Koordinatenmesstechnik als Schlüssel- technologie der - PTB

388 • Themenschwerpunkt PTB-Mitteilungen 117 (2007), Heft 4
Bild 18:
Messung von Kugeln (∅ 0,5 mm) mit unterschiedlicher
Rauheit mit flächenhaft messenden Systemen.
Vergleich des messbaren Winkelspektrums
Bild 19: Ergebnis der Prüfung eines photogrammetrischen
Messsystems. Am Prüfkörper nach Bild 10
ermittelte Längenmessabweichungen
Das messbare Winkelspektrum nimmt bei allen
Sensoren mit größer werdender Rauheit zu.
Durch die größere Rauheit wird auch an stärker
geneigten Flächen noch ausreichend Licht in den
Sensor zurück gestreut. Bei einer rms-Rauheit
von 1,2 µm können je nach Sensor Winkelbereiche
von 120° bis 170° gemessen werden.
4.4 Messabweichungen eines photogrammetrischen
Messsystems
Das Ergebnis der Prüfung eines photogrammetrischen
Messsystems zeigt Bild 19. Dargestellt
sind die Längenmessabweichungen, die mit
einem Prüfkörper nach Bild 10 ermittelt wurden.
Die unterschiedlichen Symbole kennzeichnen
die an den unterschiedlichen Stäben ermittelten
Abweichungen. Nur wenige Abweichungen sind
größer als ±0,1 mm.
4.5 Messabweichungen von Computertomographie-
(CT-) Messungen
Um die Messabweichungen von CT-Messungen
zu ermitteln, wurde eine Kugelkalottenplatte
(Kalotten-∅: 3 mm) aus Zerodur erstellt, taktil
Bild 20:
Messung einer Kugelkalottenplatte aus Zerodur mit CT
[17]. Links: Rekonstruierte Oberfläche, rechts: daraus
ermittelte Kugelabstandsabweichungen
kalibriert und anschließend mit CT gemessen
(Rekonstruierte Oberfläche in Bild 20 links,
Größe der erfassten Volumenelemente (Voxel):
(15 µm) 3 ).
Im Bild 20 rechts sind die Kugelabstandsabweichungen
nach einer Korrektur des Maßstabsfaktors
dargestellt. Die Abweichungen betragen
max. 2,5 µm und sind damit deutlich kleiner als
die Voxelgröße.
5 Ausblick
Optische Sensoren werden ein wichtiger Teil der
zukünftigen Arbeiten des Fachbereichs Koordinatenmesstechnik
sein. Dabei sollen sowohl
Sensoren für kleine als auch für große Merkmale
untersucht werden. Für die normgerechte Prüfung
werden geeignete Prüfkörper gefertigt und
kalibriert. Für Sensoren für kleine Merkmale
sind dies z. B. Kugelplatten gemäß Bild 8, deren
Kugeln mit einem der in Bild 9 genannten Verfahren
aufgeraut wurden. Darüber hinaus sollen
bauteilähnliche Prüfkörper entwickelt werden,
um die aufgabenspezifische Messunsicherheit zu
bestimmen. Ein solcher Prüfkörper für die Untersuchung
von Sensoren für kleine Merkmale wird
z. B. Bauteile eines Mikrogetriebes in Kombination
mit Referenzelementen (Kugeln) enthalten.
Weiterhin wird ein spezieller Teststand aufgebaut,
der in Kombination mit den Prüfkörpern
die einfache Bestimmung der Kenngrößen Längenmess-
und Antastabweichung, aber auch darüber
hinaus gehender Sensoreigenschaften wie
z. B. Linearität und Hysterese ermöglicht.
Danksagung
Die Autoren danken den dem Bundesministerium
für Bildung und Forschung (BMBF) für die
Förderung des Projekts „Modulares Multisensorsystem
für die 3D-Messung von Mikroteilen
(MODUS)“ (Förderkennzeichen 16SV1881). Den
Projektpartnern in diesem Projekt und im Projekt
„Optisch flächenhaft antastende 3D-Mikro-Messverfahren“
danken wir für die gute Zusammenarbeit.