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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Kalibriernormal zur Geometrieeinmessung eines taktil oder/und optisch arbeitenden Messsystems, ein Verfahren zur Kalibrierung eines taktil oder/und optisch arbeitenden Koordinatenmessgeräts an einem solchen Kalibiernormal sowie ein Koordinatenmesssystem.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Für das Vermessen der geometrischen Abmessungen, der Oberflächenrauhigkeit oder/und anderer Kenngrößen von Bauteilen und deren Oberflächen werden sogenannte Tastschnittgeräte eingesetzt. Diese arbeiten entweder mit einer mechanischen Abtastung oder setzen entsprechende optische Verfahren ein. Um mit einem derartigen Koordinatenmessgerät reproduzierbare Messergebnisse zu erhalten, wird in der Regel sowohl bezüglich der Position als bezüglich auch der Messrichtung eine Kalibrierung des Messsystems durchgeführt. Dafür werden üblicherweise eine große Anzahl an Antastungen an einer Einmesskugel vorgenommen. Dieser Vorgang dauert in der Regel mehrere Minuten.
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Bei einem Tastschnittgerät ist in der Regel ein Abtastelement wie zum Beispiel eine Diamantnadel an einem beweglich gelagerten Messarm befestigt. Während der Messung liegt das Abtastelement mit einer vorgegebenen Tastkraft an der Bauteiloberfläche an und wird durch Strukturen auf der Bauteiloberfläche ausgelenkt. Die Auslenkung des Messarms, die senkrecht zur Bauteiloberfläche erfolgen soll, wird von einem Wandler erfasst, der elektrische Messsignale erzeugt. Im Verlauf der Messung wird der Messarm mit dem Abtastelement mithilfe einer Vorschubeinheit parallel zur Werkstückoberfläche geführt. Man erhält so ein linienförmiges Profil der Bauteiloberfläche. Es sind auch berührungslos arbeitende Geräte zum Erfassen der Geometrie einer Bauteiloberfläche bekannt. Diese können insbesondere für die Messung an sehr weichen Werkstücken verwendet werden. Solche optischen Taster können beispielsweise als Autofokussensoren oder konfokale Weißlichtsensoren ausgebildet sein.
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Größere Messsysteme, bei denen der Oberflächensensor an einem Koordinatenmessgerät befestigt ist, umfassen üblicherweise einen Tisch, der das zu vermessende Werkstück trägt und eine Positionseinrichtung, mit der sich der Sensor in drei orthogonalen Verfahrrichtungen X, Y und Z relativ zu dem Tisch mit hoher Genauigkeit verfahren lässt. Bekannt sind ferner Koordinatenmessgeräte mit einem Verfahrtisch, der sich relativ zur feststehenden Messvorrichtung bewegt. Ferner weisen Koordinatenmessgeräte eine Auswerte- und Steuereinrichtung auf, welche die Bewegungen der Positioniereinrichtung steuert.
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Bei modernen Produktionsabläufen besteht zunehmend die Bestrebung, die eingesetzten oder gefertigten Bauteile hinsichtlich der Fertigungstoleranzen laufend zu überwachen. Eine Rauheits- oder Geometrieeinmessung findet dann nicht mehr in einem Labor oder in speziell dafür eingerichteten Prüfplätzen statt, sondern muss gegebenenfalls sogar in den Produktionsablauf integriert werden. Dabei stellt sich das Problem, dass für die Erreichung gewisser Genauigkeiten eine Kalibrierung des Messsystems erforderlich ist. Dafür muss sowohl eine Kalibrierung für die Absolutposition des Abtastelements im Raum als auch die Messrichtung kalibriert werden. Dies erfordert mit den heute zur Verfügung stehenden Techniken einen beträchtlichen Zeitaufwand.
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So muss für die Ermittlung der Absolutposition eine große Anzahl an Anpassungen bevorzugt an einer Einmesskugel vorgenommen werden. An die so ermittelten Messpunkte im Raum kann eine geometrische Kugel eingepasst werden und so die Absolutposition des Abtastelements ermittelt werden. Dieses Vorgehen stellt spezielle Anforderungen an die Abtastgeometrie, um eine Messung an einer solchen Kugel zu ermöglichen. Auch besteht die Möglichkeit, dass das Abtastelement wie z.B. eine Diamantnadel, bei dem Messvorgang beschädigt wird.
