(57)【要約】モーションシステムの較正。座標測定機などのようなモーションシステムの位置測定システム（３６、１２８）は、１または複数の加速度計（２５、１２５、１５０、４０）を使用して、静的誤差に関して較正される。モーションシステムの変位（ｄ、５０）は、位置測定システムを使用すること、および、加速度計の出力を二重積分すること（５８）の両方によって測定される（５４、５６）。加速度計を使用した変位測定は、静的誤差が生じにくく、または、それらの静的誤差は、繰り返し可能であり、補正され得る。したがって、それらを、位置測定システムを使用した測定と比較することは、差分値を作り出し（７０）、差分値は、位置測定システムの静的誤差を補正するための誤差マップまたは誤差関数を構築するために使用され得る。
2017503157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーションシステムの中の静的誤差を較正する方法であって、前記システムは、
相対的に固定された部材および相対的に移動可能な部材と、
前記固定された部材に対する前記移動可能な部材の位置を決定するための位置測定システムであって、前記決定は、静的誤差が生じやすい、位置測定システムと
を含み、
前記方法は、
１または複数の慣性センサを提供するステップであって、前記１または複数の慣性センサは、前記移動可能な部材とともに移動するように、および、前記移動可能な部材の変位を測定するように配置されている、ステップと、
前記固定された部材に対する前記移動可能な部材の変位を引き起こすステップと、
前記１または複数の慣性センサを使用して前記変位に関連する値を決定するステップと、
前記位置測定システムを使用して前記変位に関連する値を決定するステップと、
前記位置測定システムを使用して決定されるような前記変位に関連する前記値を、前記１または複数の慣性センサを使用して決定されるような前記変位に関連する前記値と比較するステップと
を含み、
前記比較は、前記位置測定システムの１または複数の静的誤差のその後の補正において使用するための差分値を作り出すことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記１または複数の慣性センサを使用して決定された前記変位に関連する前記値は、前記位置測定システムよりも静的誤差が生じにくいことを特徴とする請求項１に記載の静的誤差を較正する方法。
【請求項３】
前記１または複数の慣性センサを使用して決定されるような前記変位に関連する前記値は、前記モーションシステムの外部にある参照基準に対して較正されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の静的誤差を較正する方法。
【請求項４】
前記方法は、前記モーションシステムの上の参照基準の測定によって、前記１または複数の慣性センサを使用して決定されるような前記変位に関連する前記値の中の静的誤差を補正するステップを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の静的誤差を較正する方法。
【請求項５】
前記慣性センサの測定値の中の任意の動的誤差は、前記位置測定システムの前記静的誤差と比較して小さいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の静的誤差を較正する方法。
【請求項６】
前記慣性センサは、前記モーションシステムの一部に装着されており、前記モーションシステムは、前記位置測定システムのトランスデューサがそのモーションを変換するポイントに機械的に連結されており、前記機械的な連結は、十分に剛性があり、前記慣性センサを使用して作製される前記測定値の中の任意の動的誤差が前記位置測定システムの前記静的誤差と比較して小さくなることを確実にすることを特徴とする請求項５に記載の静的誤差を較正する方法。
【請求項７】
前記較正の間の前記移動可能な部材の前記変位は、前記機械的な連結に剛性が十分にあるということを前記システムの機械的な周波数応答が確実にする周波数での振動であることを特徴とする請求項６に記載の静的誤差を較正する方法。
【請求項８】
前記１または複数の慣性センサは、１または複数の加速度計を含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の静的誤差を較正する方法。
【請求項９】
前記１または複数の加速度計によって決定される前記変位の量は、１または複数の加速度計出力を二重積分することによって得られることを特徴とする請求項８に記載の静的誤差を較正する方法。
【請求項１０】
前記移動可能な部材は、相対的に大きい範囲にわたって移動可能であり、前記移動可能な部材の前記変位に関連する前記値を決定する前記ステップは、相対的に小さい範囲にわたって起こることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の静的誤差を較正する方法。
【請求項１１】
前記小さい範囲にわたる前記変位は、前記移動可能な部材の振動によって作り出されることを特徴とする請求項１０に記載の静的誤差を較正する方法。
【請求項１２】
前記移動可能な部材の前記変位に関連する前記値の前記決定は、前記振動の間に繰り返され、前記差分値は、前記繰り返された決定から平均化されることを特徴とする請求項１１に記載の静的誤差を較正する方法。
【請求項１３】
前記振動は、前記移動可能な部材の円形モーションによって作り出されることを特徴とする請求項７、請求項１１、または請求項１２に記載の静的誤差を較正する方法。
【請求項１４】
それぞれの前記差分値は、前記固定された部材および移動可能な部材の複数の相対位置における変位に関して作り出され、前記差分値は、前記モーションシステムの前記静的誤差の誤差マップまたは誤差関数を形成するために使用されることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の静的誤差を較正する方法。
【請求項１５】
小さい範囲にわたって前記移動可能な部材を変位させる前記ステップ、および、その変位に関連する前記値を決定する前記ステップは、前記固定された部材および移動可能な部材の複数の異なる相対位置において繰り返され、それぞれの位置に関してそれぞれの差分値を作り出すことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の静的誤差を較正する方法。
【請求項１６】
前記移動可能な部材の移動の相対的に大きい範囲にわたって前記位置測定システムを使用して行われる位置測定の累積的な誤差は、前記相対的に大きい範囲の中に存在する位置に関して、複数の前記差分値を積分することによって計算されることを特徴とする請求項１５に記載の静的誤差を較正する方法。
【請求項１７】
誤差マップまたは誤差関数が導き出され、前記移動可能な部材の複数の位置のそれぞれに関して、それぞれの累積的な誤差を与えることを特徴とする請求項１６に記載の静的誤差を較正する方法。
【請求項１８】
