CH689333A5

CH689333A5 - Arrangement for the automated compensation of elastic contact deformations in length measuring probes.

Info

Publication number: CH689333A5
Application number: CH318293A
Authority: CH
Inventors: Wolfgang Weiss
Original assignee: Zeiss Carl Jena Gmbh
Priority date: 1992-10-24
Filing date: 1993-10-22
Publication date: 1999-02-26
Also published as: DE4236042C2; DE4236042A1; JPH06201366A; GB9321574D0; GB2271851A; GB2271851B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur automatisierten Kompensation von elastischen Antastdeformationen bei Längenmesstastern gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The present invention relates to an arrangement for the automated compensation of elastic contact deformations in length measuring probes according to the preamble of claim 1.

Die Erfindung dient zur Erhöhung der Messgenauigkeit und zur Rationalisierung der Massermittlung bei mechanisch berührenden Längenmesstastern. The invention serves to increase the measurement accuracy and to rationalize the determination of dimensions in the case of mechanically contacting length measuring probes.

Sie kann überall dort eingesetzt werden, wo Präzisionslängenmessungen eine genaue, zeitsparende und bedienerfreundliche Kompensation elastischer Antastdeformationen erfordern. Dies gilt insbesondere für Längenmesstaster zur hochauflösenden Wegmessung. It can be used wherever precision length measurements require precise, time-saving and user-friendly compensation for elastic contact deformations. This applies in particular to length measuring probes for high-resolution distance measurement.

Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten folgen daraus, dass ca. 80% aller Messungen im Maschinen- und Feingerätebau Längenmessungen mit berührender Antastung sind, wobei der Präzisionsanteil ständig zunimmt. A wide range of possible applications result from the fact that approx. 80% of all measurements in machine and precision device construction are length measurements with touching probing, with the proportion of precision constantly increasing.

Vorteilhafte Anwendungen ergeben sich beispielsweise bei der Endmass-, Lehren- und Normalüberwachung, bei der Geometrieerfassung von Präzisionsteilen unterschiedlicher Werkstoffe, bei Sondermessaufgaben an Kugeln, Zylindern und Drähten sowie bei Messungen an deformationsempfindlichen Teilen, insbesondere aus Kunststoffen. Advantageous applications can be found, for example, in the monitoring of gauge blocks, gauges and standards, in capturing the geometry of precision parts made from different materials, in special measuring tasks on balls, cylinders and wires, and in measurements on deformation-sensitive parts, especially made of plastics.

Die bei der mechanisch berührenden Antastung auftretenden Wechselwirkungen von Prüfling und Antastung hinsichtlich materialtechnischer und oberflächenmässiger Zusammenhänge führen zu Störungen bei der Masserfassung mit Präzisionsansprüchen. So verfälschen messkraftbedingte elastische Antastdeformationen in Form von Prüflings- und Tasterdeformationen in der Regel die Messwerte ganz erheblich. Den schon lange bestehenden Forderungen zur umfassenden Reduzierung der genann ten Deformationseinflüsse kann mit den derzeit zur Verfügung stehenden mechanisch berührenden Längenmesstastern nur mit begrenzter Genauigkeit, zeitaufwendig und erhöhtem Bedien- bzw. Auswerteaufwand entsprochen werden. Mit der Erfindung wird eine Anordnung vorgeschlagen, welche die bestehenden Nachteile umgeht und durch ihren Aufbau und ihre Wirkungsweise zu einer rationellen Masserfassung hoher Genauigkeit führt. The interactions between the test specimen and the probing with regard to material-technical and surface-related relationships that occur during mechanically contacting probing lead to interference in the measurement of measurements with precision requirements. For example, elastic contact deformations due to the measuring force in the form of test object and probe deformations generally falsify the measured values quite considerably. The long-standing demands for comprehensive reduction of the named deformation influences can only be met with the currently available mechanically contacting length measuring probes with limited accuracy, time-consuming and increased operating and evaluation effort. With the invention, an arrangement is proposed which bypasses the existing disadvantages and, through its structure and mode of operation, leads to an efficient and highly accurate mass detection.

