DE19611617A1 - Three-dimensional precision test body for acceptance and monitoring of coordinate measuring units - Google Patents
Three-dimensional precision test body for acceptance and monitoring of coordinate measuring unitsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen neuartigen Präzisions-Prüfkörper, der nach Syste matik /1/ unter dreidimensionale 3D-Prüfkörper in der Ausführung eines Qua der-Lochkörpers einzuordnen ist. Aufgrund der Beschaffenheit des Prüfkörpers kann das Scanning-Verfahren (schnelle Meßpunktaufnahme bei kontinuierli chem Taster-Probe-Kontakt) für Abnahme- und Überwachungsmessungen an Koordinatenmeßgeräten mit messendem 3D-Tastkopf eingesetzt werden.The invention relates to a new type of precision test specimen according to Syste matik / 1 / under three-dimensional 3D test specimens in the execution of a Qua the hole body is classified. Due to the nature of the test specimen can use the scanning method (fast measurement point acquisition with continuous chem probe-sample contact) for acceptance and monitoring measurements Coordinate measuring devices with a measuring 3D probe are used.
Eine zum Prüfkörper gehörende spezielle Tasterkonfiguration ist so aufgebaut, daß sie weitgehend thermisch stabil ist und vereinfacht kalibriert werden kann. Die Messung der geometrischen Abweichungen von Koordinatenmeßgeräten, die Ermittlung der entsprechenden Korrekturwerte sowie deren Speicherung und Berücksichtigung in der Systemsteuerung wird automatisierbar.A special probe configuration belonging to the test specimen is designed so that it is largely thermally stable and can be easily calibrated. The measurement of the geometric deviations from coordinate measuring machines, the determination of the corresponding correction values and their storage and consideration in the system control becomes automatable.
Wie alle Prüfmittel unterliegen auch Koordinatenmeßgeräte der Abnahme durch die Hersteller und der Überwachungspflicht durch die Einrichtungen, die sie in Produktion oder im Dienstleistungsbereich einsetzen. Die Abnahme- und Überwachungsmessungen dienen dem Maßanschluß an kalibrierte Normale und damit dem Nachweis der Einhaltung von spezifizierten Meßunsicherheiten. Im Zusammenhang mit einer entsprechenden Dokumentation wird damit auch die Rückverfolgung von Meß- und Prüfergebnissen gesichert.Like all test equipment, coordinate measuring machines are also subject to acceptance by the manufacturers and the duty of supervision by the bodies that use them in production or in the service sector. The decrease and Monitoring measurements are used to connect to calibrated standards and thus proof of compliance with specified measurement uncertainties. In connection with a corresponding documentation it will also the traceability of measurement and test results ensured.
Für Genauigkeitsüberprüfungen im Rahmen von Abnahme- und Überwa chungsmessungen an Koordinatenmeßgeräten, aber auch an Meßrobotern und messenden Werkzeugmaschinen, sind unterschiedliche Prüfkörper im Einsatz. Je nach vorrangiger Zweckbestimmung sind sie in Dimensionalität, Material sowie Anzahl, Lage, Gestalt und räumlicher Anordnung von Antastform elementen unterschiedlich ausgebildet.For accuracy checks as part of acceptance and monitoring measurements on coordinate measuring machines, but also on measuring robots and measuring machine tools, different test specimens are used. Depending on the primary purpose, they are in dimensionality, material as well as the number, location, shape and spatial arrangement of the probing shape elements trained differently.
Eine Systematik der Bezeichnungen und Ausführungen von Prüfkörpern für Koordinatenmeßgeräte mit mechanischer Antastung findet sich in /1/.A system of the names and designs of test specimens for Coordinate measuring machines with mechanical probing can be found in / 1 /.
Insbesondere werden entsprechend der Richtlinie VDI/VDE 2617 oder ANSI/ASME B89.1.12M-1985 folgende Maßverkörperungen und Prüfkörper verwendet:In particular, according to the VDI / VDE 2617 or ANSI / ASME B89.1.12M-1985 following standards and test specimens used:
- - Endmaße und Stufenendmaße in unterschiedlicher Länge und Ausführung;- Gauge blocks and step gauges in different lengths and designs;
-
- Zweidimensionale Prüfkörper-Einrichtungen nach VDI/VDE 2617 Bl. 5,
z. B. sog. "Kugelplatten"in unterschiedlichen Ausführungen hinsichtlich
Material, Kugelbefestigung, Kugel- Durchmesser und -Abstand, Aufstellung,
oder
sog. "Lochplatten"in unterschiedlichen Ausführungen hinsichtlich Material, Abstand und Durchmesser der Zylinderbohrungen, Aufstellung usw. - Two-dimensional test specimen facilities according to VDI / VDE 2617 sheet 5, z. B. so-called "ball plates" in different versions with regard to material, ball attachment, ball diameter and distance, installation, or
So-called "perforated plates" in different versions with regard to material, distance and diameter of the cylinder bores, installation, etc. - - Meßaufgabenorientierte Prüfkörper unterschiedlicher Größen und mit besonderer Gestalt und Anordnung unterschiedlicher Antastformelemente.- Test object oriented test specimens of different sizes and with special shape and arrangement of different probing elements.
Für die Überwachung von taktilen Koordinatenmeßgeräten zum Nachweis der Einhaltung der zulässigen Längenmeßunsicherheit wurden in jüngster Zeit ver stärkt Kugelprüfkörper-Einrichtungen nach VDI/VDE 2617 Bl. 5 eingesetzt.For the monitoring of tactile coordinate measuring machines to prove the Compliance with the permissible length measurement uncertainty has recently been ver strengthens ball test facility according to VDI / VDE 2617 sheet 5.
Kugelprüfkörper-Einrichtungen werden von einer Reihe Firmen (z. B. Carl ZEISS Oberkochen, Kolb & Baumann Aschaffenburg, Fa. Retter Albstadt) in unterschiedlichen Ausführungen bzgl. Größe, Kugelanzahl, Kugeldurchmesser, Kugelhalterungen und verwendeter Werkstoffe sowie mit unterschiedlich kon zipierten Aufstellvorrichtungen hergestellt und angeboten. Namhafte Koordina tenmeßgeräte-Hersteller haben CNC-Steuerprogamme für Meßabläufe und Auswertungen entwickelt und bieten diese als Teil von Software-Optionen zu ihrer Geometrie-Software an bzw. nutzen sie selbst im firmeneigenen techni schen Service für Kalibrierung und Überwachung von Koordinatenmeßgeräten.Ball test specimen devices are used by a number of companies (e.g. Carl ZEISS Oberkochen, Kolb & Baumann Aschaffenburg, Retter Albstadt) in different versions with regard to size, number of balls, ball diameter, Ball mounts and materials used as well as with different con designed and manufactured stand devices. Well-known coordina Manufacturers of measuring instruments have CNC control programs for measuring procedures and Developed evaluations and offered them as part of software options your geometry software or use it yourself in the company's own techni service for calibration and monitoring of coordinate measuring machines.
In zahlreichen Groß- und mittelständischen Betrieben ist die Überwachung von Koordinatenmeßgeräten mit Kugelprüfkörper-Einrichtungen etabliert.In numerous large and medium-sized companies, the monitoring of Coordinate measuring devices with ball test equipment established.
Diese Überwachungsmethode ist jedoch mit einigen gravierenden Nachteilen bzw. Unzulänglichkeiten verbunden, wie nachfolgend näher beschrieben wird:However, this monitoring method has some serious disadvantages or shortcomings, as described in more detail below:
-
- Die Kugelprüfkörper-Einrichtung besteht i. A. aus zwei Komponenten,
der eigentlichen Kugel-Prüfplatte und einer geeigneten Aufstellvorrich
tung.
Die Fertigung und die Montage der Prüfplatte ist aufwendig. Jede der 9, 16 oder 25 Kugeln muß einzeln und verlagerungssicher gefaßt sein, die Antastbarkeit muß aus mind. 5 Richtungen gewährleistet sein. Die Auf stellvorrichtung muß eine verspannungsfreie Auflage und Befestigung der Prüfplatte in waagerechter und senkrechter oder auch in zwei Ebe nen geneigter Stellung erlauben. Bei einer Aufstellung in der XY-Ebene ist durch die 3 Auflagepunkte (bzw. 4 Punkte, wenn der 3. Punkt als Wippe ausgebildet ist) eine Deformation durch das Eigengewicht der Prüfplatte nicht vermeidbar.- The ball test device is i. A. from two components, the actual ball test plate and a suitable set-up device.
The manufacture and assembly of the test plate is complex. Each of the 9, 16 or 25 balls must be individually and securely displaced, the touchability must be guaranteed from at least 5 directions. The setting device must allow a tension-free support and mounting of the test plate in a horizontal and vertical position or in two inclined positions. When set up in the XY plane, the 3 support points (or 4 points if the 3rd point is designed as a rocker) cannot prevent deformation due to the weight of the test plate. -
- Der Kalibrieraufwand für die Prüfplatte ist erheblich. Es sind die räumli
chen Positionen aller Kugeln in mehreren Meßläufen zu bestimmen. Die
Unsicherheit der Raumpositionen ist im Vergleich mit den derzeit an
Präzisions- Koordinatenmeßgeräten erreichbaren Längenmeßunsicher
heiten relativ hoch.
Erst- und Nachkalibrierungen sind i. A. mit dem Versand der gesamten Einrichtung an die wenigen für derartige Kalibrierungen ausgerüsteten und zertifizierten Kalibrierlabors des Deutschen Kalibrierdienstes (DKD) verbunden. Thermische und mechanische Einwirkungen beim Transport und bei der Handhabung haben einen nicht rückverfolgbaren Einfluß auf die Gültigkeit der Kalibrierergebnisse. - The calibration effort for the test plate is considerable. The spatial positions of all balls are to be determined in several measuring runs. The uncertainty of the spatial positions is relatively high in comparison with the length measurement uncertainties currently achievable on precision coordinate measuring machines.
