DD154038B2

DD154038B2 - ARRANGEMENT FOR STRAIGHT AND LEVEL MEASUREMENT

Info

Publication number: DD154038B2
Application number: DD22490380A
Authority: DD
Inventors: Gerd Schuchardt
Original assignee: Gerd Schuchardt
Priority date: 1976-04-13
Filing date: 1980-11-03
Publication date: 1986-07-16
Also published as: FR2493511A1; CH655179A5; GB2086589A; DE3128451A1; FR2493511B1; GB2086589B; JPS5788302A; DD154038A2

Description

An der Meßfläche, vorzugsweise am Meßtisch für das Meßobjekt, werden in jeder horizontalen Koordinatenrichtung je eine sich aus der DD-PS 125440 vorbekannte Meßeinrichtung mit den Vertikalwegaufnehmer fest angeodnet. Damit werden sowohl in xais auch in y-Richtung vertikale Verkippungserscheinungen gemessen. Aus den Meßergebnissen dieser Verkippungen werden getrennt nach den horizontalen Drehachsen in einer Umrechenstufe Korrekturwerte ermittelt, die in der Auswertestufe mit dem Meßergebnis der Höhenkoordinatenmessung verknüpft werden. Das Meßergebnis der г-Koordinate der Meßfläche ist somit frei von beliebigen vertikalen Verkippungsauswirkungen des Meßobjektes um horizontale Drehachsen.On the measuring surface, preferably on the measuring table for the test object, in each horizontal coordinate direction depending on a previously known from DD-PS 125440 measuring device with the Vertikalwegaufnehmer firmly angeodnet. Thus, both in xais and in y-direction vertical Verkippungserscheinungen be measured. From the measurement results of these tilts, correction values are determined separately in a conversion stage after the horizontal axes of rotation, which correction values are linked in the evaluation stage to the measurement result of the height coordinate measurement. The measurement result of the г-coordinate of the measuring surface is thus free from any vertical Verkippungsauswirkungen the measured object to horizontal axes of rotation.

Um eine möglichst hohe Genauigkeit zu erreichen, ist es zweckmäßig, die paarweisen Vertikalwegaufnehmer in einem möglichst großen Abstand voneinander an der Meßfläche anzuordnen. In der Praxis zeigt sich jedoch, daß ein möglichst großer Abstand der Vertikalwegaufnehmer die Meßgenauigkeit bzw. -zuverlässigkeit nicht generell verbessert. Ursächlich dafür sind klimatische, vorwiegend aber aerodynamische Einflüsse z. B. durch Turbulenzen, die besonders bei großem Abstand der Meßstellen voneinander unterschiedliche Auswirkungen auf die Membranen der Vertikalwegaufnehmer zeigen. Es ist deshalb vorteilhaft die Vertikalwegaufnehmer hermetisch abzuschließen und mittels eines Luftschlauches zu verbinden, der lediglich eine gemeinsame Luftaustrittsöffnung zur Atmosphäre aufweist. Auf diese Art und Weise werden gleiche klimatische und aerodynamische Bedingungen an den Membranen der Vertikalwegaufnehmer geschaffen.In order to achieve the highest possible accuracy, it is expedient to arrange the pairwise Vertikalwegaufnehmer in the greatest possible distance from each other on the measuring surface. In practice, however, shows that the greatest possible distance of the Vertikalwegaufnehmer does not generally improve the accuracy and reliability. The reason for this are climatic, but mainly aerodynamic influences z. As by turbulence, which show different effects on the membranes of Vertikalwegaufnehmer each other especially at a large distance of the measuring points. It is therefore advantageous hermetically complete the Vertikalwegaufnehmer and connect by means of an air hose, which has only a common air outlet to the atmosphere. In this way, the same climatic and aerodynamic conditions are created on the membranes of Vertikalwegaufnehmer.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Es zeigt:The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawing. It shows:

Figur 1: Anordnung zur Ebenheitsmessung mit der erfindungsgemäßen KippkorrekturFigure 1: arrangement for flatness measurement with the tilt correction according to the invention

