Koordinatenmesstechnik als Schlüssel- technologie der - PTB

358 • Themenschwerpunkt PTB-Mitteilungen 117 (2007), Heft 4
Bild 7:
Konturnormal nach VDI/VDE 2629-1
angestrebte Messunsicherheitsniveau liegt dabei
bei ca. 1 µm für die Abstände und ca. 0,1° für die
Winkelelemente. Das Herstellungsverfahren der
Konturnormale erlaubt ein weiteres sehr effizientes
Kalibrierverfahren, das auf der optischen Kalibrierung
von Folien mit gleicher Kontur beruht,
die gleichzeitig mit den Normalen hergestellt
wurden [17].
Eine Vergleichsmessung von Konturennormalen
unter Beteiligung von acht 3D-KMG und sieben
Konturenmessgeräten unterschiedlicher Herstel-
ler zeigte eine sehr gute Übereinstimmung der
ausgewerteten Messaufgaben [18]. Ein Beispiel
hierzu zeigt Tabelle 1.
Zylindersegment
Konturenmessgeräte
R mean
mm
2s
µm
KMG
R mean
mm
2s
µm
1 9,9968 2,0 9,9969 2,4
2 10,0023 2,7 10,0026 2,2
3 5,9954 2,2 5,9957 1,6
4 6,0012 2,4 6,0014 2,7
Tabelle 1:
Vergleich der Mittelwerte und 2s-Standard-
abweichungen zwischen sieben Konturen- und acht
Koordinatenmessungen an einem Konturnormal
nach VDI/VDE 2629-1
Auch bei den anderen Messgrößen besteht
eine weitgehende Übereinstimmung zwischen
den jeweiligen Mittelwerten und Streuungen
von Konturenmessungen und Koordinatenmessungen.
Die einzige Ausnahme sind die
signifikant größeren Streuungen der lateralen
Abstände bei den Konturenmessungen. Ursache
hierfür könnte die bei vielen Konturenmessgeräten
fehlende Temperaturkompensation sein.
5.2 Konturtransfernormal
Ein alternativer Ansatz für ein Bezugsnormal für
Konturenmessgeräte besteht in dem Design des
Konturtransfernormals (Bild 8). Die Idee besteht
darin, hochgenau kalibrierbare Elemente wie
Vollkugel und Prisma auf einem Träger anzuordnen
und dann eine Tastspur relativ zu einem
Ausrichtelement über die Normale zu legen.
Außerdem erlaubt ein austauschbarer Träger den
Austausch der verkörperten Elemente. So kann
etwa auch ein in Silicium verkörperter Maßstab
auf einem Sinustisch (Bild 9) eingewechselt
werden und so analog zu einem Stufenendmaß
bei KMG (Bild 10) genutzt werden [19]. Die
Kalibrierung erfolgt mit den eindimensionalen
Spezialmessverfahren für die Einzelelemente.
Die Abstandskalibrierung von Elementen erfolgt
mit dem KOMF.
Bild 8:
Transfernormal Konturen mit zwei Präzisionskugeln
aus Keramik und einem Zerodurprisma, Basis aus
Invar
Bild 9:
Längenmaßstab aus Silicium als Maßteilung für das
Konturen- Transfernormal. Tiefe der Strukturen
ca. 0,9 mm, Beschichtung mit Titannitrit, Neigung des
Maßstabes mit einem Sinustisch.
6 Rückführung von KMG
Dreidimensionale Koordinatenmessgeräte
gibt es in verschiedenen Ausführungsformen.
Die größte Klasse unter ihnen bilden die kartesischen
KMG in den Bauformen Portal- und
Horizontalarm-KMG. Unter den Portal-KMG
finden sich die genauesten Geräte dieser Klasse.
Andere KMG wie etwa (manuelle) Gelenkarm-
KMG sind meistens in weniger anspruchsvollen
Messunsicherheitsklassen angesiedelt. Die VDI/
VDE-Richtlinie 2617 bzw. ihr Normen-Pendant
DIN EN ISO 10360 beschreiben u.a. detailliert
Annahme- und Bestätigungsprüfungen von
KMG unter Nutzung von kalibrierten Normalen.
Wichtige Begriffe der darin definierten Terminologie
sind dabei die „Längenmessabweichung“
und die „Antastabweichung“, für deren Prüfung
jeweils spezielle Normaltypen verwendet
werden. Die Längenmessabweichung fußt im
Wesentlichen auf der Einmessung des Koordina-