Initial and recalibrations are i. A. connected with the dispatch of the entire facility to the few calibration laboratories of the German Calibration Service (DKD) that are equipped and certified for such calibrations. Thermal and mechanical effects during transport and handling have a non-traceable influence on the validity of the calibration results. -
- Aufgrund des thermischen Längenausdehnungskoeffizienten α von ca.
11,5 · 10-6 ¹/K des meist als Trägermaterial verwendeten Stahls, aber
auch wegen der großen Abmessungen der Prüfplatte sowie der Umfeld-Exposition
im Meßvolumen ist die Lage der Kugeln zu einem definierten
Nullpunkt empfindlich gegenüber zeitlichen und räumlichen Temperatur
gradienten.
Hinzu kommen die Unsicherheit bei der Bestimmung des Längenaus dehnungskoeffizienten α selbst und die Deformationen durch Auflage- bzw. Aufspannkräfte.- Due to the thermal linear expansion coefficient α of approx. 11.5 · 10 -6 ¹ / K of the steel mostly used as a support material, but also because of the large dimensions of the test plate and the environmental exposure in the measuring volume, the position of the balls is at a defined zero point sensitive to temporal and spatial temperature gradients.
In addition, there is the uncertainty in the determination of the linear expansion coefficient α itself and the deformations due to support or clamping forces. - - Die einzelnen Meßabläufe in unterschiedlichen Ebenen müssen für Um rüstarbeiten zur Aufstellung, Ausrichtung und Befestigung der Prüfplatte in der nächsten Meßebene unterbrochen werden. Dabei unterliegt die Prüfplatte wiederum mechanischen und thermischen Einflüssen, vor allem der Einwirkung von Körperwärme durch den Anwender.- The individual measuring sequences in different levels must for Um set-up work for setting up, aligning and fastening the test plate be interrupted in the next measuring level. The Test plate again mechanical and thermal influences the influence of body heat by the user.
- - Bei einigen Bauarten von Koordinatenmeßgeräten ergeben sich Beson derheiten und zu beachtende Randbedingungen hinsichtlich Aufstellung und Befestigung des Kugelprüfkörpers durch die andere räumliche Anord nung des Tastkopfes am Koordinatenmeßgerät, anders numerierte Tast stiftrichtungen, eingeschränkte Erreichbarkeit der Kugelreihen im Meßvo lumen oder eingeschränkte Spannmöglichkeiten der Aufstellvorrichtung bei Verwendung eines Drehtisches.- Some types of coordinate measuring machines result in particular units and boundary conditions to be observed with regard to installation and attachment of the ball test specimen by the other spatial arrangement of the probe on the coordinate measuring machine, otherwise numbered probe pin directions, limited accessibility of the rows of balls in the measuring area lumen or limited clamping options of the stand when using a turntable.
-
- Die Verwendung gesonderter Prüfnormale für die Überprüfung der Antast
unsicherheit (i. A. kalibrierte Kugel- und Ringnormale) in Verbindung mit
der Kugel-oder Lochplatte sowie das Softwarekonzept für die Generierung
und Ausführung der CNC-Meßabläufe erfordert, insbesondere bei Abbruch
und Wiederholungen des Meßablaufs, den nochmaligen Ab- und Aufbau
der einzelnen Normale und der Prüfplatte. Dies ist sehr zeitaufwendig,
u. a. auch wegen der durch die o. g. thermischen Einflüsse erforderlichen
Temperierzeiten.
Die Ergebnisunsicherheit erhöht sich auch durch die mit den Rüstarbeiten verbundenen wechselnden Prüfbedingungen.- The use of separate test standards for checking the probing uncertainty (generally calibrated ball and ring standards) in connection with the ball or perforated plate as well as the software concept for the generation and execution of the CNC measuring processes requires, especially when canceling and repeating the Measurement process, the repeated dismantling and assembly of the individual standards and the test plate. This is very time-consuming, among other things because of the tempering times required by the above-mentioned thermal influences.
The uncertainty of results also increases due to the changing test conditions associated with the setup work. - - Jede Kugelposition wird nur mit wenigen Meßpunkten (5 oder 6 Meß punkte am Kugeläquator sowie am Pol) erfaßt. Aufgrund dessen geht die Antastunsicherheit bei der Erfassung der Einzelpunkte stark in das Er gebnis ein. Die Antasttechnologie des Scanning und High-Speed Scan ning für die schnelle Erfassung vieler Meßpunkte und die dadurch siche rere Bestimmung von Formelementen wird nicht genutzt.- Each ball position is only measured with a few measuring points (5 or 6 measuring points) points on the spherical equator and on the pole). Because of this, the Touching uncertainty in the detection of the individual points strongly in the Er result. The probing technology of scanning and high-speed scan ning for the rapid acquisition of many measuring points and the thereby secure Further determination of form elements is not used.
Insgesamt ergibt sich durch die genannten Nachteile bei der Überwachung von Koordinatenmeßgeräten mit Kugelprüfkörper-Einrichtungen eine erhöhte Unsi cherheit für die Aussagen zum Zustand des Koordinatenmeßgerätes hin sichtlich seiner Längenmeßunsicherheit und der ggf. daraus resultierenden Erforderlichkeit servicetechnischer Maßnahmen, wie z. B. Neubestimmung und rechnerische Korrektur der Rechtwinkligkeitsabweichungen der Gerätefüh rungen. Overall, the disadvantages mentioned in the monitoring of Coordinate measuring devices with ball test device facilities an increased unsi security for the statements on the condition of the coordinate measuring machine visually its length measurement uncertainty and any resulting Necessity of service measures, such as B. Redefinition and mathematical correction of the perpendicularity deviations of the device stanchions.
Auch bei gleichzeitigem oder sequentiellen Einsatz mehrerer unterschiedlicher Prüfkörper (Endmaße, Stufenendmaße, Einstellringe, spez. Prüfkörper) wird die Aussagesicherheit für das Abweichungsverhalten des Gesamtsystems Ko ordinatenmeßgerät verringert, weil die Abweichungskomponenten nur einzeln bestimmt und korrigiert werden können. Die Wirkung auf andere spezifizierte Gerätekenngrößen, z. B. die Längenmeßunsicherheit im Raum, ergibt sich als Resultierende von Einzelabweichungen. Abweichungen können also nicht anders als komponentenweise korrigiert werden. So erfordert beispielsweise die Korrektur der Rechtwinkligkeit von zwei Koordinatenachsen zueinander die nachfolgende Prüfung der Längenmeßunsicherheit u₃ in allen 4 Raumdiago nalen des Meßvolumens.Even if several different ones are used simultaneously or sequentially Test specimens (gauge blocks, step gauge blocks, setting rings, spec. Test specimens) will be the Reliability for the deviation behavior of the overall system Ko ordinate measuring device reduced because the deviation components only individually can be determined and corrected. The effect on others specified Device parameters, e.g. B. the length measurement uncertainty in space results as Resulting from single deviations. So deviations cannot be corrected other than component by component. For example, requires the correction of the perpendicularity of two coordinate axes to each other Subsequent examination of the length measurement uncertainty u₃ in all 4 space diago nals of the measuring volume.
Die sequentielle Aufstellung von Maßverkörperungen, Normalen und Prüfkör pern in einem länger dauernden Prüfzyklus für Abnahme- und Überwa chungsmessungen an Koordinatenmeßgeräten stellt immer einen mechani schen und thermischen Eingriff in das Prüf- und zugleich in das zu überprü fende System dar. Dies ist beispielsweise auch bei der Bestimmung von Rechtwinkligkeitsabweichungen mit Endmaßen der Fall, wenn die Endmaße in unterschiedlichen Richtungen je Koordinatensystemebene aufgestellt und gemessen werden müssen.The sequential listing of material measures, standards and test specimens pern in a longer test cycle for acceptance and monitoring measurement on coordinate measuring machines always provides a mechani and thermal interference in the test and at the same time to be checked system. This is also the case when determining Squareness deviations with gauge blocks the case when the gauge blocks in different directions per coordinate system level and must be measured.
Eine Vielzahl unterschiedlicher Prüfkörper und Verfahren erschwert zudem die Vergleichbarkeit von Verfahren und Systemen unterschiedlicher Hersteller und erhöht die Anzahl unterschiedlicher Richtlinien, Vorschriften und Anweisungen für die Abnahme und Überwachung von Koordinatenmeßgeräten. Eine Verein heitlichung auf ein aussagesicheres zertifiziertes Verfahren, das alle wesentli chen Abweichungen mit einem oder wenigen Meßläufen liefert und eine so fortige umfassende Korrektur erlaubt, ist deshalb sehr vorteilhaft.A large number of different test specimens and methods also complicate the Comparability of processes and systems from different manufacturers and increases the number of different guidelines, rules and instructions for the acceptance and monitoring of coordinate measuring machines. An association Standardization on a reliable, reliable procedure that all essential Chen deviations with one or a few measuring runs and so on Continuous extensive correction is therefore very advantageous.
Die besondere Konstruktion des Prüfkörpers, die Wahl des Werkstoffs und die Anordnung der Antastformelemente erlaubt insbesondere unter Nutzung der Antasttechnologie des Scanning die sichere Bestimmung der für die rechneri sche Ermittlung von Korrekturwerten erforderlichen Raumpunkt-Koordinaten. Die bei dem vorgeschlagenen Prüfkörper für die Ermittlung von Korrekturwerten verwendeten Raumpunkte sind die Quader-Eckpunkte, gebildet als Schnitt punkte von jeweils drei aneinandergrenzenden ebenen Quader-Seitenflächen. Die Flächen selbst werden mit dem Scanningverfahren mit hoher Punktzahl in ihrer räumlichen Lage sicher erfaßt. The special design of the test specimen, the choice of material and the Arrangement of the shaped probe elements allows, in particular, using the Probing technology of scanning the safe determination of the for the computer cal determination of correction values required spatial point coordinates. The proposed test specimen for the determination of correction values The spatial points used are the cuboid corner points, formed as an intersection points from three adjacent flat cuboid faces. The areas themselves are scanned with a high score in their spatial location securely detected.