Der Stand der Technik bezüglich der Beherrschung elastischer Antastdeformationen bei mechanisch berührenden Längenmesstastern lässt sich wie folgend beschreiben: The state of the art with regard to the control of elastic probing deformations in mechanically contacting length measuring probes can be described as follows:

- Arten von Antastdeformationen und Korrekturmassnahmen: - Types of probing deformations and corrective measures:

Bei den elastischen Antastdeformationen ist zu unterscheiden zwischen nichtlinearen Hertzschen Abplattungsdeformationen bzw. linearen Abplattungsdeformationen am Prüfling und Antastelement sowie linearen Tasterdeformationen infolge der Tasterrückwirkung. Korrekturmassnahmen beschränken sich bei bekannten Längenmesstastern im wesentlichen darauf, dass eine Reduzierung von Einzeleinflüssen erfolgt. In the case of elastic contact deformations, a distinction must be made between non-linear Hertzian flattening deformations or linear flattening deformations on the test object and contact element and linear stylus deformations as a result of the stylus reaction. With known length measuring probes, corrective measures are essentially limited to reducing individual influences.

- Rechnerische Korrektur nichtlinearer Hertzscher Abplattung: - Computational correction of non-linear Hertzian flattening:

Bekannt ist beispielsweise die rechnerische Korrektur von nichtlinearer Hertzscher Abplattung, wie sie aufgrund von Präzisionsforderungen bei der Antastung einer Ebene mit einer Kugel erfolgt. For example, the computational correction of non-linear Hertzian flattening is known, as it occurs due to precision requirements when probing a plane with a sphere.

Aus den Abplattungsformeln der Hertzschen Abplattungstheorie (H. Zill, Messen und Lehren im Maschinenbau und in der Feingerätetechnik, VEB Verlag Technik Berlin, 2. Auflage, Berlin 1972, S. 68-71) ergibt sich die Abplattung bei diesem Antastfall zu: From the flattening formulas of Hertz's flattening theory (H. Zill, Messen und Lehren im Maschinenbau und in der Feingerätetechnik, VEB Verlag Technik Berlin, 2nd edition, Berlin 1972, pp. 68-71), the flattening in this contact case results as follows:

Die Korrekturgenauigkeit wird hier erheblich von der genauen Kenntnis der Messkraft F beeinflusst. Diese wiederum unterliegt in der Praxis häufig Schwankungen, sowohl von der konstruktiven Ausgangslösung her als auch hinsichtlich des Langzeitverhaltens. Dazu kommt noch, dass eine definierte Messkraftrealisierung bei Längenmesstastern mit erhöhtem Messbereich aufgrund des grossen Verschiebeweges der Antastung Schwierigkeiten bereitet. Insgesamt kann daher nur von einer begrenzten Genauigkeit der Messkraftkenntnis ausgegangen werden, was zu entsprechenden Genauigkeitsverlusten bei Korrekturmassnahmen führt. So wird häufig der in Geräteunterlagen angegebene Sollwert der Messkraft für Korrekturen benutzt, der erfahrungsgemäss wegen der Herstellungstoleranzen der Taster und der anderen genannten Ursachen deutlich von der tatsächlich vorhandenen Messkraft abweichen kann. The accuracy of the correction is significantly influenced by the precise knowledge of the measuring force F. This in turn is often subject to fluctuations in practice, both in terms of the initial design solution and with regard to long-term behavior. In addition, a defined measuring force implementation in length probes with an increased measuring range causes difficulties due to the large displacement of the probing. Overall, therefore, only a limited accuracy of the knowledge of the measuring force can be assumed, which leads to a corresponding loss of accuracy in the case of corrective measures. The nominal value of the measuring force given in the device documentation is often used for corrections, which experience has shown can deviate significantly from the actual measuring force due to the manufacturing tolerances of the buttons and the other reasons mentioned.

Während der in die Korrektur eingehende Kugeldurchmesser d hinsichtlich seines Istmasses gut zu ermitteln ist, muss der Einfluss der elastischen Materialkonstanten E min , E min min , m min , m min min von Prüfling und Antastelement kritisch betrachtet werden. Aus der voranstehenden Korrekturformel folgt, dass eine rechnerische Korrektur generell die genaue Kenntnis dieser Materialkonstanten voraussetzt, diese aber durch Materialabweichungen bzw. Inhomogenitäten unsicher sind. While the actual size of the ball diameter d included in the correction can be easily determined, the influence of the elastic material constants E min, E min min, m min, m min min of the test object and probe element must be viewed critically. From the above correction formula it follows that a computational correction generally requires precise knowledge of these material constants, but these are uncertain due to material deviations or inhomogeneities.

