(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を測定する座標測定機（１）のための測定方法であって、前記測定機は、
・ベース（４）と、
・測定すべき表面に接触する、または無接触の光学的測定接続を形成し維持するための測定コンポーネント（６）と、ただし前記測定コンポーネント（６）は前記ベース（４）と少なくとも１つの接続エレメント（１０）によって接続されており、
・収容部（１１）に対する前記少なくとも１つの接続エレメント（１０）の回転を検出する少なくとも１つの角度発生器（９、９’）とを有し、
前記角度発生器はそれぞれ１つのコード支持体（１２、１２’）とセンサ装置（１３、１３’）とを有し、当該コード支持体とセンサ装置とは第１の自由度としての規定の回転軸（ＤＡ）を中心に互い回転可能であり、
さらに
・前記センサ装置（１３、１３’）に対する前記コード支持体（１２、１２’）の３次元位置に依存するコードプロジェクションが前記センサ装置（１３、１３’）上に形成され、該コードプロジェクションの少なくとも一部が前記センサ装置によって検出され、
・前記規定の回転軸（ＤＡ）を基準にした前記コード支持体（１２、１２’）の回転位置が前記コードプロジェクションに基づいて求められ、
・前記ベース（４）を基準にする前記測定コンポーネント（６）の目下の相対位置を、前記少なくとも１つの角度発生器（９、９’）の角度位置を使用して決定する測定方法において、
前記少なくとも１つの角度発生器（９、９’）のために前記コードプロジェクションに基づいて、前記センサ装置（１３、１３’）に対する前記コード支持体（１２、１２’）の少なくとも１つの別の自由度についての相対位置値を求め、目下の測定位置の決定の際に考慮し、
前記位置値から、少なくとも１つの前記コード支持体（１２、１２’）の前記別の自由度に対応する、前記収容部（１１）に対する前記接続エレメント（１０）の相対位置、および／または前記接続エレメント（１０）の変形を形状変化および／または寸法変化として決定し、
前記位置値として、前記センサ装置（１３、１３’）を基準にする静止位置からの前記コード支持体（１２、１２’）の傾斜を求める、ことを特徴とする測定方法。
【請求項２】
前記位置値として、
・前記回転軸（ＤＡ）を基準にする半径方向での静止位置からの前記コード支持体（１２、１２’）の偏り、および／もしくは
・前記回転軸（ＤＡ）の方向での静止位置からの前記コード支持体（１２、１２’）の偏りを求める、ことを特徴とする請求項１記載の測定方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの角度発生器（９、９’）のために、前記センサ装置（１３、１３’）に対する前記コード支持体（１２、１２’）の回転位置、偏り、および傾斜、すなわち位置を６つすべての自由度で求める、ことを特徴とする請求項１または２に記載の測定方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの角度発生器（９、９’）のために、変形および相対位置に起因する成分への分割を、前記収容部（１１）と結合された別の接続エレメントの配向に基づいて行う、ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の測定方法。
【請求項５】
少なくとも１つの第２の角度発生器（９’）のために、当該角度発生器の回転位置および位置値を求め、前記測定コンポーネント（６）の空間位置の決定の際に考慮する、ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の測定方法。
【請求項６】
少なくとも２つの角度発生器（９、９’）の回転位置および位置値を介してのみ導出される前記接続エレメントの空間位置に基づいて前記測定位置を決定する、ことを特徴とする請求項５に記載の測定方法。
【請求項７】
前記角度発生器（９、９’）は少なくとも２つのコード支持体（１２、１２’）を有し、該コード支持体は、１つの共通の同じ回転軸を中心に回転可能であり、かつ相互に離間して配置されており、
各コード支持体（１２、１２’）に対し、それぞれのコードプロジェクションに基づいて位置値が求められ、
前記２つのコード支持体（１２、１２’）の位置値の結合から、前記コード支持体（１２、１２’）の前記別の自由度に対応する、前記収容部（１１）に対する前記接続エレメント（１０）の相対位置、および／または前記接続エレメント（１０）の変形を決定する、ことを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の測定方法。
【請求項８】
継手アームを有する測定機用の接続装置であって、
・被測定表面への測定接続を形成および維持するために、ベース（４）を測定コンポーネント（６）と間接的または直接的に接続するための接続エレメント（１０）と、
・収容部（１１）に対する前記少なくとも１つの接続エレメント（１０）の回転を検出する少なくとも１つの角度発生器（９、９’）とを有し、
前記角度発生器はそれぞれ１つのコード支持体（１２、１２’）とセンサ装置（１３、１３’）とを有し、当該コード支持体（１２、１２’）とセンサ装置（１３、１３’）とは第１の自由度としての規定の回転軸（ＤＡ）を中心に互い回転可能である接続装置において、
前記角度発生器（９、９’）は、センサ装置（１３、１３’）を基準にするコード支持体（１２、１２’）の３次元位置の５つの別の自由度の少なくとも１つ、すなわち
・前記回転軸（ＤＡ）を基準にした前記コード支持体（１２、１２’）の傾斜、および
・回転軸（ＤＡ）を基準にする半径方向での前記コード支持体（１２、１２’）の偏り、および／または
・前記回転軸（ＤＡ）の方向での前記コード支持体（１２、１２’）の偏り、
を基準にする少なくとも１つの位置値を、コードプロジェクションから決定および提供するように構成されており、
前記位置値から、少なくとも１つの前記コード支持体（１２、１２’）の前記別の自由度に対応する、前記収容部（１１）に対する前記接続エレメント（１０）の相対位置、および／または前記接続エレメント（１０）の変形を形状変化および／または大きさ変化として決定する、ことを特徴とする接続装置。
【請求項９】
前記角度発生器（９、９’）のセンサ装置（１３、１３’）は、周方向に互いに１８０°ずらして配置された少なくとも２つの読み取りヘッドを有する、ことを特徴とする請求項８に記載の接続装置。
【請求項１０】
前記角度発生器（９、９’）のセンサ装置（１３、１３’）は、周方向にそれぞれ互いに９０°ずらして配置された４つの読み取りヘッドを有する、ことを特徴とする請求項８に記載の接続装置。
【請求項１１】
前記角度発生器（９、９’）のセンサ装置（１３、１３’）は、周方向にそれぞれ１２０°ずらして配置された３つの読み取りヘッドを有する、ことを特徴とする請求項８に記載の接続装置。
【請求項１２】
前記角度発生器（９、９’）のセンサ装置（１３、１３’）は、周方向に互いに異なる角度でずらして配置された少なくとも４つの読み取りヘッドを有する、ことを特徴とする請求項８に記載の接続装置。
