Logo der PTB - Messen, Forschen, Wissen

F&E Projekt

Das Virtuelle Koordinatenmessgerät VCMM – Ein digitaler Zwilling zur Ermittlung der aufgabenspezifischen Messunsicherheit in der Koordinatenmesstechnik

Projektbeschreibung

Die Kenntnis der Messunsicherheit ist eine Grundvoraussetzung für eine qualitätsorientierte und ökonomische Produktion und betrifft die gesamte Produktionstechnik. Durch die Kenntnis der Messunsicherheit können Toleranzen in der Produktion besser ausgenutzt und dadurch ein wirtschaftlicher Nutzen erzielt werden. Die Bestimmung der Messunsicherheit ist in der Koordinatenmesstechnik jedoch aufwendig und muss immer merkmalsbezogen erfolgen. So haben Größe, Gestalt, Formabweichung und Zugänglichkeit des Prüfmerkmals einen signifikanten Einfluss auf die erzielbare Unsicherheit. Bei einem großen Teilespektrum mit hoher Variantenvielfalt und eng definierten Toleranzen sind daher Verfahren der Messunsicherheitsbestimmung gesucht, die möglichst einfach, effizient und universell einsetzbar sind.

Die allgemein anerkannte Grundlage für die Ermittlung und Angabe von Messunsicherheiten ist heutzutage der „Guide to the expression of uncertainty in measurement“ (GUM). Zur Berechnung der Messunsicherheit existieren drei unterschiedliche Ansätze:

  1. Analytische Bilanz
  2. Experimentelle Ermittlung
  3. Numerische Simulation

Alle drei Ansätze setzen geeignete mathematische Modelle sowie die Beschreibung und Quantifizierung von Unsicherheitsbeiträgen voraus. Eine seit Langem etablierte Methode der simulationsbasierten Messunsicherheitsbestimmung ist das von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Zusammenarbeit mit Messgeräteherstellen und Anwendern entwickelte „Virtuelle Koordinatenmessgeerät“, welches in der Regel mit der englischsprachigen Abkürzung VCMM bezeichnet wird.

Das VCMM ist eine herstellerunabhängige Software, die von der PTB gepflegt und in Kooperation mit Messgeräteherstellen und Anwendern weiterentwickelt wird. Sie stellt Schnittstellen bereit, über die die herstellerspezifische Anwendersoftware der Messgeräte mit dem VCMM kommunizieren und die Parameter für die numerischen Simulationen nach der Monte-Carlo-Methode übergeben kann.

Die Messunsicherheitsermittlung mit Hilfe des VCMM wird seit 2003 auch von DAkkS-akkreditierten Laboratorien angewendet. Im Zuge der fortschreitenden Entwicklung von Koordinatenmessgeräten und dem stetige Bedeutungsgewinn in der der digitalisierten Industrie, Wirtschaft und Gesellschaft werden stetig Überarbeitungen der bestehenden Modelle und Erweiterungen um bisher unberücksichtigte Unsicherheitseinflüsse vorgenommen. Diese werden in Vergleichsmessungen zwischen den beteiligten Projektpartnern und der PTB aber auch durch den Einsatz von Referenzdaten validiert.

Da es sich bei dem VCMM um eine herstellerunabhängige Software handelt, ist die Forschungskooperation offen für weitere interessierte Teilnehmer.


Projektpartner

Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH

Eumetron GmbH

Hexagon Manufacturing Intelligence


Ansprechpartner

Dr. Daniel Heißelmann, Dr. Katharina Janzen, Matthias Franke