DE4103060A1 - Verfahren zur ermittlung geometrischer abmessungen eines prueflings mittels mechanisch beruehrender antastung - Google Patents
Verfahren zur ermittlung geometrischer abmessungen eines prueflings mittels mechanisch beruehrender antastungInfo
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Description
Die Erfindung dient zur mechanisch berührenden
Präzisionsantastung bei der hochauflösenden Wegmessung. Sie kann
überall dort eingesetzt werden, wo Präzisionslängenmessungen die
Kompensation elastischer Deformation erfordern. Dies gilt
insbesondere für Geräte der Feinmeß- bzw. Koordinatenmeßtechnik.
Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich beispielsweise aus den
Meßaufgaben der Ultrapräzisionsbearbeitung bei der maßlichen
Erfassung von ebenen, sphärischen, zylindrischen und anderen
Flächen. Weitere vorteilhafte Anwendungen sind u. a. in der
Endmaßmessung hinsichtlich der Maßkalibrierung und der
Überwachung der Langzeitstabilität sowie in der
Durchmessermessung von Präzisionskugeln zu sehen.
Die bei der mechanisch berührenden Antastung auftretenden
elastischen Deformationen behindern im zunehmenden Maße die
Präzisionsansprüche der hochauflösenden Wegmessung. So führen
elastische Deformationen infolge nichtlinearer Hertzscher
Abplattungsvorgänge bzw. linearer Tasterdruckbeanspruchungen
zwangsläufig zu störenden Maßabweichungen. Deformationsursache
ist die Meßkraft bezüglich ihrer Größe und Konstanz. Selbst eine
Kraftreduzierung auf wenige Pond kann aufgabenabhängig mit
unzulässig hohen Restdeformationen verbunden sein. Andererseits
ist auch zu erwarten, daß eine gegen Null gehende Meßkraft aus
konstruktiv-funktionellen und anwendungstechnischen Gründen nicht
immer zweckmäßig ist. Seit längerer Zeit besteht deshalb die
Forderung nach geeigneten Lösungen hinsichtlich der Reduzierung
genannter Deformationseinflüsse.
So werden beispielsweise bei der maßlichen Erfassung der durch
Ultrapräzisionsbearbeitung erzeugten Werkstückflächen
meßtechnische Spitzenforderungen für Auflösung und Genauigkeit im
Bereich zwischen 1 µm und 1 nm vorgegeben, die wiederum für den
eigentlichen Antastvorgang nur wenige Hundertstel µm
Unsicherheit zulassen (Feingerätetechnik, 38. Jg., 1989, Heft 1.
S. 2 und Feingerätetechnik, 39. Jg., 1990, Heft 7, S. 302-304). Bei
Wahl einer berührenden Antastung in diesem Fall bzw. bei
ähnlichen Aufgabenstellungen werden Gegenmaßnahmen hinsichtlich
der störenden Deformationseinflüsse notwendig, um die hohen
Genauigkeitsanforderungen abzusichern. Dabei werden Maßnahmen
gegen die an der Antaststelle auftretenden
Abplattungsdeformationen durch die bezüglich Formen, Abmessungen
und Werkstoffe meist vorhandene Prüflingsvielfalt besonders
erschwert.
Zur Reduzierung des Deformationseinflusses bieten sich folgende,
den Stand der Technik bestimmende Verfahren an.
Um Deformationen weitgehend zu kompensieren, wäre der Bezug auf
Vergleichsnormale erforderlich. Problematisch bleiben hierbei die
kostenaufwendige Bereitstellung einer Vielzahl form-, maß- und
werkstoffabhängiger Vergleichsnormale, Normalmaßabweichungen, die
Unsicherheit des immer wieder neu durchzuführenden Maßanschlusses
und Meßfehler infolge technologischer bedingter Härteunterschiede
bzw. Werkstoffabweichungen, auch Inhomogenitäten, zwischen
Normal und Prüfling. Als Beispiel sei auf die Endmaßkalibrierung
bzw. Überwachung der Langzeitstabilität mittels eines
Endmaßprüfplatzes verwiesen (Jenaer Rundschau, 30. Jg., 1985, Heft 2,
S. 84-87). Bei diesem Endmaß-Vergleichsverfahren lassen sich
trotz hoher elektronischer Meßwertauflösung die dargelegten
Mängel und Meßfehlern, u. a. durch Härteunterschiede beim
Normalvergleich, nicht völlig ausschließen.
