所述 第二部件与用于测量所述工件的坐标的坐标测量装置连接，从而所述坐标 测量装置的位置和/或取向能够通过所述第一部件和所述第二部件的相对 于彼此的旋转运动来调节，其中，所述评估装置构型用于，通过评估由所 述传感器所感测的所述旋转位置，所述旋转位置已直接在所述旋转运动之 前、在所述旋转运动期间和/或直接在所述旋转运动之后被所述传感器所感 测，在确定所述工件的坐标时考虑到所述第一和所述第二部件的相对于彼 此的平移运动的作用，所述工件通过处于所述坐标测量装置的已调节的位 置和/或取向上的所述坐标测量装置来测量。

已直接在所述旋转运动之前、在所述旋转运动期间和/或直接在所述旋 转运动之后被所述传感器所感测的旋转位置涉及所述旋转装置、尤其所述 坐标测量仪的正在进行的与确定相关的（bestimmungsgemaesse）运行，并 且因此不涉及传感器的校准。尤其不将所述旋转位置的这样得到的值与附 加的测量系统的附加测量值进行比较，例如所述校准的一种变型是这种情 况。然而，这包括这种情况：在所述旋转装置的运行期间，在考虑所述平 移运动的作用时不总是感测和/或评估所有传感器的测量值。

在所述旋转装置正在进行运行期间感测所述旋转位置的优点是，考虑 所述旋转装置、尤其KMG的实际出现的运行条件。“正在进行的运行”并 不必然地意味着在旋转运动期间感测所述旋转位置。

例如，所述旋转装置可以处于机械负载下，该负载导致所述第一和第 二部件的相对于彼此、横向于旋转轴线的平移运动或者与不负载的状态相 比改变这样的平移运动。在无负载地校准的情况下，能够仅通过大致地模 拟所述负载或者通过模型计算来考虑这样的作用。

为了考虑在所述旋转装置正在进行运行的期间的所述平移的运动，优 选使用至少三个分别感测旋转位置的传感器。如在本说明书中参考所述校 准而说明的那样，所述传感器可以不均匀地绕旋转装置的旋转轴线分布。 为了能够在所述旋转装置的运行期间从多个旋转角度传感器获得用于考虑 横向于旋转轴线的平移运动的信息，尤其使用关于哪个旋转位置分别与所 述旋转角度的测量信号相应的信息。如果所述旋转角度传感器的测量信号 和所述旋转位置之间的这种配属不已知，由于所谓的分布误差，无论如何 不能够从单个旋转角度传感器的测量信号确定或者准确地确定在多个情况 下的旋转位置。“分布误差”的概念能够概括为所述测量系统的总体误差、 尤其是传感器的系统性感测误差和测量体的误差。概念分布误差最初与通 过多个围绕旋转轴线分布的标记所产生的分布有关。然而，概念分布误差 例如也可以涉及所说明的、具有测量体的磁场和磁场传感器的测量系统。 由于所述分布误差，校准已经是必需的。在此，旋转角度传感器的组件构 成了一种例外，所述旋转角度传感器具有成对式地相对于所述旋转轴线相 互对置的传感器。这种传感器对直接地测量由于平移或者说平移的运动引 起的误差。然而，如果所述传感器应用于确定所述旋转角度，也就所述分 布误差而言的校准又是必需的或者是优选的。

为了能够感测和/或考虑所述旋转装置的两个部件相对于彼此的、横向 于旋转轴线的平移运动，关于所述分布误差的校准可以或者在正在进行的 运行之前或者在正在进行的运行期间进行。在正在进行的运行期间的校准 尤其理解为，所述旋转装置在校准期间也处于一种运行状态，在该运行状 态下能够使用该旋转装置用于与确定有关的目的，而不使构件与所述旋转 装置脱耦、构件耦合到所述旋转装置上或者改变所述旋转装置的运动可能 性。这类构件也尤其理解为附加的测量系统，所述测量系统特别地用于校 准。尤其，如果该旋转装置为坐标测量仪的随时可使用的部件，所述旋转 装置处于它能够被用于与确定有关的目的的运行状态下。

如果所述校准在所述旋转装置的正在进行的运行期间被执行，尤其能 够实施所述旋转装置的两个可相对于彼此旋转运动的部件的旋转运动，以 求取各个旋转角度传感器的测量信号与实际的旋转位置的配属。尤其能够 实施所述部件相对于旋转轴线完全绕转一周。因为应归因于测量体的分布 误差以相同的方式、但与所述传感器相对于彼此的角度间距相应地对各个 传感器起作用，至少能够以此方式排除和/或确定所述分布误差的归因于测 量体的份额。但是，在所述不同的传感器产生测量信号时的相互偏差也能 够通过完全绕转一周或者近似完全绕转一周来排除和/或求取。此外可能的 是，例如也在旋转装置正在进行的运行期间实施Geckler的出版物中的评估 方法或者在本说明书中所说明的、对该评估方法的修改方案，即，无论如 何，以这种方法评估在旋转装置正在进行运行的期间所接收的测量信号。

在考虑所述校准的结果的情况下，则能够在正在进行运行的期间感测 和考虑所述平移的运动。

在一种变型中，所述旋转装置不强制地具有多于一个用于感测旋转位 置的传感器（以下也简称：旋转位置传感器）。在这种变型中设置有附加的 测量系统，以感测第一和第二部件相对于彼此的、横向于所述旋转轴线的 平移运动。然而，不同于Geckeler的出版物，在旋转装置的有关确定的运 行期间产生和评估由所述附加的测量系统所提供的测量信号。包含在其中 的、关于所述旋转装置的两个可相对于彼此运动的部件的平移运动的信息 被用于，修正所述至少一个旋转位置传感器的关于平移运动的测量信号和/ 或由此得出的测量值。

尤其提出：用于运行旋转装置的方法，尤其用于运行作为用于测量工 件的坐标的坐标测量仪的组成部分的旋转装置的方法，其中，所述旋转装 置具有第一部件和能够绕旋转轴线相对于该第一部件旋转的第二部件，并 且其中

