Der Effekt ist rein geometrisch. Eine Kugel mit Radius r berührt ein integrales Geometrieelement nur dort, wo die Krümmung es zulässt. Über engen Einzügen liegt sie auf beiden Flanken auf und überbrückt sie. Ihr Mittelpunkt bleibt dabei immer genau r vom Element entfernt, und dieser Mittelpunkt ist es, was das Messgerät aufzeichnet. Die Kugel wirkt damit als Filter, das keine Softwareeinstellung mehr aufhebt.

Was die Grafik zeigt

Mit einer kleinen Kugel folgt die Mittelpunktlinie der Abweichung des Geometrieelements noch fast überall. Mit steigendem Durchmesser überbrückt die Kugel immer breitere Einzüge, und die aufgezeichnete Linie wird flacher. Bei 5 mm liegt sie nur noch auf den weit auseinanderliegenden Erhebungen auf. Nichts davon ist ein Rechenfehler, sondern die Geometrie des Tastelements.

Der Kugeldurchmesser ist damit selbst ein Filterparameter. Er wirkt, bevor eine Filtereinstellung in der Software überhaupt zum Zug kommt, und er lässt sich nachträglich nicht rückgängig machen: was die Kugel überbrückt hat, steht in den Messdaten nicht mehr zur Verfügung. Fachleute nennen diesen Effekt morphologisches Filter.

Formabweichungen: hier wirkt die Kugelwahl direkt

Bei der taktilen Messung ist die Wahl des richtigen Tastkugeldurchmessers deshalb entscheidend. Ebenheit, Geradheit und Rundheit werden am aufgezeichneten Verlauf ausgewertet und fallen am selben Geometrieelement kleiner aus, wenn mit einer grösseren Kugel angetastet wird. Wie stark, beziffert die Tabelle unter der Grafik. Wer zwei Ergebnisse vergleicht, vergleicht nur dann dasselbe, wenn der Kugeldurchmesser derselbe ist.

Bei weiten Toleranzen bleibt der Unterschied ohne Folgen. Bei engen wird er zum Anteil der Toleranz: liegt eine Ebenheit im Hundertstelbereich vor und glättet die grössere Kugel einen erheblichen Teil der Abweichung weg, kann dasselbe Bauteil mit einer Kugel konform und mit einer anderen nicht konform gemessen werden. Beide Messungen sind korrekt durchgeführt. Vergleichbar sind sie nicht.

Für die Geradheit gilt ISO 1101. Entscheidend ist in jedem Fall: Zu einem Formwert gehören die Messbedingungen, und dazu zählt der Kugeldurchmesser. In Formplots und Abweichungsanalysen sollte der Kugelradius deshalb zwingend angegeben sein. Fehlt er, lässt sich die Darstellung kaum interpretieren, weil offen bleibt, was die Kugel bereits weggefiltert hat.

In der Konturmessung ist der Zusammenhang noch direkter. Aufgezeichnet wird die Mittelpunktbahn des Tastarms. Radien, Winkel und Konturzüge entstehen erst nach der Tasterradiuskorrektur, und diese Korrektur kann nur so gut sein, wie der Radius bekannt ist. An Innenradien kleiner als der Tastradius entstehen gar keine Messwerte, weil die Kugel dort nicht hineinkommt.

Kein Software-Filter macht das rückgängig

Ein Software-Filter, etwa das Gauss-Filter, mittelt den aufgezeichneten Verlauf und lässt sich einstellen. Die Kugel filtert vorher und rein geometrisch — wie ein Gegenstück in der Montage, das feine Einzüge ebenfalls nie erreicht. Was sie überbrückt hat, holt keine Auswertung zurück.