Die statischen Fehlerquellen vonKoordinatenmessgerätIm Wesentlichen umfassen sie: den Fehler der Koordinatenmessmaschine selbst, wie z. B. den Fehler des Führungsmechanismus (Geradlinigkeit, Drehung), die Verformung des Referenzkoordinatensystems, den Fehler des Messfühlers, den Fehler der Normalgröße; den Fehler, der durch verschiedene Faktoren im Zusammenhang mit den Messbedingungen verursacht wird, wie z. B. der Einfluss der Messumgebung (Temperatur, Staub usw.), der Einfluss der Messmethode und der Einfluss einiger Unsicherheitsfaktoren usw.
Die Fehlerquellen von Koordinatenmessgeräten sind so komplex, dass es schwierig ist, sie einzeln zu erkennen, zu isolieren und zu korrigieren. Daher werden in der Regel nur jene Fehlerquellen korrigiert, die die Genauigkeit des Koordinatenmessgeräts maßgeblich beeinflussen und sich leichter isolieren lassen. Derzeit wird der Mechanismusfehler von Koordinatenmessgeräten am häufigsten untersucht. Die meisten in der Produktion eingesetzten Koordinatenmessgeräte arbeiten mit orthogonalen Koordinatensystemen. Bei diesen Geräten bezieht sich der Mechanismusfehler hauptsächlich auf Fehler der linearen Bewegungskomponenten, darunter Positionierfehler, Geradlinigkeitsfehler, Winkelfehler und Rechtwinkligkeitsfehler.
Um die Genauigkeit derKoordinatenmessgerätZur Fehlerkorrektur dient das Modell des systembedingten Fehlers der Koordinatenmessmaschine als Grundlage. Darin müssen Definition, Analyse, Übertragung und Gesamtfehler jedes einzelnen Fehlerpostens angegeben werden. Der sogenannte Gesamtfehler bezeichnet bei der Genauigkeitsprüfung von Koordinatenmessgeräten den kombinierten Fehler, der die Genauigkeitseigenschaften der Koordinatenmessmaschine widerspiegelt, d. h. die Anzeigegenauigkeit, die Wiederholgenauigkeit usw. In der Fehlerkorrekturtechnik von Koordinatenmessgeräten entspricht er dem Vektorfehler der räumlichen Punkte.
Mechanismusfehleranalyse
Bei der CMM (Koordinatenmessmaschine) beschränkt die Führungsschiene die fünf Freiheitsgrade des von ihr geführten Teils, und das Messsystem steuert den sechsten Freiheitsgrad in Bewegungsrichtung. Daher wird die Position des geführten Teils im Raum durch die Führungsschiene und das zugehörige Messsystem bestimmt.
Analyse von Sondenfehlern
Es gibt zwei Arten von CMM-Tastköpfen: Kontakttaster werden bauartabhängig in Schalttaster (auch als taktile oder dynamische Signalgebung bezeichnet) und Abtasttaster (auch als proportionale oder statische Signalgebung bezeichnet) unterteilt. Fehler bei Schalttastern entstehen durch Schaltweg, Tastkopfanisotropie, Schaltwegstreuung, Rücksetz-Totzone usw. Fehler bei Abtasttastern entstehen durch das Kraft-Weg-Verhältnis, das Weg-Weg-Verhältnis, Interferenzen durch gegenseitige Kopplung usw.
Der Schaltweg des Tastkopfes, der für den Kontakt zwischen Tastkopf und Werkstück bis zum Tastkopfhaar benötigt wird, entspricht der Tastkopfauslenkung. Dies ist der Systemfehler des Tastkopfes. Die Anisotropie des Tastkopfes beschreibt die Inkonsistenz des Schaltweges in alle Richtungen. Sie ist ein systematischer Fehler, wird aber üblicherweise als Zufallsfehler behandelt. Die Zerlegung des Schaltwegs beschreibt die Streuung des Schaltwegs bei wiederholten Messungen. Der tatsächliche Messwert wird als Standardabweichung des Schaltwegs in einer Richtung berechnet.
