TTM2 Messung der Positionsunsicherheit von Teiltischen ... - OEG
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<strong>TTM2</strong><br />
<strong>Messung</strong> <strong>der</strong> <strong>Positionsunsicherheit</strong> <strong>von</strong> <strong>Teiltischen</strong> nach<br />
VDI / DGQ 3441 mit elektronischen Autokollimatoren<br />
Einsatzgebiete<br />
Die Windows-Software <strong>TTM2</strong> dient zur Vermessung <strong>von</strong> winkelbezogenen, rotierenden<br />
Positioniersystemen mit Hilfe eines Autokollimationssystems und einem Winkelnormal. Die Software ist<br />
auf alle elektronischen Autokollimatoren vom Typ ELCOMAT (ELCOMAT 2000, ELCOMAT HR,<br />
ELCOMAT vario) zugeschniten, die Anbindung an an<strong>der</strong>e Meßsysteme ist möglich. Als Winkelnormal<br />
dient üblicherweise ein Polygonspiegel. Ein beson<strong>der</strong>es Merkmal <strong>von</strong> <strong>TTM2</strong> ist es, daß bereits mit 2<br />
Meßreihen die Winkelfehler des Polygons ermittelt werden können, so daß diese keinen Einfluß mehr auf<br />
die Meßgenauigkeit besitzten. Diese wird ausschließlich durch den Autokollimator festgelegt.<br />
Die Möglichkeiten <strong>der</strong> Anwendung <strong>von</strong> <strong>TTM2</strong> reichen <strong>von</strong> <strong>der</strong> hochgenauen Vermessung <strong>der</strong> Schwenkund<br />
Drehachsen CNC-gesteuerter Werkzeugmaschinen bis hin zur Qualitätskontrolle <strong>von</strong> miniaturisierten<br />
Goniometersystemen, wie sie z.B. bei <strong>der</strong> Probenpositionierung in <strong>der</strong> Mikroskopie Anwendung finden.<br />
fff<br />
Taumelfehler<br />
Teilerfehler<br />
Axialfehler Axialfehler<br />
Radialfehler<br />
Abb. 1. Schema <strong>der</strong> an einem rotierenden Positioniersystem auftretenden Fehler.<br />
Meßgrößen<br />
Die Software <strong>TTM2</strong> entspricht den Empfehlungen <strong>der</strong> VDI / DGQ-Richtlinie zur Beurteilung <strong>der</strong><br />
rotatorischen Positioniergenauigkeit. Es werden die Positionsabweichung, die <strong>Positionsunsicherheit</strong>, die<br />
minimale, maximale und und mittlere Positionsstreubreite sowie die minimale, die maximale und die<br />
mittlere Umkehrspanne gemessen. Neben diesen integralen numerischen Werten werden für jede<br />
einzelne Meßposition <strong>der</strong> Mittelwert für die positive Anfahrtrichtung und die dazugehörige<br />
Standardabweichung, <strong>der</strong> Mittelwert für die negative Anfahrtrichtung und die dazugehörige<br />
Standardabweichung und die Umkehrspanne berechnet. Hinzu kommen weitere Kengrößen wie<br />
systematische Abweichung, Umkehrspanne und Positionsstreubreite. Alle Daten werden grafisch und<br />
tabellarisch aufbereitet.<br />
<strong>OEG</strong> GmbH, Wildbahn 8b, 15236 Frankfurt(O<strong>der</strong>), Tel.: 0335 5213 894, Fax: -896<br />
e-mail: Info@oeg-messtechnik.de, Internet: http://www.oeg-messtechnik.de
Das Meßverfahren<br />
<strong>TTM2</strong> ist vom Meßverfaren her an das Rosettenverfahren angelehnt. Durch die Ausnutzung aller<br />
