DIN ISO 5459
Daniel Wilhelm
Ihr 3D-Messtechnik Spezialist für taktile Messtechnik.
Bezüge und Bezugssysteme nach DIN ISO 5459
Die Toleranzzone definieren durch ein Bezugssystem
Welche Toleranzzone wie zu messen ist, muss aus der Zeichnung hervor gehen. Die DIN ISO 5459 erlaubt hierfür eine ganze Auswahl an verschiedenen Verfahren, wie eine Toleranzzone exakt definiert werden kann.
Bezüge als direkte Angabe nach DIN ISO 5459
Der einfachste Weg, eine Toleranzzone anzuzeigen ist der Verweis auf ihren Bezug. Ein Bezug wird durch ein kleines, schwarzes, gleichseitiges Dreieck dargestellt.
Es ist über eine Linie mit einem gerahmten Buchstaben verbunden. Anschließend kann in einer Legende der Buchstabe mit der gewünschten Toleranz aufgeführt werden.
Dies gibt dem Handwerker die notwendige Orientierung auf der Zeichnung. Die Bezüge können durch zusätzliche Angaben weiter definiert werden. Üblich sind:
- Gemeinsame Achse
- Gemeinsame Mittelebene
- Obere, vordere oder hintere Fläche als Bezugssystem
Die gemeinsame Achse gibt ein Maß, errechnet von einer angegeben Linie aus an. Dies ist in der Regel die Mittellinie durch einen Körper. Es können aber auch andere Achsen definiert werden, sofern das sinnvoll ist.
Zwischen Mittellinie und Oberfläche wird das Bezugssystem gebildet, in welchem die angegebene Toleranz gilt.
Soll von der zweidimensionalen Betrachtung (z.B. bei der optischen 2D Messung) der gemeinsamen Achse auf eine dreidimensionale Betrachtung (z.B. optische 3D Messung) einer Fläche gewechselt werden, kommt das Bezugssystem „Gemeinsame Mittelebene“ zum Einsatz.
Hier muss in Längs- und Querrichtung die Toleranzzone auf Abweichung überprüft werden.
Koordinatenmessungen für komplexe Bauteile mit der DIN ISO 5459
Bei besonders komplexen Bauteilen ist die gemeinsame Achse oder gemeinsame Mittelebene aus praktischen Gründen häufig nicht umsetzbar. Hier kommt das Verfahren der Koordinatenmessungen zum Einsatz.
Die DIN ISO 5459 gibt an, wie die Koordinatenmessungen eingerichtet werden. Ausgehend von einem festen Punkt wird der Raum über drei Achsen in Bezugspunkte aufgeteilt.
Die Bezeichnung der Achsen ist im Grunde willkürlich. Die Verwendung der letzten drei Buchstaben des Alphabets hat sich zu diesem Zweck aber durchgesetzt.
Außerdem ist damit die Übertragbarkeit auf die Herstellungsmaschinen am einfachsten möglich. Gleichgültig ob traditionelle Zerspaungsverfahren oder die hochmodernen additiven Verfahren (3D-Drucker), die Verwendung des klassischen XYZ Koordinatenmesssystem ist und bleibt der gängige Standard.
Das gilt auch für die Schaffung eines Bezugssystems nach DIN ISO 5459. Wichtig ist lediglich, dass die drei Achsen jeweils senkrecht aufeinander stehen und sich in einem gemeinsamen Punkt treffen.
Aus praktischen Gründen ist es sinnvoll, den Schnittpunkt in einen Eckpunkt des zu betrachtenden Bauteils zu legen. Die DIN ISO 5459 schreibt dies aber nicht unbedingt vor.
Schwebende Bauteile als Herausforderung
Wird ein Bauteil quasi schwebend im Raum betrachtet, erhöht dies die Gefahr von Messfehlern.
Obwohl das Bezugssystemdurch Koordinatenmessungen im Grunde hoch präzise ist, muss durch den doppelten Messaufwand eine Abweichung in der Präzision in Kauf genommen werden. Dennoch bietet eine kontaktlose, schwebende Betrachtung eines Bauteils im Koordinatensystem nach DIN ISO 5459 gewisse Vorteile:
- Schmutzpartikel können die Lage eines Bauteils nicht beeinflussen
- Das Bauteil kann umfassend betrachtet werden
Wird das Bauteil in eine auf Koordinatenmessungen nach DIN ISO 5459 ausrichtete Prüfvorrichtung eingelegt und mit manuellen Verfahren kontrolliert, besteht immer die Gefahr von Messfehlern durch Schmutzpartikel.
Verschieben diese durch Anhaftungen das Bauteil in der Messvorrichtung, ist der ganze Prüfaufbau schon nicht mehr in der erforderlichen Präzision möglich.
Um Koordinatenmessungen an schwebenden Bauteilen durchzuführen eignen sich die optischen Verfahren in besonderer Weise. Auch verschiedene Verfahren der industriellen Computertomographie eignen sich hier besonders.
Sie können frei im Bezugssystem positioniert werden und das Bauteil von allen Seiten betrachten. Neben dem traditionellen und auch heute noch bewährten Laser-Verfahren, ist eine weiterer Ansatz möglich: Die Fotometrie.
Dieses auch nach DIN ISO 5459 zulässige Verfahren nutzt die Möglichkeiten der modernen Digitalfotografie für die Koordinatenmessungen im dreidimensionalen Bezugssystem.
Fotometrie für schnelle und präzise Ergebnisse nach DIN ISO 5459
Bei einer Koordinatenmessung über Digitalfotografie wird eine Kamera in einem definierten Abstand um ein zu überprüfendes Objekt gefahren.
Mit einer ausreichenden Anzahl an Fotografien kann über die vorher definierten Bezugsmaße das zu prüfende Bauteil im Bezugssystem exakt vermessen werden.
Statt dem mühseligen Ermitteln über gemeinsame Achseoder gemeinsame Mittelebene, wird das Bauteil in seiner Gänze erfasst und vermessen. Aus den ermittelten Daten lässt sich über eine geeignete Software noch sehr viel mehr ausleiten, als die Ermittlung der geforderten Toleranzen.
Tatsächlich ist dieses nach DIN ISO 5459 anerkannte Verfahren in der Lage, komplette 3D Modelle vom fotometrisch vermessenen Objekt zu erstellen. Diese 3D Modelle können nicht nur hochpräzise auf ihre Maßhaltigkeit überprüft werden.
Sie lassen sich auch für zahlreiche weitere Anwendungen weiter nutzen. Typische Beispiele sind hierfür das Rapid Prototyping oder das Reverse Engineering.
