Projekt Maschine mit Messuhr zur Messung von Oberflächen

[heliman]

Hi Peter, den Ami-Balken mit Messuhr habe ich. Da ist nichts besonderes dran. Ich glaube, dass eine schöne Lineareinheit mit Schlitten für die Messuhr wesentlich leichtgängiger und genauer arbeitet. Der Balken mit Messuhr kostet übrigens 1000 USD zzgl. Mwst und Zoll dafür kann man auch was gescheites bauen.

Joe

[i_make_it]

Sorry dass ich (pingelig) ergänze: die induktiven Taster mögen Kunststoffe nicht wirklich (TO: ".. welche die Ebenheit von Kunststoffplatten misst und auswertet .."). Als ebenso überflüssiger, gut bekanter Hinweis : bei der Abtastung von metallischen Oberflächen geht u.a. die Homogenität bzw. Inhomogenität des metallischen Körpers in die Messsicherheit ein. Das müssen nicht mal Lunker sein. Wir hatten mal bei ner sehr genauen induktiven Rundlaufmessung (berührungslos wegen hoher Drehzahl) erhebliche Fehler festgestellt. Aber der Runout war nur eine nicht mehr kleinräumige Gefügeänderung, mechanisch war der nicht da . . .

Diesen Tastern ist der Werkstoff wurst. da kommen die ganz normalen Meßspitzen drann die man auch an Messuhren anschraubt. Auch lassen sich Die Messkraftfedern wechseln, so das man die üblichen Messkräfte von 1N bis 4N wie bei Feintastern und Messuhren wählen kann. Der Messwertaufnehmer im inneren ist ein Differenztransformator, dessen Tauchkern der Messfühler ist. Wenn man die Phrase "induktive Präzisions Messtaster auf Basis von Differential Transformatoren" bei Google eingibt, kommt mann halt auf diese Produkte.

Übrigens meine ich bei Digitaler Wasserwaage, Richtwagen nach DIN 877 mit Auflösungen bis 0,001mm/m. Wenn man auf 0,01mm genau, absolut messen will, wird man das brauchen. (eigene Erfahrung vom Ausrichten von Laser Resonatoren).

Handywasserwaagen haben meines Wissens eine Auflösung von 0,1°.
Das sind 1,75mm/m. Also 1750 mal schlechter als eine Präzisions Richtwaage.
Ob das belastbare Daten bringt wenn man auf 0,01mm oder auch nur auf 0,1mm genau messen will, bezweifle ich mal stark.
Immerhin schwankt im Extremfall der Messwert eines Punktes der Bahn um 175 Hundertstel Millimeter bevor die Wasserwaage feststellt, das sich ein Winkelfehler in der Ausrichtung der Messbrücke befindet.

[heliman]

Übrigens meine ich bei Digitaler Wasserwaage, Richtwagen nach DIN 877 mit Auflösungen bis 0,001mm/m.

Eine solche habe ich mit Datenausgang lediglich im mittleren vierstelligen Eurobereich gefunden, das scheidet aus.

[i_make_it]

Dann überlegen wir mal.
Eine Bowlingbahn ist 1,05m breit.
also können wir bei der Auflösung von 0,xmm/m bleiben.

Wir setzen die konstruktion auf und ermitteln die Abweichung von der Nullage (im Wasser) dann messen wir auf dieser Linie die Abweichung von der Gradheit.
Jetzt nehmen wir die konstruktion herunter, setzen sie erneut auf und wiederholen den Vorgang.
Da sich an dem Prüfling nicht verändert hat, messen wir also jetzt die Güte unseres Meßsystems.

Bei einem Digitalsystem geht man immer von einer Ungenauigkeit von +-1 Digit aus (unabhängig von der Auflösung).
Bei einer Richtwaage von 0,001mm/m und einem Taster von 0,001mm kommen wir auf einen maximalen Summenfehler von 0,004mm.
Das ist weniger als die Hälfte der geforderten Auflösung von 0,01mm Wir können also davon ausgehen, daß das Messergebniss innerhalb dieser Auflösung immer reproduzierbar ist.
Somit ist die systembedingte Messabweichung vernachlässigbar.