Die feinstbearbeiten ebenen Quaderflächen können auch genutzt werden, um die Geradheit der Führungen in X-, Y- und Z-Richtung in ausgewählten Berei chen des Meßvolumens zu prüfen. Diese Geradheiten sind von besonderer Bedeutung, wenn das Koordinatenmeßgerät zusätzlich mit einer Einrichtung für die Rauheitsmessung ausgestattet ist und die Geradheiten der Führungen in den Achsen als Bezug für die Rauheitsmessungen dienen, d. h. Bezugsge raden/ebenen und Tastsystemanordnung ein sog. Bezugsflächentastsystem bilden. (Die Rauheitsmessung mit Koordinatenmeßgeräten ist in einer Patentanmeldung der Anmelderin Carl Zeiss, Heidenheim (Brenz) vom 09.03.1995 mit dem Aktenzeichen 195 39 148.9 unter dem Titel "Koordinatenmeßgerät mit einer Einrichtung für die Rauheitsmessung" gesondert beschrieben. Der Anmelder ist dort Miterfinder.)The finely machined flat cuboid surfaces can also be used to the straightness of the guides in the X, Y and Z directions in selected areas to check the measuring volume. These straightnesses are special Meaning if the coordinate measuring machine additionally with a device for the roughness measurement is equipped and the straightness of the guides in the axes serve as a reference for the roughness measurements, d. H. Reference ge wheel / planes and touch probe arrangement a so-called reference surface touch probe form. (The roughness measurement with coordinate measuring machines is in a patent application Applicant Carl Zeiss, Heidenheim (Brenz) dated March 9, 1995 with the file number 195 39 148.9 under the title "Coordinate measuring device with a device for the Roughness measurement "is described separately. The applicant is a co-inventor there.)
Das Anbringen von zusätzlichen Antastformelementen (9.1-9.n), Fig. 1 u. Fig. 5, bietet darüber hinaus den Vorteil, daß der gleiche Prüfkörper nicht nur für die allgemeinen Abnahme- und Überwachungsmessungen, sondern auch für eine optionale Kalibrierung/Restfehlerkorrektur von Koordinatenmeßgeräten einge setzt werden kann. (Das erwähnte Verfahren der speziellen Restfehlerkorrektur ist in einer Patentanmeldung der Anmelderin Carl Zeiss, Heidenheim (Brenz) mit Aktenzeichen 195 39 148.9 unter dem Titel "Verfahren zur Koordinatenmessung von Werkstücken" gesondert beschrieben. Der Anmelder ist dort Miterfinder.)The attachment of additional probing elements ( 9.1 - 9 .n), Fig. 1 u. Fig. 5, also has the advantage that the same test specimen can be used not only for general acceptance and monitoring measurements, but also for an optional calibration / residual error correction of coordinate measuring machines. (The aforementioned method of special residual error correction is described separately in a patent application by the applicant Carl Zeiss, Heidenheim (Brenz) with file number 195 39 148.9 under the title "Method for coordinate measurement of workpieces". The applicant is a co-inventor there.)
Mit den ausgeführten Besonderheiten und neuen Einsatzmöglichkeiten kann eine deutliche Abgrenzung des vorgeschlagenen Präzisions-Prüfkörpers zu ei ner von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig entwickelten Bauform erfolgen, bei der die Eckpunkte des Quaderprüfkörpers durch Kugeln repräsentiert werden. Bei einem solchen konstruktiven Aufbau weist der Prüfkörper nur für bestimmte Prüfaufgaben eine hinreichende Tempe raturstabilität auf.With the special features and new possible uses a clear demarcation of the proposed precision test specimen from the Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig developed design take place at the corner points of the cuboid test specimen are represented by spheres. With such a construction the test specimen only has sufficient temperature for certain test tasks maturity stability.
Der Prüfkörper besteht, wie in Fig. 1 u. Fig. 5 dargestellt, aus mindestens zwei prismatischen Bauteilen (1, 2), die aufgrund der Eigenschaften feinstbear beiteter Flächen durch Adhäsionskräfte (sog. Ansprengen, wie von Endmaßen oder Planglasplatten bekannt) temporär fest, aber wieder lösbar verbunden werden können. Dafür muß nur eine äußere Fläche des Bauteils 2 (2) für das Ansprengen feinstbearbeitet werden.The test specimen passes, as in Fig. 1 u. Fig. 5 shown, from at least two prismatic components ( 1 , 2 ), which can be temporarily fixed but detachably due to the properties of finely machined surfaces by adhesive forces (so-called wringing, as known from gauge blocks or plane glass plates). To do this, only an outer surface of component 2 ( 2 ) has to be finely machined for the starting.
Unter Feinstbearbeitung im Sinne dieser Beschreibung wird das Erreichen einer Ebenheit jeder Quaderfläche von < 100 nm sowie einer sehr geringen Oberflächenrauheit (Richtwerte für Ra, Rq ∼ 5-10 nm, Rz, R max ∼ 20-50 nm) verstanden. Achieving is achieved under fine machining in the sense of this description a flatness of every cuboid area of <100 nm and a very low one Surface roughness (guideline values for Ra, Rq ∼ 5-10 nm, Rz, R max ∼ 20-50 nm) Roger that.
Dies sind Forderungen, wie sie u. a. für Planoptik (z. B. Prismen, Plangläser zur Prüfung von Ebenheiten oder für die Meßflächen von Endmaßen nach DIN 861) gelten.These are demands as u. a. for face optics (e.g. prisms, face glasses for checking flatness or for measuring surfaces of gauge blocks according to DIN 861) apply.
Die untere Fläche des Bauteils 1 (1) und die obere Fläche des Bauteils 2 (2) bilden gemeinsam ein definiertes Antastformelement, die Grundfläche des Quaders. Die vorgeschlagene Anordnung der beiden Prüfkörper-Bauteile be wirkt, daß diese untere Quaderfläche (Fläche 1) durch den überstehenden Flächenanteil des Bauteils 2 (2) gebildet wird. Diese Anordnung der beiden Prüfkörperbauteile (1, 2) gestattet die Antastung von oberer Quaderfläche (Fläche 2) und unterer Quaderfläche (Fläche 1) in gleicher Antastrichtung und mit demselben Tastelement (bei Koordinatenmeßgeräten in Portalbauweise mit senkrecht angebrachtem Tastkopf ist dies i. A. Tastkugel 1).The lower surface of component 1 ( 1 ) and the upper surface of component 2 ( 2 ) together form a defined probe element, the base of the cuboid. The proposed arrangement of the two test specimen components has the effect that this lower cuboid surface (surface 1 ) is formed by the protruding surface portion of component 2 ( 2 ). This arrangement of the two test specimen components ( 1 , 2 ) permits the probing of the upper cuboid surface (surface 2 ) and the lower cuboid surface (surface 1 ) in the same probing direction and with the same probe element (for coordinate measuring machines in portal construction with a vertically attached probe head, this is generally a probe ball 1 ).
Bei herkömmlicher Bauform von quaderförmigen Prüfkörpern muß die Aufstel lung auf dem Koordinatenmeßgerät so erfolgen, daß die untere Quaderfläche von unten (bei Koordinatenmeßgeräten i. A. in +Z-Richtung) angetastet werden kann. Dies erfordert meist eine Aufstellvorrichtung bzw. geeignete Abstandshal ter oder Aufstellfüße für eine Positionierung über dem Koordinatenmeßgeräte-Tisch.In the conventional design of cuboid test specimens, the installation on the coordinate measuring machine so that the lower cuboid area can be probed from below (in the + Z direction for coordinate measuring machines) can. This usually requires an installation device or a suitable spacer ter or feet for positioning over the coordinate measuring machine table.
Die Antastung der vier anderen, jeweils gegenüberliegenden Quader-Seitenflächen (Flächen 3 u. 5 bzw. 4 u. 6) erfolgt dementsprechend auch mit jeweils gegenüberliegenden Tastelementen, und zwar den Tastkugeln 2 (5.2) und 4 (5.4) bzw. 3 (5.3) und 5 (5.5). Die Lage der Tastkugeln zueinander ist aus Fig. 3 ersichtlich.The probing of the four other, respectively opposite cuboid side surfaces (surfaces 3 and 5 or 4 and 6 ) is carried out accordingly with respectively opposite probe elements, namely the probe balls 2 ( 5.2 ) and 4 ( 5.4 ) or 3 ( 5.3 ) and 5 ( 5.5 ). The position of the probe balls relative to one another can be seen from FIG. 3.
Die hier und im weiteren verwendete Konvention hinsichtlich Bezeichnung der Quaderflächen verdeutlicht Fig. 8.The convention used here and below with regard to the designation of the cuboid areas is illustrated in FIG. 8.
Zur Verringerung des Gewichts des Prüfkörpers bei erforderlichen großen Ab messungen besteht aber auch, wie in Fig. 2 prinzipiell gezeigt, die Möglichkeit, durch einen besonderen Aufbau des Bauteils 1 des Prüfkörpers aus mehreren, aber mindestens vier einzelnen quaderförmigen Bauelementen (1.1, 1.2, 1.3, 1.4), die Quaderseitenflächen sowie die obere Quaderfläche der gestalt zu realisieren, daß die Antastung der Flächen mit Scanning-Technologie und die Bildung der Eckpunkte aus je 3 angrenzenden Flächen in gleicher Weise erfolgen kann wie mit einem Prüfkörper nach Fig. 1. Es sind jedoch noch andere Varianten für den Aufbau des Bauteils 1 aus quaderförmigen Bauelementen unterschiedlicher Abmessungen denkbar. Bauteil 2 (2) bleibt dabei unverändert, dient in gleicher Weise zum Ansprengen der Bauelemente und wird in gleicher Weise auf den Granittisch (3) des Koordinatenmeßgerätes aufgestellt.To reduce the weight of the test specimen when large dimensions are required, there is also the possibility, as shown in principle in FIG. 2, of a special structure of component 1 of the test specimen from several, but at least four, individual cuboid components ( 1.1 , 1.2 , 1.3 , 1.4 ), to realize the cuboid side surfaces and the upper cuboid surface in such a way that the scanning of the surfaces with scanning technology and the formation of the corner points from 3 adjacent surfaces can take place in the same way as with a test specimen according to FIG. 1 however, other variants are also conceivable for the construction of component 1 from cuboid components of different dimensions. Component 2 ( 2 ) remains unchanged, serves in the same way to fire the components and is placed in the same way on the granite table ( 3 ) of the coordinate measuring machine.
