本发明涉及一种用于测量对象的坐标测量仪，其具有作为第一 传感装置的X射线传感装置和像触觉和/或光学传感装置那样的第二 传感装置，其中所述第一传感装置包含X射线源、至少一个检测X 射线的X射线传感器、以及针对X射线辐射的屏蔽，所述第二传感 装置可在坐标测量仪的x、y和/或z方向上相对于对象进行定位。 此外本发明还涉及一种用于测量对象的方法，包含具有至少一个X 射线传感装置的坐标测量仪，以及涉及一种用于校准X射线传感装 置的方法。

为了测量工件的几何形状已公知具有不同的传感器的坐标测量 仪。作为这种传感器描述了光学和触觉传感器(DE.Z.：技术图书， Bd.248)。同样已知将计算机层析X射线摄影机(Tomograph)用于 确定工件几何形状、特别是缺陷处。因此在DE-A-103 31 419中描 述了两种设备的组合。这里计算机层析X射线摄影机以固定方式被 固定在坐标测量仪的基本结构上。在此借助于传统的坐标测量技术 传感装置确定测量对象的位置，并且之后定位到计算机层析X射线 摄影机的测量范围内。

在所述的现有技术中，没有重视不同的任务要求。例如一直没 有解决以下问题，即测量对象可能具有大于计算机层析X射线摄影 机的测量范围的延伸。因为该计算机层析X射线摄影机固定不变地 被固定在坐标测量仪的基本结构上，所以多个计算机层析X射线摄 影机摄影的组装是不可能的。

此外计算机层析X射线摄影机通常具有在10μm或更大数量级 的、较粗略的测量不确定度。因此，如在DE-A-103 31 419中所描 述的那样，利用计算机层析X射线摄影机对测量对象的唯一测量不 足以完全解决通常的绘图部分(Zeichnungsteil)处的几何测量任 务。另一个问题在于，进行计算机层析X射线摄影机的几何校准。 因为层析X射线摄影测量的特性显著依赖于测量对象本身的特性， 因此这只是很难整体上依照测量标准实现。

从DE-A-100 44 169中已公知一种用于确定工件厚度的方法。 在此透过要测量的部件的X射线击中检测器。可以借助于操纵器旋 转以及升高并降低该部件。在完全透射部件之后，计算机层析X射 线摄影机的计算机提供一组拼合的灰度值剖面图，以便获得三维体 素(Voxel)数据记录。然后从该数据记录中计算该部件的壁厚。

从DE-C-38 06 686中已公知一种具有多传感器探测系统的坐标 测量仪，其包含以触觉方式工作的传感器、激光传感器和视频传感 器，其中根据测量任务使用这些传感器中的一个传感器。EP-A-1 389 263规定，用计算机层析X射线摄影机代替这些传感器之一。

在应用X射线传感装置的情况下需要用于屏蔽X射线的大规模 的保护措施，以便满足防辐射规定。在此必须确保在测量装置外部 的射线负荷不超过规定的极限值。为了满足这些要求，已公知围绕 测量装置、也就是独立于该测量装置布置防辐射外壳，其中例如由 具有铅或铅层的复合材料构成该防辐射外壳。在此防辐射外壳的唯 一任务是吸收在计算机层析X射线摄影机中产生的X射线放射。由 于这个附加的外壳使整个测量装置体积变大。另外的后果是不希望 的重量增加和高成本。

此外已知的计算机层析X射线摄影机的缺点是，测量速度落后 于在利用光学传感器的坐标测量技术中可达的测量速度。计算机层 析X射线摄影机以固定方式被固定在坐标测量仪的基本结构上，使 得限制了测量使用可能性，这也是不利的。

从US-A-2003/0043964中已公知一种用于飞机机身的检验系 统，其包含在机身内部以升降设备为出发点的X射线源和在机身外 部同样以升降设备为出发点的传感器。为了确定传感器的位置，使 用三角测量方法。

按照DE-A-100 01 239的测量仪除了位置检测器之外还设置非 光学测量系统，比如AFM(原子力显微镜)，它们经过支撑元件固定 不变地相互连接。

按照DE-A-44 45 331的多传感器测量头包含垂直轴，在该垂直 轴上可以安装多个传感器。

在按照EP-A-0 504 609的坐标测量仪中除了测量头之外还使用 链节铣头。

在按照US-A-5,038,378的X射线检查装置规定以下可能性，即 彼此独立地沿着三个轴调整X射线检测器。

本发明所基于的任务是，如此改进用于利用作为第一传感装置 的至少一个X射线传感装置以及例如触觉和/或光学传感装置形式的 第二传感装置来测量对象的方法和坐标测量仪，使得可以无问题地 测量较大延伸的测量对象。此外与现有技术相比应当可以达到较高 的测量确定度。此外应当能够以简单的方式在几何上校准X射线传 感装置(计算机层析X射线摄影机)。该设备应结构紧凑，其中应 当同时确保对X射线辐射的充分屏蔽。应当可以通过简单的措施实 现高的测量密度和高的测量速度。此外应当能够改善分辨率以及降 低信/噪比。应当可以按足够的准确度实施对就X射线辐射而言仅仅 产生微小对比度的对象的测量。