Jetzt nehmen wir mal den Fall, einer Richtwaage die 0,025mm/m hat. (die Güten sind 0,001mm/m, 0,005mm/m, 0,025mm/m)
Die Auflösung des Tasters bleibt bei 0,001mm.

Fall a: Waage0 - Taster - 0 = Spannbreite des tatsächlichen Wertes 0,025mm (2,5 mal die geforderte Auflösung)
Fall b: Waage0 - Taster - 1 = Spannbreite des tatsächlichen Wertes 0,05mm (5 mal die geforderte Auflösung)
Fall c: Waage1 - Taster - 0 = Spannbreite des tatsächlichen Wertes 0,05mm (5 mal die geforderte Auflösung)
Fall d: Waage1 - Taster - 1 = Spannbreite des tatsächlichen Wertes 0,075mm (7,5 mal die geforderte Auflösung)

Man kann also bei diesem Aufbau für exakt die selben Maßverhältnisse bis zu 8 verschiedene Ergebnisse (Auflösung 0,01mm) erhalten.
Das System ist für eine Auflösung von 0,01mm nicht geeignet. Die Güte würde für Messungen mit 0,2mm Auflösung aber ausreichen.

Die Frage ist halt welche Messgenauigkeit willst du erreichen? Danach richtet sich die Güte die das System erfüllen muß.
Bei dieser Überlegung waren noch keine Tolleranzen bei Rädern Lagern etc. einbezogen.
Wenn man mit entsprechender Güte messen will, wird der Messaufbau nach jedem Vorschub abgesenkt, so das er nicht auf den tolleranzbehafteten Antrieben steht sondern auf definierten Auflagepunkten.

[heliman]

Danke für deine Berechnungen. Ich denke, dass ich mit einer Messgenauigkeit von 0,2mm allemal leben kann.

Allein durch die aktuelle Handmessmethode entstehen erhebliche Messfehler dadurch, dass man ja immer bei der Wawa stehen muss und somit die Platten sich durch das Eigengewicht nach unten bewegen. Ich habe dies versucht zu unterdrücken, indem ich einen langen Stab nehme und mich seitlich daneben aufstelle und dann die Messuhr mit dem Stab verschiebe.

Das Ablesen ist dann jedoch schwierig, wobei aktuell nur drei Messwerte pro Breite genommen werden, bzw. man beobachtet ob die Messuhr mehr als plus oder minus 1 mm anzeigt, das ist die Toleranzgrenze.

Übrigens die mechanischen Toleranzen beim Antrieb nimm ich auch in Kauf. Alles was an die Genauigkeit der Handmethode kommt wäre i.O.
Würde sich sowas nicht mit einem Beschleunigungssensor machen lassen, anstatt ner Wawa?

[i_make_it]

Ich habe eine Discounter (glaube Lidl) Digital Wasserwaage der 15-20€ Klasse.
(man ist ja immer bemüht günstig an Sensoren zu kommen)
Die hat laut Aufdruck 0,1° Auflösung.

ich habe eben mal schnell einen Testaufbau gemacht.

500mm Abstand zwichen den Auflagepunkten.
Bei Fühlerfolie 0,9mm geht die Anzeige auf 0,10 (bei 0,95mm Folie, Anzeige = 0,20)
Bei Fühlerfolie 0,35mm geht die Anzeige auf 0,00 (bei 0,40mm Folie, Anzeige = 0,10)
(die zweite Nachkommastelle der Anzeige zeigt immer "0" außer man legt die Wasserwaage auf die Seite, dann wird die Stelle für die Ausgabe von "Err" genutzt)
also bei 500mm ist ein Digit gleich 0,5mm
Also Auflösung 1,0mm/m

Da die Digitalwasserwaagen ohne Kalibrierung auskommen und in der Preisklasse erst verfügbar sind, seit jedes Smartphone einen Sensor hat, gehe ich davon aus das es sich um die selben Sensoren handelt.
Damit ist so ein Gravity Sensor ungeeignet, Da unter 2,0mm jeder Messwert in der ungenauigkeit der Wasserwaage verloren geht.
Wenn 1,0mm der erlaubte Grenzwert für die Bahn ist, bringt Dich der Sensortyp nicht weiter.