Die rechnerische Korrektur abplattungsbedingter Deformationen ist
grundsätzlich mit den aus der Hertzschen Abplattungstheorie
resultierenden Abplattungsformeln möglich (H. Zill, Messen und
Lehren im Maschinenbau und in der Feingerätetechnik, VEB Verlag
Technik Berlin, 2. Auflage, Berlin 1972, S. 68-71). Diese geben die
komplizierten Zusammenhänge von Meßkraft, Oberflächengeometrie,
Material und Abplattung wieder. Für den Berührungsfall "Kugel mit
dem Durchmesser d gegen Zylinder mit dem Durchmesser D" ergibt
sich beispielsweise die Abplattung bei einer Meßkraft F zu:
Von besonderer Bedeutung sind hier die elastischen
Materialkonstanten E′, E′′, m′, m′′ von Antastelement und Prüfling.
Bei genauer Untersuchung wird deutlich, daß bei
Präzisionsmessungen höchster Genauigkeit eine rechnerische
Korrektur der Abplattung sehr zeitaufwendig ist, durch mögliche
Fehleingaben der Konstanten und übriger Kennwerte belastet wird
und aufgrund von Abweichungen der Materialkonstanten hinsichtlich
ihrer Ermittlungsgenauigkeit bzw. Materialschwankungen auch nur
begrenzt möglich ist. In diesem Zusammenhang ist weiterhin zu
beachten, daß die Meß- bzw. Korrekturmöglichkeit bei neuen
Materialien erst nach erfolgter Ermittlung der Werkstoffkonstanten
gegeben ist und dadurch produktivitätsreduzierende
Stillstandszeiten auftreten können. Besonders kritisch für das
Korrekturverfahren ist außerdem der Einfluß von
Materialinhomogenitäten, da er rechnerisch nicht erfaßbar ist.
Dieses Verfahren erfolgt zur Korrektur von Taster- bzw.
Werkstückdeformationen. Durch Aufschaltung unterschiedlicher
Meßkräfte F₁ und F₂ eines messenden Tastsystems wird eine Taster-
bzw. Werkstück-Biegekennlinie ermittelt, mit der auf den Meßwert
m₀ bei der Meßkraft Null gerechnet wird. Dieser ergibt sich zu
wobei m₁ bzw. m₂ die mit den Meßkräften F₁ bzw. F₂ ermittelten
Meßwerte sind. Der in Sonderfällen angewandte Weg der
Meßkraftextrapolation auf Null bietet zwar grundsätzlich eine
Fehlerreduzierung auftretender elastischer Deformationen an,
schließt aber infolge der linearen Rückrechnung auf den Meßwert
bei Meßkraft Null eine vollständige Kompensation nichtlinearer
Hertzscher Abplattungsdeformationen aus. Es kommt daher bei einer
fehlerkritischen Berücksichtigung der Abplattung A₁ und A₂ zum
Verbleib eines systematischen Fehleranteils
wobei A₁ bzw. A₂ die durch die Kräfte F₁ bzw. F₂ verursachten
Abplattungen sind. Der Nachteil dieses Reduzierverfahrens ist
darin zu sehen, daß die elastischen Deformationen nicht in ihrer
Gesamtheit erfaßt werden.
Ein Anwendungsbeispiel dieses Verfahrens ist die maßliche
Erfassung nicht formstabiler Kunststoffteile mit Hilfe von
Mehrkoordinatenmeßmaschinen (Kunststoffe, 75. Jg., 1985, Heft 11,
S. 824-828). Da hier meßkraftbedingte Verbiegungen des Prüflings
dominierend sind, kann der noch vorhandene
Abplattungseinfluß nach prüfkritischer Entscheidung oft
unberücksichtigt bleiben. Präzisionsmessungen höchster
Genauigkeit erfordern demgegenüber die umfassende Einbeziehung
wirkender Deformationsanteile und verlangen daher neue Lösungen
der Deformationskompensation, wenn bei Spitzenansprüchen
Alternativen zum Stand der Technik verlangt werden.