Die Rückstell-Totzone bezeichnet die Abweichung des Messstabs von seiner Gleichgewichtslage. Nach dem Entfernen der äußeren Kraft wird der Messstab durch die Federkraft zurückgesetzt. Aufgrund der Reibung kann der Messstab jedoch nicht in seine ursprüngliche Position zurückkehren. Diese Abweichung von der ursprünglichen Position stellt die Rückstell-Totzone dar.
Relativer integrierter Fehler des Koordinatenmessgeräts
Der sogenannte relative integrierte Fehler ist die Differenz zwischen dem Messwert und dem wahren Wert des Punkt-zu-Punkt-Abstands im Messraum des Koordinatenmessgeräts und kann durch die folgende Formel ausgedrückt werden.
Relativer integrierter Fehler = Entfernungsmesswert / wahrer Entfernungswert
Für die Abnahme von CMM-Quoten und die periodische Kalibrierung ist es nicht erforderlich, den Fehler jedes einzelnen Punktes im Messraum genau zu kennen, sondern nur die Genauigkeit des Koordinatenmesswerkstücks, die durch den relativen integrierten Fehler des CMM beurteilt werden kann.
Der relative integrierte Fehler gibt nicht direkt die Fehlerquelle und den endgültigen Messfehler wieder, sondern nur die Größe des Fehlers bei der Messung der mit der Entfernung zusammenhängenden Dimensionen; die Messmethode ist relativ einfach.
Raumvektorfehler der Koordinatenmessmaschine
Der räumliche Vektorfehler bezeichnet den Vektorfehler an einem beliebigen Punkt im Messraum einer Koordinatenmessmaschine (KMM). Er entspricht der Differenz zwischen einem beliebigen festen Punkt im Messraum in einem idealen rechtwinkligen Koordinatensystem und den entsprechenden dreidimensionalen Koordinaten im tatsächlichen, von der KMM festgelegten Koordinatensystem.
Theoretisch ist der Raumvektorfehler der umfassende Vektorfehler, der durch Vektorsynthese aller Fehler dieses Raumpunktes erhalten wird.
Die Messgenauigkeit von Koordinatenmessgeräten (KMG) ist sehr hoch, da sie aus vielen Teilen bestehen, eine komplexe Struktur aufweisen und zahlreiche Faktoren den Messfehler beeinflussen. Es gibt vier Hauptquellen für statische Fehler bei Mehrachsenmaschinen wie KMG:
(1) Geometrische Fehler, die durch die begrenzte Genauigkeit von Bauteilen (wie Führungen und Messsystemen) verursacht werden. Diese Fehler werden durch die Fertigungsgenauigkeit dieser Bauteile und die Justiergenauigkeit bei Montage und Wartung bestimmt.
(2) Fehler aufgrund der endlichen Steifigkeit der Mechanismusteile der Koordinatenmessmaschine. Sie werden hauptsächlich durch das Gewicht der beweglichen Teile verursacht. Diese Fehler werden durch die Steifigkeit der Strukturbauteile, deren Gewicht und deren Konfiguration bestimmt.
(3) Thermische Fehler, wie z. B. Ausdehnung und Verbiegung der Führung aufgrund einzelner Temperaturänderungen und Temperaturgradienten. Diese Fehler werden durch die Maschinenstruktur, die Materialeigenschaften und die Temperaturverteilung der Koordinatenmessmaschine bestimmt und durch externe Wärmequellen (z. B. Umgebungstemperatur) und interne Wärmequellen (z. B. Antriebseinheit) beeinflusst.
(4) Mess- und Zubehörfehler, insbesondere Änderungen des Radius des Messkopfendes durch den Austausch des Messkopfes, das Hinzufügen einer langen Stange oder das Hinzufügen von anderem Zubehör; anisotrope Fehler, wenn der Messkopf die Messung in verschiedenen Richtungen und Positionen berührt; Fehler, die durch die Drehung des Teiltisches verursacht werden.
Veröffentlichungsdatum: 17. November 2022