·所述第一部件相对于所述第二部件的旋转位置和/或所述第二部件相 对于所述第一部件的旋转位置通过至少一个传感器感测并且产生与被感测 到的旋转位置相应的测量信号，

·感测附加的测量系统的关于所述第一和第二部件相对于彼此平移运 动的信息，其中，所述平移运动横向于所述旋转轴线的延伸方向而延伸，

·这样评估所述附加的测量系统的信息，使得所述第一和第二部件的 平移运动对所述测量信号和/或所述旋转位置的由测量信号所获得的的测量 值的作用被修正。

“附加的测量系统的关于平移运动的信息”的说法不排除所述附加的 测量系统也提供关于所述旋转装置的部件的旋转运动的信息。

此外，提出一种旋转装置，尤其是作为用于测量工件的坐标的坐标测 量仪的组成部分的旋转装置，其中，所述旋转装置具有第一部件和能够绕 旋转轴线相对于所述第一部件旋转的第二部件，并且其中

·设置有至少一个传感器，该传感器构型用于，感测所述第一部件相 对于所述第二部件的旋转位置和/或所述第二部件相对于所述第一部件的旋 转位置并且产生与所感测的旋转位置相应的测量信号，

·设置有具有至少一个另外的传感器的、附加的测量系统，该测量系 统构型用于，感测关于所述第一和第二部件的相对于彼此的平移运动的信 息，其中，所述平移运动横向于所述旋转轴线的延伸方向而延伸，

·设置有评估装置，该评估装置与所述传感器连接用于接收所述传感 器的测量信号并且该评估装置构型用于，这样评估所述附加的测量系统的 所述信息，使得所述第一和所述第二部件的平移运动对所述测量信号和/或 对所述旋转位置的由所述测量信号所获得的测量值的作用被修正。

所述旋转装置具有两个能够绕旋转轴线相对于彼此旋转的部件，第一 和第二部件。“使所述第二部件绕旋转轴线相对于所述第一部件旋转”的说 法也可理解为，所述第二部件相对于外界的坐标系静止并且所述第一部件 旋转。在这种情况下，在所述部件的关系中，仍然发生所述第二部件相对 于所述第一部件的旋转运动。所述部件中的一个尤其构型用于，或者保持 工件或者保持坐标测量装置、例如探触件，以使得所述工件或者所述坐标 测量装置能够旋转。可选地，所述旋转装置提供附加的、绕第二旋转轴线 （例如，具有两个相互垂直延伸的旋转轴线的所谓旋转/摆动关节）或绕多 于两个旋转轴线的可旋转运动性。

在第一实施方式中，所述旋转装置的一个部件构型用于保持工件。另 一部件尤其构型用于固定在所述组件的基部上和/或定位在基部上，从而这 个部件不可相对于所述基部运动并且所述工件与所述一个部件能够相对于 所述基部旋转。例如，所述旋转装置可以是所谓的旋转台，所述工件布置 在该旋转台上面或者上，以便能够被带到不同的旋转地点上并且在所述不 同的旋转地点中测量其坐标。

根据第二实施方式，所述一个部件构型用于保持坐标测量装置。在这 种情况下，所述旋转装置使得所述坐标测量装置能够旋转，例如相对于坐 标测量装置的一臂（尤其顶尖座套筒（Pinole））旋转。例如已知所谓的旋 转/摆动关节，其能够实现相对于两个横向地并且尤其相互垂直地延伸的旋 转轴线的可旋转运动性。

通过多个传感器感测所述第一部件相对于所述第二部件的旋转位置意 味着，所述传感器中的每一个感测至少一个旋转位置并且产生相应的测量 信号。尤其，所述传感器中的每一个在所述第一部件相对于所述第二部件 的每个旋转地点下感测所述旋转位置。

原则上，所述旋转装置具有至少一个测量体，所述测量体与对应的传 感器共同起作用。所述测量体布置在例如第一部件上或者构成所述第一部 件并且所述传感器布置在所述第二部件上或者反之。已在开头对例子进行 了探讨。也可以存在更多的、分别与一个或多个传感器共同起作用的测量 体。所述测量体尤其可以为布置在所述旋转轴线的第一轴向的位置上的第 一测量体，其中，在所述第一或者第二部件上在与所述旋转轴线的所述第 一轴向位置隔开间距的第二轴向位置上布置第二测量体。此外，在两个轴 向位置上都设置有具有多个传感器的组件，所述传感器分别构型用于感测 所述第一和第二部件相对于彼此的旋转位置。在相对于所述旋转轴线而言 不同的轴向位置上测量使得能够测量由于所述旋转装置的可旋转和/或旋转 对称的部件的取向与所期待或者所希望的旋转轴线的偏差所引起的摆动误 差。

旋转位置理解为所述第一和第二部件相对于彼此的位置，所述位置能 够通过绕所述旋转轴线旋转来调节。尤其可以根据所述旋转装置的结构方 式而定，仅确定的、不连续的旋转位置是可调节的或者（至少在一连续的 范围内）为任意的旋转位置。

如果参考旋转位置为固定或者可确定的，每个旋转位置与一绕一相对 于所述旋转轴线来限定的旋转角度的旋转运动（即，所述旋转角度为所述 旋转轴线的方位角）相应，所述部件能够相对于彼此从参考旋转位置中以 该旋转角度旋转出来，从而它们以这种方式到达所述旋转位置上。在此， 所述旋转装置不必实现这种旋转运动或者不必在所有的运行状态中实现这 种旋转运动。更确切地说，所述旋转运动也可以为假想的旋转运动。

如所提及地，所述多个传感器围绕所述旋转装置的旋转轴线分布地布 置。如以上也已经更详细地说明的，这可理解为，同时或者近似同时地在 不同的角度位置上测量所述旋转位置或者说相应地构型所述传感器和所述 至少一个所配属的测量体的组件。

所述平移运动的作用尤其理解为以上所提到的、对传感器的测量信号 和由此所推导出的测量值的作用，即，测量信号看起来表明一旋转运动， 然而由平移运动所引起。反之，旋转运动和平移的运动也能够相互补偿， 从而所述传感器感测不到运动或者感测到改变的运动。对此，以下还作进 一步探讨。

以上所提到的修正尤其理解为将所述第一和第二部件的相对于彼此的 平移运动的作用从所述测量信号中、从所述冗余信息中和/或从由此所得到 的测量值中排除。例如，可以修正一个传感器的一个测量信号或者多个传 感器的多个测量值，尤其可以增加或者减小相应于角度位置的计数值。替 代地，可以修正、例如增加或者减小由所述测量信号所得到的测量值，以 修正测量信号。

