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Das Funktionsprinzip aller taktilen Sensoren beruht auf dem mechanischen Berühren des Messobjekts. Hieraus werden die elektrischen Signale zur Weiterverarbeitung abgeleitet. Es werden schaltende und messende Tastsysteme unterschieden. Bei einem taktilen Sensor sind im Messergebnis sowohl die Geometrie (= Form und Größe) des Antastformelements (Kugel) als auch die Raumlage und geometrische Gestalt der zu messenden Objektoberfläche enthalten.

Abbildung 25 zeigt, dass die Lage des Antastpunkts beim taktilen Scannen nicht ohne mathematische Korrektur aus den bekannten Koordinaten des Tastkugelmittelpunkts bestimmt werden kann. Für eine exakte Korrektur muss das Antastformelement gewissenhaft eingemessen werden (Tastkugelkorrektur). Außerdem ist es erforderlich, mehrere Punkte am zu messenden geometrischen Merkmal anzutasten. Der aus der Unterlassung dieser Korrektur resultierende Fehler hängt vom Tastkugeldurchmesser ab: je kleiner der Durchmesser, desto kleiner der Fehler. Große Tastkugeldurchmesser können darüber hinaus kleine Strukturabweichungen unterdrücken. Diese mechanische Filterung kann sich entweder günstig auf die Messergebnisse auswirken oder zu ihrer Verfälschung führen.

Abbildung 26 zeigt den prinzipiellen Einfluss der Anzahl der Tastpunkte auf das Messergebnis. Bei realen geometrischen Merkmalen mit Formabweichungen muss unbedingt eine große Anzahl von Messpunkten erfasst werden. Dies ist bei schaltenden Sensoren aufgrund des damit verbundenen beträchtlichen Zeitaufwands problematisch.

<p>Abb. 25: Einfluss des Antastformelements beim Messen von gekrümmten Oberflä- chen: Bei unbekannten Flächen muss die Tastkugelkorrektur richtig ermittelt werden, z. B. durch dicht nebeneinander liegende Bahnen. Andernfalls stimmt der berechnete Antastpunkt (a) nicht mit dem tatsächlichen (b) überein. Bei optischen Abstandssensoren kann die Korrektur entfallen.</p>

Taktiles Messen ist traditionell

Die taktile Messung entspricht gut den traditionellen manuellen Messmethoden (Messschieber, Höhenmesser) und ist weitgehend unabhängig von den Oberflächeneigenschaften der zu messenden Objekte. Mit »Sterntastern« und Taststiftwechsel kann ein Objekt mit relativ geringem Aufwand aus allen Richtungen dreidimensional gemessen werden. Auch bei Anwendungen, die das optische Messen erfordern, ist der zusätzliche Einsatz taktiler Sensoren unter Umständen zwingend. Optisch nicht messbare Merkmale wie Seitenflächen, Zylindermantelflächen und Hinterschnitte werden mit vertretbarem Aufwand erfasst.

Taktiles Messen ist traditionell
<p>Abb. 26: Auswirkung der Anzahl und Lage der Antastpunkte auf das Messergebnis bei einem Objekt mit Formabweichung: a) reale Kontur mit Formabweichung (überhöht dargestellt); b) vier Antastpunkte und hieraus berechneter Ausgleichskreis nach Gauß; c) vier weitere Antastpunkte mit Ausgleichskreis – es zeigen sich erhebliche Abweichungen zum Ergebnis aus b); d) mit Scanning gewonnene Antastpunkte (nur zum Teil dargestellt) und daraus berechneter »richtiger« Ausgleichskreis – aufgrund der hohen Punktezahl ist hier auch die Bestimmung der Formabweichung sinnvoll; e, f) Der Hüllkreis (Größtmaß) und der Pferchkreis (Kleinstmaß) werden durch Extrempunkte bestimmt und sind deshalb nur mit hoher Punktedichte messbar. g) Auch die Lage der Mittelpunkte der Kreise variiert.</p>
Schaltende taktile Sensoren
Schaltende taktile Sensoren
Messende taktile Sensoren
Messende taktile Sensoren
Messende taktil-optische Sensoren
Messende taktil-optische Sensoren
Taktil-optischer Kontursensor
Taktil-optischer Kontursensor