Praktikum Messtechnik

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1 Praktikum Messtechik Fachhochschule Stuttgart, Hochschule der Medie Witersemester 2008/2009 Versuchsdatum: 9. November 2008 Versuch 4: 4/ Rauheit /mecha. Tastschittverfahre 4/2 Rauheit /optisches Tastschittverfahre 4/3 Glazmessug Gruppe H: Stefaie Müller Euge Waer

2 Ihalt I Allgemeier Teil Aufgabestellug... 3 II Bestimmug der Rauheit mit dem mechaische Tastschittverfahre Messprizip ud Versuchsdurchführug Messgeräte ud Zubehör Messgröße ud Parameter Messwerte Auswertug Verwedete Formel Ergebisse... 6 III Bestimmug der Rauheit mit dem optische Tastschittverfahre Messprizip ud Versuchsdurchführug Messgeräte ud Hilfsmittel Messgröße ud Parameter Messwerte ud Darstellug... 7 Abbildug 3.5: dreidimesioale Darstellug der MessflächeIV Glazmessug... 9 IV Glazmessug Versuchsdurchführug Messgeräte ud Hilfsmittel Messgröße ud Parameter Messwerte Auswertug Verwedete Formel Messergebis... V Diskussio der Ergebisse... 2 Ahag

3 I Allgemeier Teil. Aufgabestellug Für ei Papier soll die Rauheit i Lägs- ud Querrichtug ermittelt werde. Hierfür komme zwei Verfahre zum Eisatz:. Verfahre: mechaische Tastschittverfahre (Perthometer) 2. Verfahre: optische Tastschittverfahre Die Auswertug erfolgt durch die Agabe der erfasste Messwerte. Diese sid die gemittelte Rautiefe R Z, die maimale Rautiefe R ma ud der arithmetische Mitterauwert R a. Für das mechaische Tastschrittverfahre sid zudem die arithmetische Mittelwerte der Rauheitskegröße, die Stadardabweichug ud der Vertrauesbereich der Rauheitskegröße zu ermittel. Ebefalls ist die Art ud Bezeichug des geprüfte Materials, die Teststrecke bzw. Testfläche sowie der Cut-Off-Filter azugebe. Abschließed erfolge eie Glazmessug eier Papierprobe ud die Ermittlug der arithmetische Mittelwerte sowie die Stadardabweichug des Glazes. II Bestimmug der Rauheit mit dem mechaische Tastschittverfahre 2. Messprizip ud Versuchsdurchführug Die Versuchsdurchführug erfolgt mit eiem mechaische Tastschittgerät (Perthometer). Die Ermittlug der Rauheit erfolgt durch das Abtaste der Oberfläche mit Hilfe eier Diamatspitze. Diese vertikale Bewegug wird mit iduktive Wegaufehmer erfasst. Die Messsigale werde aschließe elektrisch gefiltert ud ausgegebe. Abbildug 2.: Mechaisches Tstschittverfahre Mithilfe der ausgegebee Rauheitsprofile ierhalb der defiierte Messgreze werde die Rauheitskegröße wie z.b. gemittelte Rautiefe (R Z ) oder maimale Rautiefe (R ma ) ermittelt. I der achfolgede Abbildug wird das Verhältis der Taststrecke l t, Messtrecke l m ud die Vor- ud Nachlaufstrecke zueiader dargestellt. 3

4 Abbildug 2.2: Rauheitsprofil ud desse Begrezugsliie Die Taststrecke l t ist i der DIN 4768 geormt ud richtet sich ach der Rauheit der zu messede Oberfläche. Je rauer die Oberfläche desto läger wird die Taststrecke. I der Versuchsdurchführug wurde eie Taststrecke vo 4,8 mm gewählt. Hieraus ergibt sich eie Messstrecke vo 4 mm mit eier Vor- ud Nachlaufstrecke vo 0,8 mm. Zur Messug wird das Tastschittgerät auf die Papieroberfläche gesetzt ud der Messablauf mit der Start-Taste gestartet. Die Messug edet mit der Ausgabe eies Protokolldrucks. Es werde jeweils 0 Messuge i Querrichtug ud 0 Messuge i Lägsrichtug zur Faserrichtug des Papiers durchgeführt. Abschließed erfolgt die statistische Auswertug der Messergebisse. 2.2 Messgeräte ud Zubehör Es werde zur Durchführug dieses Versuches folgede Messgeräte ud Materialie beötigt: - Mechaisches Tastschittgerät (Perthometer) - Papierboge 2.3 Messgröße ud Parameter R Z gemittelte Rautiefe i µm R ma maimale Rautiefe i µm R a Arithmetischer Mitterauwert i µm l t Taststrecke i mm l m Messstrecke i mm Vor- ud Nachlaufstrecke i mm l v, 4