为了解决本发明的一个方面，建议一种用于测量对象的坐标测 量仪，其具有作为第一传感装置的X射线传感装置以及如触觉和/或 光学传感器之类的第二传感装置，所述第一传感装置包含X射线源 和至少一个检测X射线的X射线传感器，所述第二传感装置可在坐 标测量仪的x、y和/或z方向上相对于对象被定位，该测量仪的特 征在于，根据第二传感装置在坐标测量仪中可以定位X射线传感装 置。换句话说，X射线传感装置与第二传感装置等价地布置在坐标测 量仪中，其中原则上相同的组件或者硬件和软件可以被用于定位X 射线传感装置并分析其测量数据，这些组件或者硬件和软件原则上 也用于另外的传感装置。第二传感装置本身还可以包含多于一个传 感器。

因此，根据本发明此外规定，X射线传感装置(计算机层析X 射线摄影机)不是固定地被安装在坐标测量仪上，而是作为传感装 置完全被集成在坐标测量仪中。为此计算机层析X射线摄影机的发 射机和接收机如此被布置在坐标测量仪中，如同这通常在透射照明 和图像处理传感器的情况下所实现的那样。X射线接收机和图像处理 传感器或机械探测器能够可移动地布置在公共的机械轴上。同样对 于每个传感器也能够使用单独的轴。与相应的传感器相对地布置用 于光和X射线辐射的相应辐射源。

通过根据本发明的结构能够连续通过已知的层析X射线摄影法 (对部分进行旋转并且拍摄多个透视图像)检测所述测量对象的多 个片段。接下来可以为全部组合的透视图像实现3D构建。因此能够 测量比通过层析X射线摄影机的视野所限制的更大的测量对象。

根据本发明，在包括坐标测量仪或者测量仪的坐标系在内的情 况下相互排列多个层析X射线摄影图像。

此外能够以传统的方式利用多传感器坐标测量仪的传感器(例 如以触觉-光学传感器)更准确地测量所述测量对象的要测量特征。 X射线传感器和图像处理传感器和触觉传感器如在多传感器坐标测 量仪中一样通常在公共的坐标系内进行测量，使得测量结果可以直 接相互建立联系。

在给出的结构中现在能够直接在测量对象本身上校准利用X射 线传感装置按照层析X射线摄影原理的测量。由此用坐标测量仪的 触觉或光学传感器以已知的精确度测量所述测量对象的标记点。在 分析计算机层析X射线摄影机的3D重构的计算时考虑所述点，以便 几何校准该重构过程。

为了在紧凑的结构中确保对X射线辐射的充分屏蔽，本发明此 外规定，屏蔽或该屏蔽的至少一个区域被构造为坐标测量仪的所要 求的测量技术结构的功能部件。这里例如可以涉及机械轴的容器 (Aufnahme)或该轴本身、底板、支架等，而不由此限制本发明。 换句话说，对预防辐射所需的屏蔽完全或部分地由坐标测量仪的测 量技术结构的功能部件承担。

特别存在这种可能性，即坐标测量仪的外壳的底板和至少后壁 的尺寸如此被确定或者由一种材料制造，使得同时达到所要求的屏 蔽。也可以相应地构造底板或侧壁。为此特别规定，对于屏蔽重要 的部件由硬石(如花岗岩)构成。可是也可以使用另外的材料、特 别是人造石，所述另外的材料必要时能够掺入相应的吸收辐射的材 料。

在本发明的特别强调的改进中规定，坐标测量仪的屏蔽或者形 成屏蔽的部件(如壁)是坐标测量仪的功能元件的安装位置。因此 屏蔽部件同时也可以用于安装坐标测量仪(特别是所使用的计算机 层析X射线摄影机)的功能元件，其中功能元件可以是机械轴或者 移动轴(Verfahrachsen)和/或传感器和/或辐射源或者光源。

为了确保充分屏蔽，相比于从测量技术或者静态角度看所需要 的，可以更大地确定用于屏蔽的部件的尺寸。

按照一个特别有创造性的建议规定，给X射线源分配多个传感 器，其穿过对象的辐射角度彼此不同，其中特别是为了测量所述对 象给X射线源分配同时施加X射线的n个传感器，该X射线辐射源 在相继的测量之间相对于对象可以被调整基本角度α并且相继的传 感器分别以与相邻传感器旋转角度α/n的方式布置。

根据本发明的装置包含n个用于X射线辐射的检测器，如此布 置这些检测器，使得利用每一个检测器或者传感器分别以不同的透 射角拍摄透视图像，由此需要减少为了产生层析X射线照片所需的 角度位置。

根据本发明，以一个角度差彼此调准X射线传感器，如下得出 该角度差。使用基本角度，其作为在辐射源和一方面传感器和另一 方面要测量的对象之间的所应用的角度间距的整数倍得出，其中特 别是所述对象处在旋转台上，该旋转台可相对于X射线传感装置旋 转。第二传感器的角度被提高一个值1/(传感器的数目)，第三传 感器的角度被提高一个值2/(传感器的数目)。因此第n个传感器 被提高一个(n-1)/(传感器的数目)。因此得出这种可能性，即 在一次旋转的情况下分析u倍数目的角度位置，其中u＝由n(＝传感 器的数目)与m(＝对象相对于X射线传感装置的定位数目)的乘积。

