Messen von Mikrogeometrien mit dem Fasertaster
Die voranschreitende Miniaturisierung in der Industrie führt zu immer höheren Ansprüchen an die Messtechnik. Neue Mikrotaster-Konzepte wie der Fasertaster ermöglichen sogar bei kleinen, komplexen Merkmalen und leicht deformierbaren Werkstücken eine präzise Messung.
1) Schematischer Aufbau des 3D-Fasertasters mit a) Fasertasterelement, b) Werkstück, c) Wechseleinheit, d) flexiblem Haltelement, e) Abstandssensor (z), f) Bildverarbeitungssensor (x,y); 2) Zweikugeltaster; 3) L-Taster
Herkömmliche, taktil-elektrische Taster benötigen einen starren Schaft zur mechanischen Signalübertragung, da ein elastischer Schaft zu stark verrauschten Signalen führen würde. Derartige Taster sind meist zu groß für die Messung kleiner, komplexer Merkmale. Durch die hohe Antastkraft können leicht deformierbare Werkstücke beschädigt werden. Nach mehrjähriger erfolgreicher Zusammenarbeit zwischen der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig und dem Unternehmen Werth Messtechnik aus Gießen wurde 1998 eine kommerzielle Lösung für dieses Problem, der 2D-Fasertaster (WFP – Werth Fiber Probe), vorgestellt. 2011 erweiterte Werth mit dem 3D-WFP das Mikrotaster-Prinzip auf die dritte Dimension. Mithilfe der taktil-optischen Signalübertragung umgehen diese Taster die Einschränkungen herkömmlicher Tastsysteme. Seit 2015 bietet Werth auch einen 3D-Zweikugeltaster und den zum Patent angemeldeten abgewinkelten L-Taster an. Der WFP wird seit Jahren erfolgreich für verschiedene Messaufgaben eingesetzt, zum Beispiel zur Messung von Handykameralinsen und Mikroverzahnungen, bei Bohrungen an Einspritzdüsen und Turbinenschaufeln sowie an kleinen Innengewinden.
Taktil-optisches Funktionsprinzip
Der WFP ist ein taktil messender Sensor mit optischer Signalverarbeitung. Es findet demnach keine mechanische Übertragung des Signals über den Schaft statt, sodass sehr geringe Antastkräfte (wenige µN) und mit den dünnen Schäften auch sehr kleine Antastelemente (bis 20 µm) möglich sind. Der aus einer Glasfaser bestehende Schaft dient nur zur Positionierung und optional zur Beleuchtung des Antastelements, jedoch nicht zur Signalübertragung. Die Auslenkung in lateraler Richtung wird durch eine in das Koordinatenmessgerät integrierte telezentrische Optik bestimmt. Dabei wird die Position des Antastelements mithilfe des Bildverarbeitungssensors erfasst.
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Hersteller
Werth Messtechnik GmbH
35394 Gießen
Tel. +49 641 7938-0
Fax +49 641 7938-719
www.werth.de
Institut
Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)
38116 Braunschweig
Tel. +49 531 592-0
www.ptb.de