【請求項１３】
前記角度発生器（９、９’）は少なくとも２つのコード支持体（１２、１２’）を有し、該コード支持体は、１つの共通の同じ回転軸（ＤＡ）を中心に回転可能であり、かつ相互に離間して配置されており、
前記２つのコード支持体（１２、１２’）には、少なくとも２つの読み取りヘッドからなるセンサ装置（１３、１３’）がそれぞれ１つ割り当てられており、前記少なくとも２つの読み取りヘッドはそれぞれ１つのコードエレメントプロジェクションを検出し、かつ対向して配置されている、ことを特徴とする請求項８から１２までのいずれか１項に記載の接続装置。
【請求項１４】
前記コード支持体（１２、１２’）はコードとして複数のパターンエレメント（１４、１４’）を有し、前記センサ装置（１３、１３’）は、前記コードプロジェクションの複数のパターンエレメント（１４、１４’）の投影された位置を分解し、
少なくとも１つの位置値が計算により、
・少なくとも１つのパターンエレメント（１４、１４’）の位置、
・複数のパターンエレメント（１４、１４’）の相互の位置関係、
・順次配置された複数のパターンエレメント（１４、１４’）の位置シーケンス、
に基づいて決定される、ことを特徴とする請求項８から１３までのいずれか１項に記載の接続装置。
【請求項１５】
測定位置を決定するための継手アームを備える座標測定機（１）であって、前記継手アームは、ベース（４）としての第１の端部と、測定すべき表面への接触または無接触の、光学的な測定接続を形成し維持するための測定コンポーネント（６）を備える第２の端部と、少なくとも２つのアームエレメントとを有し、該アームエレメントは請求項８から１４までのいずれか１項記載の接続装置（１０）として構成されている座標測定機（１）。
【請求項１６】
前記測定位置は、もっぱら前記接続装置（１０）の角度発生器（９、９’）の回転位置および位置値に基づいて決定される、ことを特徴とする請求項１５に記載の座標測定機（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念による表面測定測定機ための測定方法、請求項８の上位概念による測定機のためのとりわけ傾斜接続または回転接続のための接続装置、および請求項１４による継手アームを備える座標測定機に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば継手アームを備える座標測定機または測定装置のような測定方法および測定装置は長く知られている。たとえばこれらの機器は、完成工業品の対象物表面を高精度に測定することができ、部品表面の測定および検査に重要である。
【０００３】
上位概念による３Ｄ座標測定継手アームは、たとえば特許文献１または特許文献２に記載されている。同等のシステムは「連結アーム」または「ポータブルＣＭＭ」と称され、たとえば「Ｒｏｍｅｒ」社から製品名「Ｓｉｇｍａ」、「Ｆｌｅｘ」、または「Ｏｍｅｇａ」で、また「ＣｉｍＣｏｒｅ」社から製品名「Ｉｎｆｉｎｉｔｅ」または「Ｓｔｉｎｇｅｒ」で提供されている。
【０００４】
３Ｄ座標測定継手アームは、基準座標系内で既知であり、継手アームの端部として固定配置されたベースと、対向する可動の測定端部とを有する。この測定端部には測定要素または測定走査子が配置されている。標準走査子として接触プローブを使用することができる。この接触プローブは、対象物表面の測定点と接触することができ、たとえば測定ロッドに取り付けられたルビー球からなる。
【０００５】
その代わりに、測定要素として光学的センサも公知である。光学的センサはたとえばポイントセンサまたはスキャナとして、すなわち対象物表面を連続的にたとえばラインで走査するように構成することができる。特別の場合には、このような光学的センサとして三角法センサまたは干渉計測定装置を使用することができる。さらに特許文献３には、カメラを測定要素として使用することが記載されている。このカメラは測定対象物表面を記録または検出するように較正されており、継手アームの可動の端部に取り付けられている。継手アーム座標測定機に基づいて、３次元でのカメラの位置および配向を検出することができる。
【０００６】
継手アームの２つの端部の間には互いに旋回可能および／または回転可能であり、場合により互いに移動可能に結合された要素またはアーム区間が配置されている。これにより、触覚要素とも称される測定コンポーネントを備える測定端部は空間区間内を自由に移動可能である。このためにアームの要素は継手によって、および場合により線形運動を可能にする懸架部によって互いに結合されている。さらに継手または懸架部には位置測定装置が配設されている。これにより要素相互のそれぞれの位置および配向、すなわち要素間のそれぞれの相対位置を測定することができる。たとえばそのために角度測定器および／または長さ測定器が使用される。これらは測定量として長さ、回転角または旋回角を求める。
【０００７】
要素の目下の測定位置、すなわち要素相互のそれぞれの相対位置およびベースに対する１つの要素の位置を知ることから、ベースに対する個々のアームエレメントおよび測定コンポーネントの配向を基準座標系において決定することができる。測定コンポーネントの位置決定は、一般的には評価ユニットによって行われる。この評価ユニットは、それぞれの位置測定装置によって測定された測定量の通知を受け、そこから測定コンポーネントの位置を導出する。たとえばそのために、この適用に専用にプログラミングされたコンピュータまたは計算ユニットを使用することができる。外部基準座標系に関してベースにより保証可能な基準によって、アームエレメントと測定ヘッドの配向の他に位置も、すなわち空間における場所および方向も決定することができる。
【０００８】
上位概念によれば、継手アームのピボットにはそれぞれ光電的角度測定器が配設されており、これ基づいて継手を介して結合された２つの要素の相対的回転位置を求めることができる。継手は一般的には互いに回転可能に結合された２つのアーム要素からなり、これらの間には角度発生器または角度測定器が配置されている。光電的角度測定器または角度発生器は、そのピボットベアリング要素相互の目下の相対的角度位置を測定するために用いられ、これにより２つのアーム要素が間接的に測定される。そのために角度測定器または角度発生器は、２つのアーム要素の一方に配置されたコード支持体またはコードエレメントとセンサ装置とを有する。センサ装置は対応して他方のアーム要素に取り付けられている。
【０００９】
ここでコード支持体はセンサ装置に対して、回転軸を中心にしたこのコード支持体の相対的回転運動が可能になるようピボットに支承されている。第１のアーム要素の収容部に対して回転可能な第２の継手アーム要素の回転可能なエレメント、センサ装置、ならびにその中でセンサ装置に対して回転可能に支承されたコード支持体は、ピボットエレメントと称することができる。
【００１０】