根据本发明，彼此以旋转台的角度间距的整数倍调准X射线传 感器，其中可以缩短在相应的角位置的透射时间。尽管这样，通过 多倍的传感器接收多倍的X射线，由此降低信噪比。

在一个特别有创造性的改进中规定，在图像拍摄或者图像传输 或图像分析时传感器的多个像素单元分别被合并为一个像素并且通 过计算机的内插法达到或者超过在体积图像(Volumenbild)中的最 初分辨率，其中从具有相应降低的像素数目的图像中计算出该体积 图像。

如此可以在借助于层析X射线摄影法拍摄2D图像之后例如通过 相邻像素的求平均值把当前的2D图像换算成具有较低像素信息的、 分辨率较低的图像。然后从这个分辨率较低的图像中进行3D重构， 以便从不同的2D透视图像中算出三维体素图像。在确定这个体素图 像之后，通过在多个体素之间内插来将该体素图像反过来计算成最 初分辨率的图像。在此甚至能够通过另外应用相同的方式在使用确 定算法的情况下计算附加的体素并因此达到体素图像的较高分辨 率。

以下构思也是特别有创造性的，即在测量期间连续旋转对象， 其中借助于例如机械的或电子的快门或同样作用的措施(如高频调 制)仅仅多次短暂地打开X射线源，以便避免移动模糊。尽管这样， 通过这方式仍然实现测量时间缩短。

在改进中也规定，在利用X射线辐射的不同频谱范围的情况下 可以从对象产生多个层析X射线照片。因此，通过X射线辐射器的 阴极电压确定X射线辐射的频谱范围。典型地(但是纯粹是示范性 的)可以例如以50kV和90kV和130kV的阴极电压对测量对象进行 层析X射线摄影，以便然后从在不同阴极电压的情况下测量结果的 差别、也就是说X射线的光颜色或者X射线辐射频率中推断出系统 的测量偏差(比如赝象)的大小并且然后对其进行修正。

也可以拍摄对象的多个层析X射线照片，其中可以借助于机械 旋转回转轴或通过使用多个检测器以不同角度来改变在容纳对象的 旋转台的旋转轴与X射线源和所分配的传感器之间的角度，其中所 述传感器特别是沿着平行于旋转台的轴的直线延伸。

为了提高层析X射线照片的分辨率可以拍摄多个照片，在这些 照片之间使传感器或者对象移动一个小于传感器灵敏元件的边缘长 度的间隔。

此外本发明规定，彼此平行延伸的X射线穿透所述对象。为此 借助于适当的设备使X射线辐射平行。

此外或者可代替地存在这种可能性，即借助于在要测量的对象 和X射线源/传感器之间的平移相对运动来拍摄大于传感器表面的范 围。

为了也对在X射线辐射方面只表现出微小对比度的工件进行拍 摄，本发明规定，由以下材料围绕所述对象，该材料比所述对象本 身具有更高的吸收。因此在例如由原子质量数较低的物质(例如锂) 形成的测量对象的情况下通过以下方式改善以层析X射线摄影法所 确定的2D透视图像的对比度，即用较重的材料浇注测量对象。因此 从测量对象的底片形式(Negativform)获得足够对比度的图像，所 述图像又能够表示测量对象。

为了实现测量优化，可以用不同的传感器进行测量。为此规定， 除了X射线源和分配给所述X射线源的传感器之外在该装置中设置 有用于以测量技术方式检测对象的另外的传感器，诸如机械探测 器、激光检测器、图像处理传感器，这些传感器必要时布置在独立 的移动轴上。

在移动轴上也可以布置用于拍摄层析X射线照片所需的、用于 旋转所述对象的旋转轴，由此在旋转轴的方向上扩展测量范围。换 句话说，可以在旋转轴的方向上调整所述对象。

一个用于校准坐标测量仪中的X射线传感装置的、特别有创造 性的建议规定，用触觉和/或光学传感装置测量要测量对象的标记点 并从中确定几何特征(如直径或间隔)，其中所述几何特征在利用X 射线传感装置确定了相同的几何特征之后被考虑用于校准X射线传 感装置。

因此通过触觉和/或光学传感装置所确定的、标记点的测量结果 (如测量体积的边缘区域)可以被考虑用于校正通过阈值方法从3D 体素数据中所产生的测量云点(Punktwolke)。

按照层析X射线摄影法所使用的阈值运算获得3D云点，所述3D 云点可以以ASCI格式或STL格式表示。在以触觉或光学方式所确定 的测量点之间如此修正云点，使得在触觉和/或光学测量与层析X射 线摄影测量之间的偏差变为最小值。在这种情况下，在触觉和/或光 学测量点之间进行内插用于确定偏差。

在借助于3D重构计算体素时，以用触觉或者光学反测量 (Gegenmessung)所确定的校正值来改变体素的位置，所述位置处 在被层析X射线摄影的对象的材料边界(测量体积的边缘)。接下 来通过在已测量的校正位置之间的内插来修正在支撑点之间存在的 体素位置。由此在三维空间内产生不规则的体素网格，其中体素位 置与原始体素图像相比更好地对应于实际的对象几何形状。然后有 利地以规则的网格对该体素图像重采样。这通过以下方式实现，即 预先确定体素图像的额定网格并且对于额定网格的每一个点根据位 于周围的体素幅度通过内插法算出新的体素幅度。