Darüberhinaus führt die komplizierte Struktur des Abplattungszusammenhanges zu einem zeitaufwendigen und eingabefehleranfälligen Korrekturverfahren. In addition, the complicated structure of the flattening connection leads to a time-consuming correction process that is prone to input errors.

- Längenmesstaster mit Messkraftumschaltung: - Length measuring probe with measuring force switching:

Bekannt ist weiterhin, dass Längenmesstaster in wenigen Fällen über eine Messkraftumschaltung verfügen. So kann beispielsweise bei dem motorisch betriebenen CERTO-Messtaster CT 60 M der Firma DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH die Messkraft bei vertikaler Antastung nach unten von 1 N auf 1,25 N bzw. 1,75 N umgeschaltet werden (Firmendruckschrift der DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH in der Bundesrepublik Deutschland, Druckschriften-Nr. 20849801.30.9/90.H). It is also known that length measuring probes have a measuring force switch in a few cases. For example, with the motorized CERTO measuring probe CT 60 M from DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH, the measuring force can be switched from 1 N to 1.25 N or 1.75 N when probing vertically downwards (company publication of DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH in the Federal Republic of Germany, publication no. 20849801.30.9 / 90.H).

Diese Messkraftumschaltung in Richtung geringerer Messkraft ist für eine schonende Antastung empfindlicher Oberflächen geeignet. Sie bietet aber auch die Möglichkeit, sich durch erhöhte Messkraft besser an kritische Rand- und Umfeldbedingungen anzupassen. Demgegenüber ist der Einsatz dieser Messkraftumschaltung nur sehr begrenzt zur Reduzierung elastischer Antastdeformationen möglich. Dabei kann man sich durch die Wahl einer geringeren Messkraft einem deformationsempfindlichen Prüfling zwar anpassen, aber den Deformationseinfluss meist nicht ausreichend reduzieren, da selbst eine Messkraftreduzierung aufgabenabhängig mit unzulässig hohen Restdeformationen verbunden sein kann. This switching of the measuring force in the direction of a lower measuring force is suitable for gently probing sensitive surfaces. But it also offers the possibility of better adapting to critical boundary and environmental conditions through increased measuring force. In contrast, the use of this measuring force switching is only possible to a very limited extent to reduce elastic contact deformations. By choosing a lower measuring force, you can adapt to a deformation-sensitive test object, but usually not sufficiently reduce the influence of deformation, since even a reduction in measuring force can, depending on the task, be associated with inadmissibly high residual deformations.

- Längenmesstaster mit nachgeordneter rechnerischer Korrektur Hertzscher Abplattung: - Length measuring probe with subsequent computational correction of Hertzian flattening:

Bei gezielter Auswahl eines Längenmesstasters mit angegebener Messkraft, zum Beispiel des CERTO CT 60 M, wäre die rechnerische Korrektur von Hertzschen Abplattungsdeformationen aufgrund der dargestellten Mängel häufig nicht genau genug. Dazu kommt, dass sich den zwar mit motorischer Antastung schnell gewonnenen Messwerten eine dem jeweiligen Messwert zugeordnete Rechenkorrektur in der bereits dargestellten zeitaufwendigen Weise anschliesst. Kritisch ist ausserdem, dass durch die Messwerterfassung mit der tatsächlich vorhandenen Messkraft und die Messwertkorrektur mit der vorgegebenen Sollmesskraft erhebliche Differenzen bei der Deformationsreduzierung auftreten können. Da auch bei Präzisionsmessungen oft viele Messwerte erfasst werden, behindern die nachfolgenden manuell ausgeführten oder manuell ausgelösten Korrekturen den gesamten Messprozess und gestalten ihn mehr oder weniger bedienerunfreundlich. With a specific selection of a length measuring probe with the specified measuring force, for example the CERTO CT 60 M, the mathematical correction of Hertzian flattening deformations would often not be accurate enough due to the defects shown. In addition, the measured values obtained quickly with motorized probing are followed by a computational correction assigned to the respective measured value in the time-consuming manner already illustrated. It is also critical that the measurement value acquisition with the actually existing measurement force and the measurement value correction with the specified target measurement force can result in considerable differences in the deformation reduction. Since many measured values are often recorded even with precision measurements, the subsequent manual or manually triggered corrections hinder the entire measuring process and make it more or less user-unfriendly.