Bei der Bemessung der Längen a₁, b₁ und c₁ der Quaderseitenlinien von Bau teil 1 (1), Fig. 6, können sinnvolle ganzzahlige, aber auch rationale Teile der Meßbereiche in X, Y und Z eines Koordinatenmeßgerätes gewählt werden und somit können Anpassungen an die Meßbereiche einzelner Koordinatenmeßge räte-Baureihen erfolgen. When dimensioning the lengths a ₁, b ₁ and c ₁ of the cuboid side lines of construction part 1 ( 1 ), Fig. 6, meaningful integer, but also rational parts of the measuring ranges in X, Y and Z of a coordinate measuring machine can be selected and thus adjustments to the Measuring ranges of individual coordinate measuring machine series take place.
Die Abmessungen a₂, b₂ und c₂ der Quaderseitenlinien des Bauteils 2 (2), Fig. 7, müssen so gewählt werden, daß eine Antastung der unteren Quaderflä che (Fläche 1) in Antastrichtung -Z mit Tastkugel 1 der verwendeten Taster konfiguration ohne Kollision zwischen Tastkopf und Prüfkörper erfolgen kann. Die erforderliche Breite der überstehenden Fläche ist also nur abhängig von den Abmessungen des Tastkopfes (7) und von der Lage der Tastkugeln (5.1-5.5) an der gewählten Tasterkonfiguration, Fig. 3.The dimensions a₂, b₂ and c₂ of the cuboid side lines of component 2 ( 2 ), Fig. 7, must be chosen so that a probing of the lower Quaderflä surface (surface 1 ) in the probing direction -Z with probe ball 1 of the probe used configuration without collision between Probe and test specimen can be done. The required width of the protruding surface is therefore only dependent on the dimensions of the probe head ( 7 ) and on the position of the probe balls ( 5.1-5.5 ) on the selected probe configuration, Fig. 3.
Wie in Fig. 1 u. Fig. 5 gezeigt, können am Bauteil 1 (1), bzw. an den quader förmigen Bauelementen (1.1-1.4), die das Bauteil 1 bilden, definierte An tastformelemente (9.1-9.n), i. A. Innen- Zylinder unterschiedlichen Durchmes sers, in jeder Prüfkörper-Ebene zusätzlich realisiert werden.As in Fig. 1 u. Fig. 5 shown, can on the component 1 ( 1 ), or on the cuboid components ( 1.1-1.4 ), which form the component 1 , defined on tactile elements ( 9.1-9. N), i. A. Inner cylinders of different diameters can also be realized in each test specimen level.
Die Verteilung dieser zusätzlichen Antastformelemente (9.1-9.n) in jeder Qua derebene ist beliebig. Die Anzahl der zusätzlichen Antastelement sowie die Staffelung der Durchmesser erfolgt unter besonderen Gesichtspunkten im Zu sammenhang mit den Scanning-Geschwindigkeiten und weiteren prüftechni schen Vorgaben. (Anzahl, Größe und Anordnung der zusätzlichen Antastformelemente in Bild 1 u. Bild 5 sind willkürlich gewählt.)The distribution of these additional probing elements ( 9.1-9. N) in each square plane is arbitrary. The number of additional probing elements as well as the staggering of the diameters takes place from a special point of view in connection with the scanning speeds and other test specifications. (The number, size and arrangement of the additional probing elements in Fig. 1 and Fig . 5 are chosen arbitrarily.)
Lediglich bzgl. der Abstände zu den Kanten des Bauteils 1 (1) muß die Anord nung dergestalt erfolgen, daß sich kantennah noch lange, durchgehende Scanningbahnen zur Erfassung der Flächen ergeben und beim Kreis-Scanning an den zusätzlichen Antastformelementen (9.1-9.n) keine Kollision der Tast kugel 1 (5.1) mit der unteren Quaderfläche (Fläche 1) auftreten kann.Merely with regard to the distances to the edges of component 1 ( 1 ), the arrangement must be such that long, continuous scanning paths result for the detection of the areas close to the edges and during circular scanning on the additional probing elements ( 9.1-9. N) there can be no collision between the probe ball 1 ( 5.1 ) and the lower cuboid surface (surface 1 ).
Die zusätzlichen Antastformelemente ermöglichen die Nutzung des Prüfkörpers zugleich für eine neuartige Kalibrierung von Koordinatenmeßgeräten, nämlich die Korrektur von Restfehleranteilen aus der Antriebsdynamik und aus dem Verhalten der Meßsysteme im Tastkopf des Koordinatenmeßgerätes durch Bestimmung und Speicherung von Abweichungen zu Normalen bei Formmes sungen. Diese Korrekturart wird optional per Software bei bestimmten Meß bedingungen (z. B. definierte Meßebene, Durchmesser, Scanning-Geschwin digkeit, Filter) angewählt. Sie ist sinnvoll zur Korrektur von Meßergebnissen im Grenzbereich der Meßunsicherheit bei ausgewählten Formmerkmalen (s. auch Fußnote 2).The additional probing elements enable the test specimen to be used at the same time for a new type of calibration of coordinate measuring machines, namely the correction of residual error components from the drive dynamics and from the Behavior of the measuring systems in the probe of the coordinate measuring machine Determination and storage of deviations from norms at Formmes sung. This type of correction is optionally carried out by software for certain measurements conditions (e.g. defined measuring plane, diameter, scanning speed filter, selected). It is useful for correcting measurement results in the Limit range of the measurement uncertainty for selected shape features (see also Footnote 2).
Die Anbringung der zusätzlichen Antastformelemente führt zu einer erheblichen Gewichtsreduzierung des Prüfkörpers, die das Handling bei Transport und Aufstellung erleichtert. Wird der Prüfkörper nicht für eine Restfehlerkorrektur vorgesehen, können anstelle der zusätzlichen Antastformelemente zur Ge wichtsreduzierung in jeder Ebene ein oder zwei durchgehende Bohrungen mit großem Durchmesser ohne besondere Anforderungen an Kreisform und Ober fläche angebracht werden. Fig. 6 zeigt die Ansicht einer Prüfkörperausführung mit nur zwei Bohrungen bzw. einer Bohrung je Ebene zur Gewichtsreduzierung.The attachment of the additional probing elements leads to a considerable weight reduction of the test specimen, which facilitates handling during transport and installation. If the test specimen is not intended for residual error correction, one or two through-holes with a large diameter can be made in each plane instead of the additional probing elements to reduce weight, without special requirements for circular shape and surface. Fig. 6 is a view showing a Prüfkörperausführung with only two bores and a hole each level to reduce weight.
Eine weitere Gewichtsreduzierung wird auch durch das Anbringen von Zylinder bohrungen in der Mitte des Bauteils 2 (2), also im Flächenbereich, wo Bauteil 1 (1) angesprengt ist, erreicht (Fig. 7).A further weight reduction is also achieved by drilling cylinder bores in the center of component 2 ( 2 ), that is to say in the area where component 1 ( 1 ) is blown ( FIG. 7).
Die Kanten der beiden Prüfkörper-Bauteile (1, 2) werden sowohl zur weiteren Gewichtsreduzierung, aber auch zur Vermeidung von Verletzungsgefahren mit 45°-Fasen oder Rundungen versehen. Auf die rechnerische Bestimmung der Quadereckpunkte hat dies keinen negativen Einfluß, da die Quadereckpunkte nichtverkörperte Raumpunkte sind und nicht körperlich angetastet werden.The edges of the two test specimen components ( 1 , 2 ) are provided with 45 ° chamfers or curves both to further reduce weight and to avoid the risk of injury. This has no negative influence on the mathematical determination of the square corner points, since the square corner points are non-embodied spatial points and are not physically touched.
Der Werkstoff für den Prüfkörper sollte sich durch die Haupteigenschaften hohe Temperaturstabilität (thermischer Längenausdehnungskoeffizient α nahe 0 ¹/K) sowie hohe Steifigkeit auszeichnen. Leichte Bearbeitbarkeit mit mechanischen Verfahren, wie sie für die Bearbeitung optischer Gläser (Sägen, Fräsen, Schleifen, Läppen, Polieren) eingesetzt werden, wäre von Vorteil. Beispiels weise würde sich die derzeit bereits verfügbare Glaskeramik ZERODUR (ZERODUR eingetragenes Warenzeichen der SCHOTT Glaswerke Mainz) mit einem thermischen Längenausdehnungskoeffizienten α von ca. 0,05 · 10-6 ¹/K hervorragend eignen. Dieses Material wird bereits für die Herstellung tempera turinvarianter Maßverkörperungen, z. B. Maßstäbe, Endmaße, Stufenendmaße, Geradheits- und Ebenheitsnormale, aber auch für die bereits erwähnten Lochplatten eingesetzt. Bei Verwendung dieses Werkstoffs würden die durch thermische Längenausdehnung bewirkten Unsicherheiten bei Kalibrierungen und Messungen am Prüfkörper minimiert. Wartezeiten für Temperiervorgänge würden bei Verwendung dieses Materials weitgehend entfallen.The material for the test specimen should be characterized by the main properties of high temperature stability (coefficient of thermal expansion α close to 0 ¹ / K ) and high rigidity. Easy machinability with mechanical processes, such as those used for machining optical glasses (sawing, milling, grinding, lapping, polishing), would be an advantage. For example, the currently available ZERODUR glass ceramic (ZERODUR registered trademark of SCHOTT Glaswerke Mainz) with a thermal coefficient of linear expansion α of approx. 0.05 · 10 -6 ¹ / K would be ideal. This material is already used for the production of temperature-invariant material measures, e.g. B. scales, gauge blocks, step gauge blocks, straightness and flatness standards, but also used for the perforated plates already mentioned. Using this material would minimize the uncertainties caused by thermal linear expansion during calibrations and measurements on the test specimen. Waiting times for temperature control processes would largely be eliminated when using this material.
