La Incertidumbre en Mediciones con MCs Eugen Trapet

Transcripción

1 La Incertidumbre en Mediciones con MCs Eugen Trapet Unimetrik, Vitoria

2 Servicios de UNIMETRIK - servicio de calibración, acreditado por ENAC - desarrollo metrológico basico (p.e. Proyectos Europeos) - desarrollo metrológico por pedido (p.e. Correcciones de MCs) - consultoría metrológica (p.e. calculo de incertidumbre, p.e. ayuda en accreditaciones)

3 La incertidumbre en mediciones con MMCs Normas existentes: Serie ISO Analizar incertidumbres con el Método de objetos calibrados Analizar incertidumbres con el Método de objetos no-calibrados Analizar incertidumbres con el Método de la MC virtual Analizar incertidumbres con el Método de factores de sensitividad (Método manual ) Chequeos periódicos Posibles acreditaciones relacionadas a MCs

4 1 Normas existentes: Serie ISO Especificación geométrica de productos (GPS): Pruebas de aceptación para máquinas de medir por coordenadas. Parte 1: Términos y definiciones. Parte 2: Aceptación de MCs y verificación de MCs por parte del usuario para la medición de dimensiones lineales. Parte 3: MCs con un eje giratorio como 4º eje. Parte 4: MCs usadas en modo escaning. Parte 5: MCs usadas con palpadores múltiples. Parte 6: Evaluación de elementos Gauss. Parte 7: MCs con palpadores ópticos. Parte 8: Medición de errores de forma.

5 1 Normas existentes: Serie ISO La necesidad de desarrollar la serie de normas relacionadas a mediciones con MMCs (ISO/TS 15530). La ISO especifica Benchmark Tests para comparar distintas máquinas y para servir como base de contratos de compra-venta. La como todas normas nacionales parecidas no tratan de calibraciones pero de verificaciones, basados en pruebas bien definidas: Errores de longitud, posición y forma.

6 1 Normas existentes: ISO 14253, ISO/TS La necesidad de desarrollar la serie de normas relacionadas a mediciones con MCs (ISO/TS 15530) no sirve como base para calcular incertidumbres de cotas medidas, que se distinguen en carácter y/o estrategia de medición de las pruebas definidas en La norma ISO requiere que la incertidumbre de medición sea tomada en cuanta cuando se acepta o rechaza una pieza etc. Faltan métodos para calcular estas incertidumbres especificas para tareas de medición.

7 1 Normas existentes: ISO 14253, ISO/TS valor medido U U U U no conforme ambiguo conforme ambiguo no conforme Tolerancia útil Tolerancia de la pieza Por qué hay que conocer la incertidumbre de una medición? Porque el rango de la tolerancia útil depende de la incertidumbre! (ISO )

8 1 Normas existentes: Serie ISO/TS ISO/TS (en desarrollo). Especificación geométrica de productos (GPS) Máquinas de medir por coordinadas (MMCs): Técnicas para calcular la incertidumbre de medición. Valoración de incertidumbre según la Guía ISO sobre cálculo de incertidumbre en mediciones (método de factores de sensitividad). Valoración de la incertidumbre usando objetos calibrados. Valoración de la incertidumbre usando simulación numérica. Valoración de la incertidumbre usando objetos no calibrados.

9 2 Analizar incertidumbres con el método de objetos calibrados Trazabilidad por análisis de incertidumbre con objetos calibrados.

10 2 Analizar incertidumbres con el método de objetos calibrados Calibración de anillos y tampones en una MMC: 1. Análisis de incertidumbre con anillos y tampones de referencia (máquina = patrón) 2. Corrección y análisis de incertidumbre con anillos y tampones de referencia (objetos de referencia = patrones)

11 2 Analizar incertidumbres con el método de objetos calibrados Objeto de referencia sintético para engranes cónicos.

12 2 Analizar incertidumbres con el método de objetos calibrados Errores sistemáticos (desvío promedio relativo a los valores calibrados del objeto de referencia) Repetibilidad (variando distribución de puntos de medición) = Incertidumbre del resultado Incertidubre de la calibración del objeto calibrado

13 2 Analizar incertidumbres con el método de objetos calibrados Calibración de la pieza según ISO/TS o - 6 pieza pieza de referencia MMC en la producción: trazabilidad según ISO TS (pieza de ref.) máquina herramienta piezas producidas

14 3 Analizar incertidumbres con el método de objetos no-calibrados Experimento 1 (de 3): - Repetibilidad e influencia del objeto mismo

15 3 Analizar incertidumbres con el método de objetos no-calibrados Rx Ry Ro Experimento 2 (de 3): errores geométricos de la MMC. La repetición de la medición de la pieza en distintos orientaciones, en el volumen de la MMC, permite a calcular la contribución de los errores geométricos de la MMC a la incertidumbre de cada mesurando. Rz