モーションシステムを使用する方法であって、前記システムが、相対的に固定された部材と、相対的に移動可能な部材と、前記固定された部材に対して前記移動可能な部材の位置を決定するための位置測定システムを含み、前記決定は静的誤差が生じやすい、方法において、
前記位置測定システムを使用して、前記固定された部材に対する前記移動可能な部材の前記位置を決定するステップと、
請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の静的誤差を較正する方法によって得られる差分値または誤差マップもしくは誤差関数から導き出される補正を適用することによって、前記移動可能な部材の前記決定された位置の静的誤差を補正するステップと
を含むことを特徴とするモーションシステムを使用する方法。
【請求項１９】
相対的に固定された部材と、相対的に移動可能な部材と、前記固定された部材に対する前記移動可能な部材の位置を決定するための位置測定システムとを含むモーションシステムであって、前記決定は、静的誤差が生じやすく、
前記システムは、請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の静的誤差を較正する方法を実施するように構成されているコントローラまたはコンピュータをさらに含むことを特徴とするモーションシステム。
【請求項２０】
相対的に固定された部材と、相対的に移動可能な部材と、前記固定された部材に対する前記移動可能な部材の位置を決定するための位置測定システムとを含むモーションシステムであって、前記決定は、静的誤差が生じやすく、
前記システムは、コントローラまたはコンピュータをさらに含み、前記コントローラまたはコンピュータの中には、請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の静的誤差を較正する方法によって得られる差分値または誤差マップもしくは誤差関数が保存され、および／または、前記コントローラまたはコンピュータは、請求項１８に記載の使用する方法を実施するように構成されていることを特徴とするモーションシステム。
【請求項２１】
前記慣性センサは、前記移動可能な部材から除去可能であることを特徴とする請求項１９または請求項２０に記載のモーションシステム。
【請求項２２】
前記移動可能な部材は、パラレルキネマティック構造体によって、前記固定された部材に接続されていることを特徴とする請求項１９乃至２１のいずれか一項に記載のモーションシステム。
【請求項２３】
前記モーションシステムは、ワークピースを測定するためのプローブを含み、前記プローブは、前記移動可能な部材に装着されていることを特徴とする請求項１９乃至２２のいずれか一項に記載のモーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対的に移動可能な部材が相対的に固定された部材に対して変位可能であるモーションシステムの較正に関する。
【０００２】
モーションシステムの例は、座標測定機、手動座標測定関節アーム、検査ロボット、工作機械、印刷システム、精密ステージ、およびピックアンドプレースマシンなどを含む。移動可能な部材は、たとえば、ワークピースまたは他の対象物の上で動作するためのツールを支持することが可能である。または、それは、ワークピースまたはサンプルを支持することが可能である。座標測定機のケースでは、上記ツールは、ワークピースを測定する際に使用するためのプローブであることが可能である。
【背景技術】
【０００３】
公知のモーションシステムでは、相対的に移動可能な部材は、相対的に固定された部材に対して変位可能である。位置測定システムは、相対変位を測定する。モーションシステムがモーター付きである場合には、位置測定システムが、サーボループの中のモーターを制御するために位置のフィードバックを提供することが可能である。
【０００４】
従来のモーションシステムは、いわゆるシリアルキネマティック（serial kinematics）を利用している。２つ以上の直列に接続されている移動可能な部材を含むチェーンが存在している。これらは、滑動ジョイントまたは回転ジョイントを介して次から次へと接続されている。たとえば、部材は、キャリッジであることが可能であり、キャリッジは、２つのまたは３つの直交する軸線Ｘ、Ｙまたは軸線Ｘ、Ｙ、Ｚの上でそれぞれ滑動可能である。それぞれの軸線は、エンコーダなどのような、それぞれのトランスデューサを有することが可能であり、それは、対応する方向において、それぞれのキャリッジの変位を測定し、チェーンの（または、その上に装着されるツールの）最終的な移動可能な部材のＸ、Ｙ座標位置またはＸ、Ｙ、Ｚ座標位置を与えるようになっている。また、モーションの追加的な軸線が提供され得る（たとえば、回転軸線）。あるいは、関節アームは、直列に配置されているいくつかの回転ジョイントを有することが可能であり、それらは、回転エンコーダなどのような回転トランスデューサをそれぞれ備えている。
【０００５】
加えて、これらのトランスデューサは、多軸マシン全体に関する位置測定システムとして考慮され得る。または、モーションのそれぞれの個々の軸線は、一次元のモーションシステムとして考慮され、それは、その軸線に関する個々の位置測定システムを形成するそれぞれのトランスデューサを備えている。
【０００６】
別の公知のタイプのモーションシステムは、パラレルキネマティック（parallel kinematics）を利用している。これは、たとえば、３つまたは６つの伸長可能な支柱を含むことが可能であり、それらは、移動可能な部材と相対的に固定されたベース部材またはフレームとの間で並列に作用するようにそれぞれ接続されている。システムのＸ、Ｙ、Ｚ可動範囲における移動可能な部材の移動は、次いで、３つまたは６つの支柱のそれぞれの伸長を連動させることによって制御される。パラレルキネマティックマシンの例は、特許文献１および特許文献２に示されている。
【０００７】
また、パラレルキネマティックシステムは、移動可能な部材のＸ、Ｙ、Ｚ座標位置を提供する位置測定システムを有している。典型的に、これは、エンコーダなどのようなトランスデューサを含むことが可能であり、それは、支柱の伸長を測定し、次いで、それからＸ、Ｙ、Ｚ座標位置が計算され得る。
【０００８】
モーションシステムは、さまざまな静的誤差（それらは、システム構成またはトランスデューサの幾何学的な不正確さから生じ得るので、「幾何学的」誤差とも称される）に悩まされる。これらは、位置測定システムが、それが静止しているときに、移動可能な部材の位置の正確な読み値を与えないということを意味している。そのような静的誤差を補正するためにマシンを較正することが知られている。たとえば、特許文献３（Ｂｅｌｌら）を参照されたい。この特許文献は、レーザ干渉計、電子的なレベル、およびボールバーなどのような器具を使用する、３次元のシリアルキネマティック座標測定機の静的（幾何学的）誤差の較正を示している。これは、非常に時間のかかる高価なプロセスである。
【０００９】