Die Korrosionsbeständigkeit und auch die Sprödigkeit des Materials sind von Vorteil für den Prüfkörper. Im Gegensatz zu korrodierten Stellen, Kratzern und Deformationen an einem Prüfkörper aus metallischen Werkstoffen beeinträchti gen etwaige kleine Absplitterungen und Ausbrüche an Kanten des Prüfkörpers die sichere Erfaßbarkeit der Quaderflächen nicht.The corrosion resistance and the brittleness of the material are of Advantage for the test specimen. In contrast to corroded spots, scratches and Deformation on a test specimen made of metallic materials is impaired against any small chipping and chipping on the edges of the test specimen the safe detection of the cuboid areas is not.
Durch Anwendung von Bearbeitungsverfahren für optische Bauelemente las sen sich an Prüfkörpern aus ZERODUR (ZERODUR eingetragenes Warenzeichen der SCHOTT Glaswerke Mainz) die Quaderflächen sowie auch die zu sätzlichen Antastformelemente mit sehr geringen Abweichungen bzgl. Ebenheit der Quaderaußenflächen, Kreis- bzw. Zylinderform der Bohrungen und Oberflächen-Rauheit aller Antastformelemente verwirklichen.By using processing methods for optical components read test specimens made from ZERODUR (ZERODUR registered trademark SCHOTT Glaswerke Mainz) the cuboid areas as well as the additional probing shaped elements with very small deviations in terms of flatness the square outer surfaces, circular or cylindrical shape of the bores and Realize surface roughness of all probing elements.
Beim Einsatz von ZERODUR (ZERODUR eingetragenes Warenzeichen der SCHOTT Glaswerke Mainz) für Bauteile in der Satellitentechnik sind mit be kannten Bearbeitungsverfahren bereits äußert geringe makro- und mikrogeo metrische Abweichungen von der Sollgestalt erzielt worden. When using ZERODUR (ZERODUR registered trademark of SCHOTT Glaswerke Mainz) for components in satellite technology are with be already known processing methods show extremely low macro and micro geo metric deviations from the target shape have been achieved.
Die Kalibrierung des Prüfkörpers beinhaltet zum einen die Bestimmung der räumlichen Lage der Quader-Eckpunkte, zum anderen die Bestimmung der Lage (Mittelpunkte) der zusätzlichen Antastformelemente in Bezug auf einem definierten Nullpunkt am Prüfkörper oder zu anderen Quadereckpunkten sowie die Berechnung der Durchmesser und Formabweichungen der zusätzlichen Antastformelemente. Kalibrierdaten sind die räumlichen Koordinaten der nicht verkörperten acht Quadereckpunkte, die Relativpositionen der zusätzlichen Antastformelemente sowie die Durchmesser und Formabweichungen der zu sätzlichen Antastformelemente.On the one hand, the calibration of the test specimen includes the determination of the spatial position of the cuboid corner points, on the other hand the determination of the Location (center points) of the additional probing elements in relation to a defined zero point on the test specimen or to other square corner points as well the calculation of the diameters and shape deviations of the additional Probe elements. Calibration data are not the spatial coordinates of the embodied eight square corner points, the relative positions of the additional ones Probe elements as well as the diameter and shape deviations of the additional probing form elements.
Die Kalibrierung wird mit einem Präzisions-Koordinatenmeßgerät im zertifizier ten Kalibrierlabor vorgenommen. Die Meßpunktaufnahme erfolgt im Scanning-Verfahren. Grundsätzlich wird bei der Kalibrierung das gleiche CNC-Programm wie bei späteren Überwachungsmessungen verwendet. Dies sichert die Über einstimmung der Meßorte bei allen Meßabläufen. Lediglich durch eine größere Anzahl von Durchläufen und Mittelwertbildung aus den Ergebnissen wird die Sicherheit der Kalibrierdaten erhöht.The calibration is certified with a precision coordinate measuring machine calibration laboratory. The measurement point is recorded using the scanning method. Basically, the same CNC program is used for calibration as used in later surveillance measurements. This secures the over coordination of the measuring locations in all measuring processes. Only by a bigger one The number of runs and averaging from the results is the Security of the calibration data increased.
Die geometrische Gestalt des Prüfkörpers, insbesondere die beschriebene Ausführung der unteren Quaderfläche (Fläche 1), erlaubt die Konzipierung und den Einsatz einer neuartigen temperatur- und biegestabilen Tasterkonfigura tion.The geometric shape of the test specimen, in particular the described design of the lower cuboid area (area 1 ), allows the design and use of a new type of temperature and bending stable probe configuration.
Zur Realisierung einer solchen Tasterkonfiguration ist lediglich ein Bauteil kon struktiv zu ändern und aus entsprechendem Werkstoff zu fertigen. Anstelle des herkömmlichen Adapterwürfels oder ähnlicher Bauteile für das Anbringen (Anschrauben) der Taststiftschäfte wird ein flaches, scheibenförmiges Bauteil direkt am Tasterwechselteller angebracht. Bei dieser Ausführung sind die Tastkugeln (5.1-5.5) ohne Schäfte direkt an der Scheibe (4) befestigt. Diese Scheibe (4) ist fest mit dem Tasterteller (6) verbunden. Sie kann zur Gewichts verringerung mit Bohrungen versehen sein. Der Querschnitt muß nicht kreis förmig sein, sondern kann auch ein geradzahliges Vieleck bilden. Die Anzahl der Flächen/Kanten ist dabei so zu wählen, daß die vier auf einer Ebene befindlichen Tastkugeln (5.1-5.4) gleichverteilt auf Kanten angebracht werden können, d. h. die Anzahl der Flächen/Kanten sollte durch 4 teilbar sein (8-, 12- oder 16-Eck). Die fünfte Tastkugel (5.5) wird mittig an der Unterseite der Scheibe in einer kegligen Vertiefung befestigt.To implement such a push button configuration, only one component needs to be changed structurally and manufactured from the appropriate material. Instead of the conventional adapter cube or similar components for attaching (screwing on) the stylus shafts, a flat, disk-shaped component is attached directly to the stylus change plate. In this version, the probe balls ( 5.1-5.5 ) are attached directly to the disc ( 4 ) without shafts. This disc ( 4 ) is firmly connected to the button plate ( 6 ). It can be provided with holes to reduce weight. The cross section does not have to be circular, but can also form an even polygon. The number of surfaces / edges should be selected so that the four probe balls ( 5.1-5.4 ) on one level can be attached to edges in an even distribution, ie the number of surfaces / edges should be divisible by 4 (8-, 12- or 16-corner). The fifth probe ball ( 5.5 ) is attached to the center of the bottom of the disc in a conical recess.
Eine mögliche Ausführungsform auf der Basis eines ebenfalls aus dem Material ZERODUR (ZERODUR eingetragenes Warenzeichen der SCHOTT Glaswerke Mainz) gestalteten scheibenförmigen Bauteils (4) ist in Fig. 3 in drei Ansichten (von oben, seitlich, von unten) und in einer isometrischen Ansicht dargestellt. A possible embodiment on the basis of a disk-shaped component ( 4 ) also made of the material ZERODUR (ZERODUR registered trademark of SCHOTT Glaswerke Mainz) is shown in FIG. 3 in three views (from above, laterally, from below) and in an isometric view .
Für den Einsatz zusammen mit dem Prüfkörper kann diese spezielle Tasterkon figuration in einem vereinfachten Verfahren kalibriert werden. Wird die verein fachte Kalibrierung angewandt, muß je ein Exemplar einer solchen Tasterkon figuration einem Prüfkörper als Zubehör eindeutig zugeordnet sein.This special probe con can be used together with the test specimen figuration can be calibrated in a simplified procedure. If the association fold calibration applied, one copy of each such probe con figuration can be clearly assigned to a test specimen as an accessory.
Bei Verwendung des beschriebenen Prüfkörpers und nach dessen hinreichend genauer Ausrichtung zu den Koordinatenachsen im Meßvolumen des Koordi natenmeßgerätes sowie unter Voraussetzung einer hohen Temperaturinvarianz der Scheibe (4), an welcher die Tastkugeln (5.1-5.5) befestigt sind, läßt sich die Kalibrierung der verwendeten Tasterkonfiguration weitgehend vereinfachen. Es ist lediglich die Angabe zweier theoretischer Abstände der Antastpunkte (nicht Kugelmittelpunkte) von jeweils zwei gegenüberliegenden Tastkugeln (5.2 u. 5.4, 5.3. u. 5.5) sowie eines theoretischen Abstandes dieser 4 Tastku geln zum Antastpunkt der Tastkugel 1 (5.1) erforderlich. Die bisher für her kömmliche Tasterkonfigurationen, bei denen die Tastkugeln an zylinder förmigen Schäften angebracht sind, sehr sorgfältig auszuführende Kalibrierung der Relativpositionen der Tastkugeln und der Durchmesser der Tastkugeln ist nicht erforderlich. Ebenso entfällt die aufwendige Tensorkalibrierung für die durch die Meßkräfte bedingte Biegung der Taststiftschäfte.When using the described test specimen and after its sufficiently precise alignment with the coordinate axes in the measuring volume of the coordinate measuring device and under the condition of a high temperature invariance of the disc ( 4 ) to which the probe balls ( 5.1-5.5 ) are attached, the calibration of the probe configuration used can be performed largely simplify. All that is required is the specification of two theoretical distances between the probing points (not the center of the sphere) of two opposing probe balls ( 5.2 and 5.4 , 5.3 and 5.5 ) and a theoretical distance between these 4 probes and the probe point of probe ball 1 ( 5.1 ). The previously for conventional probe configurations, in which the probe balls are attached to cylindrical shafts, very carefully performed calibration of the relative positions of the probe balls and the diameter of the probe balls is not necessary. Likewise, the complex tensor calibration for the bending of the stylus shafts caused by the measuring forces is eliminated.
