Koordinatenmesstechnik
Die 3D-Messtechnik unterscheidet sich grundlegend von den herkömmlichen Messverfahren mit Messschieber, Mikrometer, Höhenmesser, etc. Während man z.B. beim Messschieber eine reale Maßverkörperung vorliegen hat (Messschnäbel und Maßstab) werden bei der Messmaschine nur Punkte mit X, Y, Z-Wert festgehalten und im Computer gespeichert. Erst die Verrechnung dieser Punkte nach bestimmten Algorithmen ergibt schließlich die gewünschten Messergebnisse. In diesem grundlegenden Unterschied sind auch die unterschiedlichen Messergebnisse der verschiedenen Messverfahren begründet.
Die Gestalt von Werkstücken wird durch Formelemente und deren räumliche Zuordnung beschrieben. Häufigste Aufgabe der Fertigungsmesstechnik ist es, die geometrische Gestalt von gefertigten Werkstücken zu prüfen, d. h. Maße und Maßtoleranzen sowie Form- und Lageabweichungen der Formelemente zu ermitteln. Die messtechnische Erfassung der Formelemente und deren räumliche Zuordnung am Werkstück ist in vielen Fällen infolge der dafür notwendigen häufigen und komplizierten Ausrichtungsvorgänge auf der Messplatte mit den notwendigen Hilfsvorrichtungen sehr zeitaufwendig und die Messergebnisse sind teilweise mit großen Unsicherheiten behaftet.
Anfang der siebziger Jahre wurden Dreikoordinatenmessgeräte entwickelt, bei denen das Werkstück mit einem Tastelement manuell angetastet wurden. Das Tastelement besteht aus einem Messsystem und adaptierbaren Tasteinsätzen, meistens Tastkugeleinsätze aus Rubin. Durch Kalibrieren an einer immer vorhandenen Kalibrierkugel wird die reale Tastkugelgröße bestimmt und dient zur Verrechnung der Tasterkorrektur bei den Messergebnissen. Dadurch ist die Erfassung von nahezu beliebigen, am Werkstück liegenden Messpunkten in kurzer Zeit und mit guter Genauigkeit möglich.
Prinzipiell besitzt ein Koordinatenmessgerät drei mit je einem Längenmeßsystem versehene orthogonale Messachsen, die ein kartesisches Koordinatensystem aufspannen. Für die Durchführung von Messaufgaben musste bei den Geräten der ersten Generation im Allgemeinen das Werkstück zum Koordinatensystem des Messgerätes manuell ausgerichtet werden (Maschinenkoordinatensystem). Um Ausrichtungsfehler zu minimieren, arbeiten heute alle Koordinatenmessgeräte mit definierbaren Werkstückkoordinatensystemen, welche über reale Formelemente z.B. Ebene / Gerade / Punkt definiert werden können.
Der Rechner kann - losgelöst vom eigentlichen Messgerät - die ermittelten Größen des Werkstücks (z. B. Abstandsmaße) mit den Werten eines rechnerinternen numerischen Modells des Werkstücks vergleichen. Die Verwendung eines elektromechanischen Tastsystems übernimmt den Antastvorgang und lässt zusammen mit motorischen Antrieben in den Koordinatenachsen ein, automatisches Antasten des Werkstücks zu. Der heute bekannte technologisch höchste Stand der Koordinatenmesstechnik ist erreicht, wenn der eingesetzte Rechner nicht nur die Auswertung der gemessenen Koordinatenwerte, sondern auch die Steuerung des gesamten Messvorgangs übernimmt.