CN117419671A - 坐标测量机、用于测量坐标的方法和计算机可读介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及坐标测量机、用于测量坐标的方法和计算机可读介质。该坐标测量机(CMM)用于确定物体上的测量点的至少一个空间坐标，所述CMM(1)包括结构，所述结构包括基座(40)和多个框架元件(10a‑10c，20a‑20c)，其中，探头(30)附接到所述框架元件中的一个并且能相对于所述基座移动，其中，所述CMM包括温度控制系统，所述温度控制系统被配置成控制所述结构的多个框架元件的温度并且包括控制单元(50)、一个或更多个温度传感器(51)以及一个或更多个加热元件(52)，其中，所述控制单元被配置成基于从所述温度传感器接收的温度值来控制所述加热元件。
Description
技术领域
本发明总体上涉及一种坐标测量机(CMM)和一种用CMM测量坐标的方法。更具体地，本发明涉及用于主动控制CMM或其部件的温度的热管理系统和方法。根据CMM的实施例，这通过将CMM的结构元件的温度恒定地升高到周围环境的环境温度以上来实现。
背景技术
诸如固定式坐标测量机(CMM)或便携式铰接臂坐标测量机(AACMM)的坐标测量装置或包括激光跟踪器、激光扫描仪和全站仪的基于激光的坐标测量装置用在质量管理和质量保证中的多种应用中。优选地，为了允许高度精确的坐标测量，相应装置的温度应当是已知的，并且优选地应当尽可能恒定和均匀。因此，固定式CMM通常在具有已知和恒定环境温度的环境中操作，使得它们通常可以依赖于外部环境温度稳定系统。不利的是，这种解决方案需要专门准备的空间，例如计量实验室，其中安装有耗能的空调并且空调持续运行。因此，这种解决方案不能在户外使用，并且不利的是，这种解决方案对于在无调节的周围环境中使用诸如便携式或手持式CMM的坐标测量装置是不可行的。期望提供一种CMM，其能够以高测量精度在不同的环境温度下和在变化的环境温度下使用。
一些坐标测量装置包括用于将装置冷却到环境温度以下的温度稳定系统。然而，这些系统需要昂贵、灵敏和/或通常难以处理的制冷元件和液体冷却剂回路或被动热导体。希望提供一种坐标测量装置，该坐标测量装置保持恒定的温度，并且可以以较少的花费和减小的重量建造和维护。
DE 11 2012 002 486 B4公开了一种使用其内部电子元件的激光跟踪器的预热过程。US 7,861,430 B2公开了一种CMM，其包括对CMM的铰接探头的主动加热。
期望提供一种功能，其允许在整个测量过程中独立于环境温度将CMM或至少其最重要的部分内的温度保持在已知的、恒定的和均匀的值。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种改进的CMM，其具有与环境温度无关的恒定的、特别高的测量精度。
本发明的另一个目的是提供这样一种具有主动温度控制功能的CMM。
本发明的另一个目的是提供这样一种CMM，其中，CMM可以是便携式的、手持式的和/或靠电池操作的。
本发明的另一个目的是提供这样一种便携式、手持式和/或靠电池操作的CMM，其中，CMM重量轻，并且温度控制功能是节能的。
这些目的中的至少一个通过本发明的第一方面的CMM和/或本发明的第二方面的方法来实现。
本发明的第一方面涉及一种CMM，该CMM用于确定物体上的测量点的至少一个空间坐标，所述CMM包括结构，该结构包括基座和多个框架元件，其中，探头附接到框架元件中的一个并能相对于基座移动。CMM的温度控制系统被配置成控制所述结构的多个框架元件的温度，并且包括控制单元、一个或更多个温度传感器以及一个或更多个加热元件。温度传感器被配置成产生温度值并且将所述温度值传输到所述控制单元，并且所述控制单元被配置成接收所述温度值并且基于所接收的温度值来控制所述加热元件。
根据CMM的一些实施例，控制单元被配置成控制加热元件，使得所述结构的第一框架元件的温度保持恒定，例如至少在持续至少与CMM对测量点的单次测量一样长的时间段内保持恒定。
根据CMM的一些实施例，控制单元被配置成控制所述加热元件，使得第一框架元件的温度超过坐标测量机的周围环境的环境温度。