Es ist das Ziel der Erfindung, die genannten Mängel der aus dem
Stand der Technik bekannten Lösungen zu umgehen und eine
nichtlineare und lineare elastische Deformationen umfassende
Kompensation bei der berührenden Antastung im
Ultrapräzisionsbereich zu erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zur
berührenden Antastung gleichzeitig mit der Kompensation linearer
tasterbezogener elastischer Deformationen eine vollständige
Kompensation nichtlinearer elastischer Abplattungsdeformationen
mit hoher Genauigkeit zu erreichen, wobei die Durchführung des
Verfahrens für Prüflinge verschiedener Geometrie und
Materialzusammensetzung möglich sein soll.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der mechanisch berührenden
Antastung zur Ermittlung geometrischer Prüflingsabmessungen mit
der Kompensation meßkraftbedingter nichtlinearer
abplattungsverbundener und linearer tasterbezogener elastischer
Deformationen und den Voraussetzungen,
- - daß der Prüflingsmessung ein Kalibriervorgang durch Antasten eines Kalibrierobjektes vorgeschaltet wird zur Bestimmung eines Kalibrierwertes, der sich aus einem definierten Längenkalibriermaß, welches der geometrischen Abmessung des Kalibrierobjektes am Kalibrierort entspricht, und einem Deformationskalibriermaß additiv zusammensetzt,
- - daß beim Kalibrieren und/oder beim Messen für die Abplattungsdeformation und die Meßkraft der Zusammensetzung gilt und im Fall der Gültigkeit nur für das Kalibrieren/Messen beim Messen/Kalibrieren die Abplattungsdeformation Null auftritt,
- - daß das Kalibrierobjekt auf eine Meßtischbezugsfläche gebracht wird und zur Kalibrierung am gleichen Kalibrierort des Kalibrierobjektes nacheinander mit zwei unterschiedlichen Meßkräften mittels eines an einem Taster angekoppelten Wegmeßsystems zwei Längenmeßwerte erfaßt werden, aus deren Differenz und der Differenzmultiplikation mit einem konstanten Faktor, der das Verhältnis der beiden Meßkräfte beinhaltet, das Deformationskalibriermaß gebildet wird,
- - und daß der Prüfling auf die Meßtischbezugsfläche gebracht wird und zur Ermittlung geometrischer Prüflingsabmessungen am jeweiligen Prüflingsmeßort nacheinander mit zwei unterschiedlichen Meßkräften und gleichem Meßkraftverhältnis wie bei der Kalibrierwertbildung zwei Längenmeßwerte erfaßt werden, aus deren Differenz nach Multiplikation mit konstanten Faktoren, die das Meßkraftverhältnis beinhalten, der jeweils eigentliche Prüflingsmeßwert gebildet wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst,
- - daß das Deformationskalibriermaß K₂ aus Meßwerten ₁, ₂ nach der Beziehung gebildet wird wobei das Meßkraftverhältnis der beiden Meßkräfte F₁ und F₂ ist und der Meßwert ₁ zur Meßkraft F₁ und der Meßwert ₂ zur Meßkraft F₂ gehört,
- - daß der nach der Beziehung K = K₁ + K₂mit dem definierten Längenkalibriermaß K₁ gebildete Kalibrierwert K beim Antasten des Kalibrierobjektes am Kalibrierort mit der Meßkraft F₁ gegen den Meßwert ₁ im Wegmeßsystem ausgetauscht wird,
- - und daß der jeweils eigentliche Prüflingsmeßwert Xi aus den Meßwerten M2i+1 , M2i+2 nach der Beziehung mit i=1, 2, 3, . . . gebildet wird, wobei die Meßwerte M2i+1 zur Meßkraft F₁ und die Meßwerte M2i+2 zur Meßkraft F₂ gehören.
Mit dem der Prüflingsmessung vorgezogenen, das Wegmeßsystem
prägenden Kalibriervorgang wird der Kalibrierwert so gebildet,
daß er bei der Prüflingsmessung zur vollständigen Kompensation
der in der Erfindungsaufgabe genannten Deformationsanteile
gleichzeitig und werkstoffunabhängig führt. Dabei muß der
Kalibriervorgang nicht vor jeder Prüflingsmessung wiederholt
werden, sondern das eingesetzte Wegmeßsystem ist mit der
Kalibrierung einmal auf Deformationskompensation einzuprägen.
