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 aus den Informationen dieser Wegmesssysteme ermittelt werden (Abb. 28). Der Messpunkt wird durch Überlagerung der Sensorauslenkung mit der Sensorposition im Koordinatensystem des Geräts gewonnen. Hinzu kommt die oben beschriebene Tastkugelkorrektur entsprechend der vektoriellen Lage der anzutastenden Fläche und der Tasterdurchbiegung.

Bedingt durch das messende Prinzip des Tastsystems können während des gesamten Antastvorgangs (Auslenken und Zurückbewegen) ständig Messpunkte erfasst werden. Hieraus lassen sich gemittelte und somit reproduzierbare Messpunkte bestimmen. Auch der komplette Verlauf der Antastung kann aufgenommen und daraus der Antastpunkt für eine angenommene Auslenkung null (Antasten mit 0 N Antastkraft) extrapoliert werden. Dies ist z. B. für das Messen nachgiebiger Werkstücke nützlich.

In Kombination mit einer entsprechenden Steuerung können messende Tastsysteme für das automatische Scannen der Messobjektoberflächen eingesetzt werden. Mit diesem Verfahren können viele Oberflächenpunkte in relativ kurzer Zeit gemessen werden. Die Koordinatenachsen des Messgeräts werden dazu so gesteuert, dass der Sensor immer innerhalb seines Messbereichs bleibt. Bei tangentialer Bewegung entlang der Werkstückoberfläche folgt der Taster hierdurch deren Verlauf (Abb. 29a). Die Richtung der Oberflächentangente kann aus dem Vektor der Tasterauslenkung bestimmt werden, da dieser immer annähernd senkrecht zur Oberfläche zeigt. Dies gilt, wenn die Reibung vernachlässigt wird und die Antastkraft isotrop (in allen Richtungen gleich) ist. Man kann sich diesen Vorgang als Bewegung des Sensors in einem virtuellen Koordinatensystem mit Ursprung im Berührungspunkt des Tastelements mit dem Messobjekt vorstellen. Das Drehen dieses Sensorkoordinatensystems entlang der Oberflächennormalen während des tangentialen Bewegens führt beispielsweise zum Scannen eines Kreises (Abb. 29b).

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. 25). Das Scanning kann auch unter Berücksichtigung von vorgegebenen Bahnen (z. B. aus CAD-Daten) erfolgen. Hierdurch ist es möglich, erheblich schneller zu scannen, da der Regelvorgang nach der Tasterauslenkung einfacher wird oder vollständig entfallen kann. Die realen Algorithmen für das Scanning berücksichtigen je nach Aufgabenstellung weitere Einflussfaktoren und sind deshalb komplexer. Ein weiterer Betriebsmodus der messenden Taster ist das selbstzentrierende Messen von Lücken in Verzahnungen und von Nuten oder Ähnlichem (s. Abb. 31f, S. 47 Messende taktil-optische Sensoren).