在一个实施例中，控制单元被配置成控制加热元件，使得第一框架元件的温度等同于超过环境温度的预定温度。
在另一个实施例中，温度控制系统包括被配置成测量环境温度的至少一个温度传感器。
根据一些实施例，CMM包括一个或多更个盖，其中，每个盖至少部分地包围框架元件中的一个或更多个框架元件，并被配置成提供被动热绝缘以减少被包括的所述一个或更多个框架元件与坐标测量机的周围环境之间的热交换。例如，至少一个加热元件可以至少部分地设置在其中一个盖内部。
根据CMM的一些实施例，所述结构包括作为框架元件的多个连杆和多个接头，其中，接头中的至少一个将连杆中的两个连杆可移动地连接。可选地，接头中的至少一个将连杆中的一个与基座和/或探头可移动地连接。在一个实施例中，至少一个加热元件设置在多个接头的每一个处。
在一个实施例中，CMM包括一个或更多个盖，其中，每个盖包围一个或更多个框架元件，并被配置成提供被动热绝缘以减少被包围的所述一个或更多个框架元件与坐标测量机的周围环境之间的热交换。例如，至少一个加热元件可以至少部分地设置在其中一个盖内部。
根据一些实施例，该温度控制系统包括：空气引导通道，该空气引导通道由盖中的一个或更多个盖包围：以及一个或更多个风扇，所述风扇被配置成引导被加热的空气穿过该通道，例如，引导来自所述一个或更多个加热元件的被加热的空气。可选地，该控制单元可以被配置成例如基于所接收的温度值来控制所述风扇。
在一个实施例中，空气引导通道布置在框架元件中的至少一个周围。可选地，如果该框架元件是由盖包围的连杆，则该空气引导通道可以螺旋地布置在该连杆周围。
根据CMM的一些实施例，每个接头包括：驱动单元，该驱动单元包括电动机以相对于彼此致动由接头连接的两个连杆；以及测量单元，该测量单元包括一个或更多个角度传感器以确定由接头连接的两个连杆之间的至少一个角度。优选地，测量单元和驱动单元彼此热分离和/或设置在不同的壳体中。
根据CMM的一个实施例，温度控制系统被配置成控制所述结构的框架元件的子集的温度，该子集包括至少两个框架元件，其中，在该子集的每个框架元件处设置有至少一个加热元件。
根据CMM的另一个实施例，温度控制系统被配置成控制所述结构的每个框架元件的温度，其中，在所述结构的每个框架元件处设置有至少一个加热元件。
根据一些实施例，CMM包括用于相对于基座驱动探头以接近测量点的一个或更多个电动机。例如，一个或更多个电动机是无刷电动机。在一个实施例中，加热元件的至少一个子集是电动机中的一个或更多个。
根据一些实施例，温度控制系统包括一个或更多个冷却元件，并且控制单元被配置为基于所接收的温度值来控制冷却元件。
根据一些实施例，所述一个或更多个温度传感器包括监测传感器和热状态传感器中的至少一个，其中，监测传感器被配置成监测坐标测量机的至少一个电动机的温度，并且其中，热状态传感器被配置成生成关于坐标测量机的热状态的数据，该数据能用于热效应的基于模型的补偿。特别地，每个监测传感器可以通过单独的电线组连接到控制单元，并且所有热状态传感器可以通过相同的公共电线组连接到控制单元。
本发明的第二方面涉及一种用于测量坐标的计算机实现的方法，例如使用根据本发明的第一方面的CMM。上述方法包括：
-使用一个或更多个温度传感器测量所述一个或更多个框架元件处的温度；
-基于所述测量的而温度生成温度数据并将所述温度数据提供给控制单元；
-由控制单元并且基于温度数据来控制在所述一个或更多个框架元件处的多个加热元件，
-通过移动所述坐标测量装置的结构的一个或更多个框架元件，随后用所述坐标测量机的所述探头接近物体上的多个测量点；以及
-确定测量点的坐标。
加热元件被控制成使得所述一个或更多个框架元件的温度至少在探头接近多个测量点时保持恒定。
根据一些实施例，该方法包括由控制单元并且基于温度数据来确定对所述一个或更多个框架元件进行加热的需求，其中，控制加热元件是基于所确定的需求进行的。
在一个实施例中，确定坐标测量机的周围环境的一个或更多个环境温度，并且还基于所述一个或更多个环境温度来确定所述需求，例如，其中，确定所述一个或更多个环境温度包括一个或多个测量至少一个环境温度的温度传感器。优选地，加热元件被控制成使得所述一个或更多个框架元件的温度超过上一个或更多个环境温度中的每一个。
本发明的第三方面涉及一种计算机可读介质，该计算机可读介质存储有用于执行根据本发明的第二方面的方法的计算机可执行指令。
本发明的另一方面涉及一种包括程序代码的计算机程序产品，该程序代码存储在机器可读介质上，或者由包括程序代码段的电磁波来实现，并且具有用于执行根据本发明第二方面的方法的计算机可执行指令。
附图说明
下面将通过参考附图所伴随的示例性实施例来详细描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明的CMM的示例性实施例；
图2示出了根据本发明的CMM的示例性实施例及其周围环境中的温度分布；
图3示出了根据本发明的CMM的温度控制系统的示例性实施例；
图4a和图4b示出了根据本发明的CMM的示例性实施例的封罩框架元件；
图5a和图5b示出了作为根据本发明的CMM的一部分的接头的两个示例性实施例；
图6示出了图5b的具有两个不同的壳体的接头；以及
图7示出了说明用于确定坐标的方法的示例性实施例的流程图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的CMM 1的示例性实施例。在所示的示例中，CMM实施为铰接臂坐标测量机(AACMM)，其包括具有三个连杆(或臂)10a，10b，10c和三个旋转接头20a，20b，20c的结构，所述三个旋转接头20a，20b，20c将所述连杆彼此可旋转地连接并与CMM 1的基座40可旋转地连接。在所示的示例中，第一接头20a提供第一连杆10a相对于基座在两个旋转轴线(R1，R2)上的旋转，第二接头20b提供第二连杆10b相对于第一连杆10a在一个旋转轴线(R3)上的旋转，并且第三接头20c提供第三连杆10c相对于第二连杆10b在两个旋转轴线(R4，R5)上的旋转。探头30附接到第三连杆10c，并因此可相对于基座在三维上移动以接近待测量物体3上的测量点。
根据本发明，CMM 1包括温度控制系统，以主动控制CMM、其结构或其部件的温度。在所示的实施例中，温度控制系统的控制单元50设置在CMM 1的基座40中，并通过电线(未示出)与结构中的多个温度传感器51和多个加热元件52连接。替代地，可以提供一个或更多个中央加热元件，其中，加热的空气或流体被引导至CMM的温度应被控制的那些部分。例如，中央加热元件可设置在基座40中或基座40处。加热的空气然后可以通过管道或软管或通过在盖内部的通道从中央加热元件引导到CMM 1的其他部分，管道或软管连接到连杆和/或接头或设置在连杆和/或接头内部，所述盖设置在连杆和/或接头周围。
尽管这里所示的CMM 1是AACCM，但是其他类型的CMM也可以配备有温度控制系统，所述其他类型的CMM包括便携式和手持式CMM以及固定式CMM，例如，门式、桥式、悬臂式或柱式CMM。
图2示出了配备有内置主动温度控制系统(TCS)的CMM 1中的温度分布。较暗的阴影表示较高的温度。CMM 1位于环境2中，该环境未被空气调节并且包括CMM 1所暴露的各种环境温度值TA。
CMM 1的TCS被配置成在至少与单个工件测量一样长(或更长)的时间段t1内保持机器的温度TM恒定。在所示的示例中，CMM 1的所有部件，即基座40、连杆10a至10c、接头20a至20c和包括接触触发式探针31的探头30均匀地具有温度TM。然而，对于一些CMM或过程，仅控制这些部件的子集的温度(例如仅控制连杆10a至10c和接头20a至20c的温度)就足够了。
TM被选择为在时间段t1期间可靠地超过环境温度TA的所有可能值。例如，保持温度可以有一个永久固定值TM，该值TM将在机器的整个工作寿命期间保持恒定，并且该值TM将被选择成在所有时间和对于所有机器可靠地超过环境温度的所有可能值。例如，在假设CMM 1将不在超过45℃的环境温度TA中使用的情况下，值TM可以被选择为46℃。
