Computer-based compensation of positioning errors in roundness measurements of small precise holes

Abstract

It is shown that in assessment of small holes roundness by measurement of radial variation not only eccentricity of the examined profile in relation to the axis of rotation has apparent influence on profile distortions; the offset. of the straight linc, along which the midpoint of the sensor tip is moving, from the axis of rotation also causes significant measurement errors. A way to identify that source of errors is described. The presented algorithms used in general-purpose instruments equipped with a computer ensure correct results with reference to LSC (least squares centre) regardless of positioning imperfection. Effectiveness of errors compensation has been evaluated on the base of the harmonic analysis of the signal appearing while measuring truly round profiles. Application of the procedures given in the paper enables significant improvement of accuracy in measurements of roundness, eccentricity and differences of diameters of small precise holes without their perfect positioning.

Zusammenfassung

Bei der Ermittlung der Rundheitsabweichungen kleiner Bohrungen durch Messung radialer Abweichungen hat nicht nur die Exzentrizität des untersuchten Profils bezüglich der Rotationsachse beträchtlichen Einfluß auf die Verzerrung des Profils. Auch die Versetzung von der Geraden, entlang welcher sich die Spitze des Meßwertaufnehmers bewegt, verursacht beträchtliche meßfehler. Ein Möglichkeit, diese Fehlerursachen zu erkennen, wird beschrieben. Die vorgeschlagenen Algorithmen sichern, falls sie in Meßgeräten mit Rechnerauswertung zur Anwendung kommen, korrekte Meßergebnisse bezüglich des Kreises der kleinsten Abweichungsquadrate (LSC) auch bei Vorhandensein von Positionsfehlern. Die Effizienz der Fehlerkompensation wird an Hand der Fourier-Analyse des Meßsignalverlaufs von exakt runden Profilen dargelegt. Die dargestellte Methode ermöglicht eine beträchtliche Steigerung der Genauigkeit bei der Messung der Rundheit, Exzentrizität und Durchmesserunterschiede kleiner Präzisionsbohrungen, ohne exakt positionieren zu müssen.