为了达到高的测量可靠性并且能够以简单的方式几何校准X射 线传感装置(计算机层析X射线摄影机)，本发明建议，在针对确 定的放大倍数和测量范围进行一次测定之后，X射线源和X射线检测 器的位置与所属的校准数据一起被存储并且然后可以按软件控制方 式在不进行另外的重新校准的情况下被任意提取用于接下来的测 量。

换句话说，根据本发明规定，在坐标测量仪的一次测定过程中 以测量技术方式来检测并存储对于具有确定的放大倍数或确定的测 量范围的层析X射线摄影法所必需的所有设定参数(层析X射线摄 影或者坐标测量仪的不同轴的位置属于此)、以及分配给所述位置 的放大倍数值和另外校准数据(包括用于相对于通过所分配的位移 测量系统提供的位置测量值来定位轴的校正值)。然后在坐标测量 仪的正常运行中通过操作员按压按钮或通过从CNC程序调用来提取 这些已存储的值，机器向相应的位置移动并且在随后的测量过程中 使用所属的校准数据。

特别规定，通过坐标测量仪的测量程序自动地调用事先已测定 的放大倍数和测量区域设定，并且该设备的相应硬件组件被定位。

此外存在这种可能性，即同步移动X射线源和X射线检测器， 以便仅仅改变放大倍数和/或测量范围，或者彼此独立地移动X射线 源和X射线检测器，以便改变放大倍数和/或测量范围。

也存在这种可能性，即预先测定并存储所有对于X射线测量(层 析X射线摄影法)所必需的设定并且在相应的X射线测量过程(如 在层析X射线摄影过程)中不再需要测定过程。

通过测定过程和/或相应校正旋转中心偏移，可以用软件实现旋 转中心调准。

一种改进规定，借助于标准样件来确定层析X射线摄影法的放 大倍数和/或关于X射线源和X射线检测器的旋转中心位置，该标准 样件包括至少两个球体。特别地规定该标准样件包括四个球体。

特别地，用于在坐标测量仪中确定旋转中心位置的方法的特征 在于以下方法步骤：

-在旋转轴上定位包括四个在矩形(比如正方形)的角上所布 置的球体的四球体标准样件，其中已知或者已校准球体的彼此间 隔，

-如此旋转四球标准样件，使得被撑开的平面平行于检测器，

-在检测器的测量区域内测量四球位置，

-从四个已测量的球体距离、额定的球体距离和检测器的额定 的像素大小中计算出平均的放大倍数M1，

-使旋转轴旋转180°，

-测量在图像中的四个球体位置，

-从四个已测量的球体距离、额定的球体距离和检测器的额定 的像素大小中计算出平均的放大倍数M2。

根据在旋转之前和之后四个球体位置按照如下公式计算旋转中 点的Y位置：Pdyn＝(Pkyn1*M2+Pkyn2*M1)/(M1+M2)，其中Pdyn： 对于球体n来说旋转轴在检测器上的Y位置，Pky1：在旋转角度为 0°的情况下球体n的Y位置，Pkyn2：在旋转角度为180°的情况下球 体n的Y位置，M1：在旋转角度为0°的情况下平均放大倍数，M2： 在旋转角度为180°的情况下平均的放大倍数。

也存在这种可能性，即用坐标测量仪测量所述对象，该坐标测 量仪除了X射线传感装置(计算机层析X射线摄影机)外还具有另 外的传感器，使得可以借助于触觉和/或光学传感装置实施测量，其 中应当特别提及触觉-光学测量。因此存在这种可能性，即通过以触 觉或光学方式所获得测量点来校正所述测量对象的用X射线传感装 置或者层析X射线摄影法所测量的测量云点、或校正从中所算出的 三角测量的面积单元，其中在以触觉和/或光学方式所测量的校正点 之间可以进行内插。

也可以在用触觉和/或光学传感装置所获得的校正点之间在考 虑通过X射线测量(如层析X射线摄影法)所获得的云点的功能曲 线的情况下进行内插和/或通过考虑标称CAD模型进行内插。

另一个建议规定，首先借助于X射线(层析X射线摄影)和以 触觉和/或光学方式采样测量对象类型的标准部分(Musterteil)， 从两种测量的差值中算出用于校正被层析X射线摄影的测量值的校 正网络，并且在测量系列部分(Serienteil)时利用一次所确定的 校正值来修正层析X射线摄影测量。

与之相关的方式应当被如此理解，即在第一测量过程中借助于X 射线以层析X射线摄影法和以触觉或光学方式测量所述测量对象的 典型代表的多个测量点。在这种情况下，在触觉和/或光学测量中也 用非常多的测量点工作，以便达到足够密的校正网络。然后从中对 于要层析X射线摄影的对象的每一个表面位置确定相应的校正值， 其中从触觉和/或光学测量值与层析X射线摄影测量值的比较中得出 该校正值。在稍后对另外部分的层析X射线摄影时，直接利用所述 校正值。不需要再次的触觉或光学反测量。