Möglichkeiten <strong>der</strong> Matrizenrechnung stellt es jedoch eine innovative Weiterentwicklung dieses Verfahrens<br />
dar.<br />
Beim Rosettenverfahren wird ein Polygon mit n Flächen auf den Teiltisch montiert. Der Autokollimator<br />
wird so eingerichtet, daß er <strong>von</strong> den Flächen des Polygons ein Referenzsignal erhält. Dreht sich <strong>der</strong><br />
Teiltisch um genau 360/n Grad, zeigt <strong>der</strong> Autokollimator für jede Polygonfläche den gleichen Winkelwert<br />
an. Aus den Abweichungen je<strong>der</strong> Polygonfläche vom Ausgangswert können die Kenndaten für die<br />
<strong>Positionsunsicherheit</strong> berechnet werden. Üblicherweise werden beim Rosettenverfahren n Meßreihen<br />
durchgeführt. Jede Polygonfläche dient einmal als Ausgangspunkt <strong>der</strong> <strong>Messung</strong>. Das klassische<br />
Rosettenverfahren ist also sehr zeitaufwendig.<br />
<strong>TTM2</strong> - die Innovation<br />
In Abb. 1. sind schematisch die an einem rotierenden Positioniersystem auftretenden Fehler dargestellt.<br />
<strong>TTM2</strong> erfaßt in Verbindung mit einem Autokollimator und einem Polygonspiegel die winkelbezogene<br />
Größen Teilerfehler und Taumelfehler. Die neue Software <strong>TTM2</strong> ermöglicht es erstmalig, bereits aus<br />
minimal 2 Meßreihen alle Kenndaten des Teiltisches zu berechnen.<br />
Weiterhin ist die Meßgenauigkeit <strong>von</strong> <strong>TTM2</strong> ausschließlich durch die Auflösung des<br />
Meßstart<br />
Meßstrahl und<br />
Bezugsgerade<br />
Polygonfläche: 1 2 3 4 5 6<br />
Tischposition: 0° 60° 120° 180° 240° 300°<br />
360°<br />
0°<br />
1<br />
1. Meßreihe<br />
Teilertisch<br />
Polygon<br />
Neupositionierung<br />
des Polygon<br />
Meßstrahl und<br />
Bezugsgerade<br />
1<br />
2. Meßreihe<br />
Polygonfläche: 2 3 4 5 6 1<br />
Tischposition: 0° 60° 120° 180° 240° 300°<br />
Autokollimationssystems und die Umweltbedingungen bestimmt. Fehler des Polygons gehen nicht in die<br />
Meßergebnisse ein. Es ist sogar möglich, mit Hilfe eines teilungsfehlerbehafteten Teiltisches eine<br />
Polygonvermessung durchzuführen.<br />
Damit stellt <strong>TTM2</strong> eine absolut neuartige Softwarelösung dar, die gleichermaßen für den Geräte- und<br />
Maschinenbau zur Teiltischvermessung wie in <strong>der</strong> optischen Industrie zur Polygonvermessung eingesetzt<br />
werden kann.<br />
Das Programm ist in <strong>der</strong> Lage, Polygone mit maximal 72 Flächen auszuwerten und dabei bis zu 36<br />
Meßreihen zu berücksichtigen. Entsprechend dem verwendeten Meßsystem, speziell dem ELCOMAT<br />
2000, werden die Winkelabweichungen mit einer Genauigkeit <strong>von</strong> 0.1“ bei einer Auflösung <strong>von</strong> 0.05“<br />
innerhalb eines Meßbereiches <strong>von</strong> 2000“ (entspricht ca. 0.5°) bestimmt.<br />
<strong>OEG</strong> GmbH, Wildbahn 8b, 15236 Frankfurt(O<strong>der</strong>), Tel.: 0335 5213 894, Fax: -896<br />
e-mail: Info@oeg-messtechnik.de, Internet: http://www.oeg-messtechnik.de<br />
360°<br />
0°<br />
Teilertisch<br />
Polygon<br />
Startposition 1. Meßreihe Startposition 2. Meßreihe<br />
0°<br />
Meßende