DD154038B2

DD154038B2 - Anordnung zur gerad- und ebenheitsmessung

Info

Publication number: DD154038B2
Application number: DD22490380A
Authority: DD
Inventors: Gerd Schuchardt
Original assignee: Gerd Schuchardt
Priority date: 1976-04-13
Filing date: 1980-11-03
Publication date: 1986-07-16
Also published as: DD154038A2; CH655179A5; GB2086589A; DE3128451A1; GB2086589B; FR2493511A1; FR2493511B1; JPS5788302A

Description

An der Meßfläche, vorzugsweise am Meßtisch für das Meßobjekt, werden in jeder horizontalen Koordinatenrichtung je eine sich aus der DD-PS 125440 vorbekannte Meßeinrichtung mit den Vertikalwegaufnehmer fest angeodnet. Damit werden sowohl in xais auch in y-Richtung vertikale Verkippungserscheinungen gemessen. Aus den Meßergebnissen dieser Verkippungen werden getrennt nach den horizontalen Drehachsen in einer Umrechenstufe Korrekturwerte ermittelt, die in der Auswertestufe mit dem Meßergebnis der Höhenkoordinatenmessung verknüpft werden. Das Meßergebnis der г-Koordinate der Meßfläche ist somit frei von beliebigen vertikalen Verkippungsauswirkungen des Meßobjektes um horizontale Drehachsen.

Um eine möglichst hohe Genauigkeit zu erreichen, ist es zweckmäßig, die paarweisen Vertikalwegaufnehmer in einem möglichst großen Abstand voneinander an der Meßfläche anzuordnen. In der Praxis zeigt sich jedoch, daß ein möglichst großer Abstand der Vertikalwegaufnehmer die Meßgenauigkeit bzw. -zuverlässigkeit nicht generell verbessert. Ursächlich dafür sind klimatische, vorwiegend aber aerodynamische Einflüsse z. B. durch Turbulenzen, die besonders bei großem Abstand der Meßstellen voneinander unterschiedliche Auswirkungen auf die Membranen der Vertikalwegaufnehmer zeigen. Es ist deshalb vorteilhaft die Vertikalwegaufnehmer hermetisch abzuschließen und mittels eines Luftschlauches zu verbinden, der lediglich eine gemeinsame Luftaustrittsöffnung zur Atmosphäre aufweist. Auf diese Art und Weise werden gleiche klimatische und aerodynamische Bedingungen an den Membranen der Vertikalwegaufnehmer geschaffen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Es zeigt:

Figur 1: Anordnung zur Ebenheitsmessung mit der erfindungsgemäßen Kippkorrektur

In Figur 1 ist eine Anordnung zur Ebenheitsmessung mit einer Kippkorrektur dargestellt. Auf einer Aufnahmevorrichtung 1 liegt ein Werkstück 3 mit einer zu prüfenden Oberfläche 2. Die Meßanordnung besteht aus zwei Vertikalwegaufnehmern 30 und 31, die über eine Röhre 16 miteinander verbunden sind. Der Vertikalwegaufnehmer 30, der aus einem Gefäß 6, in dem sich eine Flüssigkeit 8 befindet, aus einer Membran 10 in Verbindung stehenden und an einem Traggestell 14 befestigtem Geber 12 (symbolisch dargestellt!) besteht, sitzt über einen Taster 29 auf der Oberfläche 2 des Werkstückes 3 auf. Der Vertikalwegaufnehmer 31, bestehend aus einem Gefäß 7, einer Flüssigkeit 9, einer Membran 11, einem Geber 13 (ebenfalls symbolisch dargestellt!) und einem Traggestell 15, sitzt mit einem Taster 32 auf einer Referenzfläche 33 der Aufnahmevorrichtung 1, auf. Die Aufnahmevorrichtung 1 ruht auf zwei Ständern 34,35 auf einem Untergrund 36. Die elektrischen Ausgänge der Vertikalwegaufnehmer 30 und 31 sind über Leitungen 21 und 22 mit einem Differenzbildner 23 verbunden, dessen Ausgang über einen Meßverstärker 24 und ein Filter 25 auf einen ersten Eingang einer Auswertestufe 54 geführt ist. Ausgangsseitig ist die Auswertestufe 54 mit einer Registriereinrichtung 26 verbunden.