Es ist das Ziel der Erfindung, die genannten Mängel der aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen zu umgehen und durch eine rationell ablaufende, umfassende Kompensation elastischer Antastdeformationen eine Erhöhung der Messgenauigkeit bei mechanisch berührenden Längenmesstastern zu erreichen. The aim of the invention is to circumvent the mentioned shortcomings of the solutions known from the prior art and to achieve an increase in the measuring accuracy of mechanically contacting length measuring probes by means of an efficient, comprehensive compensation of elastic contact deformations.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Prozess der Messwerterfassung und der Messwertkorrektur so zusammenzuführen, dass er ganz oder teilweise automatisiert abläuft und durch diese Zusammenführung eine rationelle Trennung des Prüfmasses von werkstoffbezogenen Einflüssen zeitlich schnell mit hoher Genauigkeit erfolgt und im Ergebnis deformationsfreie bzw. weitgehend deformationsreduzierte Prüflingsmesswerte angezeigt werden. The invention is based on the object of merging the process of measured value acquisition and measured value correction in such a way that it is fully or partially automated and through this combination a rational separation of the test measure from material-related influences takes place quickly with high accuracy and as a result deformation-free or largely deformation-reduced UUT measured values are displayed.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einer Anordnung zur automatisierten Kompensation von elastischen Antastdeformationen bei Längenmesstastern, gemäss den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. According to the invention, this object is achieved with an arrangement for the automated compensation of elastic contact deformations in length measuring probes, according to the characterizing features of the independent claim.

Es ist vorteilhaft, dass die Korrekturfaktoren It is beneficial to the correction factors

und/oder (bm), (bm-1) in den Steuer-Rechen-Anzeigekomplex manuell eingebbar sind, wenn sie vorher berechnet sind. and / or (bm), (bm-1) can be entered manually in the control-arithmetic display complex if they have been calculated beforehand.

Es ist weiter vorteilhaft, dass nach der Eingabe der Messkräfte bzw. deren Messkraftverhältnisse in den Steuer-Rechen-Anzeigekomplex manuell oder automatisch in Verbindung mit ihrer ständigen Erfassung bei den Antastvorgängen durch an sich bekannte Mittel die Korrekturfaktoren It is further advantageous that after the input of the measuring forces or their measuring force ratios in the control-computer-display complex manually or automatically in connection with their constant detection during the probing processes by means known per se, the correction factors

und/oder (bm), (bm-1) im Steuer-Rechen-Anzeigekomplex berechnet werden. and / or (bm), (bm-1) are calculated in the control-arithmetic-display complex.

Dabei besteht die vorteilhafte Möglichkeit, dass die aus den Sollmesskräften bzw. aus den tatsächlich wirkenden lstmesskräften abgeleiteten Korrekturfaktoren There is the advantageous possibility that the correction factors derived from the nominal measuring forces or from the actually acting actual measuring forces

und/oder (bm), (bm-1) durch die jederzeit mögliche Eingabe ihrer bereits berechneten Werte bzw. über die jederzeit mögliche Eingabe der Messkräfte bzw. deren Messkraftverhältnisse in den Steuer-Rechen-Anzeigekomplex eingehen. and / or (bm), (bm-1) are entered into the control-arithmetic-display complex by entering their already calculated values, which is possible at any time, or by entering the measuring forces or their measuring force ratios, which is possible at any time.

Es ist der Hauptvorteil der Anordnung, dass ganz oder teilweise automatisiert, schnell und mit hoher Genauigkeit deformationsfreie bzw. weitgehend deformationsreduzierte Prüflingsmesswerte angezeigt werden, wobei die Gesamtheit auftretender Antastdeformationen in die Anordnungskonzeption einbezogen ist. Dies gilt insbesondere für die in der Praxis vorhandene Werkstoff- bzw. geometrieabhängige Prüflingsvielfalt. The main advantage of the arrangement is that deformation-free or largely deformation-reduced test object measured values are displayed fully or partially automatically, quickly and with high accuracy, with the entirety of the probing deformations occurring being included in the arrangement concept. This applies in particular to the variety of materials and geometry-dependent test objects that exist in practice.

