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Physikalisch-Technische Bundesanstalt

FachabteilungenAbt. 5 Fertigungsmesstechnik5.2 Dimensionelle Nanometrologie5.23 Winkelmesstechnik > Winkelnormale
Winkelmesstechnik
Arbeitsgruppe 5.23

Spiegelpolygone


 

Spiegelpolygone sind Maßverkörperungen zur Übertragung des ebenen Winkels. Sie stellen Flächenkreisteilungen mit ebenen, einen Kreiszylinder tangierenden, Teilungsflächen von optischer Qualität dar. Der Vollwinkel 360° wird im allgemeinen in n gleichmäßige Teilungswinkel α untergliedert, wobei n die Anzahl der Teilungsflächen (Messflächen) ist. Der Teilungswinkel α wird von den Normalenrichtungen benachbarter Flächen gebildet:

α = 360° / n       ( 3 ≤ n ≤ 72 )

 

Bei der Kalibrierung werden die Abweichungen der einzelnen Teilungswinkel vom Nennwert bestimmt. Die Winkelebene ist so definiert, dass in dieser Ebene die Summe der Quadrate der Pyramidalabweichungen (Winkel zwischen dieser Ebene und den Flächennormalen) ein Minimum ist. Spiegelpolygone bestehen meist aus Hartmetall, Glas oder Glaskeramik. Sie können mit einem Gehäuse versehen sein, das die Polygonflächen oft mit runden Blenden begrenzt. Zur Antastung der Flächen werden üblicherweise Autokollimatoren verwendet.

Die Kalibrierung von Spiegelpolygonen erfolgt in der PTB typischerweise in Vergleich mit den Winkelkomparatoren WMT 905 oder WMT 220 unter Zuhilfenahme eines elektronischen Autokollimators. Zur Verbesserung der Messunsicherheit erfolgen die Kalibrierungen in verschiedenen Relativlagen zwischen dem WMT und dem Spiegelpolygon, bei hochwertigen Kalibrierungen werden Fehlertrennverfahren eingesetzt.

Weitere Flächenkreisteilungen und Strichkreisteilungen

Neben Spiegelpolygonen gibt es weitere Kreisteilungsnormale, wie Teilkreisscheiben, Nutenteilscheiben, Lochplatten, Kugelplatten, Strichkreisteilungen oder codierte Teilungen. Ihnen allen ist gemeinsam, dass der Winkel über radial angeordnete definierte Flächenelemente oder Teilungsstriche, die an der Umfangs- oder Stirnfläche eines meist zylindrischen Grundkörpers angebracht sind, verkörpert wird. Zur Antastung der Flächenelemente oder Teilungsstriche stehen photoelektrische, taktile oder visuell-optische Messsysteme zur Verfügung.

Winkelendmaße


Winkelendmaße und Prismen sind Maßverkörperungen zur Übertragung des ebenen Winkels. Sie bestehen aus zwei ebenen, einen bestimmten Winkel α miteinander einschließenden Messflächen. Die Größe des Winkels ist der Unterschied der Richtungen der Winkelschenkel (Schnittlinien der Messflächen mit der Winkelebene). Das Istmaß des verkörperten Winkels wird in der Mitte der Messflächen und in der Winkelebene gemessen. Diese Winkelebene liegt senkrecht zu den Messflächen. Üblicherweise werden die Messflächen optisch oder mechanisch angetastet, wobei für genaueste Messungen die optische Antastung mit Hilfe von Autokollimatoren angewandt wird, optische Qualität der Messflächen vorausgesetzt. Winkelendmaße werden in der Regel als Sätze mit unterschiedlichen Winkeln verwendet, wobei – wie von Parallelendmaßen bekannt – auch Winkelendmaße aneinander angesprengt werden und so auch andere Winkel verkörpern können. Die Kalibrierung von Winkelendmaßen erfolgt in der PTB in Vergleich mit den Winkelkomparatoren WMT 905 oder WMT 220 unter Zuhilfenahme eines elektronischen Autokollimators. Zur Verbesserung der Messunsicherheit erfolgen die Kalibrierungen in verschiedenen Relativlagen zwischen dem WMT und dem Kalibriergegenstand.

Präzisionsprismen

Prismen sind durchsichtige Körper zur definierten Ablenkung eines einfallenden Lichtstrahls. Die Ablenkeigenschaften des Prismas werden von der Geometrie seiner optischen Flächen und von seinen Materialeigenschaften bestimmt.

Pentagon-Prismen

Das Pentagonprisma stellt eine Verkörperung für die für viele optische Messverfahren benötigte 90°-Umlenkung eines Lichtstrahls dar. Die Genauigkeit der Ablenkung ist nahezu unabhängig von der Justierung des Prismas zum Strahlengang, sondern ausschließlich abhängig von seiner optischen Fertigungsqualität. Die Kalibrierung des Ablenkwinkels eines Pentagonprismas erfolgt in der PTB auf dem Winkelkomparator WMT 905 unter Zuhilfenahme eines doppelseitigen planparallelen Messspiegels und eines elektronischen Autokollimators.

90°-Normale

Rechtwinkligkeitsnormale sind Maßverkörperungen zur Übertragung des ebenen Winkels und werden typischerweise in der Präzisionsbearbeitung und der Koordinatenmesstechnik angewendet. Sie bestehen üblicherweise aus Stahl, Hartgestein, Aluminium- oder Glaskeramik und verkörpern 1 bis 4 Winkel von je 90°. Rechtwinkligkeitsnormale werden in der PTB auf der Normalmesseinrichtung Rechter Winkel + Geradheit kalibriert.

Geradheitsnormale

Geradheitsnormale sind Maßverkörperungen zur Übertragung der Geradheit und werden typischerweise in der Präzisionsbearbeitung und der Koordinatenmesstechnik angewendet. Sie bestehen üblicherweise aus Stahl, Hartgestein, Aluminium- oder Glaskeramik. Geradheitsnormale werden in der PTB auf der Normalmesseinrichtung Rechter Winkel + Geradheit kalibriert.

Sinus- und Tangenslineale

Sinus- und Tangenslineale sind einstellbare Maßverkörperungen, bei denen der Winkel als Verhältnis zweier Längen definiert ist. Sie bestehen aus einem Lineal, an dem in einem definierten Abstand zwei Zapfen mit gleichem Durchmesser befestigt sind. Die Basislänge, d.h. der Abstand der beiden Zapfen und deren Durchmesser müssen bekannt sein. Für die Einstellung von definierten Winkeln kann die zweite Länge messtechnisch erfasst verändert werden. Diese Einstellung der zweiten Länge kann mit kalibrierten Parallelendmaßen, mechanischen Spindeln o.ä. erfolgen.


© Physikalisch-Technische Bundesanstalt, letzte Änderung: 2010-09-17,  Seite drucken DruckansichtPDF-Export PDF