Modellbasierte Entwicklung von Kalibriernormalen zur geometrischen Produktspezifikation

Kurzzusammenfassung Messgeräte zur geometrischen Produktspezifikation werden mit Normalen nach DIN EN ISO 5436-1 und DIN EN ISO 25178-70 kalibriert. Dabei kommen meist künstliche Oberflächenstrukturen zum Einsatz. Aufgrund immer höherer Anforderungen ist für hochgenaue Messaufgaben allerdings eine praxisorientierte Kalibrierung erforderlich. Ein modellbasierter Ansatz zur Auslegung von Normalen, die eine solche praxisnahe Kalibrierung erlauben, wird im Rahmen dieser Arbeit ohne Einschränkung auf ein spezielles Messverfahren vorgestellt und untersucht. Dabei ermöglichen drei Säulen eine Verbesserung gegenüber konventionellen Normalen: die Berücksichtigung physikalischer Effekte bei der Messung, die Definition neuer Oberflächenstrukturen, als deren Ausgangspunkt reale Bauteiloberflächen dienen, sowie die Berücksichtigung fertigungstechnischer Effekte. Die neu generierten Normale werden mit virtuellen und realen Messungen auf ihren praktischen Einsatz hin untersucht. In diesem Rahmen werden auch neue Kalibrierstrategien, eine Unsicherheitsbilanz sowie ein allgemeiner Leitfaden zur Generation von Normalen abgeleitet. Short abstract Measurement devices for the geometrical product specification are calibrated with measurement standards defined in ISO 5436-1 and ISO 25178-70. In doing so, mostly artificial surface structures are used. However, because of the increasing requirements a calibration in step with the actual practice is required for high-precision measurement tasks. An approach for the model-based design of measurement standards that enables such a practical calibration is introduced and examined within this work without limitation to a certain measurement procedure. Thereby, three aspects for an improvement towards conventional measurement standards can be identified: the consideration of physical effects that occur within the measurement process, the definition of new surface structures that are based on real engineering surfaces and the consideration of effects regarding the manufacturing process. The newly designed measurement standards are investigated according to their practical application using virtual and real measurements. In this context also new calibration strategies, an uncertainty analysis and a generic guideline for the generation of measurement standards are deduced.