Vernier-Skala

Schublehre (Messschieber) mit Nonius

Der Nonius ist eine Hilfsteilung zur Steigerung der Ablesegenauigkeit auf Winkel- und Längenmessgeräten (z. B. auf einem Messschieber, Höhenreißer oder einem Maßstab zum Kartieren).

Die Noniusskala wurde 1631 durch den französischen Mathematiker Pierre Vernier eingeführt, nach dem sie auch in vielen Ländern benannt wird. Die in deutschsprachigen und anderen Ländern übliche Bezeichnung Nonius geht auf den portugiesischen Astronomen, Mathematiker und Geografen Pedro Nunes (latinisiert: Petrus Nonius; 1502 bis 1578) zurück, der den Nonius jedoch nicht erfunden hat.

Das Prinzip des Nonius besteht darin, dass an dem Messgerät die Teilstriche einer festen und einer beweglichen Ableseskala zur Deckung kommen. Die Skala des Nonius hat meist 10 Teilstriche mit einem Abstand von 0,9 mm, 20 Teilstriche von 0,95 mm, 40 Teilstriche von 0,975 mm, oder wie hier im Beispiel 50 Teilstriche von 0,98 mm. Der Nonius gleitet während des Messvorganges an oder über der Hauptskala (dem Maßstab) vorbei und ermöglicht auf ihr das Messen von Teilstrecken mit einer Genauigkeit von 0,1 bzw 0,05 mm. Das menschliche Auge kann nur schwer einen leichten Versatz (ohne Nonius) ablesen. Sehr viel besser kann es feststellen, wann zwei Skalenstriche "genau" gegenüber liegen. Das erreicht man mit dem Nonius; durch das Verhältnis 9:10 oder 19:20 gibt es immer einen Noniusstrich, der genau einem Strich der Hauptskala gegenüberliegt. Bei feinen Strichen wird dadurch eine sichere Ablesung auf mindestens ein Zehntel ermöglicht. Es gibt auch Ausführungen, bei denen für eine leichtere Ablesbarkeit 10 Teilstriche auf der Ableseskala genau 19 Teilstrichen auf der Hauptskala entsprechen.

Ablesung des einfachen Nonius eines Messschiebers

Das menschliche Auge vermag dabei 5/100 mm ohne besondere Hilfsmittel zu trennen. Es sind auch Teilungen bis zu 2/100 mm möglich, nur sind für die Ablesung dann zusätzliche Hilfsmittel zur Unterstützung des Auges erforderlich (Ableselupe).

Eine genaue Messung ist nur dann möglich, wenn das Abbesche Komparatorprinzip erfüllt ist: Prüfstück und Prüfgerät müssen auf einer Achse liegen. Außerdem muss die Ablesung des Messwertes senkrecht zur Messskala erfolgen, um Parallaxenfehler bei der Ablesung zu vermeiden.

Bei der bekanntesten Anwendung des Nonius, dem Messschieber, ist das Abbesche Komparatorprinzip nicht erfüllt. Trotzdem ist er auf Grund seiner Einfachheit auch heute noch das preiswerteste und verbreitetste Messgerät des Mechanikers und Technikers.

Am Zeichenkopf eines Reißbrettes ist ebenfalls ein Nonius üblich, der an dieser Stelle zur genauen Messung von Winkeln dient.

Beispiel (genauere Messung)

Nonius, Ausschnitt des oberen Bildes

Das Bild rechts unten zeigt eine Vergrößerung des Nonius eines Messschiebers aus dem Bild oben. Der Ablesewert beträgt 3,58 mm. Dabei werden die 3 mm an der oberen Skala abgelesen, die 0,58 mm an der unteren, siehe rote Markierungen. Der Messfehler liegt bei ca. 0,04 mm. Denn zur Mess-Ungenauigkeit des Nonius von 0,02 mm kommt der Ablesefehler in der gleichen Größenordnung. Im Beispiel ist es nicht eindeutig, ob der rechte Wert bei 3,58 oder 3,60 liegt.

Frühere Anwendungen

Früher wurde der Nonius häufig verwendet, z. B. auch bei den Theodoliten. An diesen werden seit etwa 1930 Glasskalen und Messmikroskope mit Mikrometern verwendet, was die Genauigkeit auf mindestens 1 % der Skalenstriche erhöht. Noch genauer wurde die Ablesung durch das Doppelkreis-Prinzip. Neuere Tachymeter haben meist ebenso wie (sehr preisgünstige) Messschieber elektro-optische Ablesevorrichtungen (mit ~5- bis 10-fach besserer Genauigkeit als der einfache Nonius).

Ablesen des Nonius (animiert)

Siehe auch

Noniusverbinder