DE4103060A1 - Verfahren zur ermittlung geometrischer abmessungen eines prueflings mittels mechanisch beruehrender antastung - Google Patents

Verfahren zur ermittlung geometrischer abmessungen eines prueflings mittels mechanisch beruehrender antastung

Info

Publication number
DE4103060A1
DE4103060A1 DE19914103060 DE4103060A DE4103060A1 DE 4103060 A1 DE4103060 A1 DE 4103060A1 DE 19914103060 DE19914103060 DE 19914103060 DE 4103060 A DE4103060 A DE 4103060A DE 4103060 A1 DE4103060 A1 DE 4103060A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
calibration
measuring
deformation
measuring force
measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19914103060
Other languages
English (en)
Other versions
DE4103060C2 (de
Inventor
Wolfgang Dipl Ing Weiss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jenoptik AG
Original Assignee
Jenoptik Jena GmbH
Carl Zeiss Jena GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jenoptik Jena GmbH, Carl Zeiss Jena GmbH filed Critical Jenoptik Jena GmbH
Priority to DE19914103060 priority Critical patent/DE4103060A1/de
Priority to GB9201652A priority patent/GB2253056B/en
Priority to CH27092A priority patent/CH683371A5/de
Priority to JP4040784A priority patent/JPH0587501A/ja
Publication of DE4103060A1 publication Critical patent/DE4103060A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4103060C2 publication Critical patent/DE4103060C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/045—Correction of measurements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

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.
Messung gegen ein Vergleichsnormal
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.
Rechnerische Korrektur elastischer Deformationen
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.
Meßkraftextrapolation auf Null
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
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,
  • - 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.
DE19914103060 1991-02-01 1991-02-01 Verfahren zur ermittlung geometrischer abmessungen eines prueflings mittels mechanisch beruehrender antastung Granted DE4103060A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19914103060 DE4103060A1 (de) 1991-02-01 1991-02-01 Verfahren zur ermittlung geometrischer abmessungen eines prueflings mittels mechanisch beruehrender antastung
GB9201652A GB2253056B (en) 1991-02-01 1992-01-27 Method of determining the geometric dimensions of a testpiece by means of gauging with mechanical contact
CH27092A CH683371A5 (de) 1991-02-01 1992-01-30 Verfahren zur Ermittlung geometrischer Abmessungen eines Prüflings mittels mechanisch berührender Antastung.
JP4040784A JPH0587501A (ja) 1991-02-01 1992-01-31 機械的接触計測により被検体の幾何学的寸法を求める方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19914103060 DE4103060A1 (de) 1991-02-01 1991-02-01 Verfahren zur ermittlung geometrischer abmessungen eines prueflings mittels mechanisch beruehrender antastung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4103060A1 true DE4103060A1 (de) 1992-08-20
DE4103060C2 DE4103060C2 (de) 1993-04-22

Family

ID=6424192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19914103060 Granted DE4103060A1 (de) 1991-02-01 1991-02-01 Verfahren zur ermittlung geometrischer abmessungen eines prueflings mittels mechanisch beruehrender antastung

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPH0587501A (de)
CH (1) CH683371A5 (de)
DE (1) DE4103060A1 (de)
GB (1) GB2253056B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008063236A1 (de) 2008-12-15 2010-06-17 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren zum Kalibrieren einer Messkraft an einem Koordinatenmessgerät

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4411819A1 (de) * 1994-04-08 1995-10-12 Zeiss Carl Jena Gmbh Verfahren zur Anzeige von Längenmaßen geometrischer Prüfobjektabmessungen und Materialeigenschaften von Prüfobjektoberflächen
DE19532012C2 (de) * 1995-08-31 1997-10-16 Mahr Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur hochgenauen Abstandsmessung
DE10255399A1 (de) * 2002-11-28 2004-07-08 Technologiepool Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren von Parallelendmaßen
JP2012018117A (ja) 2010-07-09 2012-01-26 Mitsutoyo Corp 形状測定装置