尤其在KMG的运行中，所述修正的另一可能性在于，在通过所述KMG 的坐标测量仪测量工件时在考虑所述冗余信息的情况下确定测量值。所述 冗余信息如已经说明地还包括关于横向于旋转装置的旋转轴线的平移运动 的信息。如果所述坐标测量装置耦合到所述旋转装置上并且因此所述坐标 测量装置的位置和/或取向与所述旋转装置的旋转位置有关并且此外还与所 述旋转装置的部件的平移运动有关，能够利用整体信息。所述整体信息包 含在所谓的冗余信息中。所述整体信息则尤其能够用于精确地确定所述坐 标测量装置的位置和/或取向。

尤其也可能的是，明确地确定并且为了确定所述坐标测量仪的位置和/ 或取向而考虑由于所述平移运动所引起的移动。因此，本发明的特点在于， 利用所述旋转装置的多个旋转位置传感器的测量值。

因此，更普遍公式化地，这相应于本发明的一个优选的实施方式：旋 转装置的多个旋转位置传感器的测量信号和/或由此推导出的测量值被用于 确定在横向于所述旋转装置的旋转轴线的方向上的平移位置并且还被用于 确定所述KMG的坐标测量仪的位置和/或取向。

在以上所提到的变型中，其中仅须存在至少一个旋转位置传感器，但 存在用于感测所述旋转装置的第一和第二部件的平移运动和/或位置的、附 加的测量系统，以上所说明的误差尤其能够在在通过旋转位置传感器感测 所述旋转运动时在使用来自所述附加的测量系统的信息的情况下被修正。 例如，在以上所提到的情况下，在该情况下所述平移运动看起来为旋转运 动或者加强了旋转运动，由所述平移运动产生的、对所述测量信号和/或由 此推导出的测量值的作用被排除。在旋转运动和平移运动至少部分地补偿 的情况下，能够这样修正所述旋转位置传感器的测量信号或由此推导出的 测量值，使得它描述实际发生的或者所实施的旋转运动。所述旋转运动的 修正也理解为，修正已通过旋转运动达到或者已通过平移运动达到的旋转 位置。

所述坐标测量仪如以上所提到的例如为用于机械式地探触工件的表面 的探触件或者光学的探触件。此外，能够以已知的方式由所述坐标测量装 置的位置和/或取向求取通过坐标测量装置所测量的工件的至少一个坐标。

在校准时，尤其可以校准所述测量系统的至少一个部件，其方式是， 从所述冗余信息中获得校准信息，所述校准信息使得能够由对应的传感器 的测量信号求取所述第一和第二部件的相对于彼此的实际的旋转位置，所 述旋转位置与所述第一和第二部件相对于彼此的平移运动无关，所述平移 的运动在所述第一和第二部件相对于彼此旋转运动期间可再现地出现。能 够相应地构型所述校准装置。

可选地，能够求取所述测量信号和/或所述测量值的份额，所述份额（当 观察单个传感器时）表面上归因于旋转运动，但是仅为所述第一和第二部 件相对于彼此的平移运动的作用。反之，也可以是，测量信号和/或测量值 的份额缺失，即，未被对应的传感器感测到，因为从该传感器的角度看平 移运动和旋转运动至少部分地相互补偿。这种份额也能够明确地求取。因 此提出，在评估时求取所述测量信号和/或所述测量值的份额，当观察单个 传感器时，所述份额

·看起来归因于所述第一部件相对于所述第二部件的旋转运动，但是， 仅归因于所述第一部件和所述第二部件相对于彼此的平移运动和/或

·未被对应的传感器感测到，因为从该传感器的角度看平移运动和旋 转运动至少部分地相互补偿。

所述份额的作用则能够从所述测量信号中、从所述冗余信息中和/或从 所述测量值中排除。

然而，这并非强制性地必需的：当应执行所述修正时明确地求取所提 到的份额的作用。在所述修正的一实施方式中，构成所述测量信号、所述 冗余信息和/或由所述测量信号和/或所述冗余信息所获得的测量值的差或 者和，从而通过差构成或者和构成将所述第一和第二部件的相对于彼此的 平移运动的作用从所述测量信号中、从所述冗余信息中和/或从由所述测量 信号和/或所述冗余信息所获得的测量值中（根据所述平移运动的方向而定） 完全地或者部分地排除。差构成或者和构成是用于执行修正的简单并精确 的措施。

在考虑所述第一和所述第二部件相对于彼此的平移运动的作用的所有 情况下，本发明具有优点：对所述第一和第二部件相对于彼此的旋转位置 的测量的精度能够提高。例如，与以上所提到的、Geckeler的出版物中所说 明的方法相比，尤其能够在校准时提高精度。

尤其优选，构成多个不同的传感器（优选至少三个绕所述旋转轴线分 布的传感器）的测量信号和/或由此所得到的测量值的成对的差或和，并且 由此以及可选地通过另外的方法步骤（例如解相应的方程组或者优化计算） 完全排除所提到的份额和/或从所述冗余信息中完全地排除相应的作用。更 普遍公式化地提出，分别针对传感器对构成所述测量信号、所述冗余信息 的与所述传感器相应的部分和/或所述测量值的差或者和并且由此完全地或 者部分地排除所述平移运动的作用。如果针对至少三个绕所述旋转轴线分 布的传感器构成了所有可能的差，能够完全（即，彻底地）排除所述平移 运动的作用。在至少两对就所述旋转轴线而言相互对置的传感器的情况下， 能够通过所述相互对置的传感器的测量信号或者说测量值的和构成直接排 除所述平移运动的作用。还将讨论两种所提到的情况的例子。

按照根据本发明的方法的第一实施方式，在校准所述测量装置时或者 在运行KMG时确定平移向量，该平移向量垂直于所述旋转轴线延伸并且使 所述旋转轴线上的一点与借测量体或者所述传感器的组件的中点连接，所 述传感器与所述测量体为了确定旋转位置的目的共同起作用。换句话说， 所述平移向量说明了所述第一和第二部件从理想的位置出发横向于所述旋 转轴线相对运动的距离的方向和长度。在理想的旋转装置的情况下是不会 离开这一理想位置的，即，在所述旋转运动期间，不会实施横向于所述旋 转轴线的平移运动。所述测量体的中点例如为分度圆盘的标记的中点。替 代地，也可以为由测量体所产生的总磁场的中点。传感器的组件的中点尤 其可以为一个点，所有的传感器都对准该点。在所述旋转装置的理想情况 下，该点与所述旋转轴线上的一点重合。所述平移向量的长度和方向尤其 能够由所述冗余信息确定。