Die Vertikalwegaufnehmer 30 und 31 erzeugen über die Leitungen 21 und 22 elektrische Signale, die abhängig sind von der relativen Höhe der Taster 29 und 32 und damit von der Höhenkoordinate der Oberflächenmessung des Werkstückes 3. Das Differenzsignal dieser beiden Ausgangssignale der Vertikalwegaufnehmer 30,31 wird verstärkt und im Filter 25 vom Spektrum der Störsignale, die vor allem durch Schwingungen am Aufstellungsort hervorgerufen werden, getrennt. Das Meßergebnis wird in der Registriereinrichtung 26 registriert bzw. angezeigt.

Unterhalb der Aufnahmevorrichtung 1 sind mittels zweier Befestigungsglieder 37,38 zwei weitere Vertikalwegaufnehmer 39,40 (symbolisch dargestellt!) fest angebracht, die durch eine Röhre 41 kommunizierend verbunden sind. Die zwei Vertikalwegaufnehmer 39 und 40 sind in x-Koordinatenrichtung der Aufnahmevorrichtung 1 angeordnet. Die Ausgangssignale der beiden Vertikalwegaufnehmer sind über Leitungen 42 und 43 einem weiteren Differenzbildner 44 zugeführt, dessen Ausgang mit einem Meßverstärker 45 in Verbindung steht. Der Ausgang des Meßverstärkers 45 ist an eine Filterkette 46 angeschlossen, die ausgangsseitig über eine Umrechenstufe 47 mit einem zweiten Eingang der Auswertestufe 54 in Verbindung steht. In gleicher Weise ist (in der Zeichnung aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt) ein weiteres Vertikalwegaufnehmerpaar in y-Koordinatenrichtung unter der Aufnahmevorrichtung 1 fest angeordnet, dessen Ausgangssignale gleichermaßen über einen Differenzbildner, Meßverstärker, Fiiterkette und Umrechenstufe (ebenfalls nicht in der Zeichnung dargestellt) mit dem dritten Eingang der Auswertestufe 54 in Verbindung stehen.

Kippt beim Meßvorgang der Höhenkoordinate der auszuwertenden Oberfläche 2 die Aufnahmevorrichtung 1, so entsteht zwischen den Vertikalwegaufnehmern 30 und 31 ein Höhenunterschied, der nicht durch die Geometrie der Oberfläche 2 vom Werkstück 3, sondern auch durch einen Kippwinkel bedingt wird und als Meßfehler auf das Meßergebnis wirkt. Diese Kippung wird mit den beiden an der Aufnahemvorrichtung 1 angebrachten Vertikalwegaufnehmerpaaren (in x-Koordinatenrichtung Vertikalwegaufnehmer 39 und 40) je nach Koordinatenrichtung erfaßt und über die nachgeschalteten elektrischen Mittel ausgewertet. Dabei wird das verstärkte und gefilterte Differenzsignal der Vertikalwegaufnehmer 39,40 der Umrechenstufe 47 zugeführt, in der eine durch die Vertikalwegaufnehmer 39,40 registrierte Höhenänderung Ah in einen Kippwinkel Aa umgerechnet wird

Dabei gilt:

b = Abstand der Vertikalwegaufnehmer 39 und 40 voneinander. Der Kippwinkel Λα stellt also eine Kippung dar, welche die Aufnahmevorrichtung 1 momentan um eine parallel zur y-Koordinate liegende Kippachse vollführt hat. Dieser momentane Kippwinkel Δα wird von der Umrecheneinheit 47 der Auswertestufe 54 zugeführt. In der gleichen Weise wird durch das andere nicht in der Zeichnung dargestellte Vertikalwegaufnehmerpaar ein infoige einer Kippung um eine Kippachse parallel zur x-Achse auftretender momentaner Höhenunterschied erfaßt, aus dem analog zur Umrechenstufe 47 ein Kippwinkel \ß ermittelt wird. Auch dieser Kippwinkel Λ/3 wirkt auf die Auswertestufe 54 ein, in der die das Meßergebnis der z-Koordinate der

