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Vollbereichsprüfung

Bei der Realisierung des Messaufbaus für die Winkelprüfung wird Autokollimation genutzt. Dabei wird ein 12-flächiges Leitz-Spiegelpolygon zentrisch über einem Prüfling positioniert und die Richtungsabweichungen der Flächennormalen in den Winkelpositionen des Prüflings mit einem Autokollimator (ELCOMAT 3000 von Möller-Wedel) erfasst. Mittels Autokollimation werden Zentrierabweichungen bei der Generierung der einzelnen Drehlagen unschädlich gemacht. Durch die hohe innere mechanische Stabilität des Spiegelpolygons wird eine hohe Genauigkeit erreicht.

 

Rosettenverfahren

Ein seit langem bekanntes Standardverfahren für die Kalibrierung von Winkelmesssystemen ist das so genannte „Rosettenverfahren“. Es beruht auf einem Vergleich aller möglichen 360°/n Teilungswinkel von zwei Kreisteilungen in allen möglichen n x n Relativlagen zueinander. Der Teilungsfaktor n ergibt sich aus der Anzahl der Flächen des verwendeten Spiegelpolygons. In jeder Drehlage wird somit die Summe der Winkelabweichungen beider Kreisteilungen gemessen. Aus den n² Messergebnissen ergibt sich ein Gleichungssystem mit n² Gleichungen und 2n Unbekannten. Daraus werden die Teilungsfehler beider Systeme berechnet und zwar unabhängig vom Teilungsfehler der jeweils anderen Teilung. Das Rosettenverfahren liefert zwar eine hohe Genauigkeit, ist aber immer auf die Anzahl der Spiegelflächen als Stützpunkte beschränkt. Folglich können z.B. bei einem 12er Spiegelpolygon nur Teilungsfehler für die 30°- Winkel bestimmt werden. Damit ergibt sich eine Einschränkung bei der anschließenden Auswertung über eine Fourieranalyse, da höhere Kreisfrequenzen bei Einhaltung der Nyquist-Frequenz nicht bestimmt werden können.

 

Erweiterung auf beliebige Winkelintervalle

Mit einem kalibrierten Spiegelpolygon können direkt Einzelteilungs- oder Summenteilungsfehler eines Prüflings über Autokollimation und einem Soll-Ist-Vergleich bestimmt werden. Dieser direkte Weg der Teilungsfehlerbestimmung liefert eine Möglichkeit die Anzahl der diskreten Messpunkte zu erhöhen und führt zu dem Verfahren der "eingehängten Messreihen". Eine Messreihe besteht immer aus den Messungen an den Spiegelflächen einzelner Drehlagen, d.h. so viele Drehlagen wie Polygonflächen. Es werden nun mehrere Messreihen jeweils an unterschiedlichen Startpunkten begonnen und zwar so, dass diese innerhalb des ersten Spiegelintervalls liegen. Durch einen Soll-Ist-Vergleich und der Annahme, dass am jeweiligen Anfangspunkt kein Teilungsfehler vorhanden ist, wird für jede einzelne Messreihe der Summenteilungsfehler bestimmt. In einem nächsten Schritt werden diese Summenteilungsfehler zu einer Gesamtfunktion miteinander verbunden. Durch dieses Verfahren lässt sich eine Kreisteilung z.B. mit 1° Intervallschritten prüfen und falls erforderlich eine hochfrequente Kalibrierfunktion bestimmen.

 

Literatur

Depenthal, C. (2006)
Automatisierte Kalibrierung von Richtungsmesssystemen in rotativen Direktantrieben.
Allgemeine Vermessungs-Nachrichten (AVN), Heft 8/9 (2006), S. 305-309.
(Artikel als PDF)

 

Depenthal, C. (2007)
Direktantriebe absolut positioniert - Ein Beitrag zur Kalibrierung rotativer Messsysteme in Direktantrieben.
Antriebstechnik, Heft 5/2007, S. 36-39.
(Artikel als PDF)

 

Poster und Flyer

 

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Maria Hennes

Dipl. -Ing. Christoph Naab 

 

Arbeitsgruppe

Dipl.-Ing. Christoph Naab

Michael Barth