根据第一实施例，在校准所述测量装置时确定由于所述平移运动而实 施的、从由所述理想位置中出来的移动。所述校准组件的评估装置能够相 应地构型。在此，尤其能够如以上所说明的，构成由所述各个旋转位置传 感器所感测的旋转位置的差，更确切地说，或者分别成对式地针对所述旋 转位置传感器中的两个来构成和/或针对所述旋转位置传感器和参考旋转位 置来构成。更普遍公式化地，在第一步骤中预先处理来自通过多个旋转位 置传感器来感测旋转位置的、总的冗余信息。在接下来的步骤中实施傅里 叶变换，例如在以上Geckeler的所提到的出版物中所说明的。在实施可选 的、另外的处理步骤（例如使用传递函数和/或使用权重，例如也在Geckeler 中所说明的）之后，在频域中，进行误差分离、或者说分离关于所述旋转 位置的信息和在横向于所述旋转轴线的方向上的平移位置的信息。在分离 之后，通过反变换到空域中得到所述旋转位置的份额和/或所述平移的位置 的份额。所述平移的位置尤其可以如以上所说明的通过所述平移向量来表 示。所述旋转的位置例如参照参考位置（所谓的零度位置）来表示。

在所述评估方法的一变型中，首先也预先处理所述冗余信息，例如如 以上所说明的那样。也能够将傅里叶变换作为随后的方法步骤来实施。然 而，这不是强制性地必需的。在任何情况下，使用平移的运动的模型或者 通过该平移的运动所实现的、横向于所述旋转轴线的移动的模型。相应的 等式还在用于具体实施例的附图说明中给出。所述平移向量的长度和方向 尤其可以为所述模型的参数。所述平移的运动或者移动的模型与关于所述 旋转位置的信息相组合，所述旋转位置已被多个旋转位置传感器所感测到。 现在，在使用预先给定的优化算法的情况下，找到所述平移的模型的最佳 解，即，优化所述模型所依赖的参数值。尤其可以在优化时采用迭代的方 式，其中，在每个迭代步骤中参数值是固定的并且根据所述优化算法为每 个相应下一个迭代步骤找到新的参数值。

本发明尤其使得能够将用于确定旋转位置的测量系统的误差与所述旋 转装置的机械误差分离。以上除了提到由于横向于所述旋转轴线的平移运 动引起的误差之外，还提到了由于在所述旋转轴线方向上或者平行于该旋 转轴线方向的平移运动引起的误差。为了确定这种平移性的误差，例如可 以使用至少一个另外的传感器，例如电感式的或者电容式的传感器，所述 传感器测量所述第一部件和所述第二部件之间的、在所述旋转轴线的方向 上的间距。因此，所述平移误差的确定尤其使得能够确定和可选地持久地 修正所述测量系统的误差。

现在，参照附图说明本发明的实施例。附图的各图示出：

图1示意性地示出呈龙门架结构方式的坐标测量仪，探触头能够通过 旋转装置耦合到该坐标测量仪上，

图2坐标测量仪的臂的自由的端部，该端部具有通过具有两个旋转的 运动自由度的旋转装置来耦合上的探触头，

图3具有多个围绕旋转轴线分布的线状标记的测量体的示意性俯视 图，以及五个用于感测标记的传感器，所述标记在该测量体相对于所述传 感器旋转运动时经过所述传感器的感测区域，

图4与图3中类似的测量体的平移移动的示意性图示，

图5具有多个标记的测量体的详细图示，用于解释横向于所述旋转轴 线的平移运动对旋转位置传感器的测量信号的作用，

图6具有多个标记的测量体的示意性图示，其中，解释了在考虑平移 的运动时所使用的物理变量的符号和坐标系，

图7曲线图，该曲线图说明了在绕所述旋转轴线的绕转一周的情况下 旋转装置的部件的横向于该旋转轴线的平移运动的变化曲线，

图8曲线图，该曲线图说明如图7中那样的平移运动的变化曲线，然 而，针对横向于旋转轴线并也横向于图7中的平移运动方向延伸的运动方 向，

图9具有测量系统的旋转装置的示意性图示，该测量系统用于确定所 述旋转装置的机械误差，即，用于确定所述旋转运动与理想的绕旋转轴线 的旋转运动的偏差，

图9a与图9中类似的旋转装置的另一示意性图示，其中，除了图9中 的测量系统的变型之外，还设置有具有传感器的测量系统，所述传感器用 于测量可相对于彼此运动的部件的旋转位置；

图10类似于如在图3中的组件，然而其中，每两个传感器关于所述旋 转轴线相互对置地布置，并且其中，这样两对相互对置地布置的传感器围 绕旋转轴线以90°的角度间距相对于彼此隔开间距地布置，

图11旋转装置的呈轴向纵剖图形式的示意性图示，其中，所述旋转装 置在所述旋转轴线的不同轴向位置上具有用于确定旋转位置的传感器，

图12类似于图11中的图示的示意性图示，然而其中，仅在所述旋转 轴线的一个轴向位置上布置有盘形的测量体，所述测量体配置有多个用于 确定所述旋转位置的传感器，

图13旋转装置的另一变型的示意性图示，其中，在所述旋转轴线的第 二轴轴向位置上布置有用于不同类型测量系统的测量体，

图14类似于图11至图13中的旋转装置的另一示意性图示，然而其中， 盘形的测量体不仅被多个用于确定所述旋转位置的传感器使用，而是还被 另外的传感器使用，所述传感器用于确定所述旋转轴线的方向上的轴向位 置。

在图1中示出的、呈龙门架结构方式的坐标测量仪（KMG）211具有 测量台201，在该测量台之上，支柱202，203布置得在笛卡尔坐标系的Z 方向上是可移动的。支柱202，203与横向承载件204共同构成KMG211 的龙门架。横向承载件204在其相对置的端部上与支柱202及203连接。 未进一步示出的电动机使得支柱202，203在Z方向上直线运动。在此，两 个支柱202，203中的每一个例如配置有一电动机。

横向承载件204与横向滑座207组合，该横向滑座空气支承地可沿着 横向承载件204在笛卡尔坐标系的X方向上运动。横向滑座207相对于横 向承载件204的瞬时位置能够根据尺度分度206确定。横向承载件204在X 方向上的运动由另一电动机驱动。