また、いくつかのモーションシステムは、動的誤差（慣性誤差とも称される）に悩まされる。これらは、たとえば、マシンのさまざまなコンポーネントをそれが動いている間に曲げることによって、加速の結果として引き起こされる。また、動的誤差は、振動によって引き起こされ得る。そのような動的な曲げまたは振動は、位置測定システムによって正確に変換されることができない、移動可能な部材のモーションを引き起こす。しかし、いくつかの多軸シリアルキネマティックマシンは、そのような曲げおよび動的誤差を起こしやすいが、他のモーションシステムの構造も、移動可能な部材と、位置測定システムのトランスデューサがそのモーションを変換するポイントとの間に、相対的に堅固なまたは剛性のある連結を提供することが可能であり、動的誤差が低減されるようになっている。そのような相対的に堅固なシステムの例は、パラレルキネマティックマシン、単軸システム（および、多軸シリアルキネマティックマシンの個々の単軸）、ならびに、巨大な、および、したがって本質的に堅固なコンポーネントパーツを有する工作機械などのようなシステムを含むことが可能である。他のモーションシステムは、機械的な周波数応答を有することが可能であり、機械的な周波数応答は、他の周波数で移動させられるときではなく、特定の周波数で移動させられるときに、相対的に剛性のある連結を提供する。
【００１０】
特許文献４（Ｎａｉら）は、Ｘ、Ｙ、Ｚ滑動軸線を備えるシリアルキネマティック座標測定機、および、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸における変位を測定する位置測定トランスデューサを示している。動的誤差の問題を解決するために、１または複数の加速度計は、その加速度を測定するために、マシンの移動可能な部材の上に装着されている。加速度計出力は、動的誤差を示す変位値を与えるために二重積分され得る。次いで、これは、位置測定トランスデューサの出力に加えられる。したがって、Ｘ、Ｙ、Ｚ位置測定トランスデューサによって変換されない任意のモーションは、加速度計によってリアルタイムに測定される。したがって、動的誤差（および、必要な補正）は、リアルタイムに決定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第０３／００６８３７号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２００４／０６３５７９号パンフレット
【特許文献３】米国特許第４，８１９，１９５号明細書
【特許文献４】米国特許第６８６８３５６号明細書
【特許文献５】米国特許第５，８１３，２８７号明細書
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｓｗａｖｉｋ  Ａ．Ｓｐｉｅｗａｋ，  「Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  Ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  Ｐｌａｎａｒ  Ｍｏｔｉｏｎ」，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ２００５  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  ＭＥＭＳ，ＮＡＮＯ  ａｎｄ  Ｓｍａｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＩＣＭＥＮＳ’０５）、４６３−４６６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、そのような加速度計情報は、位置測定トランスデューサの静的誤差を補正しない。実際に、それとは対照的に、特許文献４は、位置測定トランスデューサがさまざまな静的誤差に関して加速度計データを較正するために使用され得るということを提案している。したがって、位置測定トランスデューサの任意の静的誤差は、別々に決定されなければならず、上記に述べられているように、これは、時間がかかり、高価である可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、モーションシステムの中の静的誤差を較正する方法であって、システムは、
相対的に固定された部材および相対的に移動可能な部材と、
固定された部材に対する移動可能な部材の位置を決定するための位置測定システムであって、決定は、静的誤差が生じやすい、位置測定システムと
を含み、
方法は、
１または複数の慣性センサを提供するステップであって、１または複数の慣性センサは、移動可能な部材とともに移動するように、および、移動可能な部材の変位を測定するように配置されている、ステップと、
固定された部材に対する移動可能な部材の変位を引き起こすステップと、
１または複数の慣性センサを使用して前記変位の量を測定するステップと、
位置測定システムを使用して前記変位の量を測定するステップと、
位置測定システムを使用して測定されるような変位の量を、１または複数の慣性センサを使用して測定されるような変位の量と比較するステップと
を含み、
比較は、位置測定システムの１または複数の静的誤差のその後の補正において使用するための差分値を作り出す、
方法を提供する。
【００１５】
１または複数の慣性センサを使用して測定された変位は、位置測定システムよりも、モーションシステムの任意の静的誤差が生じにくいか、または、静的誤差がまったく生じないことが可能である。
【００１６】
いくつかのケースでは、この点において、慣性センサの精度を単純に信用することが可能であり得る。他のケースでは、これは、モーションシステムの外部にある参照基準に対して、１または複数の慣性センサによって測定される変位の直接的な較正をすることによって実現され得る。または、同じ効果が、モーションシステムの上の参照基準の測定によって間接的に実現され、たとえば、参照基準のそのような測定との比較によって、差分値（または、差分値から導き出されるスケーリングファクタ、または、誤差マップもしくは誤差関数）を補正することが可能である。
【００１７】
慣性センサの測定値の中に出現するシステムの任意の動的誤差またはモーションによって誘発される誤差は、位置測定システムの静的誤差と比較して小さくなるように構成され得る。これを実現するために、慣性センサは、モーションシステムの一部に装着され、モーションシステムは、位置測定システムのトランスデューサがそのモーションを変換するポイントに機械的に連結されており、機械的な連結は、十分に剛性があり、慣性センサの測定値の中に出現するシステムの任意の動的誤差が、位置測定システムの静的誤差と比較して小さくなることを確実にする。あるいは、または追加的に、システムの較正の間の移動可能な部材の変位は、機械的な連結に剛性が十分にあるということをシステムの機械的な周波数応答が保証する周波数での振動（oscillation）であることが可能である。したがって、慣性センサを使用した移動可能な部材の測定値は、動的誤差によって相対的に影響を受けない。
【００１８】