16 3 ISO Part2 CMM performance test 7 positions chosen by user á 5 lengths, each 3x single point and bidirectional probing all errors within spec. Analizar incertidumbres con el método de objetos no-calibrados Experimento 3 (de 3): error de escala

17 3 Analizar incertidumbres con el método de objetos no-calibrados Repetibilidad del experimento 1 (variando distribución de puntos de medición) Variación de los resultados del experimento 2 (medición en distintas orientaciones... o en distintas MCs) = Incertidumbre del resultado Error de escala del experimento 3

18 3 Analizar incertidumbres con el método de objetos no-calibrados Uncalibrated Workpieces. Turbine blade. (I)

19 3 Analizar incertidumbres con el método de objetos no-calibrados 3D display of pointwise uncertainty. Turbine blade section. All figures in mm Expanded uncertainty (k=2)

20 3 Analizar incertidumbres con el método de objetos no-calibrados Uncalibrated Workpieces. Turbine blade results. Error bars represent expanded uncertainty (k=2) of the max absolute deviation of feature from nominal geometry. max abs. deviation of feature [µm] CMM1 CMM section

21 4 Analizar incertidumbres con el método de la MMC virtual

22 4 Analizar incertidumbres con el método de la MC virtual Definición de los errores cinemáticos de una MC cartesiana.

23 4 Analizar incertidumbres con el método de la MC virtual Calibraciones de los errores geométricos de MCs se hace mejor con placas de bolas o de agujeros. Así resulta una información completa sobre la MC con un absoluto mínimo de esfuerzo. Además, se pueden verificar posibles cambios de la geometría con métodos todavía más económicos y así prolongar los intervalos de la calibración.

24 4 Analizar incertidumbres con el método de la MC virtual

25 4 Analizar incertidumbres con el método de la MC virtual

26 4 Analizar incertidumbres con el método de la MC virtual

27 4 Analizar incertidumbres con el método de la MC virtual

28 5 Analizar incertidumbres con el método de factores de sensitividad (método manual o experto ) U = k u + u + 2 geom 2 repeat u 2 temp u geom = g i= R i Sens i 2 u temp ( u ) ( ) 2 + u 2 α 2 + u 2 + u 2 α 2 + ( u ( T 20º C) ) 2 + ( u ( T 20º C ) ) 2 = L TM TMS M TW TWS W αm M α W W work piece 1 work piece 2 work piece 3 work piece 4 work piece 5 cycle 1 11 y 1 12 y 1 13 y 1 14 y 1 15 y 1 cycle 2 21 y 1 22 y 1 23 y 1 24 y 1 25 y 1 u repeat = 1 p 1 p1 j ( σ1) j= 1 2 cycle 3 standard deviations 31 y 1 1 ä 1 32 y 1 2 ä 1 33 y 1 3 ä 1 34 y 1 4 ä 1 35 y 1 5 ä 1

29 6 Chequeos periódicos Como reducir costes? calibrar menos frecuente, pero hacer chequeos periódicos rápidos

30 6 Chequeos periódicos Como reducir costes? calibrar menos frecuente, pero hacer chequeos periódicos rápidos

31 6 Chequeos periódicos Cómo reducir costes? Calibrar menos frecuentemente y hacer más chequeos periódicos rápidos.

32 6 Chequeos periódicos patrones fabricados por UNIMETRIK otros pratrones caso 1: corrección geométrica de máquinas placa de bolas barra de bolas láser con 3 ópticas diferentes más nivel electrónico más escuadra de perpendicularidad objetos específicos de referencia (calibrados por UNIMETRIK) caso 2: calibración, test de acceptación placa de bolas barra de bolas patrón escalonado caso 3: control periódico bloques patrón láser con 3 ópticas diferentes, más nivel electrónico, más escuadra de perpendicularidad objetos específicos de referencia (calibrados por UNIMETRIK) tetraedro de bolas cubo de bolas placa de bolas barra de bolas patrón escalonado bloques patrón objetos específicos de referencia (calibrados por UNIMETRIK) PATRONES DE ASEGURAMIENTO DE TRAZABILIDAD EN MEDIDORAS DE COORDENADAS La correcta elección de un objeto de referencia de fibra de carbono le aportará para cada caso, la mas precisa, rápida y económica solución disponible hoy en día

33 7 Posibles acreditaciones relacionadas a MMCs Calibrar MMCs con el fin de dar la información requerida para el análisis de incertidumbre de tareas de medición. Calibrar patrones como placas de bolas para calibraciones de MMCs. Calibrar patrones y objetos de referencia con cálculo de incertidumbre basado en el método de la MMC virtual. Calibrar patrones y objetos de referencia con cálculo de incertidumbre basado en el método de multi-orientación. Analizar incertidumbres relacionadas a tareas, procedimientos siguiendo la futura ISO Chequeos periódicos para extender el intervalo de calibración.