在横向滑座207上支承有可在竖直方向上运动的顶尖座套筒208，该顶 尖座套筒在其下端部上通过安装装置210和旋转装置205与坐标测量装置 209连接。坐标测量装置209具有成角度折出的探触头215，在该探触头上 可卸取地布置有带探触球121的探触销111。坐标测量装置209能够由另一 电动机驱动地相对于横向滑座207在笛卡尔坐标系的Y方向上运动。通过 KMG的电动机，能够使探触头209在横向承载件204的下方的区域中运动 到近似任意的位置中。此外，旋转装置205能够使探触头215绕Y轴旋转， 从而探触销111能够在不同的方向上取向。

图2示出KMG的臂118，例如在图1中示出的KMG的顶尖座套筒。 在臂118的自由的端部上布置有旋转装置115，该旋转装置115具有两个旋 转的运动自由度。旋转装置115的第一旋转轴线A在臂118的纵轴线的延 长方向上延伸。旋转装置115的第二旋转轴线B垂直于第一旋转轴线A延 伸。因此，根据就第一旋转轴线而言的旋转位置，第二旋转轴线B指向不 同的方向。

旋转装置115的第一部件100无相对转的地与臂118连接。旋转装置 115的第二部件112能够绕第一旋转轴线A相对于该第一部件100旋转。 旋转装置的第三部件113能够绕第二旋转轴线B相对于第二部件112旋转。

在该具体的实施例中，所述旋转装置为所谓的间隔型（rastende）旋转 装置，在该旋转装置中仅能够调节多个预先给定的旋转位置。为了调节第 二部件相对于第一部件100的这种旋转位置，使第二部件112在第一旋转 轴线A的轴向方向上（向图2中的左前方）分离并且旋转到所希望的、新 的旋转位置中。在此之后，又通过第一旋转轴线A的方向上的运动使该第 二部件接合。在第一部件100和第二部件112之间绘出以参考标记117标 识的端面齿盘（Hirth-Verzahnung），该端面齿盘能够实现接合和分离。以相 应的方式使第三部件113接合和分离，以改变其相对于第二部件112的旋 转位置。在第二部件112和第三部件113之间也绘出端面齿盘116。

在第三部件113上，相对于该部件无相对转动地安装有具有耦合装置 103的柄105，该耦合装置用于可脱开地耦合上探触头104，其中，在该探 触头104上也能够可脱开地耦合上具有探触球121的探触销111。此外，示 意性地在图2中的右下方示出修正单元122，该修正单元能够考虑到所提到 的部件100，112，113相对于对应的旋转轴线A，B的平移运动。在图2 中未示出旋转装置115的相应的传感器。传感器组件在所示部件的内部。

图3中的俯视图示出测量体75，该测量体具有多个线状的标记82，在 本实施例中，所述标记在就旋转轴线D而言的径向方向上延伸，即，垂直 于旋转轴线D延伸。理想地，线状的标记82的角度间距不变，因此，例如 在360个标记的情况下角度间距会为1°。线状标记在测量体上的这类组件 在以下被称为分度圆盘。

此外，图3示出坐标系的X轴和Y轴，其中，X轴和Y轴相互垂直并 分别垂直于旋转轴线（旋转轴线D）地延伸。此外，示出5个传感器74a， 74b，74c，74d，74e，所述传感器围绕旋转轴线D分布地布置并且能够分 别在感测区域中感测到一个或多个线状的标记82，尤其当标记82由于旋转 运动而经过该感测区域时。传感器74（未示出地）布置在旋转装置的第一 部件上，而该旋转装置的第二部件具有分度圆盘。旋转装置的第一和第二 部件能够绕旋转轴线或者说转动轴线D相对于彼此旋转。分度圆盘的其他 构型也是可能的，尤其可构型有在盘形体的外周上直线式地平行于旋转轴 线D延伸的线状标记。此外，然而不具有直线状的标记而是具有磁性标记 的相应构型是可能的。在这种情况下，传感器74不以光学方式感测线状标 记，而是感测由于磁性标记的经过而变化的磁场。

图4示出处于两个不同位置上的、根据图3的分度圆盘75或者另一分 度圆盘。在第一位置上，分度圆盘以参考标记75标识，在第二位置上以参 考标记75'标识。和图3中不同，仅示出三个传感器74a，74b，74c。旋转 轴线D处于位置75上的分度圆盘的中心处。相比而言，位置75'上的分度 圆盘以一平移向量Δs移动。通过该移动，该分度圆盘已相对于传感器74在 一横向于旋转轴线D延伸的方向上平移地移动，该旋转轴线在图4和图3 中垂直于附图平面。

在图5的详细图示中，也能够识别该平移向量Δs。对于该移动的小的 长度来说，该移动相应于旋转角度在此，“相应于”意味着，由于以该 平移向量Δs平移地移动，在图5中右方示出的传感器74提供测量信号，该 测量信号相应于的旋转角度。除此之外，在图5中还示出分度圆盘的半 径R。

图6示出图3至5中的分度圆盘75或者另一分度圆盘。分度圆盘75 又以平移向量Δs相对于旋转轴线D进而相对于传感器74a，74b，74c的组 件的中心移动。此外，示出传感器相对于X轴的角度位置。第一传感器74a 的角度位置为零，即，该传感器在X轴方向上对准分度圆盘75。第二传感 器74b在以角度β₂相对于X轴旋转的方向上取向。第三传感器74c以角度 间距β_n相对于X轴旋转地取向。所有的传感器74（也可以存在不同于3个 的、其他数量的传感器）对准旋转轴线D。

此外，还示出角度间距（又就X轴而言），该角度间距说明了平移 向量Δs相对于X轴的方向。通过给定这一角度的值和平移向量Δs的长 度，可明确地说明在垂直于旋转轴线D的平面内的平移运动，该平移运动 使分度圆盘75从其理想位置（在该理想位置上，旋转轴线D处于分度圆盘 75的中心处）中运动出来。

图7和图8示出旋转装置的一个部件的平移运动的变化曲线的例子， 其中，仅考虑在垂直于旋转装置的旋转轴线的平面内的平移运动。图7示 出该运动的X分量并且图8示出该运动的Y分量，即，这些图示出笛卡尔 坐标系的X轴方向上及Y轴方向上的运动分量。在曲线图的在图中水平延 伸的轴线上，以弧度示出旋转角度示出绕旋转轴线刚好绕转一周。沿着 在图7和图8中竖直延伸的轴线为在平移运动中所经过的距离的值或者说 在对应的方向上的位置的值，例如，以十分之一微米计。在此为用于坐标 测量仪中的用途的、按比例精确地制成的旋转轴线的典型值。