Besonders vorteilhaft ist der Rückgriff auf Messkraftverhältnisse und von ihnen abgeleitete Korrekturfaktoren. So ändern sich die Messkraftverhältnisse in der Regel schwerkraftbedingt mit der Tasterlage, sind aber in der jeweiligen Lage erfassbar und als Korrekturfaktoren in den Steuer-Rechen-Anzeigekomplex eingebbar. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Korrekturfaktoren auf die Soll- bzw. Istmesskräfte bezogen werden können. So ist es möglich, durch Abnahmemessungen der Taster die tatsächlich wirkenden Messkräfte zu ermitteln und in weitgehend fehlerfreie Korrekturfaktoren für den Steuer-Rechen-Anzeigekomplex zu übertragen. Das Problem kritischer Fertigungstoleranzen zur Einhaltung definierter Messkräfte wird somit umgangen und die Herstellung der Taster wirtschaftlich gestaltet. Diese Möglichkeit der messkraftbezogenen Abnahme- oder Kontrollmessungen der Taster kann in vorteil hafter Weise auch für Taster mit höchsten Genauigkeitsansprüchen bzw. für ein gesichertes Langzeitverhalten der Tastermesskräfte herangezogen werden. The use of measuring force ratios and correction factors derived from them is particularly advantageous. The measuring force ratios usually change with the position of the button due to gravity, but can be detected in the respective position and entered as correction factors in the control-arithmetic-display complex. It is also advantageous that the correction factors can be related to the target or actual measuring forces. It is thus possible to determine the actually effective measuring forces by means of acceptance measurements of the buttons and to transfer them to largely error-free correction factors for the control-arithmetic-display complex. The problem of critical manufacturing tolerances in order to maintain defined measuring forces is thus circumvented and the production of the buttons is made economical. This possibility of the measuring force-related acceptance or control measurements of the buttons can also be used in an advantageous manner for buttons with the highest accuracy requirements or for a secure long-term behavior of the button measuring forces.

Langzeitlich veränderlichen Messkräften, beispielsweise durch Altern von Federelementen, kann so durch Eingabe neuer Korrekturfaktoren in den Steuer-Rechen-Anzeigekomplex begegnet werden, ohne dass fertigungstechnische Eingriffe in die Taster erfolgen müssen. Measuring forces that change over the long term, for example due to the aging of spring elements, can thus be countered by entering new correction factors in the control-computing-display complex without having to intervene in the buttons during production.

Es ist auch vorteilhaft, dass durch die Realisierung mehrerer unterschiedlicher Tastermesskräfte mit den zugehörigen Korrekturfaktoren für den Steuer-Rechen-Anzeigekomplex eine Anpassung an messkraftempfindliche Prüflingsoberflächen bzw. an störende Rand- und Umfeldbedingungen möglich ist. It is also advantageous that through the implementation of several different probe measuring forces with the associated correction factors for the control-computing-display complex, an adaptation to measuring force-sensitive test object surfaces or to disruptive boundary and environmental conditions is possible.

Insgesamt lassen sich die Anordnungsvorteile durch die rationelle Trennung des Prüfmasses von werkstoffbezogenen Einflüssen erklären, die mit einer qualifizierteren Angabe der Prüflingsmesswerte verbunden ist. Höchste Messwertauflösungen moderner Tastermesssysteme werden so durch die automatisierte Kompensation materialtechnischer Störgrössen aufgewertet und führen zu optimalen Auflösungen. Overall, the advantages of the arrangement can be explained by the rational separation of the test dimensions from material-related influences, which is associated with a more qualified specification of the test object measured values. The highest measured value resolutions of modern stylus measuring systems are upgraded through the automated compensation of material-related disturbances and lead to optimal resolutions.

Das Wesen der Erfindung soll anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels mit vertikaler Antastung näher erläutert werden. Die Anwendungsmöglichkeiten bleiben nicht auf dieses Beispiel beschränkt und erfassen insbesondere bei dem Steuer-Rechen-Anzeigekomplex die unterschiedlichsten Kombinationen von Steuer-, Rechen- und Anzeigetechnik. The essence of the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawings with vertical contact. The possible applications are not restricted to this example and, particularly in the case of the control-computing-display complex, cover the most varied combinations of control, computing and display technology.