替代地，可以基于具体的情形，即实际的或假定的环境温度TA灵活地选择值TM，这对于在具有不同当地气候的不同地理位置或在不同季节使用的CMM是有利的，因为它可以节省能量。TCS可以包括测量实际环境温度TA的温度传感器。替代地，实际环境温度TA可以例如经由因特网连接从外部源检索，或者由CMM 1的用户输入。替代地，位置、日期和时间可以由TCS检测，并且可以根据它们假设近似的环境温度TA，例如从存储在TCS的存储器或可由TCS访问的存储器中的查找表中自动检索。因此，如果假设在测量过程的位置和时间处的温度在25℃至30℃的范围内，则TM可以被选择为例如32℃。
在所示的实施例中，CMM 1的基座40、连杆10a至10c、接头20a至20c设置有盖15，盖15提供被动热绝缘以减少被包围的元件与周围环境之间的热交换。
为了进一步改善热性能，优选地，机器的测量链中的所有结构部件(即，至少具有所有连杆10a至10c和所有接头20a至20c的结构部件)沿计量链具有相同或基本上相同的热膨胀系数(CTE)(例如，所有接头具有相同的轴向CTE，而径向CTE不太重要)。优选地，CTE沿结构的变化在±30％内(在钢的绝对CTE值为10PPM时为±3PPM)，特别是在±10％内。为了获得均匀的CTE，相同的各向同性材料可用于所有结构部件。替代地，可以使用具有相同CTE的不同材料，例如不锈钢和设计成具有与所用不锈钢相同CTE的碳基复合物。
图3示出了用于CMM的温度控制系统(TCS)5的示例性实施例。TCS 5包括控制单元50和分布在CMM的几个部件(这里：连杆10、接头20和基座40)上的几个温度传感器51和加热元件52。例如，温度传感器51和加热元件52可以成对地设置，例如使得在每个加热元件52处设置有温度传感器51。在所示的示例中，TCS 5包括另一个温度传感器51，其不设置在其中一个部件中，而是设置在CMM的外部，以测量CMM的周围环境的温度。
控制单元50可以包括数据处理和计算能力(例如包括处理器和算法)以及数据存储能力(例如用于存储数据库的存储器)。控制单元50设置在CMM的任何部件中，例如设置在基座中，或者设置在CMM的外部，例如设置在CMM的遥控器或其他移动装置中。
温度传感器51被配置成测量温度、产生温度值并将温度值传送到控制单元50。这可以连续地执行，例如作为永久数据流，或者以预定的时间间隔执行，例如每5或30秒。
传感器可以分成两个不同的组，即“快”传感器和“慢”传感器。快传感器具有两个功能：控制和安全。快传感器向TCS的控制回路提供快速反馈，并监测机器的电动机的温度以便及时检测可能的过热。慢传感器用于计量。它们收集有关机器热状态(以及环境湿度)的过多数据。该数据用于热效应的基于模型的补偿，该热效应原本会降低机器的计量性能。
这两个传感器组可以不同地实现。优选地，每个快传感器具有用于连接到控制单元50的其自己的电线组，而所有慢传感器可以共享相同的电线组(例如，所谓的单线总线)。
加热元件52可以实施为电阻加热器。它们是众多的并且优选地沿着测量链被放置在许多位置处。这允许实现“凭借数量的均匀性”，即通过引入更大量的加热元件来实现更高的热状态均匀性。
当选择加热元件52的位置时，可以对机器的接头给予较高的优先级，而对其连杆给予较低的优先级。这是因为连杆的结构通常比接头的结构更简单，因此前者的热状态更易于使用软件来模拟和补偿，即使它应该不太均匀。
控制单元50接收来自所有传感器51的数据并且调节所有加热元件52的热功率输出，使得从快传感器接收的温度值保持尽可能接近设定点TM并且还保持低于预设安全极限。例如，用于人类触摸的热安全极限可以被设定为大约60℃，并且用于电动机绕组的热安全极限可以被设定为大约100℃。
在包括相对于基座主动移动探头的致动器的CMM的实施例中，通常在每个接头处设置有电动机。所有类型的电动机产生热量，并且电动机产生的热量越多，加热元件52需要产生的热量就越少。传感器51可定位成检测由电动机产生的热量，和/或控制单元50可被配置成预测由电动机产生的热量。控制单元50然后可以相应地调整加热元件52的热输出。