5 2.4 Messwerte Die Tabelle listet die gemessee Werte der Rauheitskegröße i µm ud die statistische Auswertug auf. Tabelle 2.: Messprotokoll mit Auswertug Querrichtug gemittelte Rautiefe R Z i µm maimale arithmetischer Mittelrauwert R a i µm gemittelte Rautiefe R Z i µm Lägsrichtug maimale Rautiefe R ma i µm arithmetischer Mittelrauwert R a i µm Rautiefe R ma Messug i µm 3,98 6,72 2,0 5,52 8,40 2,38 2 6,96 24,48 2,98 2,72 5,04 2,27 3 4,46 8,88 2,54 5,04 7,60 2,5 4 7,79 23,84 2,84 3,56 6,32 2,5 5 9,00 2,44 3,27 5,77 22,24 2,57 6 4,20 7,60 2,26 6,99 22,72 2,74 7 7,3 20,64 2,70 4,04 7,76 2,35 8 6,57 9,36 2,64 8,68 25,44 3,23 9 9,39 22,40 3,46 4,04 8,56 2,4 0 7,37 2,76 2,69 2,62 6,88 2,2 Mittelwert 6,70 20,7 2,75 4,90 9,0 2,46 s,92 2,57 0,42,92 3,29 0,33 Stadardabweichug Stabw.d.Mittelwerts s 0,6 0,8 0,3 0,6,04 0, Usicherheit u( t 95% =2,26),37,83 0,30,37 2,35 0,24

6 2.5 Auswertug 2.5. Verwedete Formel Mittelwert ud Stadardabweichug = ( ) s = ( i= Stadardabweichug des Mittelwertes ud Usicherheit s s = u = s t Arithmetische Mitterauwert R a Ra = y i i= s s ) 2 Gemittelte Rautiefe R Z Z + Z 2 + Z 3 + Z 4 + R Z = Ergebisse Z 5 Art ud Bezeichug des geprüfte Materials: g Maschiepapier mit eier flächebezogee Masse vo 8,00 2. m Taststrecke: 4,8 mm Cut-Off-Filter: 0,8 mm Messstrecke: 4,0 mm I Querrichtug: Gemittelte Rautiefe R Z ud Usicherheit i µm: (6,70 ±,37) µm Stadardabweichug vo R Z i µm:,92 µm Maimale Rautiefe R ma ud Usicherheit i µm: (20,7 ±,83) µm Stadardabweichug vo R ma i µm: 2,57 µm Arithmetischer Mittelrauwert R a ud Usicherheit i µm: (2,75 ± 0,30) µm Stadardabweichug vo R a i µm: 0,42 µm I Lägsrichtug: Gemittelte Rautiefe R Z ud Usicherheit i µm: (4,90 ±,37) µm Stadardabweichug vo R Z i µm:,92 µm Maimale Rautiefe R ma ud Usicherheit i µm: (9,0 ± 2,35) µm Stadardabweichug vo R ma i µm: 3,29 µm Arithmetischer Mittelrauwert R a ud Usicherheit i µm: (2,46 ± 0,24) µm Stadardabweichug vo R a i µm: 0,33 µm

