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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag April 7, 2017

Bestimmung der Messunsicherheit für Koordinatenmesssysteme

Determination of the measurement uncertainty of coordinate measuring systems
Matthias Franke, Thomas Kistner, Tino Hausotte, Daniel Heißelmann, Carsten Schwehn and Klaus Wendt
From the journal tm - Technisches Messen

Zusammenfassung

Koordinatenmesssysteme sind vielseitig einsetzbar zur Prüfung geometrischer Merkmale an komplexen, dreidimensionalen Werkstücken. Eine wirkungsvolle Qualitätssicherung ist allerdings nur dann möglich, wenn ihre Eignung für die konkrete Messaufgabe nachgewiesen ist. Die DIN EN ISO 14253[1] fordert daher, dass die Messunsicherheit bekannt und mit der Toleranz vereinbar ist (siehe auch Imkamp und Kistner[2]). Die Herausforderung liegt in der Bestimmung der Messunsicherheit. Diese kann für Koordinatenmesssysteme sehr aufwendig und komplex sein, da sich Unsicherheitsbeiträge u. a. aus dem Messgerät, dem Werkstück und der Umgebung in verschiedener Weise überlagern und sich für die individuellen Merkmale zu sehr unterschiedlichen Messunsicherheiten addieren. Es existieren unterschiedliche Ansätze, diese merkmalspezifischen Messunsicherheiten zu ermitteln. Der vorliegende Beitrag beschreibt ein auf numerischer Simulation basierendes Verfahren und stellt neue Entwicklungen vor. Diese beinhalten unter anderem die Unterstützung von Messungen mittels taktiler Scanningtechnologie und die Berücksichtigung des Unsicherheitseinflusses, der durch unvollständige Erfassung (Unterabtastung) der Prüfmerkmale verursacht wird. Die Eingangsgrößen und deren Ermittlung werden beschrieben. Neben der präzisen Erfassung der Eingangsgrößen wird auch eine vereinfachte Methode vorgestellt, die es Anwendern ermöglicht, die zu erwartende Messunsicherheit grob abzuschätzen, ohne eine aufwendige messtechnische Erfassung aller Einflussgrößen durchzuführen.

Abstract

Coordinate measurement systems can be universally used for the evaluation of geometrical features of complex, three-dimensional workpieces. However, efficient quality control requires proof of the suitability of the method for the specific measurement task. Therefore, DIN EN ISO 14253 demands that the measurement uncertainty is known and in conformance with the specified tolerance (cf. Imkamp and Kistner). The determination of the measurement uncertainty of coordinate measuring systems can be very complex, since several uncertainty contributions, e.g. of the measurement machine, the workpiece, and the environment, can superimpose each other in various ways for the individual features. There are different approaches to determine the task-specific measurement uncertainties. This work reports on a simulation-based method and its recent developments, including the support of tactile scanning measurements and the consideration of uncertainty contributions arising from under-sampling of the features. Besides precise determination of input parameters, we provide a novel simplified method allowing users to estimate the expected measurement uncertainty without costly metrological acquisition of all input parameters.

Erhalten: 2017-2-5
Revidiert: 2017-3-8
Angenommen: 2017-3-9
Online erschienen: 2017-4-7
Erschienen im Druck: 2017-5-24

©2017 Walter de Gruyter Berlin/Boston

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