Man wird diese Kalibrierung mit der Geräteeinschaltung des
Wegmeßsystems ausführen und im Bedarfsfall zur maßlichen
Sicherung bei längerem Einsatz bzw. bei Extremforderungen
zeitweise wiederholen.
Eine besonders vorteilhafte Meßwertverarbeitung ergibt sich für
die Beziehung
wobei das entsprechende
Meßkraftverhältnis =2,8 . . . bei einer Toleranz des
Meßkraftverhältnisses von ±0,1 bis ±0,2 den Anspruch einer
hochpräzisen Deformationskompensation zuverlässig erfüllt.
Vorteilhaft ist es, wenn dem am Kalibrierobjekt gebildeten
Deformationskalibriermaß K₂ innerhalb des nach der Beziehung
K = K₁ + K₂
zu ermittelnden Kalibrierwertes K für Prüflings-
Vergleichsmessungen das Längenkalibriermaß K₁=0 zugeordnet wird.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Deformationskalibriermaß
K₂ des nach der Beziehung
K = K₁ + K₂
zu ermittelnden Kalibrierwertes K bei Verzicht auf ein
definiertes Kalibrierobjekt mit dem Längenkalibriermaß K₁=0 an
der als Kalibrierobjekt dienenden Meßtischbezugsfläche gebildet
wird.
Es ist auch vorteilhaft, daß das Deformationskalibriermaß K₂ des
nach der Beziehung
K = K₁ + K₂
zu ermittelnden Kalibrierwertes K bei speziell prüflingsbezogenen
Koordinatenmessungen mit dem Längenkalibriermaß K₁=0 an einer als
Kalibrierobjekt dienenden Prüflingsbezugsfläche gebildet wird.
Günstige Verhältnisse ergeben sich bei dem Kalibriervorgang
außerdem dadurch, daß das für die Prüflingsmeßwertbildung
erforderliche Nullen des Wegmeßsystems mit der
Deformationsberücksichtigung derart vereint wird, daß
gleichzeitig eine störende Meßwertverschiebung, die vor Beginn
aller Messungen willkürlich im Wegmeßsystem enthalten sein kann,
herausfällt.
Weitere wesentliche Vorteile sind:
- - höchste Grundgenauigkeit der Antastung durch maximale Ausschaltung elastischer Deformationswirkungen auch bei werkstoffkritischen Prüflingen aus Kunsstoff,
- - Verfahrensunabhängigkeit von der Kenntnis elastischer Materialkonstanten,
- - vernachlässigbarer Verfahrenseinfluß von Materialinhomogenitäten,
- - besondere Eignung des Verfahrens für Präzisionsprüfteile aus Verbundwerkstoffen, da verfahrensbedingt bei Werkstoffunterschieden keine Maßabhängigkeit besteht,
- - bei Verwendung eines Kugel-Antastelementes Unabhängigkeit der Deformationskompensation von der Neigung der Prüflingsantastfläche, d. h. vom Unterschied zwischen Tast- und Kraftrichtung,
- - die Bereitstellung einer Vielzahl von Vergleichsnormalen ist nicht erforderlich, damit entfällt auch eine umfangreiche Normalüberwachung, so daß das Verfahren hinsichtlich Kosten und Zeit rationell durchführbar ist,
- - hohe Präzisionsabsicherung bei Verzicht auf eine Vielzahl von Vergleichsnormalen durch Nichteingeben von Normalabweichungen und von kritischer Anschlußreproduzierbarkeit und
- - durch verfahrenszulässige erhöhte Meßkräfte ist eine bessere Anpassung an störende Randbedingungen der Antastung, wie z. B. Schwingungen, Erschütterungen, Sauberkeit und Luftpolster, bzw. an den Prüflingsoberflächeneinfluß, wie Restrauhigkeit, hinsichtlich möglicher Kontaktstörungen gegeben.
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 auch die horizontale
Antastung.
Es zeigen
Fig. 1 schematisch den einer Prüflingshöhenmessung vorgelagerten
Kalibriervorgang mit vertikaler Antastung und
Fig. 2 schematisch eine Prüflingshöhenmessung mit vertikaler
Antastung.