あるいは、剛性のある連結は、モーションシステムが本質的に十分に堅固であるからであり得る（たとえば、それは、パラレルキネマティックシステム、または、相対的に巨大なコンポーネントを備える工作機械であることが可能である）。
【００１９】
位置測定システムおよび加速度計の両方によって測定されるような同じ変位を比較することによって、静的誤差値が結果として生じる。これを保存して、その後にこれを使用して、位置測定システムから生じる静的誤差を補正することが可能である。そのような静的誤差値は、先行技術において加速度計を使用して測定される動的誤差から区別されるべきである。その理由は、議論中の本発明の実施形態では、動的誤差は、好ましくは、無視できるほどであるからである。
【００２０】
好ましくは、慣性センサは、モーションシステムの一部に装着されており、モーションシステムは、位置測定システムのトランスデューサがそのモーションを変換するポイントに機械的に連結されており、機械的な連結は、十分に剛性があり、慣性センサを使用して作製される測定値の中の任意の動的誤差が位置測定システムの静的誤差と比較して小さくなることを確実にする。
【００２１】
移動可能な部材は、相対的に大きい範囲にわたって移動可能であることが可能であり、移動可能な部材の変位を測定するステップは、相対的に小さい範囲にわたって起こることが可能である。小さい範囲にわたる変位は、移動可能な部材の振動によって作り出され得る。振動は、機械的な連結に剛性が十分にあるということをシステムの機械的な周波数応答が確実にする周波数になっていることが可能である。
【００２２】
移動可能な部材の変位の測定は、振動の間に繰り返され、差分値は、繰り返される測定から平均化され得る。振動は、移動可能な部材の円形モーションによって作り出され得る。
【００２３】
好ましくはそれぞれの差分値は、固定された部材および移動可能な部材の複数の相対位置における変位に関して作り出され、差分値は、モーションシステムの静的誤差の誤差マップまたは誤差関数を形成するために使用される。小さい範囲にわたって移動可能な部材を変位させるステップ、および、その変位を測定するステップは、固定された部材および移動可能な部材の複数の異なる相対位置において繰り返され、それぞれの位置に関してそれぞれの差分値を作り出すことが可能である。
【００２４】
移動可能な部材の移動の相対的に大きい範囲にわたって位置測定システムを使用して行われる位置測定の累積的な誤差は、相対的に大きい範囲の中に存在する位置に関して、複数の前記差分値を積分することによって計算され得る。誤差マップまたは誤差関数が導き出されることが可能であり、それは、移動可能な部材の複数の位置のそれぞれに関して、それぞれの累積的な静的誤差を与える。
【００２５】
本明細書で議論されているような「誤差マップ」は、たとえば、その後の測定値の補正のための値のルックアップテーブルを含むことが可能である。
【００２６】
１または複数の慣性センサは、１または複数の加速度計を含むことが可能である。１または複数の加速度計によって測定される変位は、１または複数の加速度計出力を二重積分することによって得られ得る。較正に必要とされないときには、１または複数の慣性センサは、モーションシステムから除去可能であり、たとえば、それらはモジュールで提供され、モジュールは、モーションシステムに取り付けられ、また、モーションシステムから取り外され得る。
【００２７】
本発明のさらなる態様は、モーションシステムを使用する方法を含み、上記のような方法によって導き出される補正を適用することによって、静的誤差が補正される。また、本発明は、上記の方法のいずれかを実施するように構成されているモーションシステムを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
本発明の実施形態は、ここで、添付の図面を参照して例として説明されることとなる。
【図１】パラレルキネマティックを使用するモーションシステムを備える比較ゲージングマシンの作動パーツを示す図である。
【図２】シリアルキネマティックを使用するモーションシステムを備える座標測定機（ＣＭＭ）を示す図である。
【図３】図１または図２のマシンのうちのいずれかの較正の間に使用するための慣性センサ構成体を示す図である。
【図４】図１または図２のマシンの較正の好適な方法の最初の部分のフローチャートである。
【図５】較正の間のマシンの移動の図式的な表現図である。
【図６】較正の間のマシンの可動範囲の中の位置を図示する図である。
【図７】較正方法のさらなる部分のフローチャートである。
【図８】本発明の代替的実施形態では、モーター付きのステージおよびゲージングマシンの一部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、商標ＥＱＵＡＴＯＲの下で本出願人Ｒｅｎｉｓｈａｗ  ｐｌｃによって販売されているような比較ゲージングマシンのパーツの説明図である。それは、パラレルキネマティックモーションシステムによって可動プラットフォーム３２に接続されている固定されたプラットフォーム３０を含む。本例では、パラレルキネマティックモーションシステムは、３つの支柱３４を含み、３つの支柱３４は、固定されたプラットフォームと可動プラットフォームとの間で並列に作用する。３つの支柱３４は、３つのそれぞれのアクチュエータ３６を通過しており、それらは、３つのそれぞれのアクチュエータ３６によって、伸長および後退させられ得る。それぞれの支柱３４の一方の端部は、ユニバーサルに枢動可能なジョイントによって、可動プラットフォーム３２に装着されており、アクチュエータ３６は、同様に、固定されたプラットフォーム３０にユニバーサルに枢動可能に装着されている。
【００３０】
アクチュエータ３６は、支柱を伸長および後退させるためのモーターと、それぞれの支柱３４の伸長を測定するトランスデューサとをそれぞれ含む。それぞれのアクチュエータ３６において、トランスデューサは、スケールおよびリードヘッドを含むエンコーダであることが可能であり、リードヘッドの出力のためのカウンターを備えている。それぞれのモーターおよびトランスデューサは、コントローラまたはコンピュータ８によって制御されるそれぞれのサーボループの一部を形成している。
【００３１】
また、パラレルキネマティックモーションシステムは、３つの受動的な回転防止デバイス３８、３９を含み、３つの受動的な回転防止デバイス３８、３９も、固定されたプラットフォームと可動プラットフォームとの間に並列に作用する。それぞれの回転防止デバイスは、リジッドプレート３９を含み、リジッドプレート３９は、固定されたプラットフォーム３０および間隔を置いて配置された平行なロッド３８の対にヒンジ接続されており、ロッド３８の対は、リジッドプレート３９と可動プラットフォーム３２との間にユニバーサルに枢動可能に接続されている。回転防止デバイスは、すべての３つの回転自由度における移動に対して可動プラットフォーム３２を制約するように協働する。したがって、可動プラットフォーム３２は、３つの並進自由度Ｘ、Ｙ、Ｚだけによって移動することが制約されている。支柱３４の適当な伸長を要求することによって、コントローラ／コンピュータ８は、可動プラットフォームの任意の所望のＸ、Ｙ、Ｚ変位またはＸ、Ｙ、Ｚ位置決めを作り出すことが可能である。