可选地，这些电动机中的一些或全部可用于驱动探头和用作温度控制系统5的附加的加热元件52。然而，热输出通常取决于用于致动接头的电动机的使用，使得在许多电动机类型中，所产生的热不能被独立地控制。然而，一些类型的电动机，例如无刷电动机，允许对产生的热量进行稍微独立的主动控制。无刷电动机绕组由两组线圈组成。流过它们中的每一个的电流被独立地控制。因此，可以几乎独立地控制定子磁场的两个投影(一个投影到转子磁场的方向上，并且一个投影到正交方向上)。后一投影产生机械扭矩，根据定义，机械扭矩是电动机的主要功能。前一个投影不产生扭矩，但仍产生热。因此，控制单元50可以被配置成至少在一定程度上主动地控制由该电动机产生的热，使得它可以充当附加的加热元件52。因此，通过使用无刷电动机或其他合适的电动机类型，利用该电动机，在每个接头处已经设置了一个加热元件，因此有利地减少了所需专用加热元件52的数量。可选地，还可以设置产生热的传动装置和/或制动器。
可选地，可以设置类似于加热元件由控制单元50控制的冷却元件，以便增强温度控制，例如，与仅通过关闭一个或更多个加热元件相比更快地降低CMM的某一部分的温度。替代地或另外地，加热元件中的一些或全部可以实施为加热-冷却元件。冷却元件可以包括主动冷却元件，例如实施为蒸气压缩制冷系统或热电冷却器。冷却元件也可以包括被动冷却元件，被动冷却元件不主动地提供冷却，而是通过允许或增加与周围环境的温度交换来被动地提供冷却，被动冷却元件例如包括可以被激活的风扇和/或可以被打开或关闭的通风槽缝。可以由控制单元50基于所接收的温度数据来控制冷却元件，以便使温度保持均匀和/或低于预定的阈值，例如预设的安全限值。
控制单元50可被配置成与CMM的机载计算机(这里未示出)通信，例如以发出报告或接收高级命令。
图4a和图4b示出了作为CMM的一部分的盖15的示例的剖视图。为了说明的目的，这里仅示出了盖15的一半。
所示的盖15围绕CMM的结构的连杆10a和两个相邻接头20a，20b包围空间16。盖15提供被动热绝缘以减少被包围的框架元件10a，20a，20b与CMM的周围环境之间的热交换。盖15可以由塑料材料制成，并且可选地包括一个或更多个隔离层。例如，盖15可以包括具有聚氨酯(PUR)泡沫填充物的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)外壳。
一个或更多个加热元件和一个或更多个温度传感器(这里未示出)可以设置在由盖15包围的空间16内。在所示的示例中，空气引导通道17设置在空间16内，例如作为盖15的整体部分，包括两个风扇18a，18b，并设计成增强框架元件10a，20a，20b之间的热交换。如图4a所示，通道17可以围绕连杆10a的整个长度盘绕，例如缠绕连杆10a。通道17具有返回路径以闭合空气循环回路。风扇18a，18b优选地安装在盖15上并且不接触框架元件10a，20a，20b以减小CMM的结构的振动。
CMM可包括多个类似或相似的盖15以包围CMM的所有结构部件。这些盖15可以通过提供被动热绝缘来减少一些部件之间以及一些部件与环境之间的热交换。同时，包括在盖15中的风扇18和通道17可以通过机械地引导空气流而增加其他部件之间或与环境的热交换。
在一些实施例中，风扇18a，18b可以由与加热元件相同的控制单元控制。例如，风扇18a，18b可以并联连接到控制单元的单个输出。替代地，风扇18a，18b可由CMM的机载计算机分开控制。另外，它们可以直接连接到恒压电源，例如从而始终以最大速度工作。
替代地，例如使用泵代替风扇18a，18b，流体可以被引导通过通道17。
优选地，被引导的空气或流体的温度在引导之前被预调节。被缠绕的连杆10a的温度影响围绕其引导的空气或流体的温度。通过在通道17的起始处连续测量连杆10a的温度，因此可以控制空气或流体的温度以在通道的末端处具有期望的温度。替代地或另外，可以在该通道中设置温度传感器以直接测量空气或流体的温度。