因此规定，对测量对象的已校准部分进行层析X射线摄影并从 在测量时的测量偏差中算出用于校正层析X射线摄的测量值的校正 网络，并且在测量系列部分时利用事先已调准的校正值来调准层析X 射线摄影的测量。

在对系列部分进行测量时，附加地可以考虑以光学和/或触觉方 式所测量的各个校正点。

为了进行校正，可以通过操作员图形地在通过层析X射线摄影 法所确定的云点处确定触觉和/或光学测量点，并且然后通过坐标测 量仪自动测量。

一种改进规定，为了进行校正，通过操作员图形地在基于要测 量部分的CAD模型上确定触觉和/或光学测量点，并且然后通过坐标 测量仪自动测量。在此，可以通过自动的算法在基于要测量部分的 CAD模型的表面上几乎均匀或均匀分布地通过坐标测量仪自动地测 量触觉和/或光学测量点用于校正。也可以通过操作员图形地在CAD 模型上确定触觉和/或光学测量点用于校正，并且在加载CAD模型之 后通过坐标测量仪自动测量。

此外本发明指明，在层析X射线摄影过程中原则上还对校准体、 特别是球体装置一起进行层析X射线摄影，并且从中确定转轴相对 于坐标测量仪和/或相对于X射线源和/或相对于X射线传感器的相 对位置并且接下来进行数学校准。在此可以用光学和/或触觉传感器 确定校准体在旋转轴上的位置并且考虑用于校正旋转轴的位置。

但是，特别规定，校准体(如至少两个校准球体)被藏入支架、 也就是说以下材料的要测量对象的旋转台中，该材料具有对X射线 较低的吸收。因此通过检测校准体可以对旋转台上的测量对象进行 定位，因为借助于校准体可以确定旋转点位置、也就是旋转台的旋 转轴。

根据本发明，可以用X射线传感装置和/或用触觉传感装置和/ 或用光学传感装置以测量技术方式确定转动轴相对于X射线源和X 射线检测器的空间位置，并且在对测量对象的层析X射线摄影时在 数学上修正该位置偏差。

特别是通过2D单个图像的转动和/或平移和/或变形来校正与额 定位置相偏差的旋转轴位置。

此外在重构算法中可以考虑与额定位置相偏差的旋转轴位置。

本发明的另一个建议规定，通过使用触觉和/或光学传感器和/ 或层析X射线摄影法确定在测量仪的旋转台上的并因此在机床坐标 系中的测量对象的位置，并且接下来以2D透射模式在X射线传感器 的所测定的位置处通过量具利用图像处理方法测量所述测量对象。

通过这种措施解释根据本发明的坐标测量仪的另一使用原理， 在该坐标测量仪中集成有X射线传感装置。如此产生了这种可能性， 即在2D透视图像中进行测量。通常这是不可能的，因为在测量对象 的当前的放大倍数是未知的；因为不知道在X射线光程中测量对象 的位置，然而按照射线定理该位置明显确定放大倍数。如果现在用 光学和/或触觉传感装置准确地确定测量对象在坐标测量仪中的位 置，则从该位置中已知当前被透射的测量对象的放大倍数，并且能 够使用X射线传感器用于利用图像处理方法进行二维测量。

通过设备软件可以自动控制X射线检测器，使得在真正的层析X 射线摄影过程期间将检测器定位到X射线源的辐射锥体内并且在这 段时间之外使检测器在辐射锥体外部处于停留位置。

通过这种措施使X射线传感器的照射负荷最小并且因此延长其 寿命。

特别有创造性地规定，多传感器坐标测量仪的图像处理传感装 置和X射线传感装置配备有相同的图像处理硬件和相同的图像处理 软件或者其中一部分。在此，从图像处理传感装置中已知的图像处 理方法同样可以应用于X射线传感装置。

此外本发明规定，在重构之前对2D-X射线图像进行变形校正和 /或亮信号校正和/或暗信号校正和/或数学平移和/或数学旋转和/ 或重新采样方法和/或线性特征曲线校正和/或图像处理过滤。

不仅从独立权利要求中、而且也从从属权利要求中得知本发明 的优选改进。

不仅由权利要求、从该权利要求获得的特征(本身和/或以组合 方式)而且由从下面的附图说明中得知的优选实施例中得出本发明 的另外细节、优点和特征。

图1示出多传感器坐标测量仪的原理示意图，

图2示出3D计算机层析X射线摄影机的功能原理，

图3示出坐标测量仪的另一原理示意图，

图4示出X射线源和所分配的传感器的第一布置的原理示意 图，

图5示出X射线源和所分配的传感器的第二布置的原理示意 图，

图6示出图像分析的原理示意图，

图7示出阐述用于提高层析X射线照片的分辨率的方法的原理 示意图，

图8示出校准体的原理示意图，

图9示出具有校准体的旋转台的原理示意图，

图10示出方框图，以及

图11示出用于阐述校正方法的原理示意图。

在图1中在原理上示出了组合使用X射线传感装置和光学与触 觉传感装置的坐标测量仪，同时本发明教导在基本特征方面也适用 于这样的坐标测量仪，所述坐标测量仪除了计算机层析X射线摄影 机之外不包含附加的传感装置。