このような光電的実施形態では、コード支持体のコードとしてのパターンエレメントが、複数のレーザヘッド、たとえばＣＣＤラインもしくはＣＭＯＳラインまたは平面センサからなるセンサ装置上に結合される。このことはたとえば特許文献４に開示されている。センサ装置またはそのレーザヘッドに投影されたコードの位置、とりわけ投影されたパターンエレメントの位置から、センサ装置に対する回転ヘッドとしてのコード支持体の相対的回転角度を推定することができる。ここで検出器センタは基準量として用いられる。理想的には機械的な偏心誤差なしで検出器センサおよび中心点、ならびにパターンエレメントの中心が回転軸上にある。
【００１１】
このような方法および装置を介して、対応する構成では数秒角のオーダの測定精度により、全円を１００万単位で分解することができる。
【００１２】
この種の高精度を達成するためには、一方ではセンサを支承部に対して位置固定して配置しなければならない。他方ではコード支持体の高い質量保持性と形状保持性、とりわけ、パターンセンタを中心に回転方向に順次配置されたパターンエレメントを有するコード支持体上でのコードエレメントの配置および、構成の高い質量保持性と形状保持性が必然的前提である。順次配置された個々のパターンエレメント間の所定の間隔の偏差および／またはパターンエレメントの寸法自体の偏差に起因する部分的な分割不精度の他に、実際にはしばしば、回転軸からのパターンセンタの偏り、いわゆる偏心が所要の精度の達成を不可能にする。製造公差は、回避するのが非常に困難であり、実際には常に存在するため、各コード支持体は偏心性を有する。支承部の回転誤差またはベアリング遊びも偏心性に関与することがある。接触位置または回転角の決定の際に、継手アームのピボットに力によってある程度の負荷が掛かると、この負荷に応じて同様に持続的または一時的な偏心が発生し、コード支持体がピボットの収容部に対して位置変化することがある。
【００１３】
たとえばヒンジへの負荷または位置誤差および／または回転誤差によって理想位置に対して生じるこのような不所望の位置変化の回転角を検出し、校正で取り除く方法および装置が、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８に記載されている。
【００１４】
ここで特許文献６からは角度発生器の目下の偏心性を測定する方法が公知である。この方法では、パターン中心の周囲に配置された多数のパターンエレメントの一部が光線を介して光検出器に結像される。パターンエレメントはコード支持体上に配置されており、このコード支持体は検出器と回転軸を中心に回転可能に接続されている。
【００１５】
１つの同じ検出器の検出器エレメント上では結像されたパターンエレメントの位置が分解される。第１のステップで、少なくとも１つのパターンエレメントの分解された位置について、軸に対するパターン中心の偏心性が回転角の決定に及ぼす作用を計算で求める。第２のステップで、求められた作用が考慮されて、順次配置されたパターンエレメントの分解された位置についての回転角が正確に決定される。
【００１６】
この方法の改善形態では、第１のステップで、順次配置されたパターンエレメントの中間ステップについて少なくとも２つの群にまとめ、それぞれまとめられたパターンエレメントの分解された個々の位置について少なくとも２つの群の位置が計算で求められる。次に求められた少なくとも２つの群の位置について、回転角の決定に及ぼす偏心性の作用が計算で求められる。求められた群の位置について、このことは高精度で行うことができる。
【００１７】
特許文献９には、センサ装置に投影されたパターンエレメントの軸を中心にする回転角に対する偏心誤差を決定するために、第１のステップで多数の測定に関して検出器中心に対するパターン中心の偏心性を計算で求めることが記載されている。第２のステップで、集合形成により、すなわち統合結合により、多数の測定値から少なくとも１つの影響量を分離または決定することができる。アプローチに応じて、たとえば取り出しにより影響量が決定または抑圧される。次に決定された影響量は、アルゴリズム的にまたは偏心性を直接補正するために、たとえば調整エレメントにより軸位置を機械的に補正するために、または適合により電子的に補正するために使用することができる。
【００１８】
さらにそこには、センサ装置の平面で直接的に偏心性に関与するたとえばベアリング軸の並進的変動のような影響量の他に、適切な角度測定ヘッドによって回転軸の方向における運動も求めることができることが説明されている。センサ装置に対するコードエレメントの間隔変化によってコードの投影尺度も変化する。投影尺度のこの変化は、軸方向の間隔変化または位置に対する物差しとして使用することができる。２つの検出器エレメントについてコードエレメントとしてのコードディスクに対する間隔を決定すれば、軸の傾斜も決定することができる。
【００１９】
特許文献７と特許文献８は、継手アームを備える座標測定機（ＣＭＭ）を開示する。この継手アームはアームのベースと他方のアーム端部に配置された測定コンポーネントとの間に複数のピボットを有する。測定コンポーネントの測定位置を測定するために、ピボットにはそれぞれ角度測定器が割り当てられており、この角度測定器は少なくとも２つの読み取りヘッドとこれに対して回転可能に配置されたコードエレメントからなるセンサ装置を有する。
【００２０】
ここには、少なくとも２つの読み取りヘッドが互いに共同し、ピボットの負荷に起因する誤差が回転角測定の際に低減されることが示されている。
【００２１】
たとえばこのために、周方向に１８０°だけずらされた２つの、それぞれ１２０°だけずらされた３つの、または択一的にそれぞれ９０°だけずらされた４つの読み取りヘッドが設けられている。
【００２２】
したがってすでに上で述べたように、従来技術のこの方法または装置では、角度測定に影響を与える誤差が回転角の決定のためにだけ常に考慮、除去、除去校正または補償される。誤差としては、たとえば回転軸の傾斜による振れ誤差、製造公差による偏心誤差またはベアリング遊びおよびたとえばピボットの負荷により惹起される別の誤差が考慮される。影響量の適切な決定および計量化ならびにそれらのさらなる処理は角度発生器の外では行われない。
【００２３】
しかしピボットを有する継手アームを備えた座標測定機では、ピボットの負荷のような前記の誤差の影響によって角度位置の決定に誤差を伴うだけでなく、さらなる誤差が測定コンポーネントの測定位置の決定の際に発生する。すなわち実際にはピボットによる本来の回転の他に、収容部に対するコード支持体のさらなる位置変化、とりわけ軸変動、半径変動または傾斜が発生し、これらは種々の原因を有することがある。すなわち最小の位置変化であっても、これがその間に位置決定に要求される精度では重大な誤差となるこことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】米国特許第５４０２５８２号
【特許文献２】欧州特許第１４７４６５０号
【特許文献３】欧州特許出願第０７１２４１０１号
【特許文献４】スイス特許第６５８５１４号
【特許文献５】欧州特許出願第０７１００２９６号
【特許文献６】欧州特許公開公報第１６３２７５４号