In Figur 1 ist eine Anordnung zur Ebenheitsmessung mit einer Kippkorrektur dargestellt. Auf einer Aufnahmevorrichtung 1 liegt ein Werkstück 3 mit einer zu prüfenden Oberfläche 2. Die Meßanordnung besteht aus zwei Vertikalwegaufnehmern 30 und 31, die über eine Röhre 16 miteinander verbunden sind. Der Vertikalwegaufnehmer 30, der aus einem Gefäß 6, in dem sich eine Flüssigkeit 8 befindet, aus einer Membran 10 in Verbindung stehenden und an einem Traggestell 14 befestigtem Geber 12 (symbolisch dargestellt!) besteht, sitzt über einen Taster 29 auf der Oberfläche 2 des Werkstückes 3 auf. Der Vertikalwegaufnehmer 31, bestehend aus einem Gefäß 7, einer Flüssigkeit 9, einer Membran 11, einem Geber 13 (ebenfalls symbolisch dargestellt!) und einem Traggestell 15, sitzt mit einem Taster 32 auf einer Referenzfläche 33 der Aufnahmevorrichtung 1, auf. Die Aufnahmevorrichtung 1 ruht auf zwei Ständern 34,35 auf einem Untergrund 36. Die elektrischen Ausgänge der Vertikalwegaufnehmer 30 und 31 sind über Leitungen 21 und 22 mit einem Differenzbildner 23 verbunden, dessen Ausgang über einen Meßverstärker 24 und ein Filter 25 auf einen ersten Eingang einer Auswertestufe 54 geführt ist. Ausgangsseitig ist die Auswertestufe 54 mit einer Registriereinrichtung 26 verbunden.FIG. 1 shows an arrangement for measuring the flatness with a tilt correction. On a receiving device 1 is a workpiece 3 with a surface to be tested 2. The measuring arrangement consists of two Vertikalwegaufnehmern 30 and 31, which are interconnected via a tube 16. The Vertikalwegaufnehmer 30, which consists of a vessel 6, in which there is a liquid 8, from a membrane 10 in communication and attached to a support frame 14 encoder 12 (shown symbolically), sits on a button 29 on the surface 2 of the Workpiece 3 on. The Vertikalwegaufnehmer 31, consisting of a vessel 7, a liquid 9, a membrane 11, a transmitter 13 (also shown symbolically!) And a support frame 15, sits with a button 32 on a reference surface 33 of the receiving device 1, on. The recording device 1 rests on two stands 34,35 on a substrate 36. The electrical outputs of the Vertikalwegaufnehmer 30 and 31 are connected via lines 21 and 22 with a difference former 23 whose output via a measuring amplifier 24 and a filter 25 to a first input of a Evaluation stage 54 is performed. On the output side, the evaluation stage 54 is connected to a registration device 26.

Die Vertikalwegaufnehmer 30 und 31 erzeugen über die Leitungen 21 und 22 elektrische Signale, die abhängig sind von der relativen Höhe der Taster 29 und 32 und damit von der Höhenkoordinate der Oberflächenmessung des Werkstückes 3. Das Differenzsignal dieser beiden Ausgangssignale der Vertikalwegaufnehmer 30,31 wird verstärkt und im Filter 25 vom Spektrum der Störsignale, die vor allem durch Schwingungen am Aufstellungsort hervorgerufen werden, getrennt. Das Meßergebnis wird in der Registriereinrichtung 26 registriert bzw. angezeigt.The Vertikalwegaufnehmer 30 and 31 generate electrical signals via lines 21 and 22, which are dependent on the relative height of the buttons 29 and 32 and thus of the height coordinate of the surface measurement of the workpiece 3. The difference signal of these two output signals of Vertikalwegaufnehmer 30,31 is amplified and separated in the filter 25 from the spectrum of the interference signals, which are mainly caused by vibrations at the site. The measurement result is registered or displayed in the registration device 26.