在平行于坐标测量仪的X轴的轴18上布置有旋转台2。测量对 象3位于该旋转台上并且因此可以围绕旋转轴18被转动并且在X方 向上通过轴18被移动(双箭头)。在平行于Y轴的滑块4上布置两 个平行于Z轴的轴5、6。在机械轴5上存在X射线辐射用的传感器7 和图像处理传感器8。在机械轴6上附加地存在触觉传感器9。在X 射线传感器7的对面布置有X射线源10，该X射线源可选择性地在Y 方向上移动或可以被固定安置。在图像处理传感器8的对面存在透 射光源11。如此设计沿着坐标测量仪的X、Y或者Z轴的机械轴或者 滑块，使得在坐标测量仪内或者上所安装的传感器分别可以覆盖旋 转台2上的整个测量区域。

通过在多传感器坐标测量仪内集成计算机层析X射线摄影机 (CT)创造完全新的可能性。使利用层析X射线摄影机的快速、无 损的完整测量与利用触觉或光学传感装置的对功能尺寸的高精度测 量相结合。在此根据本发明规定，X射线传感装置(传感器、射线源) 可以对应于第二传感装置(例如图像处理传感器、透射或反射光源、 或必要时具有所分配的图像处理传感器的触觉传感器)在坐标测量 仪中被定位，也就是与第二传感装置等价地布置X射线传感装置。 在此X射线传感器可以与至少所述触觉传感器和/或光学传感器布置 在公共的机械轴上，或者布置在分离的机械轴上，该独立机械轴以 与用于触觉和/或光学传感器的机械轴类似的方式工作。

应当根据图2再一次阐述3D计算机层析X射线摄影机的功能原 理。在此采用对于从图1可得出的元件相同的附图标记。

工件3被放置在旋转台2上并且用X射线透射。例如以表面检 测器形式的传感器7把X射线图像变换为数字的2D图像用于进一步 处理。使对象3旋转360°并且在多个旋转位置拍摄X射线图像。接 下来在2D图像的基础上进行测量点的3D重构，该3D重构描述了要 测量的所有工件几何形状。通过集成一个或多个另外的传感器8、9 可以扩展计算机层析X射线摄影机的使用范围。利用图像处理传感 器8能够以透射光和反射光全自动测量复杂的、对比度极差的工件。 提及的探测系统能够实现对不能到达的光学特征的高精度测量。

存在以下可能性，即以同步方式、也就是在彼此保持相同距离 的情况下相对于对象3调整传感器7和X射线源10。由此存在测量 范围匹配的可能性，其中该测量范围匹配必要时可以自动实现。可 代替地，也可以相对传感器7调整对象3，以便因此能够匹配于工件 大小并且匹配于精度要求。如果朝向传感器7调整对象3，则得出较 低的放大倍数，相反在朝向X射线源10调整对象3的情况下可以获 得高的放大倍数。在X射线源10相对于对象3静止的情况下也可以 调整传感器。

根据本发明的教导特别提供如下优点：

·在测量过程中完全检测工件的所有规则的和自由的几何形 状，

·测量内部几何形状和不可到达的特征(例如被遮盖的边缘、 侧凹)，

·利用触觉或光学传感装置高精度测量功能尺寸，

·通过多传感装置反馈层析X射线摄影的测量结果，

·在测量进程中利用层析X射线摄影机和其它的传感器组合测 量，

·对形状、尺寸和位置的2D与3D测量，

·用于在X射线图像中2D测量的广泛功能，

·与3D-CAD模型相比较，3D额定-实际比较作为3D偏差表示，

·从所获得的CT数据中产生3D-CAD数据。

根据图6阐述了另一个具有本发明特征的方法，借助于该方法 能够压缩数据，而不必忍受关于分辨率的缺点。更确切地说根据相 应的教导甚至存在这样的可能性，即超过原始分辨率。这是根据2D 图像阐述的。

在图6中正方形表示2D图像的像素。例如通过从相邻像素中求 平均值把现有的2D图像换算成具有较少像素信息(像素表示为叉) 的分辨率较低的图像。然后从低分辨率的相应2D透视图像中实现3D 重构用于计算三位的体素图像。在确定该体素图像之后通过在多个 体素图像之间的内插把在从图6所得出的2D图示中同样通过叉所模 拟的体素图像反过来计算成原始分辨率的图像，使得同样在2D图示 中再度得出具有正方形的图像。此外存在这样的可能性，即通过继 续应用相同的实施方式计算附加的体素，以便达到体素图像的较高 分辨率。这用圆表示。

通过这种方式可以快速计算，因为首先可以基于较低的分辨 率，而最终不必忍受分辨率的损失，甚至可能超过该分辨率。

参考图7应当阐明另一根据本发明的方法，通过该方法可以提 高层析X射线照片的分辨率。为此拍摄多张照片，在这些照片之间 传感器相对于对象或者对象相对于传感器移动一段距离，该距离小 于传感器的敏感元件的边缘长度。因此在图7中所应用的X射线检 测器(传感器)的分辨率用被标记为正方形的像素来表征。在层析X 射线摄影法中，在每个旋转位置不仅在X射线检测器的被标记为正 方形的位置拍摄图像、而且在X射线检测器的用X表示的圆的位置、 而且也在X射线检测器的用Y表示的圆的位置、而且在X射线检测 器的用Z表示的圆的位置拍摄图像。所有图像被拼合成为一个图像 并且在层析X射线摄影法重构过程中作为整体考虑。因此达到与通 过检测器以物理方式得出的相比达到更高的分辨率。