So können beispielsweise Steuergeräte und Anzeigeeinheiten mit Rechentechnik bzw. Anzeigeeinheiten mit Rechentechnik und integrierter Ansteuerung oder Steuergeräte mit Personalcomputer und Anzeigetechnik bzw. Personalcomputer mit integrierter Ansteuerung und Anzeigetechnik zum Einsatz kommen. Im einfachen Anwendungsfall kann auch eine Anordnung aus einem Längenmesstaster, einem Steuergerät und einer Kleinrechnervariante mit Anzeige eingesetzt werden. Es zeigen: For example, control devices and display units with computing technology or display units with computing technology and integrated control or control devices with personal computers and display technology or personal computers with integrated control and display technology can be used. In a simple application, an arrangement consisting of a length measuring probe, a control unit and a small computer version with a display can also be used. Show it:

Fig. 1 im Blockschaltbild die Anordnung eines Längenmesstasters und eines Steuer-Rechen-Anzeigekomplexes Fig. 2 schematisch eine Prüflingshöhenmessung mit vertikaler Antastung der ersten Messstelle Fig. 3 schematisch die Prüflingshöhenmessung mit vertikaler Antastung der zweiten Messstelle Fig. 1 in a block diagram the arrangement of a length measuring probe and a control-arithmetic-display complex 2 schematically shows a test object height measurement with vertical scanning of the first measuring point 3 schematically, the test object height measurement with vertical probing of the second measuring point

Für die automatisierte Kompensation elastischer Antastdeformationen und zur Anzeige deformationsfreier bzw. weitgehend deformationsreduzierter Prüflingsmesswerte ist in Fig. 1 die Anordnung eines Längenmesstasters mit antriebsgesteuerter Tastbolzenverstellung sowie Messkraftvariation für zwei Messkräfte F1 und F2 und eines Steuer-Rechen-Anzeigekomplexes dargestellt. For the automated compensation of elastic contact deformations and for the display of deformation-free or largely deformation-reduced test object measured values, the arrangement of a length measuring probe with drive-controlled probe pin adjustment and measuring force variation for two measuring forces F1 and F2 and a control-arithmetic display complex is shown in FIG.