Für den einer Prüflingshöhenmessung mit vertikaler Antastung
vorgelagerten Kalibriervorgang ist in Fig. 1 der prinzipielle
Meßaufbau dargestellt. Dieser umfaßt einen Meßtisch 1 mit einer
Meßtischbezugsfläche 2, ein auf der Meßtischbezugsfläche 2
stehendes Kalibrierobjekt 3, das am Kalibrierort 7 ein
definiertes Längenkalibriermaß K₁ aufweist, und einen mit dem
Meßtisch 1 gestellfest verbundenen Meßtaster 4 mit dem
zugehörigen Tastbolzen 5 und dessen Tastkugel 6. Der
Kalibriervorgang vollzieht sich derart, daß in einem ersten
Schritt der am Kalibrierort 7 des Kalibrierobjektes 3 aufgesetzte
Tastbolzen 5 mit einer Meßkraft F₁ belastet wird. Mit diesem
Belastungsvorgang sind elastische Deformationen an der eigent
lichen Berührungsstelle von Kalibrierobjekt 3 und Tastkugel 6,
dem Kalibrierort 7, und beispielsweise am Tastbolzen 5
verbunden. Dabei handelt es sich am Kalibrierort 7 um
nichtlineare Hertzsche Abplattungsdeformationen und am
Tastbolzen 5 um lineare Tastbolzendeformationen. Einem in der
Fig. 1 nicht dargestellten Wegmeßsystem wird demzufolge vom
Meßtaster 4 ein Meßwert ₁ zugeleitet, der sich aus dem
- - definierten Längenkalibriermaß K₁,
- - einer willkürlichen Meßwertverschiebung Δh,
- - der Abplattungsdeformation -A₁
- - und der Tastbolzendeformation -L gemäß
₁=K₁+Δh-A₁-L
zusammensetzt.
In einem zweiten Schritt wird bei beibehaltener Zuordnung vom
Tastbolzen 5 zum Kalibrierort 7 des Kalibrierobjektes 3 die
Meßkraft F₁ auf eine Meßkraft F₂ umgeschaltet. Beide Meßkräfte
stehen im Verhältnis F₂ : F₁=b mit F₂<F₁ zueinander. Dem
Wegmeßsystem wird jetzt vom Meßtaster 4 ein Meßwert ₂
zugeleitet, der sich aus
- - dem definierten Längenkalibriermaß K₁,
- - der unveränderten Meßwertverschiebung Δh,
- - der Abplattungsdeformation
- - und der Tastbolzendeformation gemäß
zusammensetzt.
Beide Meßwerte ₁ und ₂ sind außer der störenden
Meßwertverschiebung Δh durch elastische Deformationen
unterschiedlicher Ordnung verfälscht.
In einem dritten Schritt wird ein Deformationskalibriermaß K₂
gemäß
berechnet und mit dem definierten Längenkalibriermaß K₁ zu einem
Kalibrierwert K gemäß
K = K₁ + K₂
zusammengesetzt.
In einem vierten Schritt wird dieser Kalibrierwert K mit
nach Rücknahme der Meßkraft F₂ und erneuter Einschaltung der
Meßkraft F₁, bei unveränderter Zuordnung vom Tastbolzen 5 zum
Kalibrierort 7 des Kalibrierobjektes 3, gegen den erneut
anfallenden Meßwert ₁ im Wegmeßsystem ausgetauscht. Dabei fällt
ein den tatsächlichen Antastverhältnissen widersprechender
Deformationsbetrag der Größe
an, der den folgenden Prüflingsmessungen zwangsläufig anhaftet.
Gleichzeitig fällt die in den Meßwerten ₁ und ₂ noch enthaltene
Meßwertverschiebung Δh durch den Kalibriervorgang aus der
weiteren Meßwertbildung heraus und beeinflußt die
Prüflingsmessungen nicht mehr.
Die in Fig. 2 dargestellte, eigentliche Prüflingsmessung vollzieht
sich in gleicher Weise, wie in dem voran beschriebenen ersten und
zweiten Kalibrierschritt, aber unter den Voraussetzungen, daß das
Wegmeßsystem für Prüflingsmessungen mit
Deformationskompensation eingeprägt ist und der Antastvorgang an
der die Prüflingshöhe x festlegenden Prüflingsdeckfläche 10 des
Prüflings 9 erfolgt. Bei gleichem Meßkraftverhältnis b treten
abhängig vom Prüflingswerkstoff an der eigentlichen
Berührungsstelle 8 von Prüfling 9 und Tastkugel 6 die
Abplattungsdeformationen
-A₂ und
-A₂ und
auf.