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Für die Kalibrierung eines Rauheitssensors wird ein sogenanntes Kalibriernormal, auch Normal genannt, verwendet, daseine Oberflächenstruktur mit einer kalibrierten mittleren-Rautiefe aufweist. Soll die Linearität des gesamten Messystems ermittelt werden, sind Messungen an mehreren Rauheitsnormalen mit kalibrierter mittlerer Rautiefe notwendig. Dies stellt einen aufwändigen und teuren Messablauf dar. Soll des Weiteren beispielsweise die Genauigkeit des Vorschubs ermittelt werden, sind Auswertungen eines speziellen Normals mit kalibriertem mittlerem Rillenabstand möglich, was wiederum ein separates Normal erfordert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Kalibriernormal zur Geometrieeinmessung eines taktil und/oder optisch arbeitenden Messsystems sowie ein Verfahren zur Kalibrierung eines taktil oder/und optisch arbeitenden Koordinatenmessgeräts an einem Kalibriernormal anzugeben, das die oben genannten Nachteile vermeidet und insbesondere eine geringere Anzahl an Messungen oder/und eine geringere Anzahl an Kalibriernormalen erfordert.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kalibriernormal gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Kalibriernormal zur Geometrieeinmessung eines taktil oder/und optisch arbeitenden Messsystems weist eine ebene Oberfläche auf, die eine von einem optisch oder/und taktil arbeitenden Messsystem erfassbare Struktur aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Struktur in einer ersten Richtung oder/und in einer zweiten Richtung eine von einem Sensor erfassbare und sich ändernde Periodizität aufweist und dass eine Veränderung der Periodizität eine Positionsinformation oder/und Richtungsinformation codiert. Mittels eines solchen Kalibriernormals kann ein zur Abtastung eines solchen Kalibriernormals ausgelegtes Messsystem die Struktur in der ersten oder/und der zweiten Richtung mittels eines Sensors erfassen, die Periodizität ermitteln und so in eine Positionsinformation oder/und Richtungsinformation umcodieren. Somit kann mittels einer einfachen einmaligen Messung eine Information über die absolute Position der vom Sensor erfassten Struktur oder/und der Richtung, in der gemessen wurde, gewonnen werden. Im Falle der Codierung der Position entfallen somit die oben beschriebenen vielen Antastungen an einer Einmesskugel. Wird beispielsweise die Position am Anfang und am Ende des Messvorgangs erfasst, kann die Genauigkeit des Vorschubs während der Messung ermittelt werden. Auch die Ausrichtung des Sensors in der Ebene des Kalibriernormals kann so auf einfache Weise mittelt werden.
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Konkret kann beispielsweise die erste Richtung und die zweite Richtung zueinander senkrecht verlaufen.
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Eine beispielhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Struktur in der ersten und/oder der zweiten Richtung gemäß einer Sinusfunktion ausgebildet ist. Eine Sinusfunktion weist eine strenge Periodizität auf, ist mathematisch einfach zu behandeln und mit guter Genauigkeit zu fertigen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in diesem Zusammenhang die Frequenz oder/und die Amplitude der Sinusfunktion mit einer Modulationsfunktion moduliert werden. Dabei stellt die zu Grunde liegende Sinusfunktion eine Trägerfunktion dar, deren Eigenschaften wie Frequenz oder/und Amplitude gemäß einer Modulationsfunktion moduliert werden. In der Modulationsfunktion ist dann dementsprechend die Position- oder/und Richtungsinformation codiert. Wenn also beispielsweise die Frequenz der Sinusfunktion moduliert wird, kann das Messsystem die Sinusfunktion an sich messen, deren Frequenz bestimmen und aus der Höhe der Frequenz die augenblickliche Position ableiten. Entsprechendes gilt für die Amplitude der Sinusfunktion.
