Taktile Messtechnik

Taktile Messtechnik einfach erklärt

Die taktile Messtechnik oder berührende Messtechnik, wie sie auch genannt wird, basiert auf dem Prinzip des direkten Kontakts mit der zu messenden Oberfläche. Durch entsprechende Sensoren und Messgeräte werden Parameter wie Härte, Rauheit oder auch Dimensionen erfasst und weiterverarbeitet. Typische Beispiele für taktile Messgeräte sind das Tastprofilometer oder auch der Tastarm eines Koordinatenmessgerätes.

Definition von taktiler Messtechnik

Grundprinzipien taktiler Messtechnik

Die Grundprinzipien der taktilen Messtechnik lassen sich in drei wesentliche Aspekte unterteilen: den Taster, das darauf reagierenden Sensorelement und die Umwandlung in ein messbares Signal.

• Taster: Der Taster kommt in direkten Kontakt mit der Oberfläche des zu messenden Objekts und folgt dabei der Kontur der Oberfläche.
• Sensorelement: Das Sensorelement detektiert die Berührung und die dadurch verursachte Veränderungen, beispielsweise in Form einer Verformung oder eines Drucks.
• Signalumwandlung: Die vom Sensorelement erfassten Veränderungen werden in ein Signal umgewandelt, das weitere Verarbeitung und Auswertung ermöglicht.

Messprinzipien in taktiler Messtechnik

Im Bereich der taktilen Messtechnik kommen verschiedene Messprinzipien zur Anwendung. Diese lassen sich grundsätzlich in zwei Hauptkategorien einteilen: Punktmessungen und flächenhafte Messungen. Im Falle von Punktmessungen wird die Oberfläche an einer sehr begrenzten Anzahl von Messpunkten abgetastet. Demgegenüber erfassen flächenhafte Messungen eine größere Anzahl von Messpunkten und erlauben so eine detailliertere Erfassung der Oberfläche.

Verschiedene Formen taktiler Messtechnik

In der Ingenieurwissenschaft gibt es vielfältige Methoden zur Durchführung von taktilen Messungen, abhängig von der Beschaffenheit des Messobjekts, der benötigten Präzision und den spezifischen Anforderungen der Messaufgabe. Nachfolgend möchten wir uns zwei bedeutsamen Formen der taktilen Messtechnik näher widmen: der optischen taktilen Messtechnik und der taktilen 3D-Messtechnik.

Optische taktile Messtechnik

Die optische taktile Messtechnik verbindet Elemente aus der berührenden und der berührungslosen Messtechnik. Sie nutzt Licht, meist in Form eines Lasers, um eine Oberfläche abzutasten und die daraus resultierenden Daten zu messen und zu analysieren. Je nachdem, wie das Licht auf die Oberfläche trifft und reflektiert wird, lassen sich Rückschlüsse auf die Beschaffenheit der Oberfläche ziehen. So kann beispielsweise die Textur, die Topographie oder auch die Dicke eines Materials ermittelt werden.

Anwendungsgebiete für die optische taktile Messtechnik finden sich insbesondere in der Mikro- und Nanotechnologie, in der Materialprüfung sowie in der Qualitätskontrolle. Typische Geräte sind optische Taster und Laserprofilometer.

Unterschiede und Gemeinsamkeiten zur taktilen Messtechnik

Die optische taktile Messtechnik teilt einige grundlegende Prinzipien mit der taktilen Messtechnik, so zum Beispiel das Abtasten der Oberfläche. Jedoch gibt es bedeutende Unterschiede zwischen den beiden Methoden. Ein wesentlicher Punkt ist dabei die Art und Weise der Abtastung: Während die taktile Messtechnik auf den physischen Kontakt angewiesen ist, nutzt die optische taktile Messtechnik Licht zur Abtastung und ist damit in der Lage, auch schwer zugängliche oder sehr empfindliche Oberflächen zu erfassen.

Darüber hinaus bietet die optische taktile Messtechnik oftmals eine höhere Messgenauigkeit und kann zudem schneller Messdaten erfassen als die reine taktile Messtechnik. Dagegen ist die klassische taktile Messtechnik robuster gegenüber Umgebungsbedingungen wie Lichtverhältnissen und Verschmutzung.

Taktile 3D Messtechnik

Die taktile 3D Messtechnik erweitert die Möglichkeiten der taktilen Messtechnik in die dritte Dimension. Hierdurch kann ein Objekt nicht nur in seiner Länge und Breite gemessen werden, sondern auch in seiner Tiefe. Dies ermöglicht eine vollständige geometrische Erfassung von Objekten und deren Oberflächenstrukturen. Häufig findet sie Anwendung in der Qualitätssicherung von Produkten oder Bauteilen, in denen komplexe Geometrien oder Formen präzise gemessen werden müssen.

Besonderheiten und Anwendungen der taktilen 3D Messtechnik

Taktile 3D Messtechnik weist verschiedene Besonderheiten auf, die sie von anderen taktilen Messtechniken unterscheiden. Eine der wichtigsten Besonderheiten ist die Fähigkeit zur dreidimensionalen Messung. Dies erschließt Möglichkeiten der räumlichen Methodik und der geometrischen Charakterisierung von Oberflächen, die mit anderen taktilen Methoden nicht erreicht werden können.