为了关于X射线源10或者传感器7确定层析X射线摄影法的放 大倍数和/或图1中旋转台2的旋转中心，可以使用一个标准样件， 其在图8的实施例中用50表示。在该原理示意图中由以下材料构成 的支座54以支撑脚52为出发点，该材料对X射线具有低的吸收。 在支架54中布置至少两个由强烈吸收X射线的材料(比如钢)构成 的球体56、58。该标准样件50然后被布置在层析X射线摄影机的旋 转台60上，该旋转台对应于图1的旋转台2。旋转台60可以围绕轴 62旋转，该轴可以与坐标测量仪的X轴重合。现在，通过在球体标 准样件50的不同旋转位置测量球体56、58相对于X射线传感器7 的位置来确定用于在坐标测量仪内部确定层析X射线摄影机旋转台 62的位置的测定过程。

如果确定放大倍数，则需要在到传感器7的两个不同的距离进 行测量。

为了达到较高的精度，标准样件50可以具有两个另外的球体 64、66。

下面应当描述，怎样借助于一个标准样件确定在X射线源10和 传感器7之间的距离，该标准样件在该实施例中由四球体标准样件 组成，所述四球体标准样件包含四个布置在正方形角上的球体。

·已知球体的间隔(已校准)，

·四球体标准样件被布置在旋转轴上，

·如此旋入四球体标准样件，使得撑开的平面平行于检测器，

·在图像中在位置Z1处测量四个球体位置，

·从四个已测量的球体距离中计算平均放大倍数M1，

·额定的球体距离和检测器的额定的像素大小，

·旋转轴在源(或垂直于轴的源和检测器)的方向上移动，

·在图像中在位置Z2处测量四个球体位置，

·从四个已测量的球体距离中计算平均放大倍数M2，

·额定的球体距离和检测器的额定的像素大小，

·按照下面的等式计算源检测器的间隔：

AQD＝dZ*M1*M2/(M2-M2)

其中：

AQD：源检测器的间隔

M1：在位置Z1处的放大倍数

M2：在位置Z2处的放大倍数

dZ：在位置Z1和Z2之间的距离

·从下面的等式中计算源到Z1的距离：

D1＝dZ*M2/(M1-M2)

·从下面的等式中计算源到Z2的距离：

D2＝D1+dZ＝dZ*M1/(M1+M2)

·按照下面的等式计算在检测器上圆锥轴(Kegelachse)的位 置：

Pd＝(Pkn1*D1-Pkn2*D2)/dZ

其中：

Pd：圆锥轴位置与检测器中心的偏差矢量

Pkn1：在位置Z1处球体n在检测器上的位置矢量

Pkn2：在位置Z2处球体n在检测器上的位置矢量

·对于每个球体位置从四个偏差矢量中计算平均的偏差矢量，

如下实现用于同样基于具有在正方向的角上所布置的球体的四 球体标准样件来确定旋转轴中点的Y位置的方法：

·已知球体的间隔(已校准)，

·四球体标准样件被布置在旋转轴上，

·如此旋入四球体标准样件，使得撑开的平面平行于检测器，

·在图像中测量四个球体位置，

·从四个已测量的球体距离中计算平均放大倍数M1，

·额定的球体距离和检测器的额定的像素大小，

·使旋转轴旋转180°，

·在图像中测量四个球体位置，

·从四个已测量的球体距离中计算平均放大倍数M2，

·额定的球体距离和检测器的额定的像素大小，

·按照下面的等式根据在旋转之前或之后四个球体位置计算旋 转中点的Y位置：

Pdyn＝(Pkyn1*M2+Pkyn2*M1)/(M1*M2)

其中：

Pdyn：对于球体n来说旋转轴在检测器上的Y位置，

Pkyn1：在旋转角为0°的情况下球体n的Y位置

Pkyn2：在旋转角为180°的情况下球体n的Y位置

M1：在旋转角为0°的情况下平均的放大倍数

M1：在旋转角为180°的情况下平均的放大倍数。

从图3至图5中可以得出根据本发明教导的另外特别有创造性 的特征。在此，在图3中同样单纯在原理上示出了具有外壳112的 坐标测量仪110，该外壳112包含底板114、后壁116、侧壁118、 120以及顶壁122，顶壁也称作盖板。

在图中用附图标记124、126和128表示坐标测量仪的X轴、Y 轴和Z轴。在外壳112的后壁116的内侧130上导向装置在X方向 上延伸，沿着所述导向装置、也就是在X方向124上可以调整旋转 台134的支架132，要测量的对象136被布置在该旋转台上。换句话 说，旋转台134被布置在X轴124上。

导向装置沿着Y轴126延伸，支座138可以沿着该导向装置移 动。支架140从该支座138出发可以沿着Z轴128移动。

此外，X射线源142以底板114为出发点，所述X射线源的X 射线辐射透射过在旋转台134上所布置的对象136。X射线辐射在其 侧由相应适当的传感器(如CCD传感器)检测，所述传感器对X射 线辐射是灵敏的。