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Bei einer konkreten Ausgestaltung ist die Modulationsfunktion eine lineare Funktion oder eine Sinusfunktion, beispielsweise eine Sinusfunktion mit sich linear verändernder Amplitude. Konkret kann also die Frequenz oder/und die Amplitude der Sinusfunktion linear ansteigen/fallen oder beispielsweise mit einer Sinusfunktion moduliert sein, die eine linear veränderliche Amplitude oder/und Frequenz aufweist. In beiden Fällen kann mittels einer mathematischen Weiterverarbeitung des Messsignals die augenblickliche Position oder/und Richtung gewonnen werden.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ergibt sich, wenn bei der Sinusfunktion der Trägerfunktion der Struktur in der ersten Richtung die Frequenz und bei der Sinusfunktion der Trägerfunktion in der zweiten Richtung die Amplitude moduliert ist. Vorteilhafterweise ist die Frequenz der Trägerfunktion so gewählt, dass mehrere vollständige Perioden bei einem Messvorgang erfassbar sind. Beispielsweise entspricht bei einem Messvorgang über eine Länge von 5 mm in einer diagonalen Richtung, d.h. nicht parallel zu der ersten oder zweiten Richtung, und bei einer sinusförmigen Trägerfunktion zwei Wellen, was 1,7 1/mm in die erste und die zweite Richtung entspricht.
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Die Trägerfrequenzen können in der ersten und der zweiten Richtung unterschiedlich sein. Die relative Änderungsrate der Modulation sollte kleiner oder gleich der relativen Änderungsrate der Trägerfrequenz sein, damit die Modulation sinnvoll von dem Trägersignal getrennt werden kann.
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Bei einer periodischen Modulation sollte mindestens eine Halbwelle gemessen werden, damit sich die zugrunde liegende Funktion bestimmen lässt.
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Die unterschiedlichen Arten der Modulation an sich ermöglichen eine gute Unterscheidbarkeit der Modulationsfunktionen voneinander und ermöglichen so eine einfache Auswertung des Messergebnisses.
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Ist in eine Richtung die Position mittels Frequenzmodulation und in die andere Richtung die Position mittels Amplitudenmodulation codiert, können folgende Informationen extrahiert werden: Aus der Frequenzmodulation kann die Modulationsfunktion und aus dieser können über den Anfangs- und den Endwert die Start- und die Endposition in der ersten Richtung bestimmt werden. Aus der Amplitudenmodulation kann ebenfalls die Modulationsfunktion und aus dieser können über den Anfangs- und den Endwert die Start- und die Endposition in der zweiten Richtung bestimmt werden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich dadurch, dass die Frequenz der Periodizität zumindest bereichsweise über der Frequenz liegt, die üblicherweise bei der Messung von Oberflächen auftreten. Dies erlaubt es, bei einer Messung in diesem Bereich die höchsten auswertbaren Ortsfrequenzen des Messsystems zu ermitteln, ohne dass ein zusätzliches Kalibriernormal erforderlich wäre. Des Weiteren kann das dynamische Verhalten untersucht und überprüft werden. Außerdem kann dies als Funktionstest des Messsystems an sich sowie zur Überprüfung des Zustands der Messnadel eingesetzt werden.
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Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Kalibrierung eines taktil oder/und optisch arbeitenden Koordinatenmessgeräts an einem wie vorstehend beschriebenen Kalibriernormal gelöst. Das Verfahren weist die Schritte auf: Durchführen einer Messung an der Struktur des Kalibriernormals in einer Richtung; Auswerten der Messung zur Decodierung der Positionsinformation oder/und der Richtungsinformation.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens weist den Schritt auf: Vergleichen der Positionsinformation oder/und der Richtungsinformation mit einer Positionsinformation oder/und einer Richtungsinformation des Koordinatenmessgeräts. Dies erlaubt eine Kalibrierung des Koordinatenmessgeräts.