【００３２】
そのようなパラレルキネマティックモーションシステムの動作の原理は、本出願人の特許文献５（ＭｃＭｕｒｔｒｙら）に説明されている。それは、（３つの伸長する支柱３４を有する）三脚メカニズムの例である。たとえば、三脚または六脚パラレルキネマティックメカニズムを備える、他のモーションシステムが使用され得る。
【００３３】
総合すれば、３つのアクチュエータのトランスデューサは、位置測定システムを形成している。これは、コントローラまたはコンピュータ８の中の適当な計算によって、固定されたプラットフォーム３０に対する可動プラットフォーム３２のＸ、Ｙ、Ｚ位置を決定する。これらの計算は、当業者に知られている。しかし、位置測定システムによってそのように決定される位置は、静的誤差が生じやすい。マシンを使用してワークピースを測定する前に、これらの静的誤差に関して位置測定システムを較正するための方法が、下記に議論されている。
【００３４】
典型的に、ワークピースに接触する先端部２２を備える偏向可能なスタイラス２０を有するアナログプローブ１６が、マシンの可動プラットフォーム３２の上に装着されているが、他のタイプのプローブ（タッチトリガープローブを含む）も使用され得る。マシンは、ワークピースの特徴の測定を実施するために、テーブル１２の上のワークピース１４に対してプローブ１６を移動させる。ワークピース表面の上のポイントのＸ、Ｙ、Ｚ位置は、アナログプローブ１６の出力と併せて、サーボシステムの中のトランスデューサからの計算によって導き出される。これは、すべてコントローラ／コンピュータ８によって制御される。あるいは、タッチトリガープローブを用いた場合、プローブがワークピースの表面に接触したことを示す信号は、トランスデューサからの出力から計算されるＸ、Ｙ、Ｚ位置値をフリーズさせ、コンピュータは、ワークピース表面の座標の読み値を取り込む。望まれる場合には、通常の生産使用の間のゲージング動作に関して、ロボット（図示せず）などのような自動的手段が、少なくとも公称的には同じ位置および配向にある、プロダクションランからの一連の実質的に同一のワークピースのそれぞれをテーブルの上に置くことが可能である。
【００３５】
図２は、シリアルキネマティックモーションシステムを備える代替的な座標測定機（ＣＭＭ）１０を図示している。それは、固定されたテーブル１１２を含み、固定されたテーブル１１２の上には、測定されることとなるワークピース１１４が設置され得る。ワークピースに接触する先端部１２２を備える偏向可能なスタイラス１２０を有するアナログプローブ１１６が、マシンの可動クイル１１８の上に装着されているが、繰り返しになるが、他のタイプのプローブ（タッチトリガープローブを含む）も使用され得る。
【００３６】
クイル１１８およびプローブ１１６は、シリアルキネマティックモーションシステムを介して装着され、手動で、または、コントローラおよび／もしくはコンピュータ１０８によって制御されるＸ、Ｙ、およびＺ軸モーターの作用の下でのいずれかで、Ｘ、Ｙ、およびＺ方向に一緒に移動する。さまざまなシリアルキネマティックモーションシステムが知れられており、また、使用され得る。本例では、シリアルキネマティックシステムの直列に接続されている部材は、ブリッジ構造体１２４を含み、ブリッジ構造体１２４は、テーブル１１２の上でＹ軸方向に移動可能である。キャリッジ１２６は、ブリッジ１２４の上でＸ軸方向に移動可能である。そして、プローブ１１６を保持するクイル１１８は、キャリッジ１２６に対してＺ軸方向に移動可能である。
【００３７】
テーブル１１２に対するブリッジ１２４のＹ軸モーションが、Ｙ軸トランスデューサ１２８によって測定される。繰り返しになるが、これは、スケールおよびリードヘッドを含むエンコーダであることが可能であり、リードヘッドの出力のためのカウンターを備えている。同様のＸ軸トランスデューサおよびＺ軸トランスデューサ（図示せず）が設けられ、ブリッジ１２４に対するキャリッジ１２６のＸ軸モーション、および、キャリッジ１２６に対するクイル１１８のＺ軸モーションを測定する。トランスデューサ出力は、コンピュータまたはコントローラ１０８にフィードバックされる。それらは、クイルおよびプローブのＸ、Ｙ、Ｚ位置決めを制御するために、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸モーターを備えるそれぞれのサーボフィードバックループの中で使用され得る。また、それらは、プローブスタイラス１２０の偏向を示すプローブ１１６からの信号と組み合させられ、スタイラス先端部１２２の位置を計算し、したがって、たとえば、プローブが表面の上方をスキャンしている間に、ワークピース１１４の表面を測定する。
【００３８】
Ｘ、Ｙ、およびＺ軸トランスデューサは、マシンのための位置測定システムを形成し、それは、図１に関して上記に説明されているように、静的誤差が生じやすい。繰り返しになるが、下記に説明されている方法が使用され、マシンを使用してワークピースを測定する前に、これらの静的誤差に関して位置測定システムを較正する。
【００３９】
使用時に、図１および図２のコントローラまたはコンピュータ８、１０８は、プローブ１６、１１６がワークピース１４、１１４の表面をスキャンすることを引き起こすプログラムを含有している。または、タッチトリガープローブに関して、それは、必要とされる検査動作に関して必要とされるワークピースのすべての寸法および形態を取り込むのに十分な複数の異なるポイントにおいて、それがワークピースの表面に接触することを引き起こす。また、このコントローラ／コンピュータは、下記に説明されることとなる較正方法を制御するプログラムを動作させるために使用され得る。
【００４０】
較正方法における使用に関して、図１は、慣性センサ構成体２５がパラレルキネマティックマシンの可動プラットフォーム３２の上に装着されているということを示している。慣性センサ構成体２５は、可動プラットフォームの上に恒久的に設けられ得るが、好ましくは、それは、モジュールであり、モジュールは、一時的にそこに装着され、較正が完了したときに除去される。これは、同じ慣性センサモジュールが他のマシンを較正するために使用されることを可能にする。
【００４１】
図２は、慣性センサ構成体１２５が、シリアルキネマティックマシンの可動クイル１１８の上に同様に装着され得るということを示している。繰り返しになるが、それは、そこに恒久的に設けられ得るが、好ましくは、それは、そこに一時的に装着され、較正が完了したときに除去され、それが他のマシンの較正において使用され得るようになっている。
【００４２】
いずれのケースでも、プローブ１６、１１６は、交換可能であり、慣性センサ構成体２５、１２５は、その適切な場所に一時的に装着され得る。プローブ１６、１１６は、下記に説明されている較正の間に必要とされない。
【００４３】
