Koordinatenmesstechnik als Schlüssel- technologie der - PTB

PTB-Mitteilungen 117 (2007), Heft 4 Themenschwerpunkt • 351
bei der Messung kleiner Strukturen der Antastvorgang
oder die Detektion der Oberfläche die
eigentliche Herausforderung darstellt, ist es bei
der Messung großer Strukturen in der Regel die
längenabhängige Messunsicherheit, die die Genauigkeit
der Messverfahren begrenzt. Sowohl
bei der Antastung mikromechanischer Bauteile
als auch bei der Messung größter Strukturen
werden deshalb zunehmend optische Verfahren
eingesetzt. Die PTB versucht, skalierbare Lösungen
für Rückführbarkeit in allen Bereichen
anzubieten. Zielrichtung ist die Entwicklung
und Validierung grundsätzlicher Ansätze, die
unabhängig von dem konkreten Messproblem
zur Anwendung kommen können.
3.5 Vollständige Erfassung der Werkstückoberfläche
Bei fast allen Verfahren der Koordinatenmesstechnik
wird die Werkstückoberfläche nur an
Einzelpunkten erfasst. Aus den erfassten Einzelpunkten
wird dann auf die Gestalt der Fläche
und – im Falle von tolerierten Bauteilen – auf
die erfüllung der spezifizierten Anforderung
geschlossen. Durch diese nur stichprobenhafte
Antastung entsteht ein zum Teil bedeutsamer
Unsicherheitsanteil. Deshalb ist es ein Bestreben
in der modernen Koordinatenmesstechnik,
die Anzahl der erfassten Punkte bei gleicher
Messzeit zu erhöhen, um so zu einer möglichst
vollständigen erfassung der Werkstückoberfläche
zu kommen. Bei antastenden Verfahren wird
die Punkteanzahl durch so genanntes Scanning
erhöht, also das kontinuierliche Erfassen von
Punkten, während sich das Tastelement über die
Oberfläche bewegt. Dadurch wird aber nur entlang
einer Linie eine hohe Punktdichte erreicht.
Andere Verfahren, wie z.B. die optische Streifenprojektion
[6] oder die Computertomographie
(CT) [9, 10], können jedoch ohne erhöhung der
Messzeit flächenhaft eine sehr hohe Punktdichte
erzielen. Auch in der Verzahnungsmesstechnik
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findet eine Tendenz zur erfassung der Zahngeometrie
entlang der Flanken- und Profillinie hin
zu einer flächenhaften Beschreibung und erfassung
statt [28 - 30].
Ziel der PTB ist es, den Trend der flächenhaften
Antastung bei der Bereitstellung und Kalibrierung
von Normalen, bei der Entwicklung
neuer Messtechnik und bei der Entwicklung des
„Virtuellen KMGs“ [24, 25] zu berücksichtigen,
um den Anforderungen der Industrie in diesem
Bereich auch in der Zukunft gerecht zu werden.
3.6 Steigende Produktionsnähe
Zunehmend wird in modernen Produktionen
die Messtechnik zum integralen Bestandteil der
Fertigungslinie. Grund dafür sind zum einen die
stetig steigenden Qualitätsanforderungen, denen
sich Hersteller von Produkten, insbesondere
aber auch ihre Zulieferer ausgesetzt sehen. Dies
erfordert in nicht seltenen Fällen eine 100%-
Kontrolle. In vielen Hochtechnologiebereichen
können zudem Produktionsabläufe ohne kontinuierliche
Erfassung durch Messtechnik und
nachfolgende Regelung nicht mehr wirtschaftlich
betrieben werden. Beispiele hierfür sind die
Karosseriefertigung [8] oder die Fertigung von
Einspritzsystemen. Eine weiterer Trend, der die
Einbindung von Messtechnik in die Produktionsabläufe
forciert, ist die zunehmende Verlagerung
von der Massenproduktion von Gütern
hin zur individualisierten Produktion, also die
Herstellung von ähnlichen, aber nicht gleichen
Produkten in einer Fertigung. Dies verbietet
den Einsatz von starren Lehren und erfordert die
schnelle Umstellung der Produktion ohne langwieriges
„Einfahren“. Auch dafür ist eine direkte
Rückkopplung der Produktionsparameter durch
integrierte und flexible Messtechnik notwendig.
Für die Messtechnik heißt dies, dass sie
den Bedingungen einer Produktionsumgebung
gewachsen sein muss: auch bei Temperaturschwankungen
und Temperaturgradienten im