可看出，X方向上的运动的变化曲线基本上具有一个最大和一个最小， 而Y方向上的运动的变化曲线基本上具有三个最大和三个最小。在此，Y 方向上的运动的变化曲线大致是周期性的，而X方向上的变化曲线在左边 的曲线半部中具有平坦的区域，该区域具有近似不变的X位置。如果外界 环境不改变，例如，当没有变化的机械力出现时，如图7和图8中的这类 变化曲线可再现地产生。

以下说明考虑旋转装置的部件相对于彼此、横向于旋转轴线地平移运 动的实施例。该方法步骤尤其能够由一评估装置实施，该评估装置在校准 组件的情况下为校准组件的部件并且在坐标测量仪的情况下为KMG的部 件。在两种情况下，该评估装置可以为计算器，尤其是用于处理数字数据 的计算器。评估装置与传感器系统的传感器连接，以从传感器接收测量信 号或者已经由测量信号所获得、进一步处理的信号。例如，在用于感测标 记的传感器的情况下，初级的测量信号可以为脉冲信号或者已由传感器感 测到的标记的计数器读数。被进一步处理的、由此获得的值例如可以是该 旋转装置的能够旋转的部件的相对于参考旋转位置而言所经过的旋转角 度。在磁场向量的情况下，初级的测量信号可以是多个子传感器 （Teil-Sensoren）的磁场强度。由此推导出的、经处理的次级测量信号可以 包括关于磁场在所述传感器处的方向的信息。以上介绍的实施方案不仅涉 及以下的实施例，而且普遍适用。

第一实施例：例如，在校准用于确定旋转装置的旋转位置的测量组件 时，存在如图3或图4中所示的、传感器和测量体的系统。尤其如在Geckeler 的以上所提到的出版物中所说明的，首先从由传感器所求取的旋转位置构 成差。例如，参照图3，构成由传感器74a，74b所提供的旋转位置的差、 由传感器74a，74c所提供的旋转位置的差、由传感器74a，74d所提供的旋 转位置的差和由传感器74a，74e所提供的旋转位置的差。在五个传感器的 情况下，这是旋转装置的第一和第二部件的每个相对旋转位置的四个差。 替代地，可以构成由各个传感器所感测的旋转位置的所有可能的差，即， 在五个传感器的情况下构成十个差。在Geckeler的出版物中依据2813页右 列至2814页右列上部、第三段中的等式（3）至（13）所说明的其它方法 能够有所差异（所述差异还将被探讨）地以相同的方式实施。旋转位置的 差（尤其在Geckeler中的等式（5）中）作为所谓的角度差或者角度差组存 在。然而，该等式围绕一些项来展开，通过所述项来考虑横向于旋转轴线 的平移运动。在这里所说明的实施例中，如下等式成立：

如在Geckeler的出版物中表示已由所述传感器对所感测到并提 供的旋转位置的所提及的差，其中，所述传感器对由第k个传感器和第一 个传感器构成，并且，其中，这些差与旋转角度即与旋转位置有关。在 此，k表示从2到M取值的整数索引，其中M等于传感器的数量。

表示由第k个传感器所感测的旋转位置。在该等式的右边，符号及表示测量系统的对应的误差（例如，由于分度圆盘的线状标记的不理 想的、不变的间距引起）。因此，所述误差不是由于平移运动而引起的误差。 此外，符号β_k和β₁表示第k个和第一个传感器相对于一参考位置的角度位 置，相应于图6中的图示和传感器74的依据图6已经说明的角度位置。第 一个传感器的角度位置尤其可以为所述参考位置。此外，该等式包含符号 标记和作为右边的最后两项，这两项为旋转位置的由于横向于旋 转轴线的方向的平移运动而引起的误差。对于第n个传感器，这些误差可以表示如下：

在此，Δs为平移向量的与旋转装置的部件相对于彼此的旋转位置有关 的长度，所述平移向量已经依据图4至图6阐明。如已经依据图6说明，为一角度，该角度为用于平移向量Δs的方向的度量。R为测量体的、尤其 分度圆盘75的在图5中所示的半径。例如，R为所述半径，在所述半径上 传感器感测测量体的标记。在与旋转轴线同轴心地布置的分度圆盘中，分 度圆盘的各个标记都处于离旋转轴线间距R处。然而，在分度圆盘被移动 的状态下，分度圆盘的中心相对于旋转轴线移动（例如图5）。

参考角度的角度位置例如可以通过在所述旋转装置完全绕转一周时接 收所有传感器的测量值来事先求取。本构想基于，所有传感器的测量信号 的结果包含和可从所述信息确定参考角度位置进而也确定传感器相对于该 参考角度的角度位置的那些信息相同的特性信息。半径R能够以其它方式 求取（例如，通过以标尺直接测量）。此外，结果与半径的绝对值无关，因 为可仅由传感器确定旋转位置并且，如以上的等式所示，可由移动的比例 关系Δs/R求取关于平移误差的信息。

因此，通过将上面的等式（2）带入到上面的等式（1）中，得到与Geckeler 的出版物中（2814页上的左列）的等式（5）相应的等式。现在，能够完成 进一步存在于Geckeler的出版物中在2814页上的左列中的方法流程，即傅 里叶变换和传递函数的应用。Geckeler中的等式（9）限定了傅里叶变换。 在Geckeler中的等式（10）和（11）中引入传递函数。在Geckeler的等式 （12）中，进行了以上已说明的加权。

现在，根据第一实施例，在频域（Frequenzraum）中（即在完成傅里叶 变换之后）对测量系统的误差和由于横向于旋转轴线的方向的平移运动而 引起的误差进行误差分离。例如，通过随后（相对于傅里叶变换的频域） 变换回到空域中则能够计算各个误差。