Die Einsatzmöglichkeiten der taktilen 3D Messtechnik sind breit gefächert und finden sich in branchen und Bereichen wie Automobilindustrie, Medizintechnik, Maschinenbau, Elektronikindustrie und mehr. Sie ermöglicht das Erzeugen von 3D CAD Daten, die Vermessung von Bauteilen oder Vollformmessungen komplexer Geometrien und leistet somit einen wertvollen Beitrag zur Qualitätssicherung und Produktentwicklung.

Anwendungen und Auswirkungen taktiler Messtechnik

Die taktile Messtechnik hat einen großen Einfluss auf eine Vielzahl von Branchen und Anwendungen. Ihre breitgefächerten Einsatzmöglichkeiten und die hohe Genauigkeit ihrer Messungen tragen zur Verbesserung von Qualität, Effizienz und Wirtschaftlichkeit in vielen industriellen und technischen Bereichen bei.

Anwendungsbereiche taktiler Messtechnik

Die Anwendungsbereiche der taktilen Messtechnik sind vielfältig und weitreichend. Sie reichen von traditionellen industriellen Sektoren wie dem Maschinen- und Anlagenbau, der Automobilindustrie und der Metallverarbeitung bis hin zu modernen und innovativen Sparten wie der Mikro- und Nanotechnologie oder der Bio- und Medizintechnologie.

Im Maschinen- und Anlagenbau werden taktile Messverfahren zur Qualitätssicherung und zur Kontrolle von Produktionstoleranzen verwendet. Ein weiterer wichtiger Anwendungsbereich ist die Wartung und Instandhaltung von Maschinen und Anlagen, bei denen die Messtechnik dazu dient, Verschleiß und mögliche Beschädigungen zu identifizieren.

In der Automobilindustrie spielt die taktile Messtechnik eine entscheidende Rolle in der Qualitätskontrolle. Hier werden Komponenten und Baugruppen, beispielsweise Karosserieteile oder mechanische Komponenten, auf Formgenauigkeit und Einhaltung der Spezifikationen geprüft. Auch in der Entwicklung und im Prototyping werden taktile Messverfahren eingesetzt, um die Geometrie von Bauteilen zu erfassen und zu analysieren.

Mit dem Aufkommen von immer kleineren und präziseren Bauteilen gewinnt die taktile Messtechnik auch in der Mikro- und Nanotechnologie an Bedeutung. Sie ermöglicht hier die Vermessung und Prüfung kleinster Strukturen und ist somit unerlässlich für die Entwicklung und Fertigung mikro- und nanotechnologischer Produkte.

In der Bio- und Medizintechnologie finden taktile Messverfahren Einsatz in der Entwicklung und Produktion von Medizinprodukten. Dabei kann es sich um die Vermessung komplexer Geometrien von Implantaten handeln oder um die Materialprüfung von biokompatiblen Materialien.

Beispiele für die Anwendung taktiler Messtechnik

Zu den konkreten Beispielen für den Einsatz taktiler Messtechnik zählen unter anderem die Vermessung von Bauteilen in der Fertigung, die Prüfung der Rauheit von Oberflächen oder die Kontrolle von Fertigungstoleranzen. Ebenso sind taktile Messgeräte in der Materialprüfung und im Verschleißschutz ein unverzichtbares Hilfsmittel.

Vorteile und Nachteile taktiler Messtechnik

Die taktile Messtechnik hat viele Vorteile, aber auch einige Nachteile. Zu den Vorteilen gehören ihre hohe Präzision, die Fähigkeit zur Messung vielfältiger physikalischer Größen und Oberflächeneigenschaften sowie die Eignung für eine Vielzahl von Materialien. Nachteile ergeben sich aus der Notwendigkeit des direkten Kontakts mit der Messoberfläche, was bei bestimmten Materialien oder in bestimmten Umgebungen Probleme verursachen kann. Darüber hinaus kann das Messverfahren selbst zu Veränderungen oder Beschädigungen des Prüflings führen, vor allem bei sehr weichen, empfindlichen oder kleinen Strukturen.

• Vorteile:
  • Hohe Präzision und Genauigkeit
  • Messung vielfältiger physikalischer Größen und Oberflächeneigenschaften
  • Eignung für eine Vielzahl von Materialien
• Nachteile:
  • Notwendigkeit des direkten Kontakts mit der Messoberfläche
  • Mögliche Veränderungen oder Beschädigungen des Prüflings durch das Messverfahren

Abwägung: Ist die taktile Messtechnik immer die beste Wahl?

Ob die taktile Messtechnik die beste Wahl ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Dazu zählen die Anforderungen an die Messaufgabe, die Eigenschaften des zu messenden Objekts sowie die verfügbaren Alternativen und deren spezifischen Eigenschaften und Leistungsfähigkeiten.

Die entscheidenden Kriterien sind oft die Genauigkeit und Präzision der Messungen, die Geschwindigkeit und Effizienz des Messprozesses und die möglichen Auswirkungen des Messverfahrens auf das Messobjekt. So können zum Beispiel berührungslose Messverfahren vorteilhaft sein, wenn das Messobjekt sehr empfindlich ist oder aus einem Material besteht, das leicht durch den Kontakt mit dem Tastsystem beschädigt werden kann.

Daher sollte bei der Wahl des geeigneten Messverfahrens immer eine gründliche Analyse der spezifischen Anforderungen erfolgen. Es muss berücksichtigt werden, dass die taktile Messtechnik, trotz ihrer vielseitigen Vorteile, nicht immer die optimale Lösung darstellt und in manchen Fällen andere Messverfahren besser geeignet sein könnten.