8。 根据本发明，在本实施方式中，当确定传感器距离d时，将把针对测得的温度所存储的校正 值考虑在内，所述校正值考虑了组件5在所述测得的温度的长度变化。能够通过这种方式 获得传感器距离d的甚至更精确的测量结果以及因此传感器单元和编码器之间的位置确 定的甚至更精确的测量结果。温度计28通过通信连接件29连接到控制和评估单元2,使 得可由控制和评估单元2借助于温度计28确定组件5的温度，优选地具有±0. 1K的精度。 如果组件5具有低的导热性而使得在组件5出现不可忽略的温度梯度，则该系统选择性地 具有用于确定组件5的多个位置处的温度的多个温度计28,以确定各个组件部分的平均温 度值或个体温度。在本实施方式中，如以上进一步描述的，借助于组件5确定传感器距离d， 并且此外，在此情况下确定组件5的当前温度并将其考虑在内，为此目的，必须求助于存储 在控制和评估单元2中并根据组件5的温度描述组件5的热膨胀行为的信息。这些信息包 括描述以下项的计算规格的值或参数的表：
[0085] 组件5的长度的温度依赖性、传感器距离d的温度依赖性或组件材料的热膨胀 系数的温度依赖性，或者
[0086] 组件5的长度的相对变化或绝对变化的温度依赖性、传感器距离d的温度依赖 性或组件材料的热膨胀系数的温度依赖性，选择性地与参考温度有关。
[0087] 根据本实施方式，从测得的温度或从平均温度值或从个体温度以及所存储的信 息，通过求助于分配给测得的温度的存储值直接确定传感器距离d的校正值。另选地，在另 外的步骤中借助于针对测得的温度的计算规范来计算这样的校正值，所述计算规范被存储 在控制和评估单元2中。在其中组件5用于位置固定的系统100的情况下，借助于校正值 修改存储在控制和评估单元2中的传感器距离d。如果组件5具有标尺15,则无论是分配 到标尺15的参考长度还是分配给代码元素15c的位置值（假定存在位置代码15)都借助 于校正值来校正，或者随后借助于校正值来修改借助于未校正的参考长度所确定的传感器 距离d。
[0088] 另选地或另外地，系统100具有用于确定传感器6a和6b的温度的至少一个温度 计28,并且当与考虑到组件5的温度的上述处理类似地确定传感器距离d时，使用传感器 6a和6b的温度。
[0089] 此外，另选地或另外地，系统100具有加热或冷却单元，所述加热或冷却单元能够 用于设置组件5的温度和/或传感器6a、6b的温度。这样有目的地设置温度或保持温度恒 定防止或补偿了由不希望的热作用导致的传感器距离d的变化。
[0090] 通过温度计28的以上说明的对温度计28或加热或冷却单元的使用，能够使用例 如单纯的硅作为组件5的材料，单纯的硅在室温具有在指定范围的上端处的约3 ?1(T6的热 膨胀系数，并且此外具有在大温度范围内的可区分的温度依赖性，如图l〇a中所例示的。与 此相比，图10b中示出了作为超低热膨胀（ULE)材料的温度的函数的热膨胀系数（CTE)的 曲线。这种ULE材料仅表现出热膨胀系数的小的波动，这在将ULE材料用作组件5的材料 的情况提供了益处，特别是在没有温度确定的实施方式中。使用硅作为充当基板的组件5 的材料的有利方面是因此能够以简单的方式实现如参照图7描述的实施方式，由于适用于 该系统的划算的传感器由硅制造，因此在该实施方式中，组件5和传感器6a-6c由相同的材 料制造，以便通过相同热膨胀系数避免热导致的应力。
[0091] 作为对所描述的所有实施方式的另选方案，可想到的是用于传感器距离d的确定 的测量值将由测量装置的通信单元传送给外部计算机，所述外部计算机借助于测量值而不 是控制和评估单元2来执行传感器距离d的计算，并且选择性地将其发回至测量装置。
【主权项】
1. 一种用于确定相对位置的系统（100)，该系统（100)包括具有编码器元件（3c)的编 码器（3)以及电子传感器单元（4)，其中 所述传感器单元（4)和所述编码器（3)能够在长度方向（E)上彼此相对移动，并且 所述传感器单元（4)具有第一传感器（6a)和至少一个另外的第二传感器（6b)，其 中，所述第一传感器（6a)和所述第二传感器（6b)在所述长度方向（E)上具有彼此相对的 传感器距离（d)，所述传感器距离按照以下方式被标出尺寸，即，在一个步骤中，所述第一传 感器（6a)能够检测至少一个编码器元件（3c)，并且所述第二传感器（6b)能够检测至少一 个编码器元件（3c)， 其特征在于， 所述系统（100)具有组件（5)，借助于所述组件（5)，能够高精确度地确定所述传感器 距离（d)，其中，所述组件（5)由尺寸稳定且抗老化的材料制成，所述材料具有绝对值在0到 至多5 ? KT6IT1的范围内的热膨胀系数。