Im Wegmeßsystem fällt demzufolge bei der Meßkraft F₁ ein Meßwert
M₃ an, der sich aus der
- - Prüflingshöhe x,
- - der Abplattungsdeformation -A₂,
- - der Tastbolzendeformation -L
- - und dem durch die Kalibrierung überlagerten Deformationsbetrag
zusammensetzt.
Demgegenüber fällt bei der Meßkraft F₂ im Wegmeßsystem ein
Meßwert M₄ an, der sich aus der
- - Prüflingshöhe x,
- - der Abplattungsdeformation
- - der Tastbolzendeformation L
- - und dem überlagerten Deformationsbetrag
zusammensetzt.
Der eigentliche Prüflingsmeßwert x wird durch rechnerische
Auswertung der beiden Meßwerte M₃ und M₄ aus der Beziehung
ermittelt, aus der die in den Einzelmeßwerten M₃ und M₄
enthaltenen Deformationswerte herausfallen. Weitere
Prüflingsmessungen sind ohne nochmalige Kalibrierung möglich und
führen werkstoffunabhängig sowie unabhängig von technologisch
bedingten Härtewerten bzw. von Materialinhomogenitäten zu
entsprechend deformationsfreien Meßergebnissen.
Im dargestellten Kalibriervorgang ist das für die
Prüflingsmeßwertbildung erforderliche Nullen des Wegmeßsystems
derart einbezogen, daß der Meßtischbezugsfläche 2 der eigentliche
Längenmeßwert Null für unmittelbare Prüflingsmessungen zugeordnet
wird. Durch Kalibriervariation mit K₁=0 bei der Berechnung des
Kalibrierwertes K läßt sich im Ausführungsbeispiel eine durch den
Kalibrierort 7 parallel zur Meßtischbezugsfläche 2 verlaufende
virtuelle Bezugsfläche mit dem eigentlichen Längenmeßwert Null
bilden, die besonders für Unterschiedsmessungen mit extremen
Genauigkeitsanforderungen geeignet ist.
Claims (5)
1. Verfahren zur Ermittlung geometrischer Abmessungen eines
Prüflings mittels mechanisch berührender Antastung,
bei dem durch einen der Prüflingsmessung vorgeschalteten Kalibriervorgang nichtlineare abplattungsverbundene und lineare tasterbezogene elastische Deformationen kompensiert werden,
indem durch Antasten eines Kalibrierobjektes ein Kalibrierwert bestimmt wird, der sich aus einem definierten Längenkalibriermaß, welches der geometrischen Abmessung des Kalibrierobjektes am Kalibrierort entspricht, und einem Deformationskalibriermaß additiv zusammensetzt, wobei beim Kalibriervorgang und/oder bei der Prüflingsmessung eine Abplattungsdeformation A proportional der dritten Wurzel aus dem Quadrat einer zugehörigen Meßkraft F ist und im Fall der Proportionalität nur für den Kalibriervorgang bzw. bei der Prüflingsmessung beim Messen bzw. Kalibrieren die Abplattungsdeformation Null auftritt,
bei dem das Kalibrierobjekt auf eine Meßtischbezugsfläche gebracht wird und zur Kalibrierung am gleichen Kalibrierort des Kalibrierobjektes nacheinander mit zwei unterschiedlichen Meßkräften mittels eines an einem Taster angekoppelten Wegmeßsystems zwei Längenmeßwerte erfaßt werden, aus deren Differenz und der Differenzmultiplikation mit einem konstanten Faktor, der das Verhältnis der beiden Meßkräfte beinhaltet, das Deformationskalibriermaß gebildet wird, und bei dem der Prüfling auf die Meßtischbezugsfläche gebracht wird und zur Ermittlung geometrischer Prüflingsabmessungen am jeweiligen Prüflingsmeßort nacheinander mit zwei unterschiedlichen Meßkräften und gleichem Meßkraftverhältnis wie beim Kalibriervorgang zwei Längenmeßwerte erfaßt werden, aus deren Differenz nach Multiplikation mit konstanten Faktoren, die das Meßkraftverhältnis beinhalten, der jeweils eigentliche Prüflingsmeßwert gebildet wird, dadurch gekennzeichnet,