7 III Bestimmug der Rauheit mit dem optische Tastschittverfahre 3. Messprizip ud Versuchsdurchführug Die Messug der Rauheit erfolgt durch das optische Fokussiere/Nachstelle eies Brepuktes über die Abtaststrecke. Das Messigal resultiert aus der Registrierug der jeweilige Stellug der Fokusachführug. Dadurch etsteht das Abtastprofil. Abbildug 3.: Optisches Tastschittverfahre Mit dem Autofokusverfahre lasse sich hohe Abtastgeschwidigkeite ud Auflösuge im Naometerbereich realisiere. Zudem wird die Messoberfläche berührugslos erfasst wodurch sich auch weiche Materialie ohe Beschädigug messe lasse. Zudem lasse sich parallel vermessee Profile dreidimesioal abbilde. Für die Versuchsdurchführug wird die Papierprobe auf de Scaig-Tisch gelegt ud mit der Vakuumpumpe fiiert. Die Messparameter werde am PC eigestellt (Messfeldgröße 4,8 4,8 mm; Puktdichte 0 Pukt pro cm) ud die Messug aschließed gestartet. Das Messergebis wird über eie Drucker ausgegebe. 3.2 Messgeräte ud Hilfsmittel - Optisches Tastschittgerät - Papierprobe - Software zur Auswertug: Moutais Map 3.3 Messgröße ud Parameter S Z gemittelte Rautiefe i µm S ma maimale Rautiefe i µm S a arithmetischer Mittelrauwert i µm Die Tastfläche beträgt 4,8 4,8 mm, der Cut-Off 0,8 mm. Hieraus ergibt sich eie Messfläche vo 4,0 4,0 mm. 3.4 Messwerte ud Darstellug Dokumetiert werde die gemessee Werte der Rauheitskegröße i µm ud die optische Darstelluge. 7

8 Sekrechte Parameter Sa = 3,35 µm Sq = 4,3 µm Sp = 7,8 µm Sv = 28,7 µm St = 46,4 µm Ssk = - 0,62 Sku = 3,78 Sz =42,2 µm Abbildug 3.2: Rauheitsprofil über die Messstrecke Abbildug 3.3: zweidimesioale Darstellug der Messfläche mit farblicher Darstellug der Papierrauheit Abbildug 3.4: zweidimesioale Darstellug der Messflächel Bei dieser Darstellug wird veraschaulicht, dass der gelb markierte Bereich (90,6 %) eie Rauheit zwische 23,2 µm ud 46,4 µm besitzt. 8

9 Abbildug 3.5: dreidimesioale Darstellug der Messfläche 9

10 IV Glazmessug 4. Versuchsdurchführug Der Glaz eier Oberfläche ka ahad der Streuug des zurückgeworfee Lichts ud somit über das Refleiosverhalte spezifiziert werde. Hierbei muss berücksichtigt werde uter welchem Wikel die Beleuchtug ud Messug der Oberfläche erfolgt. Der Eistrahlwikel des Glazmessgerätes beträgt hierbei 60 ud i eiem Wikel vo 60 fidet die Messug des reflektierte Lichts ud die Ermittlug des Refleiosgrades ρ statt. Es wurde i Lägs- ud Querrichtug jeweils 0 Messuge durchgeführt. Abbildug 4.: Prizip der Glazmessug 4.2 Messgeräte ud Hilfsmittel - Papierprobe - Glazmessgerät 4.3 Messgröße ud Parameter ρ ρ s ρ Refleiosgrad (Glazwert; das Verhältis zwische reflektierter ud eifalleder Itesität) Arithmetischer Mittelwert des Glazes Stadardabweichug des Glazes 0

11 4.4 Messwerte Die Tabelle listet die Werte der Glazmessuge auf. Tabelle 4.: Messprotokoll mit Auswertug Messug quer zur Laufrichtug lägs zur Laufrichtug 2, 2,3 2 2,2 2, 3 2,5 2,2 4 2, 2, 5 2,0 2,2 6 2,2 2,3 7 2,3 2,5 8,9 2,3 9 2,2 2,0 0 2,0 2, Mittelwert 2,5 2,2 Stadardabweichug s 0,7 0,4 Stabw.d.Mittelwerts s 0,05 0,05 Usicherheit u( t 95% =2,26) 0,2 0,0 4.5 Auswertug 4.5. Verwedete Formel Mittelwert ud Stadardabweichug = ( ) s = ( i= Stadardabweichug des Mittelwertes ud Usicherheit s s = u = s t s s ) Messergebis Glazwert i Querrichtug: ρ = 2,5 ± 0,2 Glazwert i Lägsrichtug: ρ = 2,2 ± 0,0

12 V Diskussio der Ergebisse Der Refleiosgrad immt mit zuehmeder Rauheit der Papieroberfläche ab. Je rauer die Oberfläche des Papiers, desto weiger Licht wird gerichtet reflektiert. Bei der vorliegede Papierprobe lässt sich diese Aalogie gut beweise. Durch de margiale Glazuterschied i Lägs- ud Querrichtug lässt sich die Papierlaufrichtug mit Hilfe der Glazmessug icht feststelle. Eie bessere Beurteilug der Laufrichtug der Papierprobe liefert das mechaische oder optische Tastschittverfahre. 2

13 Ahag 3

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