Bei Nutzung eines Prüfkörpers mit zusätzlich angebrachten Antastformele menten (9.1-9.n) für die erwähnte optionale Kalibrierung von Restfehlern oder zur Prüfung der zweidimensionalen Antastunsicherheit v₂ nach VDI/VDE 2617 Bl. 6, - sowohl bei Einzelantastung der Meßpunkte, als auch bei Einsatz von Scanning - ist für den betreffenden Programmteil die Verwendung einer kon ventionellen Tasterkonfiguration und Durchführung einer Biegetensor-Kalibrie rung erforderlich. Die konventionelle Tasterkonfiguration wird dafür zweckmä ßig in der Ausführung eines sog. Sterntasters aufgebaut. Bei den fünf Tastern des Sterntasters sind die Durchmesser der Taststiftschäfte kleiner als die Durchmesser der Tastkugeln, um Antastungen auf wenigstens einem gesamten Kugelumfang zu gewährleisten. Der Aufbau einer solchen Tasterkonfiguration (10) sowie der Einsatz am Prüfkörper (1, 2) wird in Fig. 5 gezeigt.When using a test specimen with additional probing formulas ( 9.1-9. N) for the mentioned optional calibration of residual errors or for testing the two-dimensional probing uncertainty v₂ according to VDI / VDE 2617 Bl. 6, - both with individual probing of the measuring points, as well as when used von Scanning - the use of a conventional push button configuration and the implementation of a bending sensor calibration is required for the relevant program section. The conventional push button configuration is expediently constructed in the form of a so-called star push button. With the five buttons of the star button, the diameter of the stylus shafts is smaller than the diameter of the probe balls in order to ensure probing on at least one entire circumference of the ball. The structure of such a push button configuration ( 10 ) and the use on the test specimen ( 1 , 2 ) is shown in FIG. 5.
Beide Arten von Kalibrierdaten (vereinfachte statische Kalibrierung und Biege tensor-Kalibrierung) werden gesondert ermittelt und gespeichert. Koordinaten meßgeräte-Software bietet die Möglichkeit, die jeweils erforderlichen Kalibrier datensätze an entsprechender Stelle im Meß- und Auswerteablauf einzulesen und zu berücksichtigen. Dies geschieht i. A. durch Speicherung und Abruf der jeweiligen Kalibrierdaten unter einer anderen Tasterkombinations-Nummer.Both types of calibration data (simplified static calibration and bending tensor calibration) are determined and saved separately. Coordinates measuring instrument software offers the possibility of the required calibration Read data records at the appropriate point in the measurement and evaluation process and take into account. This happens i. A. by storing and retrieving the respective calibration data under a different key combination number.
Die sichere, d. h. kippelfreie Auflage des gesamten Prüfkörpers auf dem Koor dinatenmeßgeräte-Tisch (3) kann durch eine ausreichend eben bearbeitete Grundfläche des Prüfkörperbauteils 2 (2) gewährleistet werden. Durch einfache Anschläge kann der Prüfkörper gegen Verrutschen gesichert werden. The safe, ie non-tipping, support of the entire test specimen on the coordinate measuring machine table ( 3 ) can be ensured by a sufficiently flat machined base of the test specimen component 2 ( 2 ). The test specimen can be secured against slipping by simple stops.
Auch anderweitige konstruktive Lösungen sind denkbar, so z. B. die Aufstellung auf drei justierbare und fixierbare Füße (in Abbildungen nicht dargestellt) an der unteren Fläche des Bauteils 2 (2) des Prüfkörpers. In einer justierten Parallel-Lage von oberer und unterer Quaderfläche zum Koordinatenmeßgeräte-Tisch werden die Höheneinstellungen der drei Füße fixiert und ggf./erforderlichenfalls mit zwei weiteren stellbaren Stützfüßen verkippungsfrei abgestützt.Other constructive solutions are also conceivable. B. the installation on three adjustable and fixable feet (not shown in the figures) on the lower surface of component 2 ( 2 ) of the test specimen. The height settings of the three feet are fixed in an adjusted parallel position from the upper and lower cuboid surface to the coordinate measuring machine table and, if necessary, supported with two additional adjustable support feet without tilting.
Besonderheiten für die Aufstellung und Positionierung des Prüfkörpers ergeben sich nur bei Koordinatenmeßgeräten mit sehr großem Meßvolumen, für die der Prüfkörper aus Gewichtsgründen nicht ausreichend groß dimensioniert werden kann und er deshalb nur einen kleinen Teil des Meßvolumens ausfüllt.Particularities arise for the placement and positioning of the test specimen only with coordinate measuring machines with a very large measuring volume, for which the Test specimens are not sufficiently large for weight reasons can and therefore only fills a small part of the measuring volume.
Verfahren der Wahl beim Aufstellen des Prüfkörpers auf Koordinatenmeßgeräte mit sehr großem Meßvolumen wären die Verschiebung des Prüfkörpers im Meßvolumen bei Herstellung eines Lagebezuges über die Werkstücklage im Gerätekoordinatensystem oder - bei Anordnung des Prüfkörpers in der Mitte des Meßvolumens - die Projektion der Quadereckpunkte - Verlagerungskomponenten auf die Außenflächen des Meßvolumens. Bei Kenntnis des systematischen Abweichungsverhaltens von Koordinatenmeßgeräten bestimmter Bauformen kann jedoch vom Verhalten im Aufstellungsbereich des Prüfkörpers auf das Verhalten im gesamten Meßbereich geschlossen werden. Einschränkungen der Gültigkeit der mit letzterer Methode ermittelten geometrischen Abweichungen und Korrekturdaten wären erforderlichenfalls gesondert zu untersuchen.The method of choice when setting up the test specimen on coordinate measuring machines with a very large measuring volume, the displacement of the test specimen would be in Measuring volume when establishing a position reference over the workpiece position in the Device coordinate system or - if the test specimen is arranged in the middle of the Measuring volume - the projection of the square corner points - displacement components on the outer surfaces of the measuring volume. With knowledge of the systematic Deviation behavior of coordinate measuring machines of certain designs can, however, change from the behavior in the installation area of the test specimen to the Behavior in the entire measuring range can be closed. Limitations of the Validity of the geometric deviations determined with the latter method and correction data would have to be examined separately if necessary.
Softwareseitig wird zunächst der alte Gerätezustand mit allen Parametern und Korrekturdaten vollständig als Backup gesichert. Im Falle fehlerhafter, abge brochener bzw. mit zu großer Streuung ausgeführter Messungen oder bei Systemausfällen wird der aktuelle Gerätezustand nicht verändert und es kann später ein erneuter Prüfdurchlauf erfolgen. Nach einem vollständigen und kor rekten Prüfdurchlauf mit hinreichend geringer Streuung wird der aktuelle Gerä tezustand mit den neuermittelten Parametern und Korrekturdaten überschrie ben. In einem nachfolgenden Kontrolldurchlauf wird der verbesserte Gerätezu stand bzgl. der Kalibrierdaten des Prüfkörpers verifiziert. Die Korrektur war erfolgreich, wenn die Abweichungen zu den Kalibrierdaten des Prüfkörpers im Verifizierungsdurchlauf geringer sind als beim ersten Durchlauf mit den alten Gerätezustandsdaten. Auch bei den Verifizierungsdurchläufen sind Wiederho lungen und Mittelwertbildung möglich. Bei unsicherem Ergebnis bzw. bei Abbruch oder Systemausfall kann der ursprüngliche Gerätezustand jedoch zurückgerufen und wiederhergestellt werden.On the software side, the old device status with all parameters and Correction data completely backed up. In the case of faulty, abge Broken measurements or measurements carried out with too large a scatter or System failures, the current device status is not changed and it can there will be another test run later. After a complete and correct right test run with sufficiently low scatter, the current device condition with the newly determined parameters and correction data overwritten ben. In a subsequent control run, the improved device becomes was verified with regard to the calibration data of the test specimen. The correction was successful if the deviations from the calibration data of the test specimen in the Verification run are less than the first run with the old ones Device status data. There are also repetitions in the verification runs lungs and averaging possible. If the result is uncertain or The original device status can, however, be canceled or a system failure recalled and restored.
Mit der Dokumentation der Parametersätze ist auch eine Historie des Gerätezu standes hinsichtlich Langzeitstabilität und Verschleißverhalten möglich.With the documentation of the parameter sets there is also a history of the device with regard to long-term stability and wear behavior possible.
Ein strukturiertes Ablaufschema für diese Vorgehensweise zeigt Fig. 9.A structured flow chart for this procedure is shown in FIG. 9.
Ähnlich wie bei gegenwärtig verfügbaren Software-Optionen (Test- oder Ab nahme-Software) zur Koordinatenmeßgerate-Überwachung können zu Beginn der Prüfdurchläufe die entsprechenden Gerätekenndaten (Serien-Nr., Bauart, Tastsystem, Meßbereich, Längenmeßunsicherheiten u₁, u₂, u₃, u. a.), sowie die Prüfkörper- und Tasterkonfigurations-Indentnummern u. a. In ein Kenndatenfile eingegeben werden. Die Software liest und berücksichtigt im Programm diese Kenndaten bei der Berechnung von Abweichungen und Korrekturfaktoren sowie zur Dokumentation im Prüfbericht.Similar to currently available software options (test or Ab acquisition software) for coordinate measuring machine monitoring can be started of the test runs, the corresponding device characteristics (serial number, type, Touch probe, measuring range, length measurement uncertainties u₁, u₂, u₃, u. a.), as well as the Test specimen and probe configuration indent numbers u. a. In a data file can be entered. The software reads and takes these into account in the program Characteristic data when calculating deviations and correction factors as well as for documentation in the test report.