図３は、慣性センサ構成体２５または１２５の例を示している。それは、３軸加速度計４０を含み、３軸加速度計４０は、３つの直交する軸方向Ｘ、Ｙ、Ｚにおいて線形加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚを測定する。慣性センサの出力は、コントローラ／コンピュータ８、１０８に取り込まれる。下記に議論されているように、これらの出力は、Ｘ、Ｙ、Ｚ変位値を与えるために、離散的な信号処理回路またはコントローラ／コンピュータのいずれかの中で二重積分される。当然ながら、慣性センサの他の配置も可能である。たとえば、３軸加速度計４０は、３つの単軸線形加速度計によって交換され得る。
【００４４】
より詳細に下記に議論されているように、慣性センサ構成体の場所は、マシンの構造体の堅固さに依存する。所与の精度要件に関して、選ばれる装着位置は、トランスデューサに十分に近い可動構造体の上の場所であるべきであり、マシンの位置測定システムのトランスデューサ（たとえば、エンコーダ）が可動構造体のモーションを変換するポイントに、それが剛性的に機械的に連結されているものとして考慮され得るようになっている。いくつかのケースでは、とりわけ、相対的に堅固さが低いシリアルキネマティックマシンでは、その代わりに、マシンのＸ、Ｙ、Ｚモーションを測定するそれぞれのトランスデューサに関連付けられる場所に、１または複数の慣性センサ構成体を装着することが好適である可能性がある。図２は、ブリッジのＹ軸モーションを測定するトランスデューサ１２８に関連して、可動ブリッジ構造体１２４の上に装着された慣性センサ１５０を示している。同様の考慮事項が、ＸおよびＺ軸トランスデューサに関連して設けられ得る慣性センサ構成体（図示せず）に当てはまる。
【００４５】
１５０などのような慣性センサ構成体は、１つの特定の移動の軸線に関連しており、それは、単純に、関係する移動の軸線に整合させられた単に１つの単軸線形加速度計を含む。これは、スケール誤差などのような静的誤差の較正を可能にすることとなる。しかし、この移動の軸線の他の静的誤差（他の２つの軸線に関連する真直度誤差を含む）を較正することが望まれる場合には、３軸加速度計構成体が設けられ得る。
【００４６】
測定されることとなる可動構造体の加速を可能にする任意のタイプの加速度計が使用され得る。１つの適切なタイプの加速度計は、微細加工されたシリコンから作製されている。別のものは、自由質量を支持する圧電性結晶を含む。また、キャパシタンス加速度計も使用され得る。
【００４７】
加速度計（または、他の慣性センサ）の生の出力を使用して測定されるような変位は、正確でない可能性がある。とりわけ、変位の測定は、静的なスケーリング誤差に悩まされる可能性がある。したがって、１つの好適な方法では、この測定された変位は、外部参照基準に対して直接的に較正される。これは、それがマシンの位置測定システムの静的誤差のその後の補正のために使用されるからである。加速度計データは、より正確な外部ＣＭＭの上で、たとえば、特許文献４（Ｎａｉら）に説明されている方法を使用して外部ＣＭＭの上で、較正され得る。または、それは、Ｓｗａｖｉｋ  Ａ．Ｓｐｉｅｗａｋによって非特許文献１に説明されているように較正され得る。
【００４８】
しかし、慣性センサのそのような直接的な較正の代替として、同じ効果がどのように間接的に実現され得るかということを後に説明する。
【００４９】
図４から図７は、慣性センサ構成体２５、１２５が可動プラットフォーム３２（図１）の上または可動クイル１１８（図２）の上に装着されている状態の、図１または図２のマシンの静的誤差の較正のための方法を図示している。慣性センサ構成体のこの装着位置は、マシンの構造体が、上記および下記に議論されているように、所望の測定精度に対して十分に剛性がある（堅固である）ということを仮定している。方法は、センサ１５０が個々の軸線Ｘ、Ｙ、Ｚに関連付けられているときに、必要に応じて容易に修正され得る。
【００５０】
本発明による好適な較正方法は、慣性センサ構成体２５、１２５が特定の距離ｄにわたってそれを変位させる移動を行うように、マシンが動かされるということを必要とする。次いで、この変位ｄは、較正されることとなる位置測定システム、および、慣性センサ構成体の両方によって測定され、それらの結果が比較される。
【００５１】
図４の中のステップ５０に示されているように、および、図５に図式的に示されているように、コントローラ／コンピュータ８、１０８は、プラットフォーム３２またはクイル１１８が、Ｘ−Ｙ平面の中に位置Ｘi、Ｙj、Ｚkに中心がある小さい円形５２を描くことを引き起こすようにプログラムされている。これは、事実上、Ｘ方向およびＹ方向の両方における振動であり、振幅（この例では、変位の大きさｄ）は、円形の直径に対応している。当然ながら、たとえば、個々の軸線Ｘ、Ｙ、Ｚに関連付けられたセンサ１５０が使用される場合には、それぞれの方向における単純な振動が、その代わりに個別に使用され得る。好適ではないが、対応する距離ｄにわたる単純な線形変位が実施され、それは、変位のそれぞれの端部において開始および停止するということも想定される。
【００５２】
１つの方向（たとえば、Ｘ）における振動によって引き起こされる変位が下記で考慮されることとなる。Ｙ方向における振動が、同様に扱われる。そのうえ、３次元の誤差マップを築き上げるために、プラットフォーム３２またはクイル１１８がＸ−Ｚ平面およびＹ−Ｚ平面の中で同様の円形を描くことを引き起こすことによって、振動が繰り返され、位置Ｘi、Ｙj、Ｚkにおいて、それぞれの方向Ｘ、Ｙ、Ｚに関して２セットの振動データを与え、それは、その後に、たとえば、下記に議論されている平均化ステップ６８の間に、組み合わせられ得る。
【００５３】
ステップ５４において、変位の大きさｄに関する値（振動の振幅）が、位置測定システムの対応するトランスデューサ、たとえば、図２の中の１２８などのようなエンコーダによって測定され、または、アクチュエータ３６（図１）の中のエンコーダから計算される。
【００５４】
また、変位の大きさｄに関する値（振動の振幅）は、ステップ５６および５８において、慣性センサシステムによって同時に測定される。ステップ５６において、プラットフォーム３２またはクイル１１８の加速度が、加速度計４０（３つの並進加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ）から決定される。次いで、加速度は、ステップ５８において二重積分され、変位の大きさｄを作り出す。また、ステップ５８は、ハイパスフィルタリングなどのような、加速度信号の処理をさらに含み、ドリフトを除去することが可能である。
【００５５】
次いで、エンコーダ（位置測定システム）による変位ｄの測定および慣性センサによる変位ｄの測定が、ステップ７０において比較される。これは、差分値を生み出し、差分値は、下記に議論されているように、Ｘ方向における変位ｄの距離にわたって、位置Ｘi、Ｙj、Ｚkにおける位置測定システムによる測定の中の静的誤差を表している。この差分値は、一時的に保存される。
【００５６】