【特許文献７】米国特許第７０５１４５０号
【特許文献８】米国特許第７０６９６６４号
【特許文献９】特許国際公開第２００８／０８３７９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
したがって本発明の課題は、測定コンポーネントの測定位置を決定する表面測定測定機、とりわけピボットまたはヒンジを有する継手アームを備えた座標測定機のために改善された測定方法を提供することである。
【００２６】
さらなる課題は、接続装置としてピボットを有する継手アームを備えた改善された座標測定機を提供することである。
【００２７】
ここではとりわけ、継手アームの側ではわずかなハードウエア変更コストで、測定コンポーネントの測定位置を高精度で決定できるようにする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
この課題は、独立請求項の特徴部分の実現によって解決される。本発明を択一的にまたは有利に改善する特徴は従属請求項に記載されている。
【００２９】
表面測定機、たとえば測定コンポーネントの測定位置を決定するための、ピボットを有する継手アームを備えた座標測定機のための本発明の測定方法は、ピボットまたはヒンジの角度位置の決定の枠内でだけ誤差影響量、たとえば負荷に起因する変動または回転軸の傾斜を常に考慮または補償しなければならないという従来技術とは異なる。ここではベースから測定コンポーネントまでの接続エレメントとしてのアーム部材が影響を受けないものとみなされる。
【００３０】
これに反して本発明では、収容部内で回転可能に支承されたピボットの、割り当てられたセンサ装置に対するそのような位置変化が明白に決定され、継手アームのアーム部材の測定位置を記述する付加的測定量として、ベースに対する測定コンポーネントの相対的測定位置を導出するために使用される。このことは、ピボットを介して結合された２つのアーム部材の負荷に起因する、接続装置としてのピボットまたはヒンジでの位置変化（この位置変化は回転位置変化を超えて生じる）の大きさが決定され、２つのアーム部材の相対位置の検出の際に互いに考慮されることを意味する。同様に本発明ではこの位置値からコンポーネントの変形または大きさ変化を推定することができる。
【００３１】
次のような位置変化、すなわち
・回転軸に対する半径方向でのセンサ装置に対するコード支持体の変動、
・回転軸の方向でのセンサ装置に対するコード支持体の変動、および／または
・収容部に対するコード支持体の傾斜、
またはこの位置変化と結び付いた位置変化量の決定が、コード支持体とセンサ装置との間の光電子的測定装置によって、とりわけいずれにしろすでにピボットに割り当てられている光電子的角度測定器によって行われる。
【００３２】
このために位置測定装置はコードと、少なくとも１つの読み取りヘッドからなるセンサ装置とを有し、前記コードはピボットコンポーネントに直接または固有のコンポーネントを介して取り付けられている。ここでセンサ装置はそれぞれ他方のピボットコンポーネントに配置されており、コード支持体に基づいて形成されたコードプロジェクションを検出する。ここでコードプロジェクションとは、光学的に検出可能なコードエレメントを有するコードの少なくとも一部の投影であると理解されたい。とりわけコード支持体として、継手アーム部材の１つと結合された固有のコードディスクを使用することができる。しかしその代わりに、コードがアーム部材の１つに直接存在しても良く、このアーム部材が構造的にコード支持体として用いられる。
【００３３】
上位概念に記載されたコード支持体とセンサ装置は従来技術から公知である。ここでは読み出されたコードプロジェクションに基づいて、センサ装置に対するコードの前記位置変化を求めることができる。とりわけ従来技術の装置と方法による位置変化は校正と、角度測定の改善のためにだけ使用される。しかしコードプロジェクションから導出された変動または傾斜は、ピボットのコンポーネントの３次元相対位置を記述するために互いに使用される。したがってこれまでの継手アームにおける測定位置決定の枠内では、常に理想的過程から出発しており、ピボットはピボットコンポーネント相互の相対的回転運動、すなわち１次の自由度の運動を許容するだけである。
【００３４】
本発明によれば、角度発生器のためにコードプロジェクションに基づいて、コード支持体の少なくとも１つの別の自由度についてこれに割り当てられたセンサ装置に対する位置値が求められ、測定コンポーネントまたは接触子の目下の測定位置の決定の際に考慮される。ここでは位置値から、接続エレメントと結び付いた収容部に対する接続エレメントの相対的位置またはその変形を決定することができる。これは本発明によれば、回転を超えるコード支持体の位置変化が、測定機の接続エレメント、たとえばアームエレメントの位置もしくは配向および変形と結び付けられることを意味する。
【００３５】
ここで測定位置の決定は、モデルベースのアプローチに基づいて行うことができる。この場合、接続エレメントの幾何的および材料依存のパラメータ、たとえばそれらの位置および固有重量または作用する外部重量が考慮される。また測定位置の決定は、校正に基づく解決手段を使用することもできる。この解決手段では、既知の位置または配向に対応する位置値が割り当てられ、位置値がさらに関数に対するベースを提供することができる。またはこれはルックアップテーブルにファイルすることもできる。もちろんこれらのアプローチは組み合わせることもできる。たとえばモデルをベースにして、選択された測定位置で付加的な校正を行うことができる。とりわけ他のセンサ、たとえば温度センサにより決定されたパラメータをモデルで補充して使用することもできる。
【００３６】
角度発生器または接続装置コンポーネントの正確な相対的位置の記述のために、求められた位置変化を本発明により使用することによって、すなわち継手アーム部材の相対的位置を指示し、ベースに対する接触子の測定位置の計算の際に考慮されるさらなる測定量を使用することによって、継手アームのハードウエア変更コストが小さくても測定コンポーネントの測定位置を高精度で決定することができる。
【００３７】
たとえば本発明により、本来の回転軸を中心にするピボットのコード支持体に傾斜が発生した場合にはその傾斜の程度が求められ、ピボットを介して結合された部材相互の目下の相対的測定位置として考慮され、接触子の測定位置の決定の際に利用される。
【００３８】
モデルベースのアプローチでは、接続エレメントの実施形態に応じて、この接続エレメントが剛性であると、または限界では変形可能であるとみなすことができる。それに対応して、各変化は継手または接続装置にだけ発生する変化とみなすことができる。またはコンポーネントの変化とみなすこともできる。したがって回転角発生器の軸および接続エレメントの軸の配置に応じて、また接続エレメントの固有重量の知識ならびに隣接する接続エレメントまたはアーム部材の配向に依存して、位置に起因する成分と変形に起因する成分とを区分することができる。このようにして角度発生器を接続エレメントの長手軸およびその垂直位置に取り付ける際に、コード支持体の撓みおよび変形ならびにセンサ装置に対するコード支持体の負荷に起因する傾斜が最小となり、アーム部材の懸架位置および起立位置とは逆方向の長手移動、すなわち軸方向の移動が発生する。これにより測定機の個々のコンポーネントの変形も識別可能であり、その作用を決定することができる。