2. 根据权利要求1所述的系统（100)，其特征在于， 所述组件（5)具有标尺（15)，所述标尺（15)在所述长度方向（E)上延伸并限定高精度 的参考长度，其中，所述参考长度具有在至多5 ? KT6的范围内的、特别在至多1 ? KT6的范 围内的、尤其在至多5 ? KT7的范围内的相对误差。
3. 根据权利要求2所述的系统（100)，其特征在于， 所述标尺（15)在所述长度方向（E)上的长度等于所述参考长度，其中，所述标尺（15) 按照以下方式布置，即，为了高精度确定所述传感器距离（d)，所述第一传感器（6a)能够检 测一个标尺端部（13)，并且所述第二传感器（6b)能够检测第二标尺端部（13)。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的系统（100)，其特征在于， 所述标尺（15)在所述长度方向（E)上具有位置代码，所述位置代码具有代码元素 (15c)，并且代码元素（15c)之间的距离充当所述参考长度，其中，所述位置代码按照以下 方式配置，即，为了高精度确定所述传感器距离，在每种情况下，所述第一传感器（6a)和所 述第二传感器（6b)都能够检测至少一个代码元素（15c)。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的系统（100)，其特征在于， 用于高精度确定所述传感器距离（d)的所述组件（5)充当基板，所述基板依据所述 第一传感器（6a)和所述第二传感器（6b)相对于彼此的位置按照所述第一传感器（6a)和 所述第二传感器（6b)彼此间隔开的方式来固定所述第一传感器（6a)和所述第二传感器 (6b)，在所述传感器单元（4)被并入之前，所述组件（5)的尺寸或所述传感器距离（d)的尺 寸被制造商以至多5 ? KT6的范围内的、特别是至多1 ? KT6的范围内的、尤其是至多5 *10〃 的范围内的相对误差高精确度地确定。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的系统（100)，其特征在于， 所述组件（5)被布置在所述传感器单元（4)上，并且至少部分地介于所述传感器 (6a-6c)与所述编码器（3)之间。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的系统（100)，其特征在于， 所述第一传感器（6a)和所述第二传感器（6b)横向支承在所述组件（5)上，并且所述 传感器单元（4)具有弹簧和/或夹紧装置（21)，通过所述弹簧和/或所述夹紧装置（21)， 所述第一传感器（6a)和所述第二传感器（6b)在所述组件（5)的方向上受到施加到它们的 弹力并且它们被保持压靠所述组件，和/或所述传感器（6a、6b)通过它们横向支承在所述 组件（5)上的那个侧面被固定到所述组件（5)。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的系统（100)，其特征在于， 所述第一传感器（6a)和所述第二传感器（6b)在每种情况下都被划分为第一区域（zl) 和第二区域（z2)，其中，所述第一区域（zl)在每种情况下都被设计用于检测编码器元件 (3c)，并且所述第二区域（z2)被固定到所述组件（5)。
9. 根据权利要求1至4中任一项所述的系统（100)，其特征在于， 所述组件（5)被布置在所述编码器（3)上，特别在所述编码器（3)的一个端部。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的系统（100)，其特征在于， 所述系统（100)具有用于确定所述组件（5)和/或所述传感器（6a、6b)的温度的温度 计（28)，并且与所述组件（5)和/或所述传感器（6a、6b)取决于温度的热膨胀行为有关的 信息被存储，并且控制和评估单元（2)被按照以下方式编程，即，还借助于所述组件（5)和 /或所述传感器（6a、6b)的温度计确定的温度以及借助于存储在所述控制和评估单元（2) 中的信息来确定所述传感器距离（d)。