Für eine Prüflingshöhenmessung x mit vertikaler Antastung an der ersten Messstelle zeigt Fig. 2 schematisch den Messaufbau. Dieser umfasst einen Messtisch 1 mit einer Messtischbezugsfläche 2, einen mit dem Messtisch 1 gestellfest verbundenen Längenmesstaster 4 mit dem zugehörigen Tastbolzen 5 und dessen Tastkugel 6. Unter Ausnutzung der automatisierten Ansteuerung durch den Steuer-Rechen-Anzeigekomplex wird der mit der Messkraft F1 belastete Tastbolzen 5 an die Messtischbezugsfläche 2 angefahren. Durch den Steuer-Rechen-Anzeigekomplex wird bei der Berührung der Tastkugel 6 mit der Messtischbezugsfläche 2 an der ersten Messstelle 7 der mit nichtlinearer Hertzscher Abplattungsdeformation und linearer Tasterdeformation behaftete Messwert M1 erfasst. Anschliessend wird an der ersten Messstelle 7 unter weiterer Ausnutzung der automatisierten Ansteuerung durch den Steuer-Rechen-Anzeigekomplex über die Tastkugel 6 des mit der Messkraft F2 belasteten Tastbolzens 5 der mit den messkraftabhängig veränderten Antastdeformationen behaftete Messwert M2 durch den Steuer-Rechen-Anzeigekomplex erfasst. Für die Prüflingshöhenmessung x mit vertikaler Antastung an der zweiten Messstelle zeigt Fig. 3 schematisch den Messaufbau, der sich von Fig. 2 durch den auf die Messtischbezugsfläche 2 aufgesetzten Prüfling 3 mit der die Prüflingshöhe x begrenzenden Prüflingsdeckfläche 9 und die veränderte Tastkugelposition unterscheidet. Unter Ausnutzung der automatisierten Ansteuerung durch den Steuer-Rechen-Anzeigekomplex wird der mit der Messkraft F1 belastete Tastbolzen 5 an die Prüflingsdeckfläche 9 des Prüflings 3 angefahren. Durch den Steuer-Rechen-Anzeigekomplex wird bei der Berührung der Tastkugel 6 mit der Prüflingsdeckfläche 9 an der zweiten Messstelle 8 der bei Werkstoffunterschieden zwischen der Messtischbezugsfläche 2 und Prüflingsdeckfläche 9 mit veränderter nichtlinearer Hertzscher Abplattungsdeformation und linearer Tasterdeformation behaftete Messwert M3 erfasst. Anschliessend wird an der zweiten Messstelle 8 unter weiterer Ausnutzung der automatisierten Ansteuerung durch den Steuer-Rechen-Anzeigekomplex über die Tastkugel 6 des mit der Messkraft F2 belasteten Tastbolzens 5 der mit den messkraftabhängig veränderten Antastdeformationen behaftete Messwert M4 durch den Steuer-Rechen-Anzeigekomplex erfasst. For a test object height measurement x with vertical probing at the first measuring point, FIG. 2 shows the measurement setup schematically. This comprises a measuring table 1 with a measuring table reference surface 2, a length measuring probe 4 with the associated probe pin 5 and its probe ball 6, which is fixedly connected to the measuring stage 1. Using the automated activation by the control-arithmetic display complex, the probe pin 5 loaded with the measuring force F1 approached to the measuring table reference surface 2. When the probe ball 6 touches the measuring table reference surface 2 at the first measuring point 7, the measured value M1, which is afflicted with non-linear Hertzian flattening deformation and linear probe deformation, is recorded by the control / computing display complex. Subsequently, at the first measuring point 7, using the automated actuation by the control / calculator display complex via the probe ball 6 of the probe pin 5 loaded with the measuring force F2, the measured value M2, which is subject to the probe deformations that have changed depending on the measuring force, is recorded by the control / calculator display complex. For the test piece height measurement x with vertical probing at the second measuring point, Fig. 3 shows schematically the measurement setup, which differs from Fig. 2 by the test piece 3 placed on the measuring table reference surface 2 with the test piece cover surface 9 limiting the test piece height x and the changed probe ball position. Using the automated actuation by the control-arithmetic-display complex, the feeler pin 5 loaded with the measuring force F1 is approached to the test piece top surface 9 of the test piece 3. When the probe ball 6 touches the test object cover surface 9 at the second measuring point 8, the measured value M3, which is affected by material differences between the measuring table reference surface 2 and test object cover surface 9 with changed non-linear Hertzian flattening deformation and linear probe deformation, is recorded by the control-computing display complex. Subsequently, at the second measuring point 8, using the automated control by the control / arithmetic display complex via the probe ball 6 of the probe pin 5 loaded with the measuring force F2, the measured value M4 with the probe deformations changed as a function of the measuring force is recorded by the control / arithmetic display complex.

Bei einem Messkraftverhältnis With a measuring force ratio

des Längenmesstasters 4 lassen sich für den vorliegenden Fall nichtlinearer Hertzscher Abplattung die beiden Korrekturfaktoren of the length measuring probe 4, the two correction factors can be set for the present case of non-linear Hertzian flattening

ermitteln und in den Steuer-Rechen-Anzeigekomplex eingeben. determine and enter into the control-arithmetic-display complex.

Innerhalb des Korrekturprozesses werden nun die Messwerte M1, M2, M3 und M4 in der Form Within the correction process, the measured values M1, M2, M3 and M4 are now in the form

rationell so korrigiert, dass die deformationsfreie Prüflingshöhe x des Prüflings 3 durch den Steuer-Rechen-Anzeigekomplex angezeigt wird. Rationally corrected so that the deformation-free test specimen height x of the test specimen 3 is displayed by the control-arithmetic display complex.

Für ein nicht dargestelltes Beispiel der Prüflingshöhenmessung x des Prüflings 3 mit linearer Abplattungsdeformation an der Messtischbezugsfläche 2 bzw. an der Prüflingsdeckfläche 9 beim Austausch der Tastkugel 6 gegen einen Tastzylinder mit zylindrischer Antastfläche lassen sich bei gleichem Messkraftverhältnis For an example, not shown, of the test piece height measurement x of the test piece 3 with linear flattening deformation on the measuring table reference surface 2 or on the test piece cover surface 9 when replacing the probe ball 6 with a probe cylinder with a cylindrical probe surface, with the same measuring force ratio

des Längenmesstasters 4 für den vorliegenden Fall linearer Abplattung die beiden Korrekturfaktoren (b) und (b-1) ermitteln und in den Steuer-Rechen-Anzeigekomplex eingeben. of the length measuring probe 4 determine the two correction factors (b) and (b-1) for the present case of linear flattening and enter them into the control-calculation-display complex.