【００３９】
とりわけ測定コンポーネントが交換可能な場合、それらの重量が異なることにより、対応して接続装置に異なる影響が生じ、この影響を本発明のアプローチにより決定することができる。
【００４０】
ここで必要な高精度の適用の場合には、熱に起因する変化、たとえば長さ変化または半径変化でさえ測定位置への作用の原因となることを考慮すべきであり、このような作用も本発明によるアプローチにより考慮または識別することができる。
【００４１】
位置測定装置のセンサ装置は、とりわけ少なくとも２つの読み取りヘッドからなる。たとえばセンサ装置として周方向に９０°ずらされた２つの読み取りヘッドまたはそれぞれ６０°だけずらされた３つの読み取りヘッドが使用される。読み取りヘッドは公知のように、たとえば多数の順次整列された検出器素子を備えるラインセンサとして構成することができる。
【００４２】
コードエレメントまたはコード支持体として、光学的に読み取り可能なコードを有するコードディスクを、たとえば透過法で使用することができる。ここでコードは周方向に順次配置された多数のパターンエレメントを有することができ、パターンエレメント全体はインクリメントコードまたはアブソルートコードであって良い。しかし択一的にコードは他の支持体、たとえばハウジングコンポーネントの端面上にあっても良く、ハウジングコンポーネントは照射法で照明することができる。
【００４３】
好ましくは本発明によれば、位置測定装置として従来技術の継手アームのいくつかのピボットにすでに備わっているような光電的角度発生器を使用することができる。しかしピボットに付加的に、従来技術により構成されピボットに割り当てられた角度エンコーダに加えて、別の角度発生器またはコード支持体とセンサ装置を組み合わせた形態のものを光電的位置測定装置として設けることができる。この光電的位置測定装置は、センサ装置に対するコード支持体の位置変化を検出するために専用に用いられる。
【００４４】
すでに上に述べたように、収容部に対するコード支持体の以下の位置変化、すなわち
・回転軸を基準にした半径方向でのセンサ装置に対するコード支持体の変動、
・回転軸を基準にした軸方向でのセンサ装置に対するコード支持体の変動、および／または
・センサ装置に対するコード支持体の傾斜、
およびコード支持体である第１のアーム部材の、収容部を有する第２のアーム支持体に対する位置変化を求め、部材の正確な相対調整の導出の際に互いに考慮することができる。
【００４５】
これと結び付いた位置変化量として、たとえば
・半径方向変動方向（ＲＲ）および半径方向変動程度（Δｒ）、
・軸方向変動程度（Δｈ）、および
・傾斜方向および傾斜角度（Δκ）
を決定することができる。位置変化量は、アーム部材の測定位置を表す別のアーム位置測定量の他に、相互を基準にし、そこからバイアスに対する測定コンポーネントの測定位置が導出される。
【００４６】
本発明により構成された座標測定装置は評価ユニットを有し、この評価ユニットにより、個々の部材位置測定器により検出されたアーム位置測定量（本発明では少なくとも１つのピボットを基準にする位置変化量でもある）が互いに結合され、そこから測定コンポーネントの測定位置が導出される。
【００４７】
本発明の測定方法および本発明の測定装置ならびに本発明の座標測定機を、以下図面に示された具体的な実施例に基づき純粋な例として説明する。ここでは本発明のさらなる利点にも立ち入る。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】ピボットまたはヒンジを有する継手アームを備える上位概念の座標測定機を示す図である。
【図２】継手アームの本発明の接続装置を示す図である。
【図３】コード支持体の軸方向変動が図示された図４の本発明の接続装置を示す図である。
【図４】コード支持体の半径方向変動が図示された図４の本発明の接続装置を示す図である。
【図５】コード支持体の傾斜が図示された図４の本発明の接続装置を示す図である。
【図６】コード支持体の傾斜およびアーム部材の撓みが図示された図４の本発明の接続装置を示す図である。
【図７】角度発生器を備える別の実施形態の本発明の接続装置を示す図である。
【図８】収容部に対するコード支持体の変動および／または傾斜を読み出すのに適したセンサ装置上のコードプロジェクションを示す図である。
【図９】センサ装置に対するコード支持体の変動および／または傾斜を読み出すのに適したセンサ装置上のコードプロジェクションを示す図である。
【図１０】センサ装置に対するコード支持体の変動および／または傾斜を読み出すのに適したコードプロジェクションを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
図１は、表面測定のための測定機の例として、測定点の位置決定を行う継手アームを備える本発明の座標測定機１を示す。ここで座標測定機１は基準座標系内に固定であり、位置が既知のベース４を有する。ベースから出発してたとえば７つのアーム部材５ａ〜５ｇが接続エレメントとして相対的回転運動を介して可能になる継手および／または相対的線形運動を介して可能となる懸架部として互いに結合されている。図を分かりやすくするため、この継手および懸架部は図１では明示されていないが、上位概念の継手および懸架部は当業者には周知である。
【００５０】
第１の部材５ａはベース４に対して可動に固定されており、第２の部材５ｂは第１の部材５ａに対して可動に固定されている等々。第７の部材５ｇは測定コンポーネント６を有し、構造エレメント全体として接触部材ＴＧを形成する。したがって測定コンポーネント６は空間内を自由に運動することができ、たとえばユーザにより手動で測定位置にもたらすことができる。ここでベース４への機械的接触は一連の接続エレメントによって保証されている。たとえば接触子６は、表面の測定すべき点と接触するルビーボールとして構成されているが、無接触測定システムを同じように配置して使用することもできる。しかし択一的に、従来技術から公知の測定コンポーネントを触覚的接触子の代わりに使用することもできる。たとえば測定コンポーネントとして光学的センサ、とりわけ光学的距離測定器、たとえば干渉測定装置、レーザスキャナまたはカメラを表面の走査に使用することができる。
【００５１】
測定位置としてたとえば測定コンポーネント６の基準点の座標および付加的にそれぞれ目下の測定位置における測定コンポーネント６の目下の配向が指示される。
【００５２】
ここで部材５ａ〜５ｇは、単純に区別するために図１には異なるハッチングで交互に図示されている。ベース４と接触部材ＴＧはハッチングなしで図示されている。
【００５３】