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DD-B: Messen und Lehren im Maschinenbau und in derFeingerätetechnik, H. Zill, VEB Verlag Technik, Berlin, 2. Aufl., S. 68-71 *
DD-Z: Feingerätetechnik, Berlin 38(1989)1, S. 2 *
DD-Z: Feingerätetechnik, Berlin 39(1990)7, S. 302-305 *
DD-Z: Jenaer Rundschau 2/1985, S. 84-87 *
DE-Z: Industrie-Anzeiger, 97. Jg., Nr. 65(1975), S. 1404-1408 *
DE-Z: Kunststoffe, Bd. 75, (1975), H. 11, S. 824-828 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008063236A1 (de) 2008-12-15 2010-06-17 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren zum Kalibrieren einer Messkraft an einem Koordinatenmessgerät
DE102008063236B4 (de) 2008-12-15 2019-07-11 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren zum Kalibrieren einer Messkraft an einem Koordinatenmessgerät

Also Published As

Publication number Publication date
GB2253056A (en) 1992-08-26
JPH0587501A (ja) 1993-04-06
CH683371A5 (de) 1994-02-28
GB2253056B (en) 1994-09-21
GB9201652D0 (en) 1992-03-11
DE4103060C2 (de) 1993-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60126900T2 (de) Verfahren zur evaluation einer fehlerposition für ein bewegliches objekt und verbesserung der bewegungsgenauigkeit auf grundlage des gefundenen resultates
DE60300331T2 (de) Dynamischer vergleich von artefakten
EP2212647B1 (de) Verfahren zum kalibrieren eines koordinatenmessgerätes
EP2776785B1 (de) Vorbereitung des betriebes eines taktil antastenden koordinatenmessgeräts
EP2278262B1 (de) Verfahren zur Ermittlung der Form eines Kurbelzapfens einer Kurbelwelle
EP1764579A1 (de) Verfahren zur Bestimmung der Rechtwinkligkeit zwischen den Achsen eines 3D-Koordinatenmessgerätes
DE2934347A1 (de) Verfahren und pruefgeraet zum pruefen des zahnflankenprofils von zahnraedern grossen durchmessers
DE10115288A1 (de) Messvorrichtung für Oberflächenstrukturen, Messverfahren für Oberflächenstrukturen und Messvorrichtung für den Tasterradius
DE102008024444A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren eines Koordinatenmessgerätes
DE60128574T2 (de) Verfahren zur Kalibrierung eines Messgerätes
DE4103060C2 (de)
DE102008025896A1 (de) Verfahren zur Ermittlung der Messunsicherheit bei der Geometriemessung
DE19810811A1 (de) Ebenheitsmeß- und Analysierverfahren
DE4236042C2 (de) Anordnung zur automatisierten Kompensation von elastischen Antastdeformationen bei Längenmeßtastern
DE3241074A1 (de) Verfahren zur fehlerkompensation bei dreidimensionalen mess- und/oder anreissgeraeten
DE19642521C1 (de) Verfahren und Anordnung zur maßlichen Prüfung von Parallelendmaßen
DE19735975C2 (de) Verfahren zur rechnerischen Vibrationsunterdrückung bei Koordinatenmeßgeräten sowie Koordinatenmeßgerät zur Durchführung des Verfahrens
DE102017119488B9 (de) Verfahren zum Bestimmen der Summenteilungsabweichungen von Positionsverkörperungen eines Werkstücks mit einer Kreisteilung
DE102020108407A1 (de) Kalibriernormal zur Geometrieeinmessung eines taktil oder/und optisch arbeitenden Messsystems, Verfahren zur Kalibrierung sowie Koordinatenmessgerät
DE3826783C1 (en) Multicoordinate measuring instrument
EP1748278A1 (de) Verfahren zur Korrektur des thermischen Verhaltens eines Messprozesses oder der thermischen Ausdehnung eines Werkstückes sowie Koordinatenmessgerät zur Durchführung des Verfahrens
DE102015226385A1 (de) Verfahren zur Ermittlung eines Messfehlers und zum Vermessen eines Werkstücks mit einem Koordinatenmessgerät
DE69934495T2 (de) Vorrichtung zum Bewegen und Abmessungsvergleich von Keilen und Verfahren zum Abmessungsvergleich Mittels der genannten Vorrichtung
DE3608696A1 (de) Messgeraet zum pruefen von rundheitsabweichungen, laengenmassen und vorgegebenen nicht kreisfoermigen konturen
DE102014008903A1 (de) Verfahren zur Messung einer Oberfläche eines Bauteils mittels eines taktilen Messtasters

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: CARL ZEISS JENA GMBH, O-6900 JENA, DE

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee