DE202013102043U1

DE202013102043U1 - Surface microstructure measuring device with reference profile

Info

Publication number: DE202013102043U1
Application number: DE201320102043
Authority: DE
Original assignee: Breitmeier Messtechnik GmbH
Current assignee: Breitmeier Messtechnik GmbH
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2013-05-21
Anticipated expiration: 2023-05-11

Abstract

Rauheits- oder Oberflächenmikrostrukturprofil-Messgerät zur Messung der Rauheit oder eines Oberflächenmikrostrukturprofils einer Messobjekt-Oberfläche eines Messobjekts (9), enthaltend: einen an einem Tasthebel (4) befestigten Oberflächen-Antastkörper (10) zur berührenden oder berührungslosen Erfassung der Rauheit oder des Oberflächenmikrostrukturprofils der Messobjekt-Oberfläche; einen motorisierten oder mit einem Aktor versehenen Vorschub zum Bewegen des Oberflächen-Antastkörpers (10) entlang eines Verfahrweges über eine Abtastweglänge; ein Meßsystem (6) zur Erfassung einer Stellung des Oberflächen-Antastkörpers (10) relativ zu der Messobjekt-Oberfläche; und eine Treiber-, Datenerfassungs- und/oder Auswerteelektronik (12) und/oder eine Rechnerschnittstelle, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich mit einer Referenz-Oberfläche über die Abtastweglänge oder einen Teil der Abtastweglänge erstreckendes Referenzprofil (3) an einem Trägerelement angebracht ist und dass ein Referenzoberflächen-Abtastkörper (11) zum Abtasten der Referenz-Oberfläche des Referenzprofils (3) vorgesehen ist.Roughness or surface microstructure profile measuring device for measuring the roughness or a surface microstructure profile of a measurement object surface of a measurement object (9), comprising: a surface contact body (10) attached to a feeler lever (4) for contactless or non-contact detection of the roughness or surface microstructure profile of measurement target surface; a motorized or actuatorized feed for moving the surface contact body (10) along a travel path over a scan path length; a measuring system (6) for detecting a position of the surface contact body (10) relative to the target surface; and driver, data acquisition and / or evaluation electronics (12) and / or a computer interface, characterized in that a with a reference surface over the Abtastweglänge or part of the Abtastweglänge extending reference profile (3) is attached to a support element and in that a reference surface scanning body (11) is provided for scanning the reference surface of the reference profile (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Rauheits- oder Oberflächenmikrostrukturprofil-Messgerät zur Messung der Rauheit oder eines Oberflächenmikrostrukturprofils einer Messobjekt-Oberfläche eines Messobjekts, enthaltend einen an einem Tasthebel befestigten Oberflächen-Antastkörper zur berührenden oder berührungslosen Erfassung der Rauheit oder des Oberflächenmikrostrukturprofils der Messobjekt-Oberfläche, einen motorisierten oder mit einem Aktor versehenen Vorschub zum Bewegen des Oberflächen-Antastkörpers entlang eines Verfahrweges über eine Abtastweglänge, ein Meßsystem zur Erfassung einer Stellung des Oberflächen-Antastkörpers relativ zu der Messobjekt-Oberfläche und eine Treiber-, Datenerfassungs- und/oder Auswerteelektronik und/oder eine Rechnerschnittstelle. The invention relates to a roughness or surface microstructure profile measuring device for measuring the roughness or a surface microstructure profile of a test object surface of a test object, comprising a surface contact body attached to a feeler lever for contactless or non-contact detection of the roughness or the surface microstructure profile of the test object surface, a motorized or an actuator provided with a feed for moving the surface contact body along a path over a Abtastweglänge, a measuring system for detecting a position of the surface contact body relative to the measurement object surface and a driver, data acquisition and / or evaluation and / or computer interface.

Rauheits- und Profilmesstaster sind bewährte und weit verbreitete Messinstrumente zur Beurteilung der geometrischen Oberflächenqualität von Werkstücken, zur Erfassung der Mikrostruktur und der Oberflächenrauheit. Diese Instrumente besitzen eine Tastspitze aus Diamant oder, im Falle eines Profilmesstasters, eine Metall- oder Glaskugel, mit welcher die Werkstückoberfläche abgetastet wird, indem der Taster mittels eines motorisierten Vorschubs über die Oberfläche bewegt, insbesondere gezogen, wird. Letzterer kann als separates Gerät oder im Taster integriert sein. Normalerweise sind keine weiteren Funktionen in den heute handelsüblichen Messgeräten integriert. Roughness and profile probes are proven and widespread measuring instruments for assessing the geometric surface quality of workpieces, for detecting the microstructure and the surface roughness. These instruments have a probe tip made of diamond or, in the case of a profile probe, a metal or glass ball, with which the workpiece surface is scanned by the button by means of a motorized feed moves over the surface, in particular pulled. The latter can be integrated as a separate device or in the button. Normally, no other functions are integrated in today's commercially available measuring devices.

Das Funktionsprinzip ist immer ähnlich: Die Tastnadel ist an einem Hebel befestigt, welcher geeignet gelagert ist, zum Beispiel mittels eines Drehlagers, und um einen bestimmten Winkel ausgelenkt werden kann. Die durch die Werkstückoberfläche über die Tastspitze induzierte Auslenkung wird von einem Meßsystem, meist induktiv, kapazitiv oder optisch, gemessen, digitalisiert und an die Auswerteelektronik ausgegeben. The operating principle is always similar: The stylus is attached to a lever, which is suitably mounted, for example by means of a pivot bearing, and can be deflected by a certain angle. The deflection induced by the workpiece surface via the probe tip is measured by a measuring system, usually inductive, capacitive or optical, digitized and output to the transmitter.

Gemessen wird mit einem derartigen Taster ein so genannter Tastschnitt, also ein Linienprofil. Aufgrund der verschiedensten Einflüsse ist es ratsam, von Zeit zu Zeit eine Kalibrierüberprüfung der Messgerätekomponenten bzw. Funktionen durchzuführen. Während sich die Funktion der Elektronikmodule leicht durch geeignete elektronische oder programmierte Prüfsequenzen testen lässt, ist dies bei den mechanischen Funktionen etwas umständlicher. Die ordnungsgemäße Kalibrierung sollte für die folgenden Messgerätekomponenten regelmäßig überprüft werden: ordnungsgemäße Funktion und Steigung der Meßsystemkennlinie, geometrische Integrität der Tastspitze sowie gegebenenfalls die Linearität der Referenzebene für den Tastervorschub. Measured with such a button, a so-called Tastschnitt, ie a line profile. Due to various influences, it is advisable to carry out a calibration check of the measuring device components or functions from time to time. While the function of the electronic modules can easily be tested by suitable electronic or programmed test sequences, this is somewhat more complicated in the mechanical functions. Proper calibration should be periodically checked for the following meter components: proper function and slope of the encoder characteristic, geometric integrity of the probe tip, and, if applicable, the linearity of the reference plane for the probe feed.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Messtaster der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, der eine integrierte Kalibrierüberprüfung insbesondere für die oben genannten Komponenten ermöglicht. It is an object of the invention to provide a probe of the type mentioned, which enables an integrated calibration check, in particular for the above-mentioned components.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 insbesondere dadurch gelöst, dass ein sich mit einer Referenz-Oberfläche über die Abtastweglänge oder einen Teil der Abtastweglänge erstreckendes Referenzprofil an einem Trägerelement angebracht ist und dass ein Referenzoberflächen-Abtastkörper zum Abtasten der Referenz-Oberfläche des Referenzprofils vorgesehen ist. This object is solved by the features of claim 1, in particular in that a reference profile extending over the scanning path length or a part of the scanning path length is attached to a carrier element and that a reference surface scanning body for scanning the reference surface of the reference profile is provided.

Die Kalibrierüberprüfung kann programmgesteuert erfolgen ohne weitere externe Hilfsmittel. Somit eignet sie sich insbesondere für Messgeräte, die in der Produktion eingesetzt werden sollen. The calibration check can be carried out programmatically without any additional external aids. Thus, it is particularly suitable for measuring instruments that are to be used in production.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Oberflächenprofil-Messgerät, bei welchem alle Komponenten in einem Gehäuse vereint sind. The invention particularly relates to a surface profile measuring device in which all components are combined in one housing.

Die erfindungsgemäße Erweiterung des Standes der Technik gilt genauso für solche Meßsysteme, bei denen Messtaster und Vorschub getrennte Einheiten sind. The extension of the prior art according to the invention applies equally to those measuring systems in which the probe and feed are separate units.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Referenz-Oberfläche des Referenzprofils derart in Reichweite des Referenzoberflächen-Abtastkörpers angebracht ist, dass die Referenz-Oberfläche des Referenzprofils von dem Referenzoberflächen-Abtastkörper abtastbar ist. According to a preferred embodiment, it can be provided that the reference surface of the reference profile is mounted within reach of the reference surface scanning body such that the reference surface of the reference profile can be scanned by the reference surface scanning body.

Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass Mittel vorhanden sind, um den zu der Referenz-Oberfläche des Referenzprofils zeigenden Referenzoberflächen-Abtastkörper in Richtung der Referenz-Oberfläche des Referenzprofils zu lenken und/oder an der Referenz-Oberfläche des Referenzprofils anzulegen. According to a further development, it can be provided that means are provided in order to direct the reference surface scanning body pointing towards the reference surface of the reference profile in the direction of the reference surface of the reference profile and / or to apply it to the reference surface of the reference profile.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Referenz-Oberfläche des Referenzprofils oder das Referenzprofil Kalibriermerkmale aufweist. Die Kalibriermerkmale können geometrischer, optischer, elektrischer, elektromagnetischer, magnetischer und/oder chemischer Natur sein. Furthermore, it can be provided that the reference surface of the reference profile or the reference profile has calibration features. The calibration features may be geometric, optical, electrical, electromagnetic, magnetic and / or chemical.

Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass das Messgerät ein Gehäuse aufweist, aus dem der den Oberflächen-Antastkörper tragende Tasthebel heraus ragt, wobei ein sich außerhalb des Gehäuses über dem oder oberhalb des Tasthebels erstreckender Schutzkörper zum Schutz des Tasthebels und/oder des Oberflächen-Antastkörpers gegen Beschädigungen an dem Gehäuse befestigt ist, und wobei das Referenzprofil mit seiner Referenz-Oberfläche auf einer dem Tasthebel gegenüber liegenden Innenseite des Schutzkörpers angebracht ist. According to a very particularly preferred embodiment, it can be provided that the measuring device has a housing from which protrudes the surface probing probe bearing lever out, with a outside of the housing above or above the feeler extending protective body to protect the sensing lever and / or of the surface contact body against Damage to the housing is fixed, and wherein the reference profile is mounted with its reference surface on a the Tasthebel opposite the inside of the protective body.

Zweckmäßigerweise kann der Referenzoberflächen-Abtastkörper an dem Tasthebel befestigt sein. Conveniently, the reference surface sensing body may be attached to the sensing lever.

Der Oberflächen-Abtastkörper oder der Referenzoberflächen-Abtastkörper können an einem Ende eines Stiftes oder eines Gewindestiftes befestigt sein. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Oberflächen-Antastkörper an einem ersten Ende eines Stiftes oder eines Gewindestiftes befestigt ist und dass der Referenzoberflächen-Abtastkörper an einem zweiten Ende des Stiftes oder des Gewindestiftes befestigt ist. Dadurch kann im Falle eines Verschleißes eines der An- bzw. Abtastkörper, der verschlissene An- bzw. Abtastkörper besonders einfach und schnell ausgewechselt bzw. ausgetauscht werden. Auch kann man durch einfaches Umdrehen des als Tastkörperträger fungierenden Stifts oder Gewindestifts einen der beiden Tastkörper kalibrieren und/oder zur Werkstückabtastung benutzen. The surface sensing body or the reference surface sensing body may be attached to one end of a pin or a threaded pin. According to a particularly preferred embodiment it can be provided that the surface contact body is attached to a first end of a pin or a threaded pin and that the reference surface sensing body is attached to a second end of the pin or the threaded pin. As a result, in the case of wear of one of the arrival or sample body, the worn on or sensing body can be exchanged or replaced particularly easily and quickly. It is also possible to calibrate one of the two probes and / or use it for workpiece scanning by simply turning over the stylus or threaded pin functioning as a palpation carrier.

Wenn der Referenzoberflächen-Abtastkörper baugleich bzw. geometriegleich wie der Oberflächen-Antastkörper gewählt ist, eignet sich der Referenzoberflächen-Abtastkörper in besonderer Weise als Referenzkörper. If the reference surface scanning body is selected to be the same or the same geometry as the surface probing body, the reference surface scanning body is particularly suitable as a reference body.

Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Oberflächen-Antastkörper und der Referenzoberflächen-Abtastkörper sich in unterschiedliche Richtungen erstrecken oder sich in entgegen gesetzte Richtungen voneinander weg erstrecken. Es versteht sich jedoch, dass der Oberflächen-Antastkörper und der Referenzoberflächen-Abtastkörper sich auch in die gleiche Richtung erstrecken können. Es versteht sich ferner, dass der Oberflächen-Antastkörper und/oder der Referenzoberflächen-Abtastkörper in beliebiger Orientierung an dem Stift befestigt sein kann bzw. können. According to a development, it can be provided that the surface contact body and the reference surface scanning body extend in different directions or extend away from one another in opposite directions. It is understood, however, that the surface probing body and the reference surface sensing body may also extend in the same direction. It is further understood that the surface probing body and / or the reference surface sensing body may be attached to the pin in any orientation.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem Oberflächen-Antastkörper um einen durch seine Geometrie für eine berührende Erfassung der Rauheit oder des Oberflächenmikrostrukturprofils der Messobjekt-Oberfläche bestimmten oder wirkenden Antastkörper handelt und/oder dass es sich bei dem Referenzoberflächen-Abtastkörper um einen durch seine Geometrie für eine berührende Erfassung der Rauheit oder eines Oberflächenmikrostrukturprofils der Referenz-Oberfläche bestimmten oder wirkenden Abtastkörper handelt. According to a preferred embodiment, it may be provided that the surface contact body is a contact body determined or acting by its geometry for touching detection of the roughness or the surface microstructure profile of the object surface and / or that the reference surface contact body is a sample determined by its geometry for contacting the roughness or surface microstructure profile of the reference surface.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Oberflächen-Antastkörper und/oder der Referenzoberflächen-Abtastkörper eine Nadelspitze einer Tastnadel umfasst bzw. umfassen oder als eine Tastnadel mit einer Nadelspitze ausgebildet ist bzw. sind oder eine Kugel oder eine Schneide umfasst bzw. umfassen. According to a preferred development it can be provided that the surface contact body and / or the reference surface sensing body comprises or comprise a needle tip of a stylus or is formed as a stylus with a needle point or comprise or comprise a ball or a blade ,

Ferner kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem Oberflächen-Antastkörper um einen durch seine elektrischen oder durch seine elektromagnetischen Eigenschaften für eine berührungslose Erfassung der Rauheit oder des Oberflächenmikrostrukturprofils der Messobjekt-Oberfläche bestimmten oder aktiv oder passiv wirkenden Antastkörper handelt und/oder dass es sich bei dem Referenzoberflächen-Abtastkörper um einen durch seine elektrischen oder durch seine elektromagnetischen oder durch seine magnetischen Eigenschaften für eine berührungslose Erfassung der Rauheit oder eines Oberflächenmikrostrukturprofils der Referenz-Oberfläche bestimmten oder aktiv oder passiv wirkenden Abtastkörper handelt. Furthermore, it can be provided that the surface contact body is a contact body determined by its electrical or electromagnetic properties for non-contact detection of the roughness or surface microstructure profile of the object surface or active or passive, and / or that it is the reference surface scanning body is a scanning body determined by its electrical or electromagnetic or magnetic properties for contactless detection of the roughness or a surface microstructure profile of the reference surface, or actively or passively acting.

Bei dem Oberflächen-Antastkörper und/oder bei dem Referenzoberflächen-Abtastkörper kann es sich um einen Kondensator, eine Spule oder um ein eine elektromagnetische Strahlung emittierendes Objekt handeln. The surface probing body and / or the reference surface sensing body may be a capacitor, a coil, or an electromagnetic radiation emitting object.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass der Referenzoberflächen-Abtastkörper als ein Abstandsmeßsystem ausgebildet ist. According to a preferred embodiment it can be provided that the reference surface scanning body is formed as a distance measuring system.

Es versteht sich, dass der Fachmann die vorstehenden Merkmale und Maßnahmen sowie die aus den Ansprüchen und die aus den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und Maßnahmen im Rahmen der Ausführbarkeit beliebig kombinieren kann. It is understood that the person skilled in the art can combine the above features and measures as well as the features and measures resulting from the claims and from the drawings as far as feasible.

Weitere Vorteile, Merkmale, Einzelheiten und Gesichtspunkte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus dem nachfolgenden Beschreibungsteil, in dem ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der einzigen Figur beschrieben ist. Further advantages, features, details and aspects of the invention will become apparent from the claims and from the following description part, in which a preferred embodiment of the invention with reference to the single figure is described.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Rauheits- und/oder Profil- Messvorrichtung mit einem als Freitaster ausgebildeten Messtaster, mit wenigstens einem Oberflächen-Antastelement 10, vorzugsweise in Form einer eine Tastspitze aufweisenden Tastnadel und/oder in Form eines kugelförmigen oder kufenförmigen Antastkörpers, zur berührenden Messung des mikroskopischen Oberflächenprofils eines Messobjekts 9, insbesondere eines Werkstücks, und mit einem Meßsystem 6 zur Erfassung bzw. Messung der Stellung des Oberflächen-Antastelements 10 relativ zu der Oberfläche des Messobjekts 9. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Oberflächenprofilmessgerät. The 1 shows a schematic representation of a preferred embodiment of a device according to the invention. In particular, the invention relates to a roughness and / or profile measuring device with a measuring probe designed as a free probe, with at least one surface contact element 10 , preferably in the form of a stylus having a stylus tip and / or in the form of a spherical or skid-shaped Antastkörpers, for contacting measurement of the microscopic surface profile of a test object 9 , in particular a workpiece, and with a measuring system 6 for detecting or measuring the position of the surface contact element 10 relative to the surface of the measurement object 9 , The invention particularly relates to a surface profilometer.

Die Tastnadel 10 ist an einem Hebel 4 befestigt, welcher geeignet gelagert ist, zum Beispiel mittels eines Drehlagers 5 und um einen bestimmten Winkel 7 ausgelenkt werden kann. Die durch die Werkstückoberfläche 9 über die Tastspitze induzierte Auslenkung wird von einem Meßsystem 6, vorzugsweise induktiv, kapazitiv oder optisch, gemessen, digitalisiert und an die Auswerteelektronik 12 ausgegeben. The stylus 10 is at a lever 4 attached, which is suitably mounted, for example by means of a pivot bearing 5 and at a certain angle 7 can be deflected. The through the workpiece surface 9 The deflection induced by the probe tip is determined by a measuring system 6 , preferably inductive, capacitive or optical, measured, digitized and to the transmitter 12 output.

Ähnlich wie bisher bekannte konventionelle Rauheits- oder Profilmesstaster weist die Vorrichtung eine Tastnadel 10 zur Erfassung des Oberflächenprofils auf. Diese ist am Ende eines Tasthebels 4 angebracht und zeigt in Richtung der Werkstückoberfläche 9. Der Tasthebel 4 weist ein weiteres Antastelement 11 auf, welches entgegengesetzt zur Tastnadel am Hebel 4 befestigt ist. Dabei kann das Antastelement 11 beispielsweise das andere Ende der Tastnadel 10 darstellen oder getrennt auf dem Tasthebel 4 an geeigneter Stelle angebracht sein. Similar to previously known conventional roughness or profile probes, the device has a stylus 10 for detecting the surface profile. This is at the end of a feeler 4 attached and pointing in the direction of the workpiece surface 9 , The feeler 4 has another probe 11 on, which opposite to the stylus on the lever 4 is attached. In this case, the probing element 11 for example, the other end of the wand 10 represent or separated on the push-button 4 be attached at a suitable location.

Um auch in Bohrungen messen zu können, ragt der Tasthebel 4 aus dem Tastergehäuse 1 heraus und ist zum Schutz mit einer auch als Schutzkörper bezeichneten Abdeckung 2 versehen. Diese kann zum Beispiel ein Rohr oder eine U-förmig ausgebildete Abdeckung sein. Die Tastnadel samt Tasthebel kann sich aber auch oder nur innerhalb des Gehäuses befinden. Diese Ausführung zeichnet sich insbesondere durch eine hohe Vibrationsunempfindlichkeit aus. In order to be able to measure in holes, the feeler sticks out 4 from the button housing 1 out and is for protection with a cover also referred to as a protective body 2 Mistake. This can be, for example, a tube or a U-shaped cover. The stylus with feeler lever can also or only within the housing. This design is characterized in particular by a high vibration insensitivity.

Die Tastnadel wird über die Werkstückoberfläche 9 mittels eines Motors 16 gezogen, welcher zum Beispiel über eine Spindel, einen Seilzug, ein Band oder dergleichen, das Gehäuse, welches das Meßsystem 6 beinhaltet, mittels der Abstützpunkte 15 auf der Führung oder Schiene bzw. Referenzebene 14 linear 8 in Achsrichtung 20 schiebt. Bei der Abtastung der Oberfläche 9 folgt die Tastspitze der Oberflächenkontur. Diese Schwenkbewegung 7 registriert das Meßsystem 6. The stylus is over the workpiece surface 9 by means of a motor 16 pulled, which for example via a spindle, a cable, a belt or the like, the housing, which the measuring system 6 includes, by means of the support points 15 on the guide or rail or reference plane 14 linear 8th in the axial direction 20 pushes. When scanning the surface 9 follows the probe tip of the surface contour. This pivoting movement 7 registers the measuring system 6 ,

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, auf der dem Werkstück 9 zugewandten Seite der Hebelabdeckung 2 bzw. deren räumlicher virtueller Fortsetzung innerhalb des Gerätegehäuses als Referenzprofil ein physisches Referenznormal 3 anzubringen. Dieses kann im einfachsten Fall ein ebenes Stück poliertes Glas oder Metall sein. Damit kann man dann die Ebenheit bzw. Schmutzfreiheit der eigentlichen Vorschubführung überprüfen und gegebenenfalls korrigieren. Weist das Referenzprofil zusätzlich eine Rille oder Stufe auf, so lässt sich damit die Kalibrierung des Meßsystems 6 überprüfen und gegebenenfalls nachjustieren. Weitergehend kann das Referenzprofil aber mit beliebigen geometrischen Kurvenverläufen ausgebildet sein. Ist der das Referenzprofil 3 abtastende Antastkörper 11 berührend hinsichtlich seiner Funktion, so müssen natürlich geeignete Mittel vorhanden sein, um diesen Antastkörper 11 gegen die Referenzebene 3 zu drücken. Dies kann vorteilhafter Weise mit einem elektrischen, magnetischen oder motorischen Aktor 17 erfolgen. Das Referenzprofil 3 kann zum Beispiel in Messpausen abgetastet werden. Ein solcher Aktor kann zum Beispiel aus einem Magneten 18 sowie einer Spule 17 bestehen. Der Antastkörper 11 ist entsprechend der gewünschten Funktion ausgebildet sein, im einfachsten Fall als Kugel oder Tastspitze. According to the invention is provided on the workpiece 9 facing side of the lever cover 2 or their spatial virtual continuation within the device housing as a reference profile a physical reference standard 3 to install. In the simplest case, this can be a flat piece of polished glass or metal. So you can then check the flatness and dirt-free the actual feed guide and correct if necessary. If the reference profile additionally has a groove or step, this allows calibration of the measuring system 6 check and readjust if necessary. On the other hand, the reference profile can be designed with any desired geometric curves. Is this the reference profile 3 scanning probing body 11 touching with regard to its function, of course, suitable means must be present to this probe body 11 against the reference plane 3 to press. This can be advantageous with an electric, magnetic or motor actuator 17 respectively. The reference profile 3 can, for example, be sampled during measuring breaks. Such an actuator can, for example, a magnet 18 as well as a coil 17 consist. The probe body 11 is designed according to the desired function, in the simplest case as a ball or stylus tip.

Man kann nun in einer vorteilhaften Weiterbildung den Abtastvorgang des Referenznormals 3 auch berührungslos durchführen, zum Beispiel mittels eines magnetischen, kapazitiven oder optischen Sensors. Bei geeigneter konstruktiver Auslegung der Anordnung kann dieser Abtastvorgang in einer weiteren Weiterbildung als Differenzabstandsmessung ausgeführt werden zwischen der Werkstückoberfläche 9 und der Referenzstückoberfläche 3. Schließlich kann der Antastkörper im erweiterten Sinn auch ein auf einem chemischen Effekt basierender Sensor sein, dessen Ausgangssignal vom Ort der entsprechend präparierten Referenzstückoberfläche 3 abhängt. One can now in an advantageous development of the scanning of the reference standard 3 also perform contactless, for example by means of a magnetic, capacitive or optical sensor. With a suitable structural design of the arrangement, this scanning can be performed in a further development as a difference distance measurement between the workpiece surface 9 and the reference piece surface 3 , Finally, in the broader sense, the probing body can also be a sensor based on a chemical effect whose output signal is from the location of the correspondingly prepared reference piece surface 3 depends.

Ebenso kann auch der Tastkörper als chemisch, elektrisch, magnetisch oder optisch wirkender Sensor ausgeführt sein. In diesem Fall werden nicht geometrische, sondern die entsprechenden anderen physikalischen/chemischen Eigenschaften der Werkstückoberfläche erfasst. Likewise, the probe body can be designed as a chemically, electrically, magnetically or optically acting sensor. In this case, not geometric, but the corresponding other physical / chemical properties of the workpiece surface are detected.

Um einen messbaren Effekt zu bewirken, kann es sinnvoll sein, die zu untersuchende Oberfläche mit einem Reagenz, Fremdstoff oder Katalysator zu benetzen, bevor oder während sie abgetastet wird. Diese Benetzung kann über eine geeignete Vorrichtung im oder über den Taster erfolgen. To effect a measurable effect, it may be useful to wet the surface to be examined with a reagent, impurity or catalyst before or while it is being scanned. This wetting can be done via a suitable device in or on the button.

Konstruktiv schwieriger zu realisieren ist die Anbringung der Referenzebene 3 in Reichweite des Abtastkörpers 10. Dazu kann man beispielsweise den das Werkstück 9 abtastenden Weg verkürzen und das Referenzstück 3 vorne in der Tasthebelabdeckung 2 positionieren. In alternativer Weise kann die Referenzebene innerhalb oder knapp außerhalb des Gerätegehäuses 1 vor dem Ende der Verfahrstrecke des Tastkörpers 10 angebracht sein. In beiden Fällen ist darauf zu achten, dass die Referenzebene innerhalb des Messbereichs 7 des Tastsystems liegt. Diese Anordnung hat gegenüber derjenigen, bei welcher der Tastkörper 11 die Referenzebene 3 abtastet, den Vorteil, dass man den für die Messung wirklich im Einsatz befindlichen Tastkörper überprüft. Sind die Tastkörper 10, 11 von gleicher Art und an einem Tastkörperträger befestigt und ist dieser Tastkörperträger am Tasthebel befestigt, zum Beispiel durch Klemmen oder Schrauben, so kann man durch einfaches Umdrehen des Tastkörperträgers einen der beiden Tastkörper 10, 11 kalibrieren und/oder zur Werkstückabtastung benutzen. In einem einfachen Fall kann der Tastkörperträger ein Gewindestift sein wobei an jedem Ende ein An- bzw. Abtastkörper, zum Beispiel ein Tastdiamant, aufgebracht bzw. befestigt ist. Constructively more difficult to realize is the attachment of the reference plane 3 in range of the sample 10 , For this you can, for example, the workpiece 9 shorten the scanning path and the reference piece 3 in the front of the lever cover 2 position. Alternatively, the reference plane may be within or just outside the device housing 1 before the end of the trajectory of the probe body 10 to be appropriate. In both cases, make sure that the reference plane is within the measuring range 7 of the probe system is located. This arrangement has over that in which the probe body 11 the reference plane 3 scans, the advantage that one examines the actually used for the measurement Tastkörper. Are the probes 10 . 11 of the same type and attached to a Tastkörperträger and this Tastkörperträger attached to the sensing lever, for example by clamping or screws, so you can by simply turning the Tastkörperträgers one of the two probe body 10 . 11 calibrate and / or use for workpiece scanning. In a simple case, the Tastkörperträger may be a threaded pin wherein at each end a on or Abtastkörper, for example a Tastdiamant, applied or fixed.

Zusammengefasst kann die Erfindung auch wie folgt beschrieben werden: Ein Oberflächen-Mikrostruktur-Messgerät, bei dem vorzugsweise alle funktionell essentiellen Komponenten innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind, lässt sich vorteilhaft erweitern, wenn man eine interne Kalibriermöglichkeit für das Abstandsmeßsystem vorsieht. Dazu wird ein Referenzprofilträger innerhalb des Messgerätes an geeigneter Stelle angebracht, beispielsweise auch auf der Innenseite des Tastnadelschutzes, der an dem Gehäuse angebracht ist. In Messpausen lässt sich damit die Tasterkalibrierung sowie gegebenenfalls die Integrität der Tastnadelspitze überprüfen. In summary, the invention can also be described as follows: A surface microstructure measuring device, in which preferably all functionally essential components are arranged within a housing, can advantageously be extended if an internal calibration possibility for the distance measuring system is provided. For this purpose, a reference profile carrier is mounted at a suitable location within the measuring device, for example also on the inside of the Tastnadelschutzes, which is attached to the housing. During measurement breaks, the probe calibration and, if necessary, the integrity of the stylus tip can be checked.

Claims

Rauheits- oder Oberflächenmikrostrukturprofil-Messgerät zur Messung der Rauheit oder eines Oberflächenmikrostrukturprofils einer Messobjekt-Oberfläche eines Messobjekts (9), enthaltend: einen an einem Tasthebel (4) befestigten Oberflächen-Antastkörper (10) zur berührenden oder berührungslosen Erfassung der Rauheit oder des Oberflächenmikrostrukturprofils der Messobjekt-Oberfläche; einen motorisierten oder mit einem Aktor versehenen Vorschub zum Bewegen des Oberflächen-Antastkörpers (10) entlang eines Verfahrweges über eine Abtastweglänge; ein Meßsystem (6) zur Erfassung einer Stellung des Oberflächen-Antastkörpers (10) relativ zu der Messobjekt-Oberfläche; und eine Treiber-, Datenerfassungs- und/oder Auswerteelektronik (12) und/oder eine Rechnerschnittstelle, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich mit einer Referenz-Oberfläche über die Abtastweglänge oder einen Teil der Abtastweglänge erstreckendes Referenzprofil (3) an einem Trägerelement angebracht ist und dass ein Referenzoberflächen-Abtastkörper (11) zum Abtasten der Referenz-Oberfläche des Referenzprofils (3) vorgesehen ist. Roughness or surface microstructure profile measuring device for measuring the roughness or a surface microstructure profile of a test object surface of a test object ( 9 ), comprising: one on a feeler lever ( 4 ) attached surface probes ( 10 ) for contactless or non-contact detection of the roughness or surface microstructure profile of the target surface; a motorized or provided with an actuator feed for moving the surface contact body ( 10 ) along a travel path over a scan path length; a measuring system ( 6 ) for detecting a position of the surface contact body ( 10 ) relative to the target surface; and driver, data acquisition and / or evaluation electronics ( 12 ) and / or a computer interface, characterized in that a reference profile extending with a reference surface over the Abtastweglänge or a part of the Abtastweglänge ( 3 ) is attached to a carrier element and that a reference surface scanning body ( 11 ) for scanning the reference surface of the reference profile ( 3 ) is provided.

Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenz-Oberfläche des Referenzprofils (3) derart in Reichweite des Referenzoberflächen-Abtastkörpers (11) angebracht ist, dass die Referenz-Oberfläche des Referenzprofils (3) von dem Referenzoberflächen-Abtastkörper (11) abtastbar ist. Measuring device according to claim 1, characterized in that the reference surface of the reference profile ( 3 ) within reach of the reference surface scan body ( 11 ), that the reference surface of the reference profile ( 3 ) from the reference surface scanning body ( 11 ) is palpable.

Messgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (17, 18) vorhanden sind, um den zu der Referenz-Oberfläche des Referenzprofils (3) zeigenden Referenzoberflächen-Abtastkörper (11) in Richtung der Referenz-Oberfläche des Referenzprofils (3) zu lenken und/oder an der Referenz-Oberfläche des Referenzprofils (3) anzulegen. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that means ( 17 . 18 ) to match the reference surface of the reference profile ( 3 ) reference surface scanning body ( 11 ) in the direction of the reference surface of the reference profile ( 3 ) and / or on the reference surface of the reference profile ( 3 ).

Messgerät nach einem der verstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenz-Oberfläche des Referenzprofils (3) oder das Referenzprofil (3) Kalibriermerkmale aufweist. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the reference surface of the reference profile ( 3 ) or the reference profile ( 3 ) Has calibration features.

Messgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriermerkmale geometrischer, optischer, elektrischer, elektromagnetischer, magnetischer oder chemischer Natur sind. Measuring device according to claim 4, characterized in that the calibration features are geometric, optical, electrical, electromagnetic, magnetic or chemical nature.

Messgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein Gehäuse (1) aufweist, aus dem der den Oberflächen-Antastkörper tragende Tasthebel (4) heraus ragt, wobei ein sich außerhalb des Gehäuses (1) über dem oder oberhalb des Tasthebels (4) erstreckender Schutzkörper (2) zum Schutz des Tasthebels (4) und/oder des Oberflächen-Antastkörpers (10) gegen Beschädigungen an dem Gehäuse (1) befestigt ist, und wobei das Referenzprofil (3) mit seiner Referenz-Oberfläche auf einer dem Tasthebel (4) gegenüber liegenden Innenseite des Schutzkörpers (2) angebracht ist. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that this a housing ( 1 ), from which the surface of the Antastkörper bearing sensing lever ( 4 protruding out, with an outside of the housing ( 1 ) above or above the feeler ( 4 ) extending protective body ( 2 ) to protect the feeler ( 4 ) and / or the surface contact body ( 10 ) against damage to the housing ( 1 ) and the reference profile ( 3 ) with its reference surface on one of the feeler levers ( 4 ) opposite the inside of the protective body ( 2 ) is attached.

Messgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzoberflächen-Abtastkörper (11) an dem Tasthebel (4) befestigt ist. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the reference surface scanning body ( 11 ) on the feeler lever ( 4 ) is attached.

Messgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächen-Abtastkörper (10) oder der Referenzoberflächen-Abtastkörper (11) an einem Ende eines Stiftes oder eines Gewindestiftes befestigt ist oder dass der Oberflächen-Antastkörper (10) an einem ersten Ende eines Stiftes oder eines Gewindestiftes befestigt ist und dass der Referenzoberflächen-Abtastkörper (11) an einem zweiten Ende des Stiftes oder des Gewindestiftes befestigt ist. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the surface scanning body ( 10 ) or the reference surface scanning body ( 11 ) is attached to one end of a pin or a threaded pin, or that the surface contact body ( 10 ) is attached to a first end of a pin or a threaded pin and that the reference surface sensing body ( 11 ) is attached to a second end of the pin or the threaded pin.

Messgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächen-Antastkörper (10) und der Referenzoberflächen-Abtastkörper (11) sich in unterschiedliche Richtungen erstrecken oder sich in entgegen gesetzte Richtungen voneinander weg erstrecken. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the surface impact body ( 10 ) and the reference surface scanning body ( 11 ) extend in different directions or extend away from each other in opposite directions.

Messgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Oberflächen-Antastkörper (10) um einen durch seine Geometrie für eine berührende Erfassung der Rauheit oder des Oberflächenmikrostrukturprofils der Messobjekt-Oberfläche bestimmten oder wirkenden Antastkörper handelt ist und/oder dass es sich bei dem Referenzoberflächen-Abtastkörper (11) um einen durch seine Geometrie für eine berührende Erfassung der Rauheit oder eines Oberflächenmikrostrukturprofils der Referenz-Oberfläche bestimmten oder wirkenden Abtastkörper handelt. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized that the surface impact body ( 10 ) is a contact body determined or acting by its geometry for a touching detection of the roughness or the surface microstructure profile of the object surface and / or that it is in the reference surface scanning body ( 11 ) is a scanning body determined by its geometry for contacting the roughness or surface microstructure profile of the reference surface.

Messgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächen-Antastkörper (10) und/oder der Referenzoberflächen-Abtastkörper (11) eine Nadelspitze einer Tastnadel umfasst oder als eine Tastnadel mit einer Nadelspitze ausgebildet ist oder eine Kugel umfasst oder eine Schneide umfasst. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the surface impact body ( 10 ) and / or the reference surface scanning body ( 11 ) comprises a needle tip of a stylus or is formed as a stylus with a needle point or comprises a ball or comprises a cutting edge.

Messgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Oberflächen-Antastkörper um einen durch seine elektrischen oder durch seine elektromagnetischen Eigenschaften für eine berührungslose Erfassung der Rauheit oder des Oberflächenmikrostrukturprofils der Messobjekt-Oberfläche bestimmten oder aktiv oder passiv wirkenden Antastkörper handelt und/oder dass es sich bei dem Referenzoberflächen-Abtastkörper um einen durch seine elektrischen oder durch seine elektromagnetischen oder durch seine magnetischen Eigenschaften für eine berührungslose Erfassung der Rauheit oder eines Oberflächenmikrostrukturprofils der Referenz-Oberfläche bestimmten oder aktiv oder passiv wirkenden Abtastkörper ausgebildet ist. Measuring device according to one of claims 1 to 9, characterized that the surface contact body is a contact body determined by its electrical or electromagnetic properties for non-contact detection of the roughness or the surface microstructure profile of the object surface or active or passive and or in that the reference surface scanning body is a scanning body which is determined by its electrical properties or by its electromagnetic or magnetic properties for non-contact detection of the roughness or a surface microstructure profile of the reference surface or which actively or passively acts.

Messgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Oberflächen-Antastkörper und/oder bei dem Referenzoberflächen-Abtastkörper um einen Kondensator, eine Spule oder um ein eine elektromagnetische Strahlung emittierendes Objekt handelt. Measuring device according to claim 12, characterized in that it is the surface-contact body and / or in the reference surface-Abtastkörper a capacitor, a coil or an electromagnetic radiation emitting object.

Messgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzoberflächen-Abtastkörper (11) als ein Abstandsmeßsystem ausgebildet ist. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the reference surface scanning body ( 11 ) is formed as a distance measuring system.