在第二实施例中完全如在第一实施例中一样地进行，然而其中，不在 频域中分离误差，而是这样长时间地改变以上等式（2）中的参数（即所述 移动的平移向量的长度Δs和方向），直到已找到就以下条件而言的最优 值：对于多个传感器的所有传感器来说，传感器所测量的旋转位置的差的 傅里叶变换和传递函数（Geckeler中的等式（11），2814页上的左列）的积 对于任意每对传感器来说是相等的。这个条件与以下条件等价：平移运动 对根据Geckeler的方法的结果没有作用，该方法的确不考虑平移运动并且 仅想要确定测量系统的误差。旋转位置的差的傅里叶变换和传递函数的所 提到的积是Geckeler中（2814页上的左列）的等式（10）的对象。换句话 说，通过改变平移向量的长度和方向来找到实际的平移向量。针对旋转装 置的第一和第二部件的每个旋转位置执行这种迭代优化，对于所述旋转装 置应确定及排除所述平移运动。本构想基于，平移向量不言而喻普遍性地 对于旋转装置的每个旋转位置不同，例如在图7和图8中所示的、针对真 实的旋转装置的结果所示出的那样。例如，可以在迭代搜索或者说优化时 应用模拟退火（英语：simulatedannealing）的方法。在此涉及启发式的优化 方法。得到近似解。朝着优化问题（这里为找到平移向量的方向和长度） 的最佳解这样长时间地迭代搜索，直到满足中止判据（Abbruchkriterium）。 替代地，例如可以应用根据Gerchberg Saxton的优化算法。在此，改变两个 自由的参数（这里：平移向量的方向和长度），直到模拟的结果与实际的测 量数据达到尽可能最优的一致。为了这种一致，可以限定一剩余误差作为 中止判据。所述剩余误差例如能够以对于在坐标测量仪中的应用来说合适 的方式处于一角度秒的范围之内或者之下。

第三实施例涉及在坐标测量仪的运行期间考虑平移误差，其中，从已 经校准的测量系统出发。如图10中所示，至少两对传感器K1，K2；K3， K4为旋转装置的组成部分。此外，类似于例如以上依据图3说明的，该旋 转装置具有与传感器K共同作用的测量体。在此，例如又可以涉及已经说 明的分度圆盘75。根据图10的传感器组件相对于例如根据图3的传感器组 件的特别之处在于，每当旋转轴线D处于分度圆盘的中心处或者另一测量 体的中心处时，属于一个传感器对的两个传感器K1，K2或K3，K4相对于 旋转轴线D相互对置地布置。在产生仅具有两极的磁场的测量体的情况下， 该中心处于北极和南极之间的中点上。

如果旋转装置的部件在X方向上相对于彼此实施平移运动，则传感器 K1，K2分别测量相应的移动，然而具有相反的正负号。对于传感器K3， K4，相应的情况适用于Y方向上的平移运动。在此，要提醒的是，由传感 器K所感测的移动借助于和也用于确定旋转位置的测量技术相同的测量技 术并且在观察测量体的和也用于确定旋转位置的特征相同的特征的情况下 被感测。尤其不需要附加的标记或者完全不需要附加的测量体。

因此，根据第三实施例，仅构成每对传感器K1，K2；K3，K4的测量 信号的差或者由此推导出的测量值，以确定平移运动。替代地，可以通过 加上传感器对K1，K2；K3，K4的测量信号或者说由此推导出的测量值来 直接排除平移运动，而不用确定该平移运动。

如果在旋转装置进行运行的期间例如仅使用三个旋转位置传感器用于 考虑平移运动，则三个传感器中的每一个不测量平移运动的或者平移位置 的明确属于笛卡尔坐标系的坐标轴的分量。但是，通过就两个相互垂直并 垂直于旋转轴线延伸的坐标轴而言简单地计算运动分量或者的笛卡尔坐 标，以简单的方式换算是可能的。在此，例如能够在使用旋转位置传感器 的角度位置的情况下借助于简单的三角学关系计算所希望的笛卡尔坐标。

图9示意性地示出具有测量系统的旋转装置，该测量系统具有多个传 感器，即在本实施例中具有五个传感器，所述传感器又示意性地由箭头示 出。在此，箭头方向给出传感器的取向，即，对应的传感器s1，s2，s3，s4， s5的感测区域处于箭头的方向上。该旋转装置具有第一部件1和第二部件3， 所述部件能够绕旋转轴线A1相对于彼此旋转。在本实施例中，第二部件3 为圆柱体，该圆柱体构造得相对旋转轴线A1大致旋转对称。该圆柱体在它 的上端部上具有外直径较小的另一圆柱体14，该另一圆柱体也与旋转轴线 A1同轴心地延伸。

然而，如图9所示，旋转轴线A1相对于第二轴线A2倾斜地取向。该 第二轴线A2为第一部件1的对称轴线。轴线A1，A2不相互倾斜的话，在 测量体14绕旋转轴线A1旋转运动时会进行绕第二轴线A2的、理想的旋 转运动。在第一部件1上，所提到的传感器通过保持装置2固定在第一部 件1上并且对准测量体14的所提到的理想位置。然而，即使在所述轴线倾 斜时，所述传感器也能够提供测量值。

传感器s1构型用于测量传感器s1和所配属的测量体14之间的在轴向 方向上（即在轴线A2方向上）的相对位置、尤其间距。传感器s2，s3以 及s4，s5处于轴线A1，A2的不同的轴向位置上。根据这里所说明的、特 别的实施方式，所述传感器构型用于测量测量体14相对于传感器的旋转位 置。为此，例如在测量体14的外周上环绕地存在多个标记、例如线状标记， 所述标记平行于旋转轴线A1延伸。在这种情况下，传感器s2至s5为光学 传感器。测量体的其他实施方案是可能的。

图9中的图示可示意性地理解。实际上优选的是，在每个轴向位置上 不止布置两个传感器s2，s3；s4，s5，而是布置至少三个所述旋转位置传感 器。因此，能够在每个轴向位置上确定或者由测量的结果排除部件1，3相 对于彼此的旋转位置并且除此之外也相应于本发明确定或者由测量的结果 排除平移的相对位置或者相对运动。因为实际上在旋转轴线A1的一个轴向 位置上确定旋转位置是足够的，在图9中示出的组件的一变型中，仅在一 个轴向位置上布置多个旋转位置传感器并且在另一轴向位置上（例如具有 传感器s2，s3）设置一组间距探测器，所述间距探测器仅感测传感器和测 量体14之间的间距。此外可能的是，在所述两个轴向位置的至少一个上既 存在间距传感器也存在旋转位置传感器。在这种情况下，甚至能够获得关 于平移位置的冗余信息。