それぞれ継手または懸架部には複数の位置測定装置８ａ〜８ｆがそれぞれの部材５ａ〜５ｇ相互の位置を測定するために割り当てられている。たとえば位置測定装置８ａ〜８ｆとして光電的角度発生器が、長さ測定器として位置測定装置８ｂ、８ｅが設けられており、これらは部材の相対位置と結び付いたアーム位置測定量α、β、γ、δ、ε、ａ、ｂ、ｃを測定するように構成されている。したがってアーム位置測定量α、β、γ、δ、ε、ａ、ｂ、ｃとしてそれぞれの角度α、β、γ、δ、εと、部材５ａ〜５ｇ間の長さ偏差が測定される。
【００５４】
評価ユニット７はここでは、測定位置に対して求められたアーム位置測定量α、β、γ、δ、ε、ａ、ｂ、ｃを受信するように構成されている。これらに基づいてそれぞれアーム部材相互の相対位置を指示するアーム位置測定量α、β、γ、δ、ε、ａ、ｂ、ｃから評価ユニットが測定コンポーネント６の測定位置または座標を導出し、これをたとえばディスプレイに表示する。
【００５５】
図２は、本発明の測定方法が使用される、たとえば継手アームの本発明の接続装置を示す。ここで接続装置は角度発生器９を有し、角度発生器は第２のアーム部材の端部としての収容部１１に対する少なくとも１つの接続エレメント１０、たとえば第１のアーム部材の回転を検出する。測定ヘッドは一連の接続エレメント１０によってベースと間接的に結合されている。しかし本発明では、測定機がただ１つの接続エレメント１０とだけ結合され、測定コンポーネントとベースとの直接的結合をこの１つの接続エレメント１０により実現することもできる。
【００５６】
角度発生器９はそれぞれ１つのコード支持体１２とセンサ装置１３を有し、コード支持体１２とセンサ装置１３は規定の回転軸ＤＡを中心にして第１の自由度として相互に回転可能である。このために、センサ装置１３に対するコード支持体１２の３次元位置に依存するコードプロジェクションがセンサ装置１３上に形成され、コードプロジェクションの少なくとも一部がセンサ装置によって検出される。ここで角度発生器９は、それ自体公知のように、収容部１１に剛性に結合されたコード支持体と、１つまたは複数の検出器エレメントからなるセンサ装置１３とによって構成されている。コード支持体は光学的に検出可能なコードを備え、コードはたとえばコードを指示するガラスディスクまたはプラスチックディスクとして構成することができる。センサ装置は、対応して接続エレメント１０に取り付けることのできるコードプロジェクションを検出する。センサ装置１３は、このためにたとえばそれぞれ光学的検出エレメントのライン配置を備える２つの読出しヘッドを有することができる。接続エレメント１０に配置されたセンサ装置１３は、図２から６では例として従来技術から公知の２つの読出しヘッドからなる。コード支持体１２は「平板」として機能するコードディスクを備えるコード支持体であり、周方向に伸長するコードを有する。コードは、互い整列して配置された多数のパターンエレメントを有することができ、パターンエレメントはたとえば三角形であり、非回転方向での位置変化の読み出しにコードプロジェクションが適するよう構成されている。接続エレメント１０内でのセンサ装置１３の配置、および収容部１１とのコード支持体１２の機械的剛性結合は単なる例である。この配置構成は逆でも良い。すなわち接続エレメント１０にコード支持体１２が機械的に剛性に配置されており、収容部１１とセンサ装置１３とが機械的に剛性に結合されていることも実現可能である。
【００５７】
角度位置に加えて、本発明によれば第２のアーム部材に対する第１のアーム部材のさらなる位置が相対的測定位置の決定の際に考慮される。ここではコードディスクとして実施されたコード支持体１２が「平板」として用いられる。このことは、センサ装置１３に対するコードディスクの３次元位置が、コードディスクの射影から読み出されることを意味する。ここでコードディスクは平板のように機能し、天井灯によって床に形成されたコードディスクの影はその立地点および床に対する傾斜に依存する。ここですでに座標測定機に存在するハードウエアの変更は制限的にしか必要ない。したがい本発明の位置測定装置、とりわけ角度発生器９は、角度測定に歪みとして作用する非回転方向でのコード支持体の求められた変動または傾斜を角度発生器内部でだけ角度決定の際に考慮するのではなく、さらなる測定位置量として求められた角度位置に加えて上位の評価ユニットで計算しなければならない。この上位の評価ユニットは、継手アームに存在するすべての部材位置測定器の測定位置量から測定位置を計算する。
【００５８】
したがってコードプロジェクションに基づいて、規定の回転軸ＤＡを基準にするコード支持体１２の回転位置が求められ、すべての接続エレメントに対して使用可能なこの情報を使用してベースに対する測定コンポーネントの目下の測定位置が決定される。角度発生器９に対しては、従来技術の解決手段とは異なりコードプロジェクションに基づいて、センサ装置１３に対するコード支持体１２の少なくとも１つの別の自由度が求められ、目下の測定位置の決定の際に考慮される。ここでは位置値からコード支持体の前記別の自由度に対応する収容部１１に対する接続エレメント１０の相対位置および／またはその変形が決定される。従来技術で使用される角度測定器も部分的に同様に、検出器に対するコードの側方変動または間隔変化を決定するが、この情報は角度測定の際、すなわち回転位置の決定の際に精度向上のためにだけ使用される。これに対して本発明の位置値は別の自由度に対して使用され、そこから接続エレメント１０の位置もしくは配向または作用する力もしくは接続エレメント１０の変形が推定される。ここで接続エレメントの位置または配向はコード支持体１２の別の自由度に対応する。したがってコード支持体１２の偏心性は、収容部１１に対する接続エレメント１０の偏心位置を決定するために使用される。ここではとりわけコード支持体１２と接続エレメント１０の相対位置の誤差または変化に基づいて決定される。
【００５９】
別の自由度を記述するパラメータの値が偏差することもある。コード支持体１２が傾斜しているときは、収容部１１に対する接続エレメント１０の対応する傾斜が推定される。この傾斜は、弾力性のある影響に基づき、コード支持体１２の傾斜の値より大きいことも小さいこともある。しかし両者の場合とも傾斜または傾斜軸を中心にする回転の自由度が観察される。
【００６０】