Die zu verwendende Tasterkonfiguration ist bereits oder wird, wie von konven tionellen Tasterkonfigurationen bekannt, manuell oder automatisch in die Auf nahme des Tastkopfes (8) eingewechselt. Nach dem Einwechseln werden die zugehörigen Kalibrierdaten der Tasterkonfiguration eingelesen. Fig. 4 zeigt einen Tastkopf (7) mit Aufnahme (8) und eine einzuwechselnde temperatur- und biegestabile Tasterkonfiguration (4, 5, 6).The button configuration to be used is already or, as is known from conventional button configurations, manually or automatically replaced in the recording of the probe ( 8 ). After the replacement, the associated calibration data for the button configuration are read in. Fig. 4 shows a probe ( 7 ) with receptacle ( 8 ) and a temperature and bending stable probe configuration ( 4 , 5 , 6 ).
Nach Aufsetzen des Prüfkörpers, manueller Grobbestimmung und CNC-Fein bestimmung der Lage des Prüfkörpers im Meßvolumen des Koordinatenmeß gerätes ein speziell programmierter CNC-Meßablauf gestartet wird. CNC-ge steuert werden die 6 Seitenflächen des Prüfkörpers durch Scanning mit hoher Meßpunktezahl erfaßt. Dabei ist auch der oben beschriebene Vorteil, daß Meßpunkte ohne Taststiftbiege-Korrekturdaten ermittelt werden können, von Bedeutung für die Sicherheit der Ergebnisse.After placing the test specimen, manual rough determination and CNC fine determination of the position of the test specimen in the measurement volume of the coordinate measurement a specially programmed CNC measuring sequence is started. CNC-ge The 6 side surfaces of the test specimen are controlled by scanning with high Number of measuring points recorded. The advantage described above is also that Measuring points can be determined without stylus bending correction data from Importance for the safety of the results.
Die Erfassung der Quaderflächen kann im entsprechenden Scanning-Modus für Kreise/Geraden in Werkstückebene erfolgen, wobei vielfältige unterschied liche Kombinationen von Kreis- und Geradenanteilen zur Erfassung der ein zelnen Quaderflächen gewählt werden können. Die untere Quaderfläche (Fläche 1) kann beispielsweise mit nur vier Geraden erfaßt werden, die sich am Rand der Fläche 1 befinden. Damit kann eine Anpassung der Verfahrbahnen und Scanningbahnen an die Bauform des Bauteils 1 (1 oder 1.1-1.4) des ein gesetzten Prüfkörpers erfolgen.The detection of the cuboid areas can be carried out in the corresponding scanning mode for circles / straight lines in the workpiece plane, and various different combinations of circular and straight line components can be selected for the detection of the individual cuboid areas. The lower cuboid surface (surface 1 ) can be detected, for example, with only four straight lines that are located on the edge of surface 1 . This allows the trajectories and scanning trajectories to be adapted to the structural shape of component 1 ( 1 or 1.1-1.4 ) of the test specimen used.
Im Fall der Nutzung des Prüfkörpers zusätzlich für die Bestimmung der Gerad heiten von Führungsachsen beinhaltet das CNC-Programm ein entsprechendes aufrufbares Unterprogramm, mit dem ausgewählte Geraden auf drei Flächen des Prüfkörpers, die zugleich die Meßebenen des Koordinatenmeßgerätes repräsentieren, im Scanningverfahren erfaßt werden. Im Vergleich mit den kali brierten Geradheiten entlang dieser Meßstrecken werden die Geradheitsabwei chungen der Führungen bestimmt.If the test specimen is used, it is also used to determine the straight line the CNC program contains a corresponding one Callable subroutine with the selected straight line on three surfaces of the test specimen, which at the same time the measuring planes of the coordinate measuring machine represent, are detected in the scanning process. Compared to the kali straightness along these measuring sections becomes the straightness deviation guided tours.
Im Fall der Nutzung des Prüfkörpers für die optionale Kalibrierung/Restfehler korrektur beinhaltet das CNC-Programm ein weiteres aufrufbares Unterpro gramm, das sowohl unabhängig, aber auch mit Koordinaten- und Ergebnisbe zug zum Programmteil für die Quadereckpunkte-Bestimmung ablaufen kann.If the test specimen is used for the optional calibration / residual error correction, the CNC program contains another subpro that can be called grams, which are both independent, but also with coordinates and results train to the program part for the square corner point determination can run.
Die Position des Prüfkörpers im Meßvolumen des Koordinatenmeßgerätes braucht für die unterschiedlichen Programmteile nicht geändert werden. Bei der Bestimmung von Geradheitsabweichungen ist jedoch - wenn für ergänzende Aussagen erforderlich - eine Platzierung des Prüfkörpers an unterschiedlichen Stellen im Meßvolumen möglich. The position of the test specimen in the measuring volume of the coordinate measuring machine does not need to be changed for the different program parts. In the Determination of straightness deviations is - if for supplementary Statements required - placement of the test specimen on different Possible in the measuring volume.
Aus den mit Scanning erfaßten sechs Quaderflächen werden mittels system immanenter Standard-Geometriesoftware durch Schnittoperationen aus jeweils drei senkrecht aufeinander stehenden Flächen acht Raumpunkte (Eckpunkte des Quaders) berechnet. Dies erfolgt aufgrund der beim Scanning möglichen hohen Punktedichte und Punktezahl mit hoher Sicherheit und sehr guter Repro duzierbarkeit. Die Oberflächengüte der Prüfkörperflächen läßt bei sorgfältiger Reinigung der Flächen vor den Meßabläufen kaum Ausreißer erwarten. Bei Bedarf könnten dennoch die Funktionen zur Algorithmuswahl, zur Ausreißer eliminierung und zur digitalen Filterung bei der Meßpunkteverarbeitung einge setzt werden. Moderne Koordinatenmeßgeräte-Software verfügt neuerdings - vor allem im Zusammenhang mit der Durchführung von Form- und Lagemes sungen - über diese Funktionen.Using the system, the six cuboid areas recorded with scanning are inherent standard geometry software through cutting operations from each three perpendicular surfaces, eight spatial points (corner points of the cuboid). This is done on the basis of the possible during scanning high point density and number of points with high security and very good reproduction ductility. The surface quality of the test specimen surfaces can be carefully Cleaning the surfaces before the measuring processes hardly expect any outliers. At The functions for algorithm selection and outliers could still be required elimination and for digital filtering in measuring point processing be set. Modern coordinate measuring machine software has recently become available - especially in connection with the implementation of form and position measurements solutions - about these functions.
Die Wahl des Auswertealgorithmus, z. B. angrenzendes (hier Hüll-) Element anstelle des Gauss-Ausgleichselements, würde nur dann von Bedeutung sein, wenn die Kalibrierung des Präzisions-Prüfkörpers nicht - wie hier vorgeschla gen - mit einem taktilen Koordinatenmeßsystem gleicher Bauart und Antaststra tegie wie bei dem zu prüfenden/überwachenden erfolgen würde, sondern mit einem Laser-Längenmeßsystem, das die zu erfassenden Flächen nach dem Maximum-Material-Prinzip als Anlagefläche für Laserspiegel ermittelt.The choice of the evaluation algorithm, e.g. B. adjacent (here envelope) element instead of the Gauss compensation element, would only be important if the calibration of the precision test specimen is not - as suggested here gen - with a tactile coordinate measuring system of the same design and contact path strategy as with the test / monitor, but with a laser length measuring system that the areas to be recorded after Maximum material principle determined as a contact surface for laser mirrors.
Mit den als Schnittpunkte von jeweils drei angrenzenden Flächen berechneten
8 Eckpunkten des Prüfkörpers (Raumpunkte) stehen insgesamt 28 Meß
strecken, im einzelnen
12 Seitenlinien,
12 Flächendiagonalen und
4 Raumdiagonalen
zur Verfügung. Damit ist der Quader mit 10 Strecken überbestimmt, was eine
gezielte Auswahl von Vorzugs-Strecken bzw. eine Ausgleichsrechnung für die
Korrekturen zuläßt.With the 8 corner points of the test specimen (spatial points) calculated as intersections of three adjacent surfaces, there are a total of 28 measurement distances, in detail
12 sidelines,
12 diagonals and
4 room diagonals
to disposal. The cuboid is thus overdetermined with 10 routes, which allows a targeted selection of preferred routes or a compensation calculation for the corrections.
Allein aus den gemessenen räumlichen Verlagerungen der Eckpunkte im Ver
gleich mit den Koordinaten der Kalibrierung lassen sich
3 Rechtwinkligkeitsabweichungen
6 Geradheitsabweichungen
3 Positionsabweichungen
3 Rollwinkelabweichungen
6 Nick-/Gierwinkelabweichungen
ableiten.The measured spatial displacements of the corner points in comparison with the coordinates of the calibration alone can be used
3 squareness deviations
6 straightness deviations
3 position deviations
3 roll angle deviations
6 pitch / yaw angle deviations
deduce.
Die mathematischen Herleitungen und Berechnungen, insbesondere dieThe mathematical derivations and calculations, especially the
- - Matrix der 18 Quaderkennwerte in Abhängigkeit von den 24 Verlagerungskomponenten der Quader- Eckpunkte- Matrix of the 18 cuboid parameters depending on the 24 displacement components of the cuboid corner points
- - Ur-Matrix der 28 Quaderstreckungen in Abhängigkeit von den 18 Quaderkennwerten- Original matrix of the 28 cuboid extensions depending on the 18 cuboid parameters
- - formelmäßigen Zusammenhänge- formal relationships
sind aus /2/ bekannt. are known from / 2 /.