此外，传感器144以Z轴128为出发点、也就是说在该实施例 中以支架140为出发点。在此可能涉及对坐标测量仪常用的传感器， 也就是例如触觉或光学传感器。因此不仅可以按层析X射线摄影方 式、而且也可以按触觉或光学方式、如用图像处理传感器、激光测 距传感器等进行测量。

由于使用X射线，要求坐标测量仪110向外在足够的范围内被 屏蔽。为此，根据本发明规定，至少几个支撑部件发挥屏蔽作用。 因此，例如底板114和/或后壁116如此被确定大小或者被构造，使 得确保所要求的屏蔽作用。

在此，相应的壁114、116同时发挥对于测量技术结构所必需的 作用，也就是在该实施例中针对X轴和Y轴的导向。

附加的存在这种可能性，即不具有足够屏蔽作用的支撑壁在内 表面侧和/或外表面侧配备有抑制辐射的层146。这里特别是涉及铅 板。

关于支撑壁、特别是发挥屏蔽作用的壁，优选地应该使用硬石、 (比如花岗岩)或相应的材料。也可以考虑人造硬石(比如聚合混 凝土)，其在要求范围内可以掺入吸收X射线的材料、比如磁铁矿 或类似材料。

根据本发明，坐标测量仪110的外壳112或者外壳的一部分发 挥双重作用，也就是所要求的屏蔽的功能以及测量技术结构的功能 部件的功能。因此得出一个紧凑的构造。

为了实现较高的测量密度或者在相应的测量位置只必须容忍少 量的辐射时间，在不损害测量精度的情况下，根据图4的图示规定， 同时(也即在对象136的每个测量位置)以不同的透射角度拍摄多 张层析X射线照片。因此，在图4中根据按照图3的实施例，旋转 台134以底板114为出发点，在该旋转台134上布置有未示出的要 测量的对象，其中由来自X射线辐射源148的X射线辐射150透射 该对象。在该实施例中，由总共三个X射线传感器152、154、156 检测该放射，使得在对象的测量位置中产生三张不同透射方向的层 析X射线照片。在每个测量位置、也就是旋转台34的每个角度位置 读取传感器152、154、156，并且获得层析X射线照片的投影图像。 在此，如此设计传感器152、154、156的角度位置，使得在传感器 152、154、156之间的角度分别相差在X射线摄影机的运行中所应用 的、旋转台136的角间距的整数倍，其中第二和第三传感器154、156 以相对于前面的第一传感器152或者第二传感器154旋转三分之一 角间距的方式被布置。

为了拍摄要测量对象136的多张X射线照片，其中在旋转台154 的旋转轴158和X射线辐射150之间的角度从表面上被改变，在图5 的实施例中示范性地以与X射线辐射源148的主辐射方向成不同角 度的方式布置三个传感器160、162、164，由此模拟X射线辐射源到 旋转轴158的从表面上看的偏差。

在图5中绘出的双箭头166应当用符号表示，可以沿着平行于X 轴的旋转轴158调整旋转台134。

正如根据图9在原理上所表明的那样，在层析X射线摄影法中 原则上对优选地球体300、302形式的校准体一起进行层析X射线摄 影，由此得出旋转台134的旋转轴158的相对位置，在该旋转台上 布置有要测量的对象136。球体300、302可以被布置在固定件304 内，该固定件表现出对X射线低的吸收，而球体300、302是强吸收 的并且例如由钢构成。因此在层析X射线摄影期间可以无问题地确 定旋转轴158相对于坐标测量仪或者X射线源10或者传感器7的位 置并且接下来进行数学校正。

根据本发明，在坐标测量仪中借助于触觉和/或光学传感装置拍 摄在测量对象上的测量点，并且为了校正考虑利用X射线传感装置 所确定的测量点。这也应当根据图11来阐明。从该图中可以得出相 应的校正方法的原理。因此，在图11a中示出测量对象400，其中在 所选择的点上以触觉和/或光学方式测量该测量对象400。相应的测 量点例如用参考数字402、404、406表示。在接下来在同一坐标测 量仪中进行的层析X射线摄影中，在被层析X射线摄影的云点408 中获得由于层析X射线摄影法的典型误差所改变的形状。这例如可 能是层析X射线摄影典型的赝象。在可供使用的利用光学和/或触觉 传感装置准确测量的测量点(其在图11b中再一次被绘出)的基础 上校正被层析X射线摄影的测量点的位置。在此，在以触觉和光学 方式所测量的测量点之间进行内插。然后作为结果获得几何校准 的、以层析X射线摄影方式所测量的云点410，其比X射线照片的原 始数据更好地对应于测量对象400的形状。这示出图11b和11c的 比较。

在实施测量和分析测量结果时，使用于在透射光方法中(必要时 也在反射光方法中)用可见光进行测量的图像处理传感装置与同X 射线传感装置相同的图像处理分析单元或者相同的图像处理板耦 合。然后可以按软件控制方式在两个传感器之间进行切换并且以相 同的硬件进行数字化并计算。这在原理上通过图10阐明，在该图中 图像处理传感装置500和X射线传感装置502与相同的图像处理板 504连接，以便可以按前面描述的方式工作。