上記従来技術の刊行物に記載されているように、コードプロジェクションを読み出し、そこからピボットの回転誤差および負荷に起因するコードエレメントまたはコード支持体１２のセンサ装置１３に対する位置変化、すなわち回転軸ＤＡからのコード中心の偏差を導出することができる。センサ装置１３に対するコード支持体１２の位置変化が、２つのコンポーネント相互の決定すべき角度位置の補正にだけ使用される従来技術とは異なり、本発明ではこの位置変化が、第１のアーム部材が継手アームの場合、第２のアーム部材に対する接続エレメント１０の相対位置を表すパラメータとして考慮され、ベースに対する測定コンポーネントの位置を計算する際に測定位置量として使用される。したがって回転角度を超えて、センサ装置１３に対するコード支持体１２の位置変化が、求められたコードプロジェクションから明白に検出され、これが測定位置の決定に使用される。確かにコード支持体１２の正確な支承によって、このような変動および傾斜が実質的に阻止されるが、最小の変動または傾斜であっても接触子の測定位置の決定精度に影響を及ぼす。したがって基本的に望ましくない、しかし完全に回避することのできない位置変化が甘受されるだけでなく、決定され、測定機の機械的システムの全体状態を記述するための情報として使用される。したがって一方では、収容部およびアーム部材に対の１つに割り当てられたコンポーネントと、別のアーム部材としての接続エレメントのコンポーネントとの間の変化が求められ、これにより継手または接続装置における変化を計量化し、考慮することができる。他方では、変化の程度および角度位置から作用する力を推定することができ、したがって重量に起因するコンポーネントまたはそれらの結合の変形を求めることができる。とりわけ接続装置内の熱または老化に起因する変化を検出し、考慮することができる。
【００６１】
本発明によればそのために、以下の位置変化または位置値の少なくとも１つが求められる。
・回転軸ＤＡに対する半径方向の変動、
・回転軸ＤＡの方向での変動、および／または
・回転軸ＤＡを中心にする傾斜。
【００６２】
とりわけ位置値は同じコードプロジェクションから決定することができ、このコードプロジェクションはセンサ装置に対するコードエレメントの角度位置の読み出しにも用いられる。同様に本発明によれば、求められた位置値がさらに、角度位置を決定する際に補正および／または校正にも使用される。
【００６３】
図３から６は例としてピボットの負荷により惹起される位置変化を、センサ装置１３に対するコード支持体１２の非回転方向で示す。
【００６４】
図３では、コード支持体１２がセンサ装置１３に対して回転軸ＤＡの方向に移動されている。このような位置変化は、コードプロジェクションから、たとえばセンサ装置により検出されたコードプロジェクションの間隔変化から導出することができる。所属の位置変化量は引き続き、このピボットを基準にする軸変動尺度（Δｈ）として評価ユニットに通知される。
【００６５】
図４では、コード支持体１２がセンサ装置１３に対して、および回転軸ＤＡを基準にして半径方向に移動されている。このような位置変化は、コードプロジェクションから、たとえばセンサ装置により分解されたパターンエレメントの位置の変動に基づいて導出することができる。所属の位置変化量は引き続き、このピボットを基準にする半径方向変動方向（ＲＲ）および半径方向変動尺度（Δｒ）として評価ユニットに通知される。
【００６６】
図５では、コード支持体１２がセンサ装置１３に対して、および回転軸ＤＡを基準にして傾斜されている。この種の位置変化はコードプロジェクションから、たとえば第１の読出しヘッドにより検出されたコードプロジェクションと第２の読出しヘッドにより検出されたコードプロジェクションとの尺度比から導出することができる。所属の位置変化量は、このピボットを基準にする傾斜方向および傾斜角度（Δκ）として評価ユニットに通知される。
【００６７】
図６に示すように、傾斜および場合により純粋に重量に起因するわずかな変形に加えて、さらに互いに回転可能に結合された２つのアーム部材の撓みまたは変形がピボットへの負荷の高まりによって作用することがある。このような負荷はたとえばとくに重量のある測定コンポーネントを使用する場合に、交換可能な接触子が設けられているときに発生する。経験的な実験および／または第１または第２のアーム部材のモデルもしくは変形パラメータを考慮して実行された計算に基づいて、さらなる測定位置パラメータとしてアーム部材の（傾斜に依存する）撓みを求め、機械ベースを基準にして張架された座標系での測定コンポーネントの測定位置を導出するために使用することができる。
【００６８】
ここでは、ピボットを介して結合されたアーム部材の撓みに対する尺度として、モデル的に良好な近似で、求められた傾斜の大きさが利用できることが前提とされる。
【００６９】
たとえばそのために、固体の変形法則に基づいて導出されるアーム部材の撓みの関数および／または経験的実験により設定されるアーム部材の撓みの関数が、回転軸を中心にする傾斜に依存して作成される。このような関数の例が図７に示されている。ここで対応するアーム部材の撓みδＬの大きさが、純粋に概略的かつ基本的に、求められた傾斜角ρの上にプロットされている。この関数は、ピボット内の支承遊びによって設定される傾斜角までアーム部材撓みの大きさがゼロにセットされるように選択される。この傾斜領域内で、アーム部材に作用する力は通常は非常に剛性のアーム部材の本体により実質的に完全に継手に伝達され、そこでピボット遊びの範囲内で実行される回転軸を中心にする傾斜に取り敢えず作用する。コード支持体が傾斜によってピボット内のストッパに達すると、さらなる力作用が実質的に撓みの形態でアーム部材の変形に作用する。ここでは接続エレメントの実施形態に応じて、接続エレメントの位置および重量に起因する変形もモデル化することができる。
【００７０】
図８には、２つの角度発生器９と９’を備えるピボットの形態の接続装置に対する本発明の実施形態が示されている。
【００７１】
ここではピボットに第１の角度発生器９と第２の角度発生器９’が割り当てられており、ここでは光学的に検出可能な２つのコードディスクが第１および第２のコード支持体１２と１２’として互いに離間して回転軸ＤＡとしての共通の軸上に配置されている。２つのコードディスクには、少なくとも２つの読み取りヘッドからなるセンサ装置１３と１３’がそれぞれ１つ割り当てられており、センサ装置１３と１３’はそれぞれ１つのコードエレメントプロジェクションを検出し、接続エレメント１０に対向して配置されている。
【００７２】
コード支持体の軸方向および／または半径方向の移動または傾斜に対する角度測定器および付加的に測定ツールとしてのこのような構成によって、センサ装置１３と１３’に対するコード支持体１２と１２’の正確な３次元位置を高精度で検出することができる。回転軸を中心にした回転角、半径移動方向、半径方向移動程度、軸方向移動程度、傾斜方向および／または傾斜角のような測定位置量に基づいて正確に検出されるこれらの位置は、一方ではコード支持体１２と１２’との剛性の結合を、他方ではセンサ装置１３と１３’との剛性の結合を考慮して互いに関連させることができる。たとえば共通の軸または接続エレメントのハウジングの膨張および長さ変化は、それぞれのセンサ装置１３と１３’に対するコード支持体１２と１２’の間隔変化に基づいて知ることができ、量的に決定することができる。同じように、軸が剛性であり、コード支持体１２、１２’とセンサ装置１３、１３’が角度発生器９と９’内で逆相に傾斜すると仮定すれば、接続エレメント１０の撓みを推定することができる。これに対して傾斜が同じ方向に場合は、接続エレメント１０の特性とその全体的運動が十分に剛性であると推定できる。
【００７３】