图5a和图5b示出了根据本发明的CMM的接头20的两个示例性实施例。在CMM的一些实施例中，它的结构包括作为框架元件的多个连杆和多个接头。如这里示出的，接头20可移动地连接连杆10a，10b中的两个。另外(这里未示出)，接头中的一个可以将连杆10a，10b中的一个与CMM的基座可移动地连接，并且接头中的另一个可以将连杆10a，10b中的另一个与CMM的探头可移动地连接。在图5a和图5b的两个实施例中，接头20包括驱动单元21，驱动单元21具有电动机以致动通过接头20彼此连接的两个连杆10a，10b。此外，在两个实施例中，接头20包括测量单元22，测量单元22具有一个或更多个角度传感器以确定两个连杆10a，10b之间的至少一个角度。
在图5a的示例中，驱动单元21和测量单元22一起设置，例如一起设置在单个壳体中。这允许紧凑的设置。
在图5b的示例中，驱动单元21和测量单元22设置为彼此热分离，例如设置在不同的壳体中。这减少了这两个部件之间的热传递，特别是从驱动单元21的电动机到测量单元22的传感器和接头的结构元件的热传递。至少一个加热元件可以设置在接头20处，以主动控制接头处的温度，特别是测量单元22处的温度。
图6示出了图5b的接头20的实施例的更多细节。测量单元22和附接到该测量单元的第一连杆10a设置在公共壳体15中，而驱动单元21设置在不同的壳体15'中。作为CMM的TCS的一部分的加热元件52和温度传感器51设置在接头20处或附近。例如，如在此所示的，加热元件52可以是环形的并且附接在接头20和连杆10a周围。可选地，为了改善对加热元件的控制，温度传感器可以与每个加热元件52一起设置，例如在加热元件52处、紧邻加热元件52或在加热元件52附近。
图7示出了说明用于测量坐标的示例性计算机实现的方法100的流程图。该方法包括：使用一个或更多个温度传感器来测量110一个或更多个框架元件处的实际温度，基于测量的温度而生成温度数据并将温度数据提供给控制单元。基于温度数据，控制单元确定120对热功率的需求，以便达到期望的例如预定的温度。基于所确定的需求，控制单元然后控制130加热元件以产生热，使得在一个或更多个框架元件处达到期望的温度。
可以选择期望的温度，使得期望的温度在坐标测量期间可靠地超过环境温度的所有可能值。例如，期望的温度是固定设置的，并且在CMM的整个工作寿命期间保持恒定。替代地，可以基于测量的或假定的环境温度灵活地选择期望的温度。因此，对加热的需求也可以基于环境温度来确定120，该环境温度或者由一个或更多个温度传感器测量，或者以其他方式确定，例如从外部源或用户输入中检索。
当已经达到期望的温度时，可以执行实际的坐标测量，实际的坐标测量包括本身在本领域中通常已知的步骤。坐标测量包括框架元件的相对姿态的初始测量140，例如使用图5a，图5b和图6中所示的测量单元22来测量连杆之间的角度，或者更一般地，尤其是在门型CMM的情况下，通过确定框架构件的相对位置。测量140相邻框架元件之间的相对姿态可以包括测量单个角度以及测量多达六个自由度(6DOF)。
然后，使用初始姿态测量140来确定150框架元件的运动需求，以接近要用CMM的探头测量的对象上的测量点。基于所确定的运动需求，控制单元控制160CMM的致动器，以移动CMM结构的一个或更多个框架元件，使得探头接近测量点，例如通过控制CMM的一个或更多个电动机自动地接近测量点。因此，可以重复步骤140，150和160，例如可以连续地监控框架元件的相对姿态，并且可以连续地更新运动需求，直到到达测量点。
当已经到达测量点时，测量170框架元件的相对姿态(例如，如关于初始测量140所述)。探头的位置，例如相对于CMM的基座的位置，可以从总的测量的相对姿态推出，从而可以确定180探头所接近的测量点的坐标。可选地，实际温度可以用于基于框架元件中已知的温度引起的偏转来调整坐标。
为了实现可靠的高测量精度，加热元件优选地以这样的方式被控制130，使得一个或更多个框架元件的温度在整个坐标测量期间保持恒定，例如至少在探头接近测量点时并且直到框架元件的相对姿态已经被测量170。可选地，控制一个或更多个框架元件的温度以保持恒定，直到已经接近和探测了物体的所有测量点，从而可以以高精度确定180坐标。
虽然上面部分地参考一些优选实施例说明了本发明，但是必须理解，可以对实施例的不同特征进行许多修改和组合。所有这些修改都在所附权利要求的范围内。
Claims (15)
