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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag February 2, 2021

Simulation der morphologischen Filterung und der Abplattung der Rauheitsspitzen mechanisch bearbeiteter Werkstücke und deren Auswirkung auf die Bewertung der Formabweichung in der Koordinatenmesstechnik

Simulation of the morphological filtering and the flattening of the roughness peaks of mechanically machined workpieces and their effect on the evaluation of the form deviation in Coordinate Metrology
Thomas Kistner

Thomas Kistner studierte Maschinenbau an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Er war bis Ende 2020 als Anwendungsingenieur in dem Geschäftsfeld Systems bei der Carl Zeiss Industriellen Messtechnik GmbH in Oberkochen. Dabei beschäftigte er sich mit der Messunsicherheitsermittlung bei Koordinatenmessungen, dort entstand auch der Inhalt des Artikels. Seit 2021 ist er als Trainee der Geschäftsführung beim Kalibrierdienstleister Kistner Metrologie Service GmbH tätig.

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, Tino Hausotte

Tino Hausotte ist Ordinarius des Lehrstuhls für Fertigungsmesstechnik. Forschungsgebiete: Computertomografie in der dimensionellen Messtechnik, Koordinaten- und Oberflächenmesstechnik, Mikro- und Nanomesstechnik, Fotogrammetrie, analytische und numerische Messunsicherheitsbestimmung.

and Dietrich Imkamp

Dietrich Imkamp studierte Maschinenbau mit dem Schwerpunkt Fertigungstechnik und promovierte 2001 an der RWTH Aachen im Fach Maschinenbau. Anschließen wechselt er zur Carl Zeiss Industriellen Messtechnik GmbH. Dort ist er jetzt als Leiter Bridge Systems für die Portal-Koordinatenmessgeräte verantwortlich. Er war Lehrbeauftragter an mehreren Hochschulen. Er ist stellvertretender Leiter des Fachbereichs Fertigungsmesstechnik der Gesellschaft für Mess- und Automatisierungstechnik des VDI/VDE und persönliches Mitglied des EURAMET (European Association of National Metrology Institutes) Research Councils.

From the journal tm - Technisches Messen

Zusammenfassung

Bei der taktilen Erfassung einer Oberfläche lässt sich eine Beeinflussung des Messergebnisses durch die morphologische Filterung infolge der endlichen Größe des Antastelementes und die Wirkung der mechanischen Antastkraft nicht vermeiden. Durch die Simulation dieser Filterung und der zusätzlichen Berücksichtigung der elastischen Abplattung können Modelle für die Simulation von taktilen Koordinatenmessungen bereitgestellt werden. Zur Simulation der Abplattung werden die Oberflächenprofile in die einzelnen Wellen- bzw. Ortsfrequenzbestandteile zerlegt. Jede Wellenamplitude wird entsprechend ihres Anteils an der Verformung reduziert. Das daraus resultierende Profil wird hinsichtlich verschiedener Oberflächenparameter analysiert. Bei der Auswertung der Welligkeit und der Geradheitsabweichungen lassen sich unterschiedliche Effekte für verschiedenen Simulationsparameter und Auswertebedingungen erkennen. Der Einfluss der elastischen Abplattung auf das Ergebnis steht in Abhängigkeit von der betrachteten Werkstückoberfläche und des verwendeten Tastkugelradius. Signifikante Effekte sind bei regelmäßigen Oberflächenstrukturen und der Verwendung kleiner Tastkugelradien zu beobachten. Die aus der Simulation entstehenden Modelle können auch für die Simulation der Messunsicherheit verwendet werden.

Abstract

In tactile measurement of surfaces, morphological filtering due to the size of the contact element and the effect of the mechanical contact force effect the measurement result. By simulating the morphological filtering and the additional consideration of the elastic deformation of workpiece’s surface, models can be provided for the simulation of tactile coordinate measurements. For the simulation, the surface profiles are decomposed into the individual wave or spatial frequency components. Each frequency is flattened according to the calculated proportion. The resulting profile serves as a basis for further evaluations regarding various surface parameters. When evaluating the waviness and straightness deviations, differences can be identified for various simulation parameters and evaluation conditions. The influence of the elastic flattening on the result depends on the considered workpiece surface and the used probe tip radius. Significant effects can be observed with regular surface structures and the use of small probe tip radii. The models resulting from the simulation can also be used for the simulation of the measurement uncertainty.

Über die Autoren

M. Sc. Thomas Kistner

Thomas Kistner studierte Maschinenbau an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Er war bis Ende 2020 als Anwendungsingenieur in dem Geschäftsfeld Systems bei der Carl Zeiss Industriellen Messtechnik GmbH in Oberkochen. Dabei beschäftigte er sich mit der Messunsicherheitsermittlung bei Koordinatenmessungen, dort entstand auch der Inhalt des Artikels. Seit 2021 ist er als Trainee der Geschäftsführung beim Kalibrierdienstleister Kistner Metrologie Service GmbH tätig.

Prof. Dr.-Ing. habil. Tino Hausotte

Tino Hausotte ist Ordinarius des Lehrstuhls für Fertigungsmesstechnik. Forschungsgebiete: Computertomografie in der dimensionellen Messtechnik, Koordinaten- und Oberflächenmesstechnik, Mikro- und Nanomesstechnik, Fotogrammetrie, analytische und numerische Messunsicherheitsbestimmung.

Dr. Dietrich Imkamp

Dietrich Imkamp studierte Maschinenbau mit dem Schwerpunkt Fertigungstechnik und promovierte 2001 an der RWTH Aachen im Fach Maschinenbau. Anschließen wechselt er zur Carl Zeiss Industriellen Messtechnik GmbH. Dort ist er jetzt als Leiter Bridge Systems für die Portal-Koordinatenmessgeräte verantwortlich. Er war Lehrbeauftragter an mehreren Hochschulen. Er ist stellvertretender Leiter des Fachbereichs Fertigungsmesstechnik der Gesellschaft für Mess- und Automatisierungstechnik des VDI/VDE und persönliches Mitglied des EURAMET (European Association of National Metrology Institutes) Research Councils.

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Erhalten: 2020-11-09
Angenommen: 2021-01-20
Online erschienen: 2021-02-02
Erschienen im Druck: 2021-02-26

© 2021 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston

Downloaded on 7.12.2022 from frontend.live.degruyter.dgbricks.com/document/doi/10.1515/teme-2020-0082/html
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