PTB-News 1/2005 (144 kB) PTB-News 1/2005, Deutsche Ausgabe, April 2005Für die Prüfmittelüberwachung in der Fertigungsmesstechnik steht jetzt ein universelles Kalibriergerät zur Verfügung. Es zeichnet sich durch eine geringe Messunsicherheit auch unter Werkstattbedingungen und einen kontinuierlichen Sollwertebereich von 0 mm bis 300 mm aus.
Prüfmittelüberwachung ist ein unerlässlicher Bestandteil der Qualitätssicherung im Fertigungsbereich. Dabei werden Handmessmittel für die Längenmessung (Messschrauben, Messschieber und Messuhren) meist durch Vergleich mit Maßverkörperungen wie Endmaße oder Lehrringe regelmäßig geprüft. Hierzu muss eine Vielzahl von Maßverkörperungen vorgehalten werden, was mit hohen Kosten verbunden ist. Außerdem decken sie häufig den Messbereich, bei dem das jeweilige Handmessmittel eingesetzt wird, nicht ausreichend ab.
Ein universelles Kalibriergerät mit Linearverschiebeeinheit bietet dagegen einen kontinuierlichen Messbereich und kann somit eine Vielzahl von Maßverkörperungen ersetzen. Ein solches Kalibriergerät wurde im Rahmen eines von der EU geförderten internationalen Projektes unter der Leitung der PTB entwickelt. Herzstück des Kalibriergerätes ist ein Diodenlaserinterferometer. Zur Aufnahme des zu prüfenden Messmittels ist ein Messschlitten integriert. Er besitzt einen dreistufigen manuellen Antrieb mit 0,1 mm Schrittweite und wird entlang einer 300 mm langen Führungsschiene positioniert. Das Gerät ist besonders robust und lässt sich einfach transportieren.
Im Allgemeinen wird die Unsicherheit einer praktischen interferometrischen Längenmessung hauptsächlich durch Einflüsse der Temperatur des Messobjektes und der Luftbrechzahl bestimmt. Diese Einflüsse sollten kompensiert werden. Das gelang durch den Einsatz eines in der Wellenlänge weit abstimmbaren Diodenlasers, dessen Wellenlänge sich dynamisch an die jeweiligen Umgebungsbedingungen anpasst. Dazu wird die Laserwellenlänge auf ein Transmissionsmaximum eines offenen Fabry-Perot-Resonators mit Distanzelement aus Werkzeugstahl stabilisiert. Die bisher nötigen Sensoren zur Ermittlung der Umgebungsbedingungen (Temperatur, Druck) sind somit überflüssig.
Die besondere Herausforderung lag in der Entwicklung eines speziellen Laserinterferometers.
Mit einem einzigen Kalibriergerät kann jetzt ein großes Spektrum von Handmessmitteln mit einem Messbereich bis 300 mm einfach und genau kalibriert werden. Je nach Messmittel wird eine Messunsicherheit bis 1 µm + 10–5 · L (L: Länge) sogar unter Werkstattbedingungen erreicht. Zurzeit wird das Messsystem zu einem absolut messenden Interferometer weiter entwickelt, was die praktische Anwendung noch weiter vereinfachen wird.