Oberfläche 2 verfälschenden Höhenunterschiede durch Verkippungen um horizontale Drehachsen vom z-Koordinaten-Meßergebnis eliminiert werden. Verkippunserscheingugen der Aufnahmevorrichtung 1 beeinträchtigten nicht das in der Registriereinrichtung 26 registrierte Meßergebnis.

Zur Steigerung der Genauigkeit der Kippkorrektur ist es zweckmäßig, die Vertikalwegaufnehmer 30 und 40 in möglichst großem Abstand b voneinanderr anzuordnen. In der Praxis zeigt sich, daß klimatische und aerodynamische Einflüsse durch unterschiedliche Einwirkungen auf die Membranen 10 und 11 der Vertikalwegaufnehmer 30 bzw. 39 und 31 bzw. 40 das Meßergebnis der Höhenkoordinatenmessung und der Kippwinkelerfassung beeinträchtigen. Je großer jeweils der Abstand der Vertikalwegaufnehmer 30 und 31 bzw. 39 und 40 voneinander ist, umso größer ist die Gefahr der unterschiedlichen Umweltbedingungen an den Membranen 10,11. Um diesem Nebeneffekt zu begegnen, sind die Traggestelle 14 und 15 jeweils hermetisch abgeschlossen und über zwei Luftschläuche mit einem T-Stück verbunden, dessen dritter Anschlußkanal frei bleibt. Die beiden Anschiußkanäle des T-Stückes zu den Traggestellen sind durch zwei Schrauben regulierbar. Der Anschlußkanal bildet die einzige Korrespondenzstelle der hermetisch abgeschlossenen Traggestelle 14,15 zur Atmosphäre. Die Schrauben werden so eingestellt, daß eine Druckwelle, die in den dritten Anschlußkannal einströmt, an den Membranen 10,11 gleiche Luftdruckbedingungen hervorruft. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß nicht nur der Luftdruck an sich, sondern auch, insbesondere bei größeren Abständen der Meß- bzw. Meß- und Referenzstellen, störende aerodynamische Bedingungen, wie Luftturbulenzen, das Meßergebnis nicht verfälschen.

Claims

Anordnung zur Gerad- und Ebenheitsmessung gemäß DO-PS 125440, insbesondere für große Meßflächen, die mindestens aus zwei ersten als Vertikalwegaufnehmer wirkenden flüssigkeitsgefüllten sowie auf einer Meß- und einer Referenzfläche angeordneten kommunizierenden Gefäßen mit den Gefäßen aufgeseteten Traggesteilen besteht, und bei der in jedem Gefäß mit Traggestell eine Membran und ein Geber enthalten sind, an dessen Ausgang von der Membranhöhe bzw. -ausdehnung abhängige elektrische Signale anliegen, die über einen Differenzbildner einem Meßverstärker zugeführt werden, der ausgangsseitig über eine Filterstufe mit einer Anzeigeeinrichtung in Verbindung steht, weiterhin bestehend aus jeweils mindestens zwei weiteren Vertikalwegaufnehmern, die in beiden horizontalen Koordinatenrichtungen fest und vorzugsweise mit großem Abstand an der Meßfläche angebracht sind, deren Ausgangssignale ebenfalls in bekannter Weise über jeweils einen Meßverstärker jeweils einer weiteren Filterstufe zugeführt werden, gekennzeichnet dadurch, daß die Filterstufe der beiden ersten Vertikalwegaufnehmer über eine zwei weitere Eingänge enthaltende Auswertestufe mit der Anzeigeeinheit in Verbindung steht und daß jede der beiden weiteren Filterstufen über jeweils eine Umrechenstufe mit jeweils einem der zwei weiteren Eingänge der Auswertestufe in Verbindung steht.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Gerad- und Ebenheitsmessung, gemäß Hauptpatent OD-WP 125440 insbesondere für große Meßflächen, die mindestens aus zwei als Vertikalaufnehmer wirkenden flüssigkeitsgefültten sowie auf einer Meß- und einer Referenzfläche angeordneten kommunizierenden Gefäßen mit den Gefäßen aufgesetzten Traggestellen besteht und bei der in jedem Gefäß mit Traggestell eine Membran und ein Geber enthalten sind, an dessen Ausgang von der Membranhöhe bzw. -ausdehnung abhängige elektrische Signale anliegen, die über einen Differenzbildner einem Meßverstärker zugeführt werden, der ausgangsseitig über eine Filterstufe mit einer Anzeigestufe in Verbindung steht