1.一种坐标测量机(1)，该坐标测量机用于确定物体(3)上的测量点的至少一个空间坐标，所述坐标测量机包括结构，该结构包括基座(40)和多个框架元件(10a-10c，20a-20c)，其中，探头(30)附接到所述框架元件中的一个并且能相对于所述基座(40)移动，
其特征在于，
温度控制系统(5)，该温度控制系统被配置成控制所述结构的多个框架元件的温度并且包括：
-控制单元(50)；
-一个或更多个温度传感器(51)；以及
-一个或更多个加热元件(52)，
其中：
-所述温度传感器(51)被配置成产生温度值并且将所述温度值传输至所述控制单元(50)；以及
-所述控制单元(50)被配置成接收所述温度值并且基于所接收的温度值来控制所述加热元件(52)。
2.根据权利要求1所述的坐标测量机(1)，其中，所述控制单元(50)被配置成控制所述加热元件(52)，使得第一框架元件的温度保持恒定，特别是至少在持续至少与所述坐标测量机(1)对测量点的单次测量一样长的时间段里保持恒定。
3.根据权利要求1或2所述的坐标测量机(1)，其中，所述控制单元(50)被配置成控制所述加热元件(52)，使得第一框架元件的温度超过所述坐标测量机(1)的周围环境(2)的环境温度，特别地，其中：
-所述控制单元(50)被配置成控制所述加热元件(52)，使得所述第一框架元件的温度等同于超过所述环境温度的预定温度；和/或
-至少一个温度传感器(51)被配置成测量所述环境温度。
4.根据前述权利要求中任一项所述的坐标测量机(1)，该坐标测量机包括一个或更多个盖(15)，每个盖(15)至少部分地包围所述框架元件(10a-10c，20a-20c)中的一个或更多个框架元件，并且被配置成提供被动热绝缘以减少被包围的所述一个或更多个框架元件(10a-10c，20a-20c)与所述坐标测量机(1)的周围环境(2)之间的热交换，特别地，其中，至少一个加热元件(52)至少部分地设置在所述盖(15)内部。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的坐标测量机(1)，其中，所述结构包括作为框架元件的多个连杆(10a-10c)和多个接头(20a-20c)，其中，所述接头(20a-20c)中的至少一个将所述连杆(10a-10c)中的两个连杆可移动地连接，特别地，其中，
-所述接头(20a-20c)中的至少一个将所述连杆(10a-10c)中的一个与所述基座(40)可移动地连接；
-所述接头(20a-20c)中的至少一个将所述连杆(10a-10c)中的一个与所述探头(30)可移动地连接；和/或
-至少一个加热元件(52)设置在所述多个接头(20a-20c)中的每一个处。
6.根据权利要求5所述的坐标测量机(1)，该坐标测量机包括一个或更多个盖(15)，其中，每个盖：
-包围一个或更多个框架元件(10a-10c，20a-20c)；并且
-被配置成提供被动热绝缘以减少被包围的所述一个或更多个框架元件(10a-10c，20a-20c)与所述坐标测量机(1)的周围环境(2)之间的热交换，
特别地，其中，至少一个加热元件(52)至少部分地设置在所述盖(15)内部。
7.根据权利要求4或6所述的坐标测量机(1)，其中，所述温度控制系统(5)包括：
-空气引导通道(17)，该空气引导通道被所述盖(15)包围；以及
-一个或更多个风扇(18a，18b)，所述风扇被配置成引导被加热的空气穿过所述通道(17)，特别是引导来自所述一个或更多个加热元件(52)的被加热的空气，
特别地，其中，所述控制单元(50)被配置成具体地基于所接收的温度值来控制所述风扇(18a，18b)。
8.根据权利要求7所述的坐标测量机(1)，其中，所述空气引导通道(17)布置在所述框架元件(10a-10c，20a-20c)中的至少一个周围，特别地，其中，所述框架元件是由所述盖(15)包围的连杆(10a-10c)，并且所述空气引导通道(17)螺旋地布置在所述连杆周围。
9.根据前述权利要求中任一项所述的坐标测量机(1)，其中，每个接头(20a-20c)包括：
-驱动单元(21)，该驱动单元包括电动机以相对于彼此致动由所述接头连接的这两个连杆(10a-10c)；以及