１つのサイクルで十分である可能性があるが、ステップ５０における振動（たとえば、円形移動５２）が、好ましくは、複数のサイクルに関して繰り返される。これは、エンコーダ（ステップ５４）による変位ｄの測定、および、慣性センサ（ステップ５６、５８）による変位ｄの測定が、複数回、たとえば、１０回繰り返されることを可能にする。それぞれの繰り返しの際に、ｄの測定が比較され、差分値が一時的に保存される（ステップ７０）。適切な数の繰り返しの後に、差分値が平均化され（ステップ６８）、精度を改善する。
【００５７】
代替例として、エンコーダ（ステップ５４）を用いた変位ｄの複数の測定が、別々に平均化され得る。同様に、慣性センサシステムを使用した複数の変位測定値ｄ（ステップ５６および５８）が、別々に平均化される。次いで、２つの平均化された値が比較され、平均化された差分値を作り出す。
【００５８】
ステップ７２において、位置Ｘi、Ｙj、Ｚkに関する誤差スケーリングファクタが、平均化された差分値から計算される。コントローラ／コンピュータ８、１０８が、それをテーブルの中に保存する。このスケーリングファクタは、位置Ｘi、Ｙj、Ｚkにおいて、変位ｄの単位距離当たりの誤差を表している。たとえば、ｄが１０ｍｍであり、差分値（ｄの中の誤差）が１０μｍである場合には、スケーリングファクタは、（１０μｍ／１０ｍｍ）＝１μｍ／ｍｍである。
【００５９】
上記に述べられているように、図４および図５に示されている手順は、Ｘ−Ｚ平面およびＹ−Ｚ平面の中の円形移動に関して、または、Ｙ方向およびＺ方向における振動に関して繰り返される。これは、位置Ｘi、Ｙj、Ｚkにおいて、方向Ｘ、Ｙ、Ｚのそれぞれにおける誤差スケーリングファクタを与える。
【００６０】
次に、上記の手順が、マシンの３次元の可動範囲全体を通して、複数のさらなる位置Ｘi、Ｙj、Ｚkにおいて繰り返される。たとえば、これらの位置Ｘi、Ｙj、Ｚkは、図６に示されているような規則的な３次元のグリッドパターンで位置付けされ得る。グリッド間隔は、必ずしも、変位ｄ（円形５２の直径、または、振動の振幅）のサイズと同じである必要はない。たとえば、変位ｄは、１０ｍｍであることが可能であり、位置Ｘi、Ｙj、Ｚkのグリッド間隔は、２５ｍｍであることが可能である。ここで、コントローラ／コンピュータは、グリッドの中の位置Ｘi、Ｙj、ＺkのそれぞれでのＸ、ＹおよびＺ方向における誤差スケーリングファクタの保存されたテーブルを有している。
【００６１】
変位ｄのサイズ、および、位置Ｘi、Ｙj、Ｚkの間隔のサイズは、トレードオフの関係にあり、それは、当業者によって選択され得る。たとえば、変位ｄのサイズがより小さくなり（たとえば、１ｍｍなど）、グリッド間隔がそれに対応してより小さくなる場合には、結果として生じる誤差情報の密度はより大きくなる。これは、誤差がマシンの可動範囲の中で位置ごとにかなり変化する場合には、より正確な結果を得ることができるということ意味している。しかし、データを作り出すために、より多くの時間が必要とされる。したがって、位置Ｘi、Ｙj、Ｚkの変位ｄおよび間隔のサイズのそのような低減は、誤差がそれほど変化しないことが予期される場合には、好適でない可能性がある。
【００６２】
可動プラットフォーム３２またはクイル１１８の上の慣性センサ構成体２５、１２５の装着位置は、マシンの構造が所望の測定精度に関して十分に剛性があるということを仮定しているということが上記で述べられた。具体的には、位置測定システムのトランスデューサ（エンコーダ）がモーションを変換するポイントに、慣性センサ構成体が剛性的に連結されているものとして考慮され得るように、および、慣性センサが動的誤差によって相対的に影響を受けないように、装着位置が（所望の測定精度に関して）選ばれることが好ましい。すなわち、補正されることとなる位置測定システムの静的誤差と比較して、任意の動的誤差が小さくなるようになっている。したがって、慣性センサは、位置測定システムトランスデューサと同じ変位を生じやすい。実際に、相対的に小さい変位ｄにわたって、慣性センサは、マシンの位置測定システムのエンコーダよりも正確な静的位置の測定を提供することが可能である。したがって、図４のステップ７０および６８において作り出される差分値は、マシンの位置測定システムの静的誤差の測定値である。したがって、慣性センサは、位置測定システムの静的誤差を較正するために使用され得る。
【００６３】
慣性センサとトランスデューサとの間の機械的な連結に剛性が十分にあるかどうかということを考慮する際に、マシン構造体の堅固さは、その振動の固有モードおよび固有周波数、マシンコンポーネントが較正の間に移動させられる速度、ならびに、較正の精度要件に関連して考慮されるべきである。図２のシリアルキネマティックシステムなどのような、相対的に堅固さが低い構造体を備えるときでも、システムの較正が低い速度および加速度で起こる場合には（構造体の振動の固有周波数に対して低い周波数に対応する）、構造体は十分に堅固であると考慮され得る。次いで、較正の間にクイル１１８において経験される動的誤差は、補正されることとなる静的誤差よりも小さくなり得る。それらは、好ましくは、静的誤差と比較されると無視できるほどに小さい。したがって、慣性センサは、それぞれのＸ、Ｙ、およびＺ軸トランスデューサ１２８に関連して、１５０において個別にというよりもむしろ、１２５においてクイルの上に一緒に装着され得る。
【００６４】
必要とされる剛性の程度は、図１に見られるようなパラレルキネマティックマシンの自然の特性であるということが認識されることとなる。図２のようなシリアルキネマティックマシンのケースでは、それは、マシンの構造に依存する。いくつかのＣＭＭは、十分に剛性がない可能性があるが、より巨大な剛性のあるコンポーネントを備える直列に接続されているマシン（たとえば、工作機械など）は、十分に剛性がある可能性がある。
【００６５】
マシンに剛性が十分にない場合に、本発明は、依然として、場所１５０において装着されている慣性センサとともに使用され、それらは、トランスデューサ１５０がＹ軸モーションを変換するポイントに、十分な剛性で連結されている。
【００６６】
次に、誤差マップを作り出すことが望まれ、誤差マップは、任意の原点Ｏに対して任意の所与の位置Ｘi、Ｙj、Ｚkにおいて位置測定システムによって行われた測定の中の静的誤差を与える。図６に見られるように、マシンがグリッドの中の原点Ｏから任意の所与の位置へ移動するときに、これは、複数の中間位置Ｘi、Ｙj、Ｚkを通って３次元に移動することを必要とする。これらの中間位置のそれぞれを通って移動することは、グリッドの間隔に応じて、方向Ｘ、Ｙ、Ｚのそれぞれにおける対応する中間変位を必要とする。それぞれの中間位置において、その中間変位にわたって発生するローカルのＸ、Ｙ、Ｚ静的誤差を計算できる。これは、方向Ｘ、Ｙ、およびＺにおける中間変位に、対応するＸ、ＹおよびＺスケーリング誤差ファクタを掛けることによって行われ、この対応するＸ、ＹおよびＺスケーリング誤差ファクタは、コントローラ／コンピュータが、対応する中間位置Ｘi、Ｙj、Ｚkに関してステップ７２において以前に保存したものである。
【００６７】