Unterhalb der Aufnahmevorrichtung 1 sind mittels zweier Befestigungsglieder 37,38 zwei weitere Vertikalwegaufnehmer 39,40 (symbolisch dargestellt!) fest angebracht, die durch eine Röhre 41 kommunizierend verbunden sind. Die zwei Vertikalwegaufnehmer 39 und 40 sind in x-Koordinatenrichtung der Aufnahmevorrichtung 1 angeordnet. Die Ausgangssignale der beiden Vertikalwegaufnehmer sind über Leitungen 42 und 43 einem weiteren Differenzbildner 44 zugeführt, dessen Ausgang mit einem Meßverstärker 45 in Verbindung steht. Der Ausgang des Meßverstärkers 45 ist an eine Filterkette 46 angeschlossen, die ausgangsseitig über eine Umrechenstufe 47 mit einem zweiten Eingang der Auswertestufe 54 in Verbindung steht. In gleicher Weise ist (in der Zeichnung aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt) ein weiteres Vertikalwegaufnehmerpaar in y-Koordinatenrichtung unter der Aufnahmevorrichtung 1 fest angeordnet, dessen Ausgangssignale gleichermaßen über einen Differenzbildner, Meßverstärker, Fiiterkette und Umrechenstufe (ebenfalls nicht in der Zeichnung dargestellt) mit dem dritten Eingang der Auswertestufe 54 in Verbindung stehen.Below the receiving device 1, two further Vertikalwegaufnehmer 39,40 (shown symbolically!) By means of two mounting members 37,38 fixedly attached, which are connected by a tube 41 communicating. The two Vertikalwegaufnehmer 39 and 40 are arranged in the x-coordinate direction of the receiving device 1. The output signals of the two Vertikalwegaufnehmer are fed via lines 42 and 43 to a further difference former 44 whose output is connected to a measuring amplifier 45 in connection. The output of the measuring amplifier 45 is connected to a filter chain 46, which is the output side via a conversion stage 47 with a second input of the evaluation stage 54 in conjunction. In the same way (not shown in the drawing for reasons of clarity) another Vertikalwegaufnehmerpaar in y-coordinate direction under the recording device 1 fixedly arranged, whose output signals alike a difference, measuring amplifier, Fiiterkette and Umrechenstufe (also not shown in the drawing) with the third input of the evaluation stage 54 in connection.

Kippt beim Meßvorgang der Höhenkoordinate der auszuwertenden Oberfläche 2 die Aufnahmevorrichtung 1, so entsteht zwischen den Vertikalwegaufnehmern 30 und 31 ein Höhenunterschied, der nicht durch die Geometrie der Oberfläche 2 vom Werkstück 3, sondern auch durch einen Kippwinkel bedingt wird und als Meßfehler auf das Meßergebnis wirkt. Diese Kippung wird mit den beiden an der Aufnahemvorrichtung 1 angebrachten Vertikalwegaufnehmerpaaren (in x-Koordinatenrichtung Vertikalwegaufnehmer 39 und 40) je nach Koordinatenrichtung erfaßt und über die nachgeschalteten elektrischen Mittel ausgewertet. Dabei wird das verstärkte und gefilterte Differenzsignal der Vertikalwegaufnehmer 39,40 der Umrechenstufe 47 zugeführt, in der eine durch die Vertikalwegaufnehmer 39,40 registrierte Höhenänderung Ah in einen Kippwinkel Aa umgerechnet wirdIf the recording device 1 tilts during the measuring operation of the height coordinate of the surface 2 to be evaluated, a height difference arises between the vertical displacement transducers 30 and 31, which is not caused by the geometry of the surface 2 of the workpiece 3, but also by a tilt angle and acts as a measurement error on the measurement result , This tilting is detected with the two attached to the Aufnahemvorrichtung 1 Vertikalwegaufnehmerpaaren (in the x coordinate direction Vertikalwegaufnehmer 39 and 40) depending on the coordinate direction and evaluated on the downstream electrical means. In this case, the amplified and filtered difference signal of Vertikalwegaufnehmer 39,40 of the conversion stage 47 is supplied, in which a recorded by the Vertikalwegaufnehmer 39,40 height change Ah is converted into a tilt angle Aa