11. 根据前述权利要求中任一项所述的系统（100)，其特征在于， 所述传感器距离（d)在Imm至IOOmm的范围内，特别在5mm至50mm的范围内，尤其在 IOmm至30mm的范围内，并且特别为20_±2_。
12. 根据前述权利要求中任一项所述的系统（100)，其特征在于， 所述系统（100)被设计用于相对位置的光电、感应-电子或电容-电子确定。
13. 根据前述权利要求中任一项所述的系统（100)，其特征在于， 所述尺寸稳定且抗老化的材料的所述热膨胀系数不超过5 ? KT6IT1的绝对值，至少在253K至343K的温度范围内、特别至少在288K至303K的温度范围内、尤其至少在291K至 295K的温度范围内。
14. 根据前述权利要求中任一项所述的系统（100)，其特征在于， 与编码器元件（3c)或编码器元件（3c)的组之间的距离无关地限定所述传感器距离
15. 根据前述权利要求中任一项所述的系统（100)，其特征在于， 所述系统（100)被设计为线性编码器系统，特别其中，所述系统（100)是3D坐标测量 系统的部分。
16. -种用于在根据权利要求1的系统（100)中高精确度地确定传感器距离的方法，其 特征在于， 由尺寸稳定且抗老化的材料成形所述组件（5)，所述材料具有绝对值在0到至多 5* KT6IT1的范围内的热膨胀系数，并且所述组件（5)的至少一部分被高精确度地测量并且 所测得的值被存储在所述系统（100)的所述控制和评估单元（2)中，以及 所述组件（5)充当基板，所述基板依据所述第一传感器（6a)和所述第二传感器（6b) 相对于彼此的位置来固定所述第一传感器（6a)和所述第二传感器（6b)，并且所述传感器 (6a、6b)被固定在所述组件（5)的两个侧面上，从对所述组件（5)的测量知道所述传感器 (6a、6b)距离，和/或 固定到所述组件（5)的所述传感器（6a、6b)之间的距离被高精确度地测量，并且被 存储在所述控制和评估单元中，和/或 所述组件（5)具有限定参考长度的标尺（15)，其中，所述参考长度被高精确度地测 量，并且其中 〇所述标尺（15)的长度是所述参考长度，并且为了确定所述传感器距离（d)，所述第 一传感器（6a)能够检测一个标尺端部（13)并且所述第二传感器（6b)能够检测第二标尺 端部（13)，和/或 〇所述标尺（15)具有位置代码，所述位置代码具有代码元素（15c)，其中，所述代码元 素（15c)之间的距离充当所述参考长度，并且为了确定所述传感器距离（d)，所述第一传感 器（6a)能够检测至少一个代码元素（15c)并且所述第二传感器（6b)能够检测至少一个代 码元素（15c)。
17. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于， 测量所述组件（5)的温度和/或所述传感器（6a、6b)的温度，并且当借助于存储在所 述控制和评估单元（2)中的信息来确定所述传感器距离（d)时，将所测得的温度考虑在内。
18. -种存储在机器可读载体上的计算机程序产品或由电磁波体现的计算机数据信 号，包括用于控制或执行根据权利要求17的方法的程序代码。
【专利摘要】用于确定相对位置的系统。用于确定相对位置的系统(100)包括具有编码器元件(3c)的编码器(3)以及具有第一传感器(6a)和至少一个第二传感器(6b、6c)的传感器单元(4)。传感器单元(4)和编码器(3)可相对于彼此移动，并且它们相对于彼此的位置可由系统(100)确定。第一传感器(6a)和第二传感器(6b)具有相对于彼此的传感器距离(d)。传感器(100)还具有组件(5)，组件(5)由尺寸稳定且抗老化的材料组成，所述材料具有绝对值在0至5·10-6K-1的范围内的热膨胀系数。凭借用于传感器(6a-6c)的位置固定的组件(5)或凭借具有能够测量传感器距离(d)的标尺(15)的组件(5)，可由组件(5)高精确度地确定传感器距离(d)。
【IPC分类】G01B21-00, G01D5-00
【公开号】CN104848813
【申请号】CN201510087875
【发明人】U·沃金格, 海因茨·利普纳, W·阿曼, 克努特·西尔克斯
【申请人】赫克斯冈技术中心
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年2月25日
【公告号】EP2908100A1, US20150233738