bei dem durch einen der Prüflingsmessung vorgeschalteten Kalibriervorgang nichtlineare abplattungsverbundene und lineare tasterbezogene elastische Deformationen kompensiert werden,
indem durch Antasten eines Kalibrierobjektes ein Kalibrierwert bestimmt wird, der sich aus einem definierten Längenkalibriermaß, welches der geometrischen Abmessung des Kalibrierobjektes am Kalibrierort entspricht, und einem Deformationskalibriermaß additiv zusammensetzt, wobei beim Kalibriervorgang und/oder bei der Prüflingsmessung eine Abplattungsdeformation A proportional der dritten Wurzel aus dem Quadrat einer zugehörigen Meßkraft F ist und im Fall der Proportionalität nur für den Kalibriervorgang bzw. bei der Prüflingsmessung beim Messen bzw. Kalibrieren die Abplattungsdeformation Null auftritt,
bei dem das Kalibrierobjekt auf eine Meßtischbezugsfläche gebracht wird und zur Kalibrierung am gleichen Kalibrierort des Kalibrierobjektes nacheinander mit zwei unterschiedlichen Meßkräften mittels eines an einem Taster angekoppelten Wegmeßsystems zwei Längenmeßwerte erfaßt werden, aus deren Differenz und der Differenzmultiplikation mit einem konstanten Faktor, der das Verhältnis der beiden Meßkräfte beinhaltet, das Deformationskalibriermaß gebildet wird, und bei dem der Prüfling auf die Meßtischbezugsfläche gebracht wird und zur Ermittlung geometrischer Prüflingsabmessungen am jeweiligen Prüflingsmeßort nacheinander mit zwei unterschiedlichen Meßkräften und gleichem Meßkraftverhältnis wie beim Kalibriervorgang zwei Längenmeßwerte erfaßt werden, aus deren Differenz nach Multiplikation mit konstanten Faktoren, die das Meßkraftverhältnis beinhalten, der jeweils eigentliche Prüflingsmeßwert gebildet wird, dadurch gekennzeichnet,
- - daß das Deformationskalibriermaß (K₂) aus Meßwerten (₁, ₂) nach der Beziehung gebildet wird, wobei das Meßkraftverhältnis der beiden Meßkräfte F₁ und F₂ ist und der Meßwert ₁ mit der Meßkraft F₁ und der Meßkraft ₂ mit der Meßkraft F₂ ermittelt wird,
- - daß nach Antasten des Kalibrierobjektes (3) am selben Kalibrierort (7) mit der Meßkraft F₁ das Wegmeßsystem vom Meßwert ₁ auf den Meßwert K=K₁+K₂ kalibriert wird, wobei K₁ das definierte Längenkalibriermaß ist und K der Kalibrierwert ist,
- - und daß danach der jeweils eigentliche Prüflingsmeßwert xi aus den Meßwerten (M2i+1, M2i+2) nach der Beziehung mit i=1, 2, 3, . . . gebildet wird, wobei die Meßwerte M2i+1 mit der Meßkraft F₁ und die Meßwerte M2i+2 mit der Meßkraft F₂ ermittelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Meßkräfte F₁ und F₂ nach der Beziehung
dimensioniert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet,
daß dem am Kalibrierobjekt (3) gebildeten
Deformationskalibriermaß (K₂) innerhalb des nach der Beziehung
K = K₁ + K₂zu ermittelnden Kalibrierwertes (K) des Längenkalibriermaß
K₁=0 zugeordnet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet,
daß das Deformationskalibriermaß (K₂) des nach der Beziehung
K = K₁ + K₂zu ermittelnden Kalibrierwertes (K) mit dem Längenkalibriermaß
K₁=0 an der als Kalibrierobjekt dienenden Meßtischbezugs
fläche (2) gebildet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet,
daß das Deformationskalibriermaß (K₂) des nach der Beziehung
K = K₁ + K₂zu ermittelnden Kalibrierwertes (K) mit dem Längenkalibriermaß
K₁=0 an einer als Kalibrierobjekt dienenden
Prüflingsbezugsfläche gebildet wird.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
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D2 | Grant after examination | ||
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