Dabei gilt: Where:

b = Abstand der Vertikalwegaufnehmer 39 und 40 voneinander. Der Kippwinkel Λα stellt also eine Kippung dar, welche die Aufnahmevorrichtung 1 momentan um eine parallel zur y-Koordinate liegende Kippachse vollführt hat. Dieser momentane Kippwinkel Δα wird von der Umrecheneinheit 47 der Auswertestufe 54 zugeführt. In der gleichen Weise wird durch das andere nicht in der Zeichnung dargestellte Vertikalwegaufnehmerpaar ein infoige einer Kippung um eine Kippachse parallel zur x-Achse auftretender momentaner Höhenunterschied erfaßt, aus dem analog zur Umrechenstufe 47 ein Kippwinkel \ß ermittelt wird. Auch dieser Kippwinkel Λ/3 wirkt auf die Auswertestufe 54 ein, in der die das Meßergebnis der z-Koordinate derb = distance of Vertikalwegaufnehmer 39 and 40 from each other. The tilt angle Λα thus represents a tilt which the receiving device 1 has currently performed about a tilt axis lying parallel to the y-coordinate. This instantaneous tilt angle Δα is supplied by the conversion unit 47 to the evaluation stage 54. In the same way, a tilt angle about a tilt axis parallel to the x-axis occurring momentary height difference is detected by the other not shown in the drawing Vertikalwegaufnehmerpaar from which analogous to the conversion stage 47, a tilt angle is determined ß . Also, this tilt angle Λ / 3 acts on the evaluation stage 54, in which the measurement result of the z-coordinate of

Oberfläche 2 verfälschenden Höhenunterschiede durch Verkippungen um horizontale Drehachsen vom z-Koordinaten-Meßergebnis eliminiert werden. Verkippunserscheingugen der Aufnahmevorrichtung 1 beeinträchtigten nicht das in der Registriereinrichtung 26 registrierte Meßergebnis.Surface 2 falsifying height differences are eliminated by tilting about horizontal axes of rotation of the z-coordinate measurement result. Verkippunserscheinguingen the recording device 1 did not affect the recorded in the registration device 26 measurement result.

Zur Steigerung der Genauigkeit der Kippkorrektur ist es zweckmäßig, die Vertikalwegaufnehmer 30 und 40 in möglichst großem Abstand b voneinanderr anzuordnen. In der Praxis zeigt sich, daß klimatische und aerodynamische Einflüsse durch unterschiedliche Einwirkungen auf die Membranen 10 und 11 der Vertikalwegaufnehmer 30 bzw. 39 und 31 bzw. 40 das Meßergebnis der Höhenkoordinatenmessung und der Kippwinkelerfassung beeinträchtigen. Je großer jeweils der Abstand der Vertikalwegaufnehmer 30 und 31 bzw. 39 und 40 voneinander ist, umso größer ist die Gefahr der unterschiedlichen Umweltbedingungen an den Membranen 10,11. Um diesem Nebeneffekt zu begegnen, sind die Traggestelle 14 und 15 jeweils hermetisch abgeschlossen und über zwei Luftschläuche mit einem T-Stück verbunden, dessen dritter Anschlußkanal frei bleibt. Die beiden Anschiußkanäle des T-Stückes zu den Traggestellen sind durch zwei Schrauben regulierbar. Der Anschlußkanal bildet die einzige Korrespondenzstelle der hermetisch abgeschlossenen Traggestelle 14,15 zur Atmosphäre. Die Schrauben werden so eingestellt, daß eine Druckwelle, die in den dritten Anschlußkannal einströmt, an den Membranen 10,11 gleiche Luftdruckbedingungen hervorruft. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß nicht nur der Luftdruck an sich, sondern auch, insbesondere bei größeren Abständen der Meß- bzw. Meß- und Referenzstellen, störende aerodynamische Bedingungen, wie Luftturbulenzen, das Meßergebnis nicht verfälschen.To increase the accuracy of the tilt correction, it is expedient to arrange the Vertikalwegaufnehmer 30 and 40 in the greatest possible distance b from each other. In practice, it is found that climatic and aerodynamic influences due to different effects on the membranes 10 and 11 of the Vertikalwegaufnehmer 30 and 39 and 31 and 40 affect the measurement result of the height coordinate measurement and the Kippwinkelerfassung. The greater the distance between the vertical displacement sensors 30 and 31 or 39 and 40 from each other, the greater the risk of the different environmental conditions at the membranes 10, 11. To counter this side effect, the support frames 14 and 15 are each hermetically sealed and connected via two air hoses with a T-piece, the third connection channel remains free. The two connection channels of the T-piece to the support frames are adjustable by two screws. The connection channel forms the only correspondence point of the hermetically sealed support frames 14,15 to the atmosphere. The screws are adjusted so that a pressure wave, which flows into the third Anschlußkannal, causes the same pressure conditions on the membranes 10,11. This configuration ensures that not only the air pressure itself, but also, especially at larger distances of the measuring or measuring and reference points, disturbing aerodynamic conditions, such as air turbulence, do not distort the measurement result.