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Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein Koordinatenmesssystem zur Durchführung des genannten Verfahrens sowie durch ein Koordinatenmesssystem mit einem vorstehend beschriebenen Kalibriernormal gelöst.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
- 1 ein Koordinatenmessgerät in einer perspektivischen Darstellung;
- 2 in einer perspektivischen Darstellung ein an einer Halterung befestigtes erfindungsgemäßes Kalibriernormal;
- 3 und 4 schematische Querschnittsansichten einer Oberflächenstrukturierung des Kalibriernormals in verschiedenen Richtungen;
- 5 in einer schematisierten perspektivischen Darstellung die Oberflächenstruktur des erfindungsgemäßen Kalibriernormals;
- 6 eine schematische Darstellung eines Messsignals zur Auswertung der höchsten möglichen Ortsfrequenz.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 zeigt ein Koordinatenmessgerät 10 in einer perspektivischen Darstellung. Das Koordinatenmessgerät 10 umfasst einen Tisch 12, der eine Basis 14 und eine Platte 16 beispielsweise aus Hartgestein, umfasst. Die Platte 16 dient zur Aufnahme eines Werkstücks 18, dessen Oberfläche vermessen werden soll. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Messung um eine ortsaufgelöste Rauheitsmessung.
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Der Tisch 12 trägt eine Positioniereinrichtung 20, mit der sich eine Messvorrichtung 22 relativ zu dem Tisch 12 mit hoher Genauigkeit positionieren lässt. Die Positioniereinrichtung 20 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in Portalbauweise ausgeführt und umfasst ein Portal 24, das mit zwei Füßen 26, 28 an den Rändern des Tisches 12 gelagert und in der horizontal verlaufenden X-Richtung entlang des Tisches 12 motorisch verfahrbar ist. An einem Portalquerbalken 30, der die beiden Füße 26, 28 miteinander verbindet, ist ein Ausleger 32 so gelagert, dass entlang der Längsrichtung des Portalquerbalken 30, d.h. in der ebenfalls horizontal verlaufenden Y-Richtung, motorisch verfahren werden kann, wie dies durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. In einer vertikal ausgerichteten Aufnahme 34 des Auslegers 32 ist ein Messträger 36 aufgenommen und entlang der vertikal verlaufenden Z-Richtung motorisch verfahrbar.
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Entfernt vom Tisch ist eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 38 vorgesehen, welche Steuer- und Messdaten mit der Messvorrichtung 22 austauschen kann. Dies kann - wie in 1 dargestellt - über entsprechende Leitungen oder auch über eine Funkschnittstelle erfolgen.
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Der Raum, der von dem Messträger 36 durch Verfahrbewegungen entlang den X-, Y- und Z-Achsen erreicht werden kann, liegt im dargestellten Ausführungsbeispiel in der Größenordnung von etwa 2 m3, sodass auch deutlich größere Werkstücke 18 vermessen werden können, als dies in der 1 dargestellt ist. Dies ist aber lediglich beispielhaft. Selbstverständlich können auch Messsysteme mit größerem oder kleinerem Messvolumen im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden.
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Die Positioniereinrichtung 20 verfügt für jede der drei Verfahrrichtungen X, Y, Z über mindestens einen Wandler, die an die Auswerte- und Steuereinrichtung 38 Informationen über die zurückgelegten Verfahrwege zurückgeben. Die Auswerte- und Steuereinrichtung 38 steuert die Bewegungen der Positioniereinrichtung 20 und wertet die von der Messvorrichtung 22 übergebenen Messwerte aus. Die Auswertung umfasst auch die rechnerische Korrektur der von der Messvorrichtungen 22 gelieferten Messwerte. Damit können statische und dynamische Einflüsse der Positioniereinrichtung 20, thermische Verformungen des Tisches 12 aber auch die durch Antastkräfte bedingte Biegung taktiler Taster berücksichtigt werden.
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2 veranschaulicht ein auf einem Halter 40 aufgebautes Kalibriernormal 100. Das Kalibriernormal 100 weist eine strukturierte Oberfläche 102 auf, die für Kalibriermessungen verwendet werden kann. Daneben sind an dem Kalibriernormal 100 Einmesshilfen 104 sowie eine Halbschale 106 zum selbstzentrierenden Antasten vorhanden.