Innerhalb des Korrekturprozesses werden nun die zugehörigen Messwerte M1, M2, M3 und M4 in der Form Within the correction process, the associated measured values M1, M2, M3 and M4 are now in the form

Für Anwendungsfälle der Anordnung des Längenmesstasters 4 und des Steuer-Rechen-Anzeigekomplexes, bei denen nichtlineare Hertzsche Abplattungsvorgänge und überlagerte lineare Tasterdeformationen derart auftreten, dass an beiden bei Messstellen für eine Prüflingsabmessung die linearen Tasterdeformationen bei gleicher Messkrafteinleitung veränderlich sind, ist eine geänderte Zuordnung der Korrekturfaktoren zweckmässig. So lassen sich mit den aus dem Messkraftverhältnis For applications of the arrangement of the length measuring probe 4 and the control-arithmetic-display complex, in which non-linear Hertzian flattening processes and superimposed linear probe deformations occur in such a way that the linear probe deformations can be changed at measuring points for a test specimen with the same measurement force introduction, the assignment of the correction factors is changed expedient. So with the from the measuring force ratio

ermittelten Korrekturfaktoren (b), (b-1) die diesmal vorliegenden Messwert M1, M2, M3 und M4 innerhalb des Korrekturprozesses in der Form determined correction factors (b), (b-1), the measured values M1, M2, M3 and M4 available this time within the correction process in the form

rationell so korrigieren, dass weitgehend deformationsreduzierte Prüflingsmesswerte durch den Steuer-Rechen-Anzeigekomplex angezeigt werden. Diese Prüflingsmesswerte enthalten nur noch abplattungsbedingte Restdeformationseinflüsse. Correct efficiently in such a way that largely deformation-reduced test object measured values are displayed by the control-arithmetic-display complex. These test specimen measured values only contain residual deformation effects caused by flattening.

Während durch die Anordnung des mit einer Messkraftvariation verbundenen Längenmesstasters 4 und des Steuer-Rechen-Anzeigekomplexes in der dargestellten vorteilhaften Weise die Antastdeformationen kompensiert und deformationsfreie bzw. weitgehend deformationsreduzierte Prüflingsmesswerte angezeigt werden, können auch Prüflingsmessungen unter Ausnutzung nur jeweils einer Messkraft ausgeführt werden. Dieser einfachere Antastvorgang ist zweckmässig bei gleichbleibenden Antastdeformationen, aber auch bei genauigkeitsreduzierten Messungen, die Deformationseinflüsse enthalten dürfen. While the probe deformations are compensated in the advantageous manner shown and deformation-free or largely deformation-reduced test object measured values are displayed by the arrangement of the length measuring probe 4 connected to a measuring force variation and the control-arithmetic display complex, test object measurements can also be carried out using only one measuring force at a time. This simpler probing process is useful for constant probing deformations, but also for measurements with reduced accuracy that may contain deformation influences.

Claims

1. Arrangement for the automated compensation of elastic probing deformations in length measuring probes, comprising a length measuring probe with drive-controlled probe pin adjustment and elements for measuring force variation for at least n = 2 different measuring forces F1 + F2, with which the measuring force ratios

and their correction factors

for non-linear Hertzian flattening processes with superimposed linear stylus deformation or (bm) and (bm-1) for linear flattening processes with superimposed linear stylus deformation for two different measuring forces F1 and F2 each, means for holding the stylus and test specimen as well as a control-arithmetic display complex , characterized in that the control-arithmetic-display complex an input of the correction factors assigned for different probing cases

and / or (bm), (bm-1) and a display, the display automatically showing test object measurement values that are material-independent and deformation-free or deformation-reduced.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the correction factors

and / or (bm), (bm-1) have already been calculated and can be entered manually in the control-computing-display complex.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that after the input of the measuring forces or their measuring force ratios in the control-arithmetic-display complex manually or automatically in connection with their constant detection during the probing processes, the correction factors

and / or (bm), (bm-1) are calculated in the control-arithmetic-display complex.