图9中所示的测量系统的进一步修改是可能的。例如，圆柱杆14不必 具有在轴向方向上连续的、具有不变的直径的圆柱表面。更确切地说，可 以在根据图9测量体K1，K2所处的轴向位置上构成所述杆的圆柱形区域， 其中，所述杆在其他部位不同地成形，例如具有较小的外直径。

通过根据图9的测量系统或者通过根据图9的测量系统的各种变型， 能够组合出用于测量旋转装置的第一部件和第二部件相对于彼此的旋转位 置的另一测量系统。现在，依据图9a示意性地解释这一点。在此，示出图 9中所示的、用于确定所述运动的五个自由度的测量系统的一种变型。取代 圆柱形的测量体14，与第二部件3连接有一杆形元件4，该杆形元件在轴 向方向上在与根据图9的圆柱形测量体14大致相同的长度上延伸。在杆形 的元件4上构型和/或布置有两个球形的测量体K1，K2。传感器s1至s3与 第一测量体K1共同作用。传感器s4，s5与处于与第一测量体K1不同的轴 向位置上的第二测量体K2共同作用。传感器s1至s5的功能尤其与已依据 图9所提到的相同。在以下将具有传感器s1至s5，K1，K2的测量系统称 为附加的测量系统，因为该测量系统用于修正另一测量系统的测量结果， 该另一测量系统用于确定第一部件1相对于第二部件3的旋转位置。例如， 如图9a所示，在第二部件3的装配有杆形元件4的上端部上布置有分度圆 盘8作为测量体。此外，在承载件2上布置有另一传感器s6，该传感器为 用于确定旋转位置的旋转位置传感器。然而，这种旋转位置测量系统也可 以不同地构型。例如，分度圆盘的标记可以不同于所示出的那样构造在圆 柱形测量体的外周上，而是构成在测量体的横向于旋转轴线延伸的面上。 也可能如已经提到的那样存在磁性的标记并且所述至少一个旋转位置传感 器相应地构型为磁场传感器。另外的变型是可能的。

因为第一部件1相对于第二部件3的平移的位置和/或运动在相对于旋 转轴线A1而言的不同轴向位置上被传感器s2至s5感测到，能够求取分度 圆盘或者说旋转位置测量系统的当地的平移运动。在这种情况下，“当地” 意味着在旋转位置测量系统的相应的轴向位置上。现在，这种关于旋转位 置测量系统的当地的平移运动的、推导出的信息被用于修正所述至少一个 旋转位置测量传感器s6的测量信号和/或由此推导出的测量值。对例子已经 进行了探讨。

图11示出作为旋转装置的部件的定子53和转子（可转动的部件）51， 所述部件通过旋转轴承44相互耦合。杆形的承载件73从转子51向下伸到 定子53的空心室中，其中，该杆形的承载件73无相对转动地固定在转子 51上并且与旋转装置的旋转轴线D同轴心地布置。在相对于旋转轴线D而 言不同的轴向位置上，杆73分别承载盘75a，75b，所述盘例如如图3中所 示的那样具有带多个标记82的结构，所述标记相互具有间距地布置在盘上 面或者盘上。由此，这些相互隔开间距的标记可以被称为格子，在线状标 记的情况下称作线格。

传感器74a，74b及74c，74d相对于旋转轴线D而言布置在相互对置 的位置上。传感器74a，74b；74c，74d中的每一个构型用于，确定转子51 和定子53相对于彼此的旋转位置，其方式是，尤其感测盘75a，75b上的 标记。优选地，在相对于旋转轴线D而言的两个轴向位置中的每一个上布 置有另一对传感器，从而在类似于图10的轴向俯视图中，所述传感器中的 每两个相对于旋转轴线D而言处于对置。因此，通过图11中所示的布置， 能够求取、考虑和/或排除旋转装置的部件51，53的垂直于旋转轴线D的 方向的平移运动的作用。因此，尤其能够求取摆动误差和径向振摆误差。

图12示出与图11中类似的结构，然而其中，仅在旋转轴线D的一个 轴向位置上设置有具有多个传感器74的布置。优选地，又涉及四个用于感 测盘75的旋转位置的传感器，所述传感器如图10的俯视图中所示的那样 布置。附加地，设置有用于确定转子51相对于定子53的轴向位置的测量 系统。根据图11的实施方式的相对长的承载件71在根据图12的实施方式 中被较短的、也承载盘75的杆形承载件84所取替。此外，在杆形承载件 下部的自由端部上布置有第一磁体85b。第二磁体85a在第一磁体85b的下 方布置在定子53的底上。在磁体85之间，传感器89处于与两个磁体85 具有轴向间距，其中，该传感器89也固定在定子53上。由于两个磁体85， 在传感器89的位置上产生特别强的磁场，从而当地的分辨率在测量轴向位 置时特别高。然而，下方的磁体85a不是强制性必需的。

图13示出两个不同的测量系统或者说子测量系统的组合。定子53、旋 转轴承44、转子51连同向下伸出杆形的承载件73和上方的、具有盘75的 子测量系统如图11和图12中那样构型，然而其中，杆形的承载件在轴向 方向上比图11中的短并且不承载磁体，而是仅承载盘75并且在其下端部 上承载附加的测量体95。该附加的测量体95具有圆柱形的盘，用于求取圆 柱盘95和定子53之间的径向相对位置的传感器64a对准该盘的在周向方 向上延伸的外边缘。此外，两个在轴向方向上、即平行于旋转轴线D的方 向对准圆柱盘95的平坦的表面的传感器94a，94b与定子53连接。这两个 传感器94不仅能够确定在圆柱盘95进而转子51一侧和另一侧定子53之 间的轴向相对位置，而且也能够确定摆动误差。

在图14中示出构造得特别矮的、即沿着旋转轴线D的延伸长度特别小 的实施方式。又存在具有布置在转子51的杆形承载件73上的盘75的测量 系统，该盘载有多个标记。然而，所配属的旋转位置传感器74布置在盘75 的一轴向侧（即图14中的上侧）上。在盘75的相对置的轴向侧上，即， 在图14中的下侧，两个传感器94a，94b与图13中类似的那样布置在下方 的子测量系统中。这些传感器94平行于旋转轴线D取向。这两个传感器 94也能够确定定子53和转子51的轴向的相对位置以及（与上方的测量系 统共同）确定摆动误差。