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Der Halter 40 kann an verschiedenen Orten des Koordinatenmessgeräts 10 befestigt werden, beispielsweise an der Platte 16, an einer Halterung für eine Einmesskugel oder an einem eventuell vorhandenen Tasterwechselmagazin. Das Kalibriernormal 100 selbst kann wechselbar mittels einer magnetischen Halterung an dem Halter 40 befestigt und auswechselbar sein.
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3 zeigt in einer schematisierten Darstellung in einem Diagramm
200 die Funktion, mit der die Oberfläche
102 des Kalibriernormals
100 in einer ersten Richtung, und zwar in der Y-Richtung, strukturiert ist. Die Darstellung stellt somit auch gewissermaßen einen Querschnitt durch die strukturierte Oberfläche
102 des Kalibriernormals
100 entlang der aus den Richtungen Y und Z aufgespannten Ebene dar. Die Abszisse
202 des Diagramms
200 stellt eine Länge, beispielsweise insgesamt 1 mm, entlang der Y-Richtung dar. Die Ordinate bildet die Höhe der Struktur in Z-Richtung ab, insgesamt beispielsweise 2 µm. Es handelt sich bei der dargestellten Ausführungsform um eine Sinus-Funktion mit einer bestimmten Grundfrequenz. Diese Grundfrequenz der Sinuswelle wird frequenzmoduliert mit einer Frequenz, die sich deutlich von der Grundfrequenz unterscheidet. Die Modulationsfunktion ist vorliegend wiederum eine Sinus-Funktion mit einer sich linear verändernden Amplitude. In der in
3 dargestellten Funktion
206 steigt die Amplitude von links nach rechts an. Es ergibt sich folgender Funktionsterm:
Es gilt:
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Bei einer Messung mittels des Koordinatenmessgeräts 10 an dem Kalibrienormal 100 in der Y-Richtung gibt die Modulationsfunktion die Ortsfrequenz des Kalibrienormals 100 bezüglich der jeweiligen gemessenen Y-Position an. Für eine Auswertung zur Ermittlung der Y-Position kann eine bereichsweise Fourieranalyse des Messprofils berechnet werden.
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Prinzipiell wäre bereits ein Kalibriernormal 100 mit einer Oberfläche 102, die alleine in Y-Richtung in 3 gezeigt ist, von Vorteil. Man könnte in der Y-Richtung absolute Ortskoordinaten in Y-Richtung ermitteln und so beispielsweise eine Vorschubgenauigkeit ermitteln.
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Die Oberflächenstruktur
102 des in
2 gezeigten Ausführungsbeispiels ist gleichzeitig in X-Richtung ebenfalls moduliert und codiert dadurch die jeweilige X-Position. In X-Richtung ist ebenfalls als Grundfunktion eine Sinuswelle mit einer bestimmten Frequenz vorgesehen. Im Unterschied zur Y-Richtung wird der Gleichanteil, also die Trägerfunktion, amplitudenmoduliert. Die Modulationsfunktion für die Amplitude ist ebenfalls eine Sinusfunktion mit einer linear veränderlichen Amplitude. Die sich ergebende Funktion ist - analog zur
3 - in dem Diagramm
300 der
4 dargestellt. Die Abszisse
302 des Diagramms
300 stellt wiederum die Länge entlang der X-Richtung, die Ordinate
304 die Höhe der Struktur in Z-Richtung mit zum Diagramm
200 ähnlichen Gesamtlängen bzw. -höhen. Eine beispielhafte Funktion
306 ist:
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Bei der gleichzeitigen Modulation in Y-und X- Richtung ist es von Vorteil, wenn die Modulationsfrequenz der Amplitudenmodulation wie in 4 dargestellt deutlich höher ist als die des frequenzmodulierten Oberflächensignals, um so eine gute Trennung zwischen den X- und Y-Positionsdaten zu gewährleisten. Bei der tatsächlichen Messung gibt die Amplitudenhöhe in X-Richtung die Position innerhalb der Struktur hinsichtlich der X-Richtung wieder.