Claims

Arrangement for straightness and flatness measurement according to German Pat. No. 1,254,440, particularly for large measuring surfaces, which consists of at least two first liquid-filled and vertically arranged liquid-filled communicating vessels arranged on a measuring surface and a reference surface with supporting vessels supported by the vessels, and in each vessel with a support frame, a diaphragm and a transmitter are included, at the output of the membrane height or extent dependent electrical signals applied, which are fed via a differential former a measuring amplifier, which is the output side via a filter stage with a display device in combination, further consisting respectively at least two further Vertikalwegaufnehmern, which are fixed in both horizontal coordinate directions and preferably mounted at a large distance on the measuring surface whose output signals also in a known manner via one measuring amplifier in each case a further Filter stage be characterized, characterized in that the filter stage of the first two Vertikalwegaufnehmer via an additional two inputs containing evaluation is in communication with the display unit and that each of the two further filter stages via one conversion stage with one of the two other inputs of the evaluation in combination stands.

For this 1 page drawing

Field of application of the invention

The invention relates to an arrangement for straightness and flatness measurement, according to the main patent OD-WP 125440 especially for large measuring surfaces, which consists of at least two acting as a vertical transducer liquid-filled and arranged on a measuring and a reference surface communicating vessels with the vessels patch support frames and in the in each vessel with support frame, a membrane and a transmitter are included, abut at the output of the diaphragm height or -ausdehnung dependent electrical signals which are fed via a differential former a sense amplifier, which is the output side via a filter stage with a display stage in combination

Characteristic of the known technical solutions

According to the main patent DO-PS 125440, the measuring principle is known, with two or more communicating vessels in which a liquid depending on the relative vertical position of the vessels to each other deflects a standing in conjunction with a donor membrane. From these deflections electrical signals are obtained, which are amplified, filtered and displayed after subtraction. A similar measuring method has become known in the meantime from DE-OS 2,739,975. The communicating vessels represent Vertikalwegaufnehmer that are used for measuring or testing the surface geometry of large workpieces or for measuring control of manufacturing systems. A major disadvantage of this measurement principle is that a tilting of the arrangement brings static and dynamic in the measurement considerable measurement or manufacturing errors. This limits the measurement accuracy of the surface measurement and the reliable possible resolution of the finishing and measuring device.

Object of the invention

The aim of the invention is to increase the measurement accuracy and safety.

Explanation of the essence of the invention

The invention has for its object to improve the measuring arrangement of DD-PS 125440 so that the measurement result is independent of vertical tilting about any horizontal axes of rotation of the measuring surface. This object is in an arrangement for straightness and flatness measurement, especially for large measuring surfaces, which consists of at least two acting as Vertikaiwegaufnehmer liquid-filled and arranged on a measuring and a reference surface and communicating vessels with the vessels patch support frames and in which the in each vessel with a support frame, a diaphragm and a transmitter are included, abut at the output of the diaphragm height or extension-dependent electrical signals which are fed via a Differenzbiidner a measuring amplifier, the output side is connected via a first filter stage with a display stage, and wherein the arrangement on the measuring surface in each horizontal coordinate direction in each case at least two further Vertikalwegaufnehmer, preferably at a large distance from each other, fixedly mounted, the output signals in a known manner via a respective difference former and one M In accordance with the invention, the amplifier is connected to a further filter stage, in that the first filter stage is connected to the display stage via an evaluation stage containing two further inputs and each of the two further filter stages is in each case connected to one of the two further inputs of the evaluation stage via a conversion stage stands.