Hochpräzise Erfassung stark gekrümmter Oberflächen durch neigungsabhängige dynamische Sensornachführung mittels rotatorischer Festkörpergelenke

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Bei der taktiellen Erfassung von Werkstückoberflächen kommt es stets zu einer Überlagerung der Messobjekttopographie mit dem Tastelement aufgrund der oberflächenneigungsabhängigen Auswanderung des Berührpunktes auf dem Tastelement. Dies führt zu Abweichungen bei der Bestimmung des Berührpunktes aus den gemessenen Koordinatenwerten eines Referenzpunktes des Tastelementes. Dies wiederum verursacht – insbesondere bei gekrümmten Flächen – eine Messabweichung bei der Bestimmung der Oberfläche des Geometrieelementes. Werden, wie in der Koordinatenmesstechnik üblich, Tastkugeln zur Messung von diskreten Einzelpunkten eingesetzt, kann dies rechnerisch korrigiert werden, da hier der Berührpunkt bzw. Antastvektor in guter Nährung aus der Bewegungsrichtung vor der Antastung, bzw. vektorieller Messung der Tastkraft und dem Radius der Tastkugel bestimmt werden kann. Bei scannenden Verfahren (z.B. Tastschnittverfahren, 3D Profilometrie, Rastersondenverfahren) wirkt die Tastkraft nur in z-Richtung und es werden konische bzw. pyramidale Tastelemente mit sphärischer Spitze eingesetzt, wodurch o.g. Verfahren hier nicht anwendbar sind. Ohne Berechnung des tatsächlichen Berührungspunktes entstehen v.a. stark geneigten Flächen erhebliche Messabweichungen.Um solche Messabweichungen zu vermeiden wird ein Antastverfahren untersucht werden, bei dem durch flächenneigungsabhängiges Anstellen des Tastelements mit Festkörpergelenken ein ständiger Kontakt im sphärischen Teil der Tastspitze gewährleistet wird. Aus der lokalen Flächenneigung wird dann auf den Berührpunkt geschlossen und damit die abweichungsverursachende Überlagerung von Tastelement- und Werkstückgeometrie kompensiert.