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5 stellt in einer schematischen Darstellung die kombinierte Oberflächenstruktur wieder. Man erkennt, wie in der Y-Richtung die Grundfrequenz deutlich höher als in Y-Richtung ist. Gleichzeitig ist die Frequenz der Modulationsfunktion in X-Richtung deutlich höher als die der Frequenzmodulation in Y-Richtung. Dies ist allerdings in der 5 nicht ohne weiteres ersichtlich.
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Die Aufteilung von Amplitudenmodulation und Frequenzmodulation in X-bzw. Y-Richtung ist vorliegend willkürlich und kann auch umgekehrt erfolgen. Auch kann beispielsweise die Amplitudenmodulation mit einer einfachen linearen Skalierung der Amplitude realisiert werden.
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Um nun eine Messung an dem Kalibriernormal 100 durchzuführen, kann in einem ersten Schritt die Position des Kalibriernormals 100 durch Einmessung mit dem Koordinatenmesssystem 10, beispielsweise an den Einmesshilfen 104, 106, bestimmt werden. Anschließend kann eine Messung mit einem Oberflächenmesssystem an dem Kalibriernormal 100, insbesondere an der Struktur 102, durchgeführt werden. Diese Messung kann von einem beliebigen ersten Punkt auf der Oberfläche 102 zu einem beliebigen zweiten Punkt auf der Oberfläche 102 erfolgen. Der sich so ergebende Tastschnitt enthält somit im Normalfall Anteile in X- und Anteile in Y-Richtung.
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Das sich so ergebende Messsignal kann zum einen einer Fourieranalyse unterzogen werden. Dies liefert zunächst später noch zu korrigierende Aussagen über die Y-Position.
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Gleichzeitig kann das Messsignal hinsichtlich der Amplitude analysiert werden. Hierzu kann beispielsweise die Einhüllende des Messsignals bestimmt werden. Die Start- und die Endamplitude der Einhüllenden zu Beginn und zum Ende des Messvorgangs stellen die Anteile in X-Richtung der Start- und der Endposition dar. Unter Hinzunahme der Gesamtmesslänge L des Tastschnitts kann durch einfache Triangulation der Winkel bestimmt werden, um den der Messvorgang bezüglich der Y-Richtung geneigt durchgeführt wurde. Somit kann man auf einfache Weise bereits aus der Analyse der Einhüllenden sowohl die X-als auch die Y-Position für Start- und Endpunkt der Messung ermitteln.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Einhüllende der Fouriertransformation betrachtet werden. Deren Amplituden zu Beginn und zum Ende der Messung - beispielsweise ermittelt aus der Einhüllenden - erlauben die Bestimmung der Start- und der Endposition in Y-Richtung. Dies kann ebenfalls mittels des Korrekturfaktors, der sich aus dem Winkel ergibt, den die Messstrecke mit der Y-Richtung einschließt, korrigiert werden.
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Mittels des oben beschriebenen Messverfahrens können folgende Eigenschaften über das Messsystem ermittelt werden:
| # | Parameter der Messung des Geometrie-Einmessnormals | Informationen über das Messsystem | Beschränkende Eigenschaft des Geometrie-Einmessnormals |
| 1 | Startpunkt | Absolutposition XYZ | Toleranz Position Normal zu Einmesshilfe |
| 2 | Scanrichtung | Ausrichtung des Sensors in Ebene des Normals | Auflösung orthogonal zur Hauptrichtung |
| 3 | Scanlänge | Genauigkeit Vorschub | Auflösung in Hauptrichtung |
| 4 | NeigungdesScans | Ausrichtung des Sensors orthogonal zur Ebene des Normals | Ebenheit des Normals |
| 5 | Hub des Profils | Linearität des Messsystems | Geringe Abweichung des Soll profils, hohe Reproduzierbarkeit |
| 6 | Standardabw. des Profils | Abgleich des Messsystems | S.O. |
| 7 | Frequenzen des Profils | Dynamisches Verhalten, MTF | Hohe Ortsfrequenzen bis 25µm Wellenlänge |
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Dem Normal können Referenzdaten über Periodizität und Amplitude aus Nominaldaten oder vorgelagerter Kalibriermessung zugeordnet werden. Dazu kann ein Datenträger mitgeliefert werden. Das Normal kann zur Zuordnung eine maschinenlesbare Identifikation erlauben (RFID, Barcode, etc.).
