Messende taktile Sensoren

Bei einem messenden Tastsystem verfügt der Sensor über Wegmesssysteme (Maßstäbe, induktive Sensoren, optische Messsysteme) in meist allen drei Koordinatenachsen. Wird die Tastkugel bei Berührung mit dem Messobjekt in einer beliebigen Richtung ausgelenkt, kann die Größe dieser Auslenkung durch Ablesen der Wegmesssysteme ermittelt werden (Abb. 20). Der Messpunkt wird wiederum durch Überlagerung der Sensorkoordinaten und der Koordinaten des Koordinatenmessgeräts gewonnen (analog zum »Messen am Bild«). Hinzu kommt die oben beschriebene Tastkugelkorrektur entsprechend der vektoriellen Lage der anzutastenden Fläche und der Tasterdurchbiegung.

Abb. 20: Prinzip des messenden 3D-Messkopfes: Der Taster ist über eine Magnetschnittstelle wechselbar. Ineinander angeordnete Federparallelo-gramme gestatten die Bewegung in drei Achsen. Die Gesamtbewegung wird über einen durchgehenden Stift zu einem kompakten 3D-Messsystem geführt und so gemessen. Die Antastkraft hängt von der Auslenkung ab (nach Renishaw).

Um mehrere Oberflächenpunkte zu messen, ist es nicht zwingend erforderlich, den Taster wieder vom Messobjekt zu entfernen. In Kombination mit einer entsprechenden Steuerungssoftware ist dies die Grundlage für das automatische Scannen der Messobjektoberflächen (Abb. 21). Die Koordinatenachsen des Messgeräts werden dazu so gesteuert, dass der Sensor immer innerhalb seines Messbereichs bleibt. In tangentialer Bewegung folgt er deshalb der Messobjektoberfläche. Die Steuerungssoftware bewegt den Sensor in einem virtuellen Koordinatensystem mit Ursprung im Berührungspunkt des Tastelements mit dem Messobjekt. Als Regelvorgang fortgeführt, führt dies im dargestellten Beispiel zum Scannen eines Kreises. In ähnlicher Weise kann in vordefinierten Ebenen räumlich gescannt werden. Bei dreidimensionalen Oberflächen ist jedoch grundsätzlich die Problematik der Tastkugelkorrektur an unbekannten Flächen zu beachten (s. Abb. 17).

Abb. 21: Scanning mit messendem Tastsystem: a) 1D: Der Taster wird in Richtung X bewegt und in Richtung Z auf die Sollauslenkung z’s nachgeregelt. b) 2D: Der Taster wird in Richtung X’’ bewegt und in Richtung Y’’ auf die Sollauslenkung y’’s nachgeregelt. Das Regelkoordinatensystem X’’, Y’’ dreht mit der Scanningbahn mit. Die Messpunkte werden im Tasterkoordinatensystem X’, Y’ erfasst und zu den Gerätekoordinaten addiert.