Modellbasierte Entwicklung von Kalibriernormalen zur geometrischen Produktspezifikation

Kurzzusammenfassung
Messgeräte zur geometrischen Produktspezifikation werden mit Normalen nach DIN
EN ISO 5436-1 und DIN EN ISO 25178-70 kalibriert. Dabei kommen meist künstliche
Oberflächenstrukturen zum Einsatz. Aufgrund immer höherer Anforderungen ist für
hochgenaue Messaufgaben allerdings eine praxisorientierte Kalibrierung erforderlich.
Ein modellbasierter Ansatz zur Auslegung von Normalen, die eine solche praxisnahe
Kalibrierung erlauben, wird im Rahmen dieser Arbeit ohne Einschränkung auf ein
spezielles Messverfahren vorgestellt und untersucht. Dabei ermöglichen drei Säulen
eine Verbesserung gegenüber konventionellen Normalen: die Berücksichtigung
physikalischer Effekte bei der Messung, die Definition neuer Oberflächenstrukturen,
als deren Ausgangspunkt reale Bauteiloberflächen dienen, sowie die Berücksichtigung
fertigungstechnischer Effekte. Die neu generierten Normale werden mit virtuellen und
realen Messungen auf ihren praktischen Einsatz hin untersucht. In diesem Rahmen
werden auch neue Kalibrierstrategien, eine Unsicherheitsbilanz sowie ein allgemeiner
Leitfaden zur Generation von Normalen abgeleitet.
Short abstract
Measurement devices for the geometrical product specification are calibrated with
measurement standards defined in ISO 5436-1 and ISO 25178-70. In doing so, mostly
artificial surface structures are used. However, because of the increasing requirements
a calibration in step with the actual practice is required for high-precision measurement
tasks. An approach for the model-based design of measurement standards that
enables such a practical calibration is introduced and examined within this work without
limitation to a certain measurement procedure. Thereby, three aspects for an
improvement towards conventional measurement standards can be identified: the
consideration of physical effects that occur within the measurement process, the
definition of new surface structures that are based on real engineering surfaces and
the consideration of effects regarding the manufacturing process. The newly designed
measurement standards are investigated according to their practical application using
virtual and real measurements. In this context also new calibration strategies, an
uncertainty analysis and a generic guideline for the generation of measurement
standards are deduced.