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Gemäß Hauptpatent DO-PS 125440 ist das Meßprinzip bekannt, mit zwei oder mehreren kommunizierenden Gefäßen, in denen eine Flüssigkeit je nach relativer vertikaler Lage der Gefäße zueinander jeweils eine mit einem Geber in Verbindung stehende Membran auslenkt. Aus diesen Auslenkungen werden elektrische Signale gewonnen, die nach Differenzbildung verstärkt, gefiltert und angezeigt werden. Ein ähnliches Meßverfahren ist auch zwischenzeitlich aus der DE-OS 2 739 975 bekanntgeworden. Die kommunizierenden Gefäße stellen Vertikalwegaufnehmer dar, die zur Messung bzw. Prüfung der Oberflächengeometrie großer Werkstücke oder zur Meßsteuerung von Fertigungssystemen verwendet werden. Ein großer Nachteil dieses Meßprinzips ist, daß ein Verkippen der Anordnung statisch und dynamisch im Meßvorgang erhebliche Meß- bzw. Fertigungsfehler bringt. Dadurch werden die Meßgenauigkeit der Oberflächenmessung und die zuverlässige mögliche Auflösung der Feinbearbeitungsund Meßeinrichtung begrenzt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Meßgenauigkeit und -sicherheit.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Meßanordnung der DD-PS 125440 so zu verbessern, daß deren Meßergebnis unabhängig von vertikalen Verkippungen um beliebige horizontale Drehachsen der Meßfläche ist. Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung zur Gerad- und Ebenheitsmessung, insbesondere für große Meßflächen, die mindestens aus zwei als Vertikaiwegaufnehmer wirkenden flüssigkeitsgefüllten sowie auf einer Meß- und einer Referenzfläche angeordneten und kommunizierenden Gefäßen mit den Gefäßen aufgesetzten Traggestellen besteht und bei der die in jeden Gefäß mit Traggestell eine Membran und ein Geber enthalten sind, an dessen Ausgang von der Membranhöhe bzw. ausdehnung abhängige elektrische Signale anliegen, die über einen Differenzbiidner einem Meßverstärker zugeführt werden, der ausgangsseitig über eine erste Filterstufe mit einer Anzeigestufe in Verbindung steht, und wobei die Anordnung an der Meßfläche in jeder horizontalen Koordinatenrichtung jeweils mindestens zwei weitere Vertikalwegaufnehmer, vorzugsweise in großem Abstand voneinander, fest angebracht enthält, deren Ausgangssignale in bekannter Weise über jeweils einen Differenzbildner und jeweils einen Meßverstärker jeweisl einer weiteren Filterstufe Zugeführtwerden, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erste Filterstufe über eine zwei weitere Eingänge enthaltende Auswertestufe mit der Anzeigestufe in Verbindung steht und daß jeder der beiden weiteren Filterstufen jeweils über eine Umrechenstufe mit jeweils einem der zwei weiteren Eingänge der Auswertestufe in Verbindung steht.