-测量单元(22)，该测量单元包括一个或更多个角度传感器以确定通过所述接头连接的所述两个连杆(10a-10c)之间的至少一个角度，
其中，所述驱动单元(21)和所述测量单元(22)彼此热分离和/或设置在不同的壳体中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的坐标测量机(1)，其中，所述温度控制系统(5)被配置成：
-控制所述结构的所述框架元件(10a-10c，20a-20c)的子集的温度，该子集包括至少两个框架元件(10a-10c，20a－20c)，其中，在所述子集的每个框架元件(10a-10c，20a-20c)处设置有至少一个加热元件(52)，或
-控制所述结构的每个框架元件(10a-10c，20a-20c)的温度，其中，在所述结构的每个框架元件(10a-10c，20a-20c)处设置有至少一个加热元件(52)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的坐标测量机(1)，该坐标测量机包括用于相对于所述基座(40)驱动所述探头(30)以便接近所述测量点的一个或更多个电动机，特别地，其中：
-所述一个或更多个电动机是无刷电动机；和/或
-所述加热元件(52)的至少一个子集是所述电动机中的一个或更多个；和/或
-所述温度控制系统(5)包括一个或更多个冷却元件，并且所述控制单元(50)被配置成基于所接收的温度值来控制所述冷却元件。
12.根据权利要求10所述的坐标测量机(1)，其中，所述一个或更多个温度传感器(51)包括监测传感器和热状态传感器中的至少一个，其中，
-监测传感器被配置成监测所述坐标测量机(1)的至少一个电动机的温度，特别地，其中，每个监测传感器通过单独的电线组连接至所述控制单元；并且
-热状态传感器被配置成生成关于所述坐标测量机(1)的热状态的数据，所述数据能用于热效应的基于模型的补偿，特别地，其中，所有热状态传感器通过相同的公共电线组连接到所述控制单元。
13.一种用于使用坐标测量机(1)来测量坐标的计算机实现的方法(100)，所述坐标测量机特别是根据前述权利要求中任一项所述的坐标测量机(1)，所述方法(100)包括：
-通过移动所述坐标测量机(1)的结构的一个或更多个框架元件(10a-10c，20a-20c)，随后用所述坐标测量机(1)的探头(30)接近物体(3)上的多个测量点；以及
-确定(180)所述测量点的坐标，
其特征在于，
-使用一个或更多个温度传感器(51)来测量(110)所述一个或更多个框架元件(10a-10c，20a-20c)处的温度；
-基于所测量的温度而生成温度数据并将所述温度数据提供给控制单元(50)；以及
-由所述控制单元(50)并且基于所述温度数据来控制(130)在所述一个或更多个框架元件(10a-10c，20a-20c)处的多个加热元件(52)，
其中，所述加热元件(52)被控制(130)成使得所述一个或更多个框架元件(10a-10c，20a-20c)的温度至少在所述探头(30)接近所述多个测量点时保持恒定。
14.根据权利要求13所述的方法(100)，该方法包括由所述控制单元(50)并且基于所述温度数据来确定(120)对所述一个或更多个框架元件(10a-10c，20a-20c)进行加热的需求，其中，控制(130)所述加热元件(52)是基于所确定的需求进行的，特别地，其中：
-确定所述坐标测量机(1)的周围环境(2)的一个或更多个环境温度，并且还基于所述一个或更多个环境温度来确定(120)所述需求，特别地，其中，确定所述一个或更多个环境温度包括一个或更多个测量至少一个环境温度的温度传感器；并且
-所述加热元件(52)被控制(130)成使得所述一个或更多个框架元件(10a-10c，20a-20c)的温度超过所述一个或更多个环境温度中的每一个。
15.一种计算机可读介质，该计算机可读介质存储有用于执行根据权利要求13或权利要求14的方法(100)的计算机可执行指令。
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