本発明によればとりわけ、測定機において他のセンサ、たとえば純粋な線形測定センサにより大幅にまたは完全に代用することができ、これにより完全なまたは高精度な測定位置の決定または測定コンポーネントの空間位置の決定が、ユニットで取り付けられた角度発生器を使用するだけで可能となる。これによりただ１つのセンサ形式を使用することが可能となり、これにより機械的および電子的構造を簡単にすることができる。とりわけ継手アーム内に複数のまたはいずれかの接続装置を、共通の回転軸に配置されたそれぞれ２つの角度発生器を有するアーム部材間に実施することができ、これにより、収容部に対する接続エレメントの相対位置の他に、それぞれ変形も目標形状からの偏差として、すなわち変形も寸法変化、たとえば長さまたは直径の拡大または縮小も決定することができる。このようにして、すべてのコンポーネント相互に相対的空間位置を角度発生器だけによって決定することができ、ここでは補充的に別のセンサを使用することもできる。しかしこの別のセンサは空間位置を直接測定するのではなく、付加的パラメータを提供するものであり、たとえば温度に起因するコンポーネントの変形を推測することを可能にする温度センサである。
【００７４】
図９には、周方向に配置されたパターンエレメント１４を有するコード支持体としてのコード支持体により形成されたコードプロジェクションの例が示されており、このコードプロジェクションは６０°ずらされた３つのセンサライン１５ａ〜ｃからなるセンサ装置へのプロジェクションである。センサライン１５ａ〜ｃに投影されたパターンエレメント１４の位置を分解することにより、それ自体公知のように回転角度位置も、すでに説明したようにセンサ装置に対するコード支持体の位置変化も、したがって収容部に対する接続エレメントの位置変化も決定することができる。
【００７５】
例としてバーパターンとして構成されたコード支持体のパターンは、互いに同じ間隔で回転方向にパターンセンタを中心に配置された多数のパターンエレメント１４を有し、このパターンエレメントはたとえば半径方向に配列された透光性のバーとして構成されている。バーの間を通る光線を介して、バーパターンの一部が明るい領域と暗い領域として感光性の検出器エレメントに結像される。
【００７６】
とりわけ外に向かって配列されバーの端面と内に向かって配列されたバーの端面は２つの同心の非連続的円形ラインを形成し、この円形ラインがパターンセンタに対して対称のパターンを具現する。検出器エレメントとしてのセンサライン１５ａ〜ｃを介して、ここではとりわけバーパターンの回転中に、位置分解する領域へのまたはこの領域からのそれぞれのバーの入口と出口の長さＬ１とＬ２が分解される。このやり方で分解された位置により、たとえば半径方向の移動および／または傾斜を計算で求めることができる。基本的に位置値は、少なくとも１つのパターンエレメント１４の位置、複数のパターンエレメント１４相互の位置関係、または順次配置された複数のパターンエレメント１４の位置の連続に基づいて計算で決定することができる。ここでコードまたはセンサ装置へのコードプロジェクションは冗長的であり、すなわち決定すべきパラメータに関して冗長的に構成することができ、この冗長性によって得られる付加的情報を使用することができる。
【００７７】
図１０に示す実施形態は、図９に示された実施形態とは、９０°ずらされた２つのセンサライン５ｄと５ｅがセンサ装置として使用される点、およびパターン構成の点で異なっており、とりわけパターンエレメント１４’がパターンセンタに向かって配向され、回転方向で順次配置されている点で異なっている。コード支持体はここでは、透光性の三角形を備える透光性のガラスディスクにより具現化されている。しかし軸を中心に回転可能なコード支持体はたとえば薄い金属ディスクの形態に構成することもでき、金属ディスクはここでは三角形の切欠部を有し、この切欠部が回転方向で順次配置されたパターンエレメント１４’を具現化する。
【００７８】
パターンエレメント１４’がたとえば三角形に構成されている場合には、隣接して順次配置されたパターンエレメント１４’の互いに向き合うサイドラインは半径方向に対して傾斜している。このパターンエレメント１４’は、半径方向に対して付加的に傾斜することによって位置分解領域を通るコード支持体の移動または傾きを検出することに関して比較的に高い感度を有する。このことはコード支持体のこのような位置変化を、ただ１つの三角形の幅の分解能を超えて検出することを可能にする。このことがセンサライン１５ｄに投影される領域の２つの幅１６と１７について示されている。たとえば投影の幅１６から位置または位置の移動をここでは半径方向で識別することができ、その程度を決定することができる。もちろん、このような位置変化を２つの三角形の間隔を介して求めることも可能である。パターンセンタの方向に向けられたパターンエレメントをここでは三角形にすることより、矩形のパターンエレメントと比較して少数のパターンエレメントが順次配置されている。これによって、より低い分解能が達せられる。
【００７９】
しかし角度発生器のセンサ装置は基本的にコードの構成および精度要求に関係なく、１つまたは複数の読み取りヘッドまたはセンサラインを有することができ、基本的にラインアレイとしてのセンサラインの他に平面センサ、すなわち画素センサを２次元に配置したものを使用することができる。２つの読み取りヘッドがある場合、これらは周方向に１８０°互いにずらして配置されており、読み取りヘッドが４つの場合はそれぞれ周方向に９０°ずらして配置することができる。２つの読み取りヘッドを有する場合、これらはそれぞれ１２０°ずらして配置することができる。読み取りヘッドまたはセンサコンポーネントを均等な角度間隔で分散して配置する他、角度発生器のセンサ装置を、周方向に異なる角度で互いにずらして配置されるたとえば少なくとも４つの読み取りヘッドにより実現することもでき、これにより互いが倍数の関係にないのですべての角度間隔を相互に区別することができる。
【００８０】
同じようにたとえば、とりわけただ１つの平面センサを使用することもできる。この平面センサは回転軸上に配置され、１つの隣接する領域を検出する。これにより、軸近傍領域では比較的に大きな角度領域を、または全角度領域をカバーする。とりわけコード支持体がコードパターンの対向する２つの端面に取り付けられている場合、それらの端面にさらに回転軸をカバーするそれぞれ１つの平面センサが割り当てられている。対応するセンサにより検出されるこのような平面状のコードの配置は、特許国際公開第２００８／０１９８５５から公知である。
【００８１】
示された図面は可能な実施形態の概略的な例であることは自明である。
【図１】
0005546677.tif 000002
【図２】
0005546677.tif 000003
【図３】
0005546677.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005546677.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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