Einzig die kurzperiodischen Positionsabweichungen (Längen kleiner als die Quaderseitenlängen a₁, b₁ und c₁) sind aus der Verlagerung der Quadereck punkte nicht ableitbar. Derartige Abweichungen werden nach dem sog. CAA-Verfahren (Computer Aided Accuracy) gemessen und können nur rechnerisch korrigiert werden. Ohne besondere Notwendigkeit werden diese CAA-Korrekturdaten nicht erneut ermittelt.Only the short-period positional deviations (lengths smaller than that Cuboid side lengths a₁, b₁ and c₁) are from the displacement of the quadrangle points cannot be derived. Such deviations are based on the so-called CAA procedure (Computer Aided Accuracy) measured and can only be calculated Getting corrected. This CAA correction data is not particularly necessary not determined again.
Es ist Aufgabe eines vom Hersteller/Anbieter zu programmierenden Software-Moduls, z. B. als Bestandteil einer Test- und Überwachungssoftware, aus den räumlichen Verlagerungen der Quadereckpunkte im Vergleich zu den Kali brierwerten die Art der Abweichung zu analysieren, die aktuellen Werte der einzelnen Abweichungen mit den entsprechend mathematischen Algorithmen zu berechnen und die Ergebnisse in entsprechenden Datenfiles zu sichern.It is the task of a software module to be programmed by the manufacturer / provider, e.g. B. as part of a test and monitoring software from the spatial displacements of the square corner points compared to the potash to analyze the type of deviation, the current values of the individual deviations with the corresponding mathematical algorithms to calculate and save the results in corresponding data files.
Ein weiteres Modul steuert die Ersetzung der aktuell verwendeten Korrekturfiles durch die neu ermittelten nach dem in Fig. 9 beschriebenen Ablaufschema.Another module controls the replacement of the correction files currently used by the newly determined correction files according to the flowchart described in FIG. 9.
Die Abnahme bzw. Überprüfung des Koordinatenmeßgerätes, d. h. die einzelnen Abschnitte des mechanischen Meßablaufs, die Operationen der Geometriesoftware und die Operationen zur Ermittlung und Speicherung von Korrekturen können nach Aufstellung des Prüfkörpers und manuellem Einmessen seiner Werkstücklage voll automatisiert, d. h. bedienerlos, z. B. auch während der Nachtzeit, durchgeführt werden.The acceptance or inspection of the coordinate measuring machine, d. H. the individual sections of the mechanical measurement process, the operations of the Geometry software and the operations for determining and storing Corrections can be made after setting up the test specimen and manually Measuring its workpiece position fully automated, d. H. unattended, e.g. B. can also be carried out during the night.
Für die Ermittlung nahezu aller geometrischen Abweichungen wird nur ein
Prüfkörper und eine Tasterkonfiguration benötigt. Gegenüber herkömmlichen
Verfahrensweisen entfallen Rüst- und Temperierzeiten für eine Vielzahl unter
schiedlicher Prüfkörper und Meßeinrichtungen
Aufgrund des Werkstoffs für Prüfkörper und Teile der Tasterkonfiguration fallen
keine Temperierzeiten für die Prüfeinrichtung an.Only one test specimen and one push button configuration are required to determine almost all geometric deviations. Compared to conventional procedures, setup and tempering times for a variety of different test specimens and measuring devices are eliminated
Due to the material for the test specimen and parts of the probe configuration, there are no temperature control times for the test facility.
Mit der Scanningtechnologie bei der Antastung erfolgt die Meßpunktaufnahme wesentlich schneller als mit konventioneller Einzelpunktantastung.The measuring point is recorded with the scanning technology during probing much faster than with conventional single point probing.
Die Messung der geometrischen Abweichungen an Koordinatenmeßgeräten nach unterschiedlichen Verfahren, die Ermittlung der entsprechenden Korrek turwerte sowie deren Speicherung und Berücksichtigung in der Systemsteue rung wird automatisierbar. Sie können dann auch bedienerlos, z. B. während der Nachtzeit, durchgeführt werden. Die Einsatzzeit der Bediener/Servicetechniker am Gerät wird reduziert. Bei automatisierten Abläufen werden Fehler bei Dialogeingaben vermieden.The measurement of the geometric deviations on coordinate measuring machines according to different procedures, the determination of the corresponding correction values and their storage and consideration in the system control tion can be automated. You can then also operate unattended, e.g. B. during the night time. The operating time of the operator / service technician on the device is reduced. Errors in dialog entries are avoided in automated processes.
Kalibrierungen und Überwachungsmessungen können für unterschiedliche Korrekturverfahren variiert und kombiniert werden, wobei wesentliche Ablauf schritte bzw. Programmteile nach einem strukturierten Ablaufschema durchge führt werden. Calibrations and monitoring measurements can be made for different Correction procedures are varied and combined, with essential expiry steps or program parts according to a structured flow chart leads.
/1/ Schüßler, H.-H.;
Prüfkörper für Koordinatenmeßgeräte, Werkzeugmaschinen und Meßroboter
Technisches Messen 51. Jahrgang 1984 Heft 3, S. 83-95
/2/ Schüßler, H.-H.;
Meßtechnische Beurteilung von Prüfkörpern und Koordinatenmeßgeräten
anhand von Streckenmessungen, Rechteck- und Quader- Kennwerten
Technisches Messen 52. Jahrgang 1985 Heft 10, S. 353-366/ 1 / Schüßler, H.-H .;
Test specimens for coordinate measuring machines, machine tools and measuring robots Technical measurement 51st year 1984, issue 3, pp. 83-95
/ 2 / Schüßler, H.-H .;
Metrological assessment of test specimens and coordinate measuring machines on the basis of distance measurements, rectangular and cuboid parameters Technical measurement 52nd year 1985, issue 10, pp. 353-366
Claims (3)
- - durch Wahl der Konstruktionsmaße sowie Form der Antast elemente eine allseitige kollisionsfreie Antastung des Prüfkörpers im Meßvolumen des Koordinatenmeßgerätes gewährleistet wird;
- - durch den eingesetzten Werkstoff für die Bauteile des Prüfkörpers und Bauteile der Tasterkonfiguration eine hohe thermische und mechanische Stabilität der gesamten Prüfeinrichtung erreicht wird;
- - aufgrund der Bauweise und der verwendeten Werkstoffe bei Kalibrier- und Meßabläufen keine Temperaturkompensation für den Prüfkörper und keine Taststift-Biegekorrekturen erforderlich sind;
- - durch optionale Anbringung zusätzlicher Antastformelemente am Prüfkörper mit der gleichen Anordnung auch Kalibrierungen zu anderen Korrekturverfahren der Koordinatenmeßtechnik erfolgen können.
- - By choosing the design dimensions and shape of the probing elements, all-round collision-free probing of the test specimen in the measuring volume of the coordinate measuring machine is guaranteed;
- - A high thermal and mechanical stability of the entire test device is achieved by the material used for the components of the test specimen and components of the probe configuration;
- - Due to the design and the materials used in calibration and measurement processes, no temperature compensation for the test specimen and no stylus bending corrections are required;
- - By optionally attaching additional probing elements to the test specimen with the same arrangement, calibrations to other correction methods of coordinate measuring technology can also be carried out.
- - der Prüfkörper aus zwei Bauteilen (1, 2) oder aus mehreren Bauteilen (1.1.-1.4) zu Bauteil (1), durch Nutzung der Adhäsionskräfte zwischen entsprechend feinstbearbeiteten Flächen (sog. Ansprengen) dauerhaft und stabil aufgebaut wird;
- - eine Quaderfläche, die untere Quaderfläche (Fläche 1) durch den über die Größe des Bauteils 1 (1) hinausragenden Anteil des Bauteils 2 (2) gebildet wird und somit einer Antastung in gleicher Antastrichtung wie die obere Quaderfläche zugänglich ist;
- - alle sechs Quaderflächen des Prüfkörpers hinsichtlich Ebenheit, Winkligkeit zueinander und Oberflächengüte die Erfassung der Meßpunkte im Scanning-Verfahren mit hoher Meßpunktedichte und hoher Meßpunktezahl erlauben;
- - optional zusätzlich angebrachte Antastformelemente hinsichtlich Form und Rauheit feinstbearbeitet sind und eine definierte Lage in Bezug auf die Quadereckpunkte einnehmen.
- - The test specimen is built up permanently and stably from two components ( 1 , 2 ) or from several components ( 1.1.-1.4 ) to component ( 1 ) by using the adhesive forces between correspondingly finely machined surfaces (so-called wringing);
- - A cuboid surface, the lower cuboid surface (surface 1 ) is formed by the portion of the component 2 ( 2 ) which projects beyond the size of the component 1 ( 1 ) and is thus accessible for probing in the same probing direction as the upper cuboid surface;
- - All six cuboid surfaces of the test specimen with respect to flatness, angularity to one another and surface quality allow the detection of the measuring points in the scanning method with a high density of measuring points and a high number of measuring points;
- - Optionally, additional probe elements are finely machined in terms of shape and roughness and assume a defined position with respect to the square corner points.
- - die Tastkugeln (5.1-5.5) verlagerungssicher an einer thermisch invarianten Scheibe (4) angebracht sind und somit keine Taststiftbiegungen auftreten;
- - zur Minimierung einer thermischen Längendehnung der Tasterkonfiguration die Scheibe (4) unmittelbar am Taster-Wechselteller (6) angebracht ist.
- - The probe balls ( 5.1-5.5 ) are securely attached to a thermally invariant disc ( 4 ) so that no stylus bends occur;
- - To minimize thermal expansion of the button configuration, the disc ( 4 ) is attached directly to the switch plate ( 6 ).
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