[heliman]

Du bist ja mit dem Projekt schon weiter als ich

Also so ne Wawa scheint ja nicht geeignet zu sein. Und ein erschwinglicher Beschleunigungssensor mit derartiger Genauigkeit ist scheinbar auch nicht zu haben. Hm.

Hab grade in der Bucht ne Mitutoyo Messuhr und ein Anschlusskabel Digimatic Standard geschossen. Mal sehen ....

[i_make_it]

Hab mal etwas Tante Google bemüht, das günstigste was ich bisher gefunden habe, was den Anforderungen näher kommt liegt bei etwas über 200€.
http://www.distrelec.de/de/neigungss...-cm/p/30031002
Die Auflösung ist mit 0,01° angeben.
Das sind 0,17mm/m. Das ist zwar immer noch unzureichend, aber es weist eine Richtung auf.
Eventuell solltest Du mal die nächste Woche nutzen und dich auf der Hannovermesse und der Control 2016 (Stuttgart) tummeln. Da kann man sich bei den Herstellern zumindest mal schlau machen was es so gibt und in welchen Preisklassen sich das abspielt. Immerhin sind zwichen 214€ mit 0,17mm/m und 1560€ für ein TESA clinobeavel1 mit 0,02mm/m noch etwas Luft.
Eventuell gibt es ja was im Bereich 0,05mm/m bis 0,075mm/m.
Alternativ kann man wirklich noch über Laser nachdenken, die man ausrichtet und dann deren Strahl als "Richtschnur" nimmt.
Da muß man halt sehen was für eine Z-Achsen Auflösung man da hinbekommt.
Da wäre eventuell eine Skannerzeile für Flachbettscanner interessant.
Ich habe zwar eine da und auch entsprechende Laser, aber keine Zeit da was zu testen.

[Thoralf]

Und wie wäre eine Schlauchwaage? Das eine Ende ist die Referenz und das andere der Messtaster. Diese Waagen gibts elektronisch analog bis open end. Der Temperaturgang ist hier egal, da indoor und Kurzzeit.
Das mobile Ende kann man automatisch problemlos rumkutschen und man erhält eine Messung gegen eine ideale Ebene (für die Anwendung hier. Eine Refrenz in Form einer Schiene gibt es nicht, so dass der mechanische Transport keinen Fehler ins Ergebnis einbringt. Theoretisch könnte man ein RC-Car benutzen, sofern dessen Position genau genug bestimmt werden kann.
Im Millimeterbereich kann man das fast schon basteln. Will man es auf 0,1mm dann sollte man eine professioneller Lösung der Schlachwaage suchen.
Der Schlauch muss natürlich der max. Messlänge entsprechen.

[i_make_it]

Die elektronische und massefreie (ohne das Wasser das bei jeder Bewegung ewig rumschappt bis man endlich was genaues ablesen kann) Lösung der Schlauchwasserwaage gibt es schon.
Rotierender Laserkopf, der ausniveliert wird und ein "Richtstab" an dem die Höhe abgelesen wird.
Elektronisch ginge das mit der Scannerzeile eines Flachbettscanners.
Die Zeile die ich da habe ist gut 60mm lang und ist für DIN A4, also 210mm bei 600dpi ausgelegt.
Das sind gut 82 Digit pro mm. eine Auflösung von 0,05mm sollte also gehen.
Man muß den Richtstab halt nur immer lotrecht halten.
Ich habe zwar alles da, aber keine Zeit um so einen Aufbau zu testen.
Also am besten mal zum Bauhof gehen, schauen ob da ein Flachbettscanner im Elektroschrott liegt und wenn ja fragen ob man mal für ein Jugend forscht Projekt was ausschlachten darf.
Einfache Rotationslaser mit 30m Reichweite (wegen der Divergenz) gibt es schon für unter 60€.