したがって、誤差マップを構築するために、コントローラ／コンピュータ８、１０８は、図７に示されているルーチンを実施する。３つの入れ子になったループ７４、９８；７６、９６；および７８、９４は、Ｘο、Ｙο、ＺοからＸn、Ｙn、Ｚnへ、マシンの可動範囲のグリッドの中のすべてのポイントＸi、Ｙj、Ｚkを通ってステップを踏む。（これは、グリッドが規則的な（ｎｘｎｘｎの）立方体であることを仮定している。入れ子になったループは、不規則的な直方体グリッドに関して容易に拡張され得る。）
マシンの可動範囲の中のすべての位置Ｘi、Ｙj、Ｚkに関して、コンピュータは、３次元の累積的な静的誤差値を計算する。それは、原点Ｏと現在の位置Ｘi、Ｙj、Ｚkとの間のすべての中間位置における変位の中のすべての中間静的誤差値を加算することによって、これを行う。
【００６８】
ステップ８０は、グリッド間隔に、対応する保存されているＸ、ＹおよびＺスケーリングファクタを掛けることによって、Ｘi、Ｙj、Ｚkにおいて、Ｘ、Ｙ、およびＺ方向におけるローカルの誤差を計算する。ステップ８２において、ローカルのＸ誤差値は、Ｘ方向に先行する位置Ｘi-1、Ｙj、Ｚkに関する累積的な静的誤差値にそれを加えることによって、累積的な静的誤差値に統合される。結果は、ステップ８４において、位置Ｘi、Ｙj、Ｚkに関する新しい累積的な誤差値として保存される。このプロセスは、ステップ８６、８８において、および、ステップ９０、９２において繰り返され、Ｙ方向およびＺ方向において先行する位置Ｘi、Ｙj-1、Ｚkおよび位置Ｘi、Ｙj、Ｚk-1から、Ｘi、Ｙj、ＺkにおけるＹ補正値およびＺ補正値をそれぞれ作り出す。プロセスは、ループの中で繰り返され、グリッドの中のすべての位置に関して、および、図６の中に見られるすべての他の中間位置Ｘi、Ｙj、Ｚkに関して、Ｘ、Ｙ、およびＺ補正値を得る。
【００６９】
これは、誤差マップを与え、それは、マシンの可動範囲の中の任意の位置Ｘi、Ｙj、Ｚkにおける位置測定システム（エンコーダ）による測定の静的誤差に関するＸ、Ｙ、Ｚ補正値を含む。補正値は、ルックアップテーブルの中に保存され得る。ワークピースを測定するためのマシンの通常の使用の間に、これらの補正が、行われる測定に適用される。
【００７０】
必要である場合には、慣性センサを使用して測定されるような変位は、外部参照基準に対して、静的誤差に関して直接的に較正され得るということが上記に説明された。しかし、そのような直接的な較正に対するより単純な代替例として、以下の間接的な方法が代わりに使用され得る。
【００７１】
マシンの位置測定システムによる変位測定における静的誤差は、典型的に、マシンの可動範囲の中で場所ごとに変化することとなる。しかし、慣性センサを使用して行われる変位測定における任意の静的誤差は、繰り返し可能であり、場所ごとに変化しないということを仮定することが可能である。その結果、補正されていない場合には、慣性センサ測定値の中の静的誤差が、Ｘ、Ｙ、およびＺに関する一定の乗数として単純に現れる可能性がある。これらの乗数は、ステップ７０および６８（図４）において作り出される差分値、ステップ７２において計算される誤差スケーリングファクタ、および、図７において作り出される誤差マップの中の補正値に影響を与える。
【００７２】
慣性センサ測定値のこれらの静的誤差を補正するために、ゲージブロックもしくはリングゲージなどのような、較正された参照基準または参照球が、マシンのテーブル１２、１１２の上に設置される。それは、寸法Ｘ、Ｙ、Ｚのそれぞれにおいて、プローブ１６、１１６を使用して測定される。適切には、これは、誤差マップが図７において作り出された後に行われる。参照基準のＸ、Ｙ、Ｚ測定値は、誤差マップを使用して補正され、次いで、公知の較正された参照基準のＸ、Ｙ、Ｚ寸法と比較される。これは、適当なＸ、Ｙ、Ｚ乗数を与える。誤差マップの中のすべての補正値が、対応する乗数によって補正されるか、または、誤差マップによる補正の後のすべてのその後の測定値に乗数が適用されるか、のいずれかである。
【００７３】
その代わりに、ステップ６８、７０において差分値を補正すること、または、ステップ７２において適当な乗数によって誤差スケーリングファクタを補正することが可能であることとなる。
【００７４】
補正値の誤差マップの代替例として、コンピュータは、その代わりに、位置Ｘi、Ｙj、Ｚkにおいてワークピースの測定が行われるときにはいつでも、補正値を導き出すために使用される誤差関数のセットを構築することが可能である。誤差関数は、たとえば、フーリエ係数として保存され得る。
【００７５】
慣性センサ構成体は、ワークピースを測定するためのマシンの通常の使用の間には必要とされない。したがって、それは、モジュールの中に収容され、それは、較正の後にマシンから除去され、それは、他のマシンを較正するときにも使用され得る。
【００７６】
本発明の上記の実施形態は、モーター付きのマシンに関連して説明されており、モーター付きのマシンの移動は、コンピュータまたはコントローラによってプログラムおよび制御され得る。図８は、手動で操作されるマシンによる使用に関して、代替的実施形態を示している。例として、図１と同様のパラレルキネマティックマシン２１０の一部が示されており、それは、プラットフォーム２３２と、伸長可能なおよび後退可能な支柱２３４とを有している。しかし、この手動マシンは、モーターを有しておらず、アクチュエータ３６が、それぞれの支柱の伸長を測定するために、単にトランスデューサ（図示せず）によって交換されている。通常使用時に、測定プローブまたは他のツール（図示せず）が、プラットフォーム２３２にフィットさせられる。たとえば、図２のようなシリアルマシン、または、直列に接続されている回転ジョイントを有する座標測定関節アームなどの、他の手動マシンも使用され得る。
【００７７】
使用の前に、較正が、たとえば、プローブまたはツールが除去された状態で、上記と同じ様式で実施される。ロッド２００が、モーター付きのステージ２０４の可動パーツ２０２にプラットフォーム２３２を一時的に接続する。パーツ２０２は、ステージ２０４に接続されているコンピュータ２０８の制御の下で、Ｘ、Ｙ、およびＺ方向に移動可能である。次いで、ステージ２０４は、コンピュータ２０８の制御の下で、プラットフォーム２３２をＸ、Ｙ、およびＺ方向に引っ張ることが可能である。
【００７８】
慣性センサ構成体２０６が、ステージの可動パーツ２０２の上に設けられている（または、それは、プラットフォーム２３２に一時的にフィットさせられ得る）。それは、図１および図２の中の慣性センサ構成体２５、１２５と同様である。コンピュータ２０８は、上記のように較正を実施するようにプログラムされており、慣性センサ構成体２０８の出力を使用して作製された変位測定値を、手動マシン２１０のトランスデューサを使用して作製された測定値と比較する。誤差マップまたは誤差関数が、上記に説明されているものと同様の様式で、マシンの静的誤差を補正するように発生させられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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