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Für die Berechnung der Informationen gemäß der obenstehenden Tabelle kann die Abweichung der Messdaten aus der Kalibriermessung von diesen Referenzdaten verwendet werden.
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Die erhaltenen Informationen können zum Zweck der späteren Korrektur als CAA Tabelle, FFT transformiert, als Spline oder Polynomschar gespeichert werden. So kann zum Beispiel der Hub mit Linearisierungskorrekturparametern beschrieben werden.
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Nicht korrigierbare Messfehler - etwa aus Wiederholmessung oder aus Residuen bei der Spline Einpassung - können zusätzlich den entsprechenden Zuständen (Signaländerungsgeschwindigkeit, Hub, Neigung des Scans, etc.) zugeordnet und entsprechend gespeichert werden.
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Die Korrekturdaten und die Restfehler-Informationen können auf Datenträger, in einer Datenbank oder im Sensor gespeichert und beim Messen in die Steuerung oder Korrekturrecheneinheit geladen werden. Die Korrekturdaten werden zur Korrektur des Messsignals während der Messung verwendet. Aus den Restfehlern kann ständig ein zustandsabhängiger Beitrag zur Messunsicherheit bestimmt und an die Auswertesoftware übertragen werden.
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Neben der reinen Ermittlung von Orts- und Richtungsinformationen können nicht nur mit einer einzigen Messung eine Vielzahl an geometrischen Größen ermittelt werden. Wenn die höchsten Ortsfrequenzen des Normals den typischen Bereich von Oberflächen überschreiten, kann gleichzeitig eine Frequenzübertragung des Messsystems bestimmt werden. Dies erlaubt Aussagen über die Leistungsfähigkeit und die Aufstellbedingungen des Messsystems. Eine derartige beispielhafte Messung ist in 6 abgebildet. Die 6 zeigt ein Diagramm 600, das an der Abszisse 602 die Position während einer Messung darstellt. Die gesamte Messung kann sich beispielsweise über 3 mm erstrecken. Die Ordinate 604 gibt das erhaltene Messsignal wieder, was einer Profiltiefe entspricht. Die gesamte gemessene Profiltiefe kann beispielsweise 2 µm betragen. Wie der 6 zu entnehmen ist, folgt das Messsignal 606 zunächst der Profiltiefe des Kalibriernormals. In einem bestimmten Bereich, der in 6 bei der Stelle 608 beginnt, kann das Messsystem der Oberflächenstrukturierung nicht mehr vollständig folgen. Die gemessene Amplitude des Messsignals 606 nimmt ab, obwohl dies nicht der tatsächlichen Struktur entspricht. Ab einem bestimmten Punkt, der bei dem Messsignal 606 an der Stelle 610 eintritt, ist die Frequenz der strukturierten Oberfläche so hoch, dass das Messsignal diese nicht mehr wahrnimmt und nur noch ein konstantes Signal 612 ausgibt. Somit kann auf einfache Weise die höchste auswertbare Ortsfrequenz ermittelt werden. Mithilfe von hochfrequenten Rillen auf dem Kalibriernormal kann die Qualität des Sensorvorschubs für Tastschnittsysteme bestimmt werden. Dabei kann der Vorschub gegen die Bewegung der Maschine bewegt und die Relativbewegung anhand der Auslenkung des Tastschnittgeräts bestimmt werden.
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Die Position der strukturierten Oberfläche 102 zu den Einmesshilfen zur Lagebestimmung kann mit taktilen oder optischen Messinstrumente bestimmt werden, um für jedes Individuum die Lage zu kalibrieren.
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Das System kann auch für optisch scannende Sensoren verwendet werden. Dabei kann der Strahlwinkel des Sensors aufgrund bekannter Messposition auf dem Normal unbekannter Koordinatenmessgerät-Koordinaten bestimmt werden.
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Im Prinzip sind bei der Konstruktion der Oberfläche alle möglichen Funktionen zulässig, die eine Trennung der X- und Y-Informationen zulassen.
