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Winkel

Einheit

Die SI-Einheit des ebenen Winkels ist der Radiant (rad).

1 rad ist definiert als der Winkel zwischen zwei Radien eines Kreises, die aus dem Kreisumfang einen Bogen der Länge des Radius ausschneiden.

Der Vollwinkel beträgt demnach 2π  rad. Für messtechnische Zwecke ist die Einheit rad eher ungeeignet, da π keine rationale Zahl ist und damit auch sämtliche ganzzahligen Teiler des Vollkreises nicht rational sind. Technisch gebräuchlich ist die 360er-Teilung des Vollkreises mit der Einheit Grad (°), die sexagesimal in (Winkel-)Minuten (') und (Winkel-)Sekunden (") geteilt wird.

Der Winkel ist in sich definiert durch den Vollkreis. Die Technik der Winkelmessung reduziert sich daher auf eine möglichst gleichmässige Unterteilung des Vollwinkels. Dies geschieht unter Anwendung von so genannten Selbstkalibrierverfahren. Voraussetzung für die Erreichung hoher Messgenauigkeit ist ein Winkelmesstisch hoher Stabilität, Reproduzierbarkeit und Auflösung sowie ein unabhängiges Messsystem, um kleine Winkelabweichungen zu messen.

 

Winkelteilung

Das nationale Normal für die Winkelmessung am METAS bildet ein luftgelagerter Rundtisch. Das Messsystem hat eine Auflösung von 0.035". Angetrieben über ein Reibrad und ein Piezostellglied für die Feinpositionierung ist der Tisch numerisch steuerbar. Nach Anwendung eines Selbstkalibrierverfahrens (Rosettenverfahren) in Kombination mit einem Indexrundtisch und einem optischen Polygon wird der Winkelmesstisch numerisch korrigiert, womit eine Genauigkeit von besser als 0.1" erreicht wird. Der beschriebene Winkelmesstisch bildet die Basis für die Kalibrierungen von Winkelverkörperungen wie Winkelendmasse, optische Polygone, Indexrundtische oder Drehgeber. In Kombination mit einer hochpräzisen Geradheitsführung werden Hartgesteinswinkel kalibriert.

 

Erzeugung und Messung kleiner Winkel

Mit Hilfe eines Sinuslineals oder ähnlicher Vorrichtungen kann der Winkel auch auf eine Längenmessung zurückgeführt werden, was hauptsächlich zur Erzeugung kleiner Winkel Anwendung findet. Die genaueste Einrichtung dieser Art ist ein aus Zerodur gefertigter verspiegelter Balken von ca. 200 mm Länge, der mit einem Kreuzfedergelenk gelagert ist. In genau bekanntem Abstand zur Drehachse setzt ein digital geregeltes, piezo-elektrisches Stellglied an, das bei einer Auflösung von 1 nm reproduzierbare Drehwinkel mit 0.001" Auflösung erzeugt und damit der Kalibrierung von hochgenauen Autokollimationsfernrohren dient.

 

Dienstleistungen

Die Dienstleistungen im Winkelmesslabor umfassen:

  • Kalibrierung von Winkelverkörperungen wie Winkelendmasse oder optische Polygone
  • Kalibrierung von Rechtwinkligkeitsnormalen wie Hartgesteinswinkel oder Prüfsäulen
  • Prüfung von Winkelteilungen wie Rundtische, Indexrundtische oder Drehgeber
  • Kalibrierung von Winkelmessgeräten wie Autokollimationsfernrohre, Winkel-Interferometer, elektronische Neigungsmessgeräte