Calibración de instrumentos de longitud utilizando una Máquina de Medición por Coordenadas

Transcripción

1 Calibración de instrumentos de longitud utilizando una Máquina de Medición por Coordenadas Lic. LILI JANNET CARRASCO TUESTA Responsable del Laboratorio de Longitud y Angulo Servicio Nacional de Metrología MAYO

2 CONTENIDO 1. GENERALIDADES DE LAS MAQUINAS DE MEDICION POR COORDENADAS (MMC) 2. MMC-INDECOPI 3. TRAZABILIDAD 4. CALIBRACION DE INSTRUMENTOS 4. OTRAS PROXIMAS APLICACIONES 2

3 QUE ES UNA MAQUINA DE MEDICION POR COORDENADAS? Es una maquina que emplea componentes móviles que se trasladan a lo largo de guías con recorridos ortogonales, para medir una pieza por determinación de las coordenadas X, Y y Z de los puntos de la misma. Las coordenadas de los puntos se determinan con un palpador (de contacto o sin él) y un sistema de medición del desplazamiento (escala), que se encuentra en cada uno de los ejes. 3

4 Generalidades de las Máquinas de Medición por Coordenadas Realizan en modo automático o manual mediciones dimensionales y de desviaciones de la regularidad geométrica de objetos de forma simple ocompleja. Pueden operar de manera automática, bajo el control de un programa de medición previamente registrado sobre un ordenador. Son idóneas en las mediciones repetitivas en tiempo real en los sistemas flexibles de producción. Hoy en día puede decirse que casi no hay piezas mecanizadas cuyas magnitudes dimensionales no sean medibles con una CMM. 4

5 CLASIFICACION DE MMC 1. MANUAL 2. AUTOMATICO 3. CNC 4. JOYSTICK 5

6 Tipos de Máquinas de Medición por Coordenadas Dos criterios son decisivos en la máquina de medición por coordenadas. 1. La medición debe ser tan exacta como sea posible. 2. La velocidad debe ser tan alta como sea posible. 6

7 Tipos de Máquinas de Medición por Coordenadas Puente móvil 7

8 Tipos de Máquinas de Medición por Coordenadas Puente fijo 8

9 Tipos de Máquinas de Medición por Coordenadas Puente en forma de L 9

10 Tipos de Máquinas de Medición por Coordenadas Brazo horizontal 10

11 Tipos de Máquinas de Medición por Coordenadas Doble brazo horizontal 11

12 Tipos de Máquinas de Medición por Coordenadas Pórtico 12

13 Tipos de Máquinas de Medición por Coordenadas La MMC cubre alcances de medida muy amplios: Modelos compactos para medición de piezas muy pequeñas (piezas muy pequeñas de relojería fina). Modelos de gran capacidad para medición de grandes volúmenes (fuselaje completo de un aeroplano) 13

14 Partes de una MMC Una CMM esta constituida por cuatro subsistemas 14

15 Una MMC esta constituida por cuatro subsistemas 1. Estructura mecánica que sirve de soporte a tres cuerpos rígidos (carros), libres de moverse a lo largo de una terna de ejes cartesianos ortogonales (aunque son numerosas las máquinas dotadas de un cuarto eje rotante y numerosas las máquinas no cartesianas); la estructura contiene también los dispositivos necesarios para determinar la posición de cualquiera de los carros a lo largo de la dirección de movimiento. 2. Un sistema de palpación tal que sea capaz de registrar puntos de interés sobre el objeto del cual se quieren conocer dimensiones y geometría, asociando a cualquier punto una terna de coordenadas leídas sobre dispositivos de la estructura mecánica. 3. Un sistema de mando de la CMM controlado por un ordenador. 4. Un sistema software que efectúa cálculos de tipo geométrico a partir de valores de coordenadas de los puntos individuales del sistema 2. 15

16 La estructura mecánica de una MMC La estructura mecánica se proyecta tomando en cuenta alguna las siguientes exigencias: Elevada velocidad de la ejecución de las mediciones. Reducción de la masa de las partes móviles Uso de cojinetes de aire comprimido. Alta exactitud de la medición. Que impone gran rigidez de la estructura (baja deformación al variar la distribución de los cargas) Reducción de los juegos sobre los acoplamientos móviles. 16

17 Estructura mecánica de la MMC INDECOPI 17

18 Sistema de palpado de la MMC El sistema de palpado se realiza hoy en día predominantemente mediante palpadores de contacto, que proveen una señal eléctrica al sistema de control de la máquina cuando se realiza el contacto entre la esfera de palpación y la pieza de medición Los palpadores de contacto se diferencian según el tipo de señal que envían al sistema de control 18

19 Sistema de palpado de la MMC Señal de tipo on of (interrupción de energía) Alta velocidad Error en la dirección de contacto con la pieza, a causa de la anisotropía del comportamiento del palpador Señal proporcional a la desviación que el palpador sufre del posición de reposo seguida del contacto. Baja velocidad Alta exactitud Problemas debido al hecho que el palpador viene a ser como una pequeña CMM 19

20 Sistema de palpado de la MMC Existe una gran variedad de sistemas de contacto y ópticos que permiten la medición de piezas complejas y con zonas de difícil accesibilidad. 20

21 Sistema de mando de la MMC El sistema de mando de la CMM tiene un papel predomínate para definir las prestaciones de ésta, el sistema debe tener la capacidad de realizar los movimientos con aceleraciones variables, controlar el posicionamiento sobre los puntos requeridos, generar contornos complejos, efectuar correcciones sobre las coordenadas leídas. Este sistema se considera de bajo costo con respecto al sistema mecánico, pero de un alto valor para el funcionamiento de la máquina. 21

22 Sistema software de una MMC El sistema software que efectúa los cálculos geométricos ha alcanzado su autonomía dentro de los componentes de la CMM. Por mucho tiempo se consideró al software algo sin error, sin embargo, estudios recientes refutaron dichas creencias. El gráfico siguiente describe el estudio de comparación entre varios software de procesamiento de elementos geométricos comunes efectuados por CMM. 22

23 Software de una MMC INDECOPI Calypso 23

24 Escalas de medición de una MMC 24

25 Tipos de materiales empleados en la construcción de una MMC Amplia gama de materiales son empleados para construir CMM, en el diseño de éstas se consideran los criterios siguientes: Coeficiente de expansión térmica Conductividad térmica Resistencia al desgaste Estabilidad dimensional en el tiempo Rigidez Masa 25

26 Tipos de materiales empleados en la construcción de una MMC Materiales pétreos Estables en el tiempo Resistentes a la corrosión Cuando son golpeados no presentan resaltes Acero o fundición Estabilidad dimensional en el tiempo Coeficiente de expansión térmica Aleaciones de aluminio Alta conducción de calor Alto coeficiente de expansión térmica Baja rigidez 26

27 Cojinetes de una MMC Los cojinetes de los componentes móviles de una CMM aseguran el movimiento con un mínimo de fricción y son comúnmente de aire, de película de aceite o rodamientos. Los cojinetes y sus guías deben estar bien limpios y en buenas condiciones, El aire de alimentación debe ser seco, libre de polvo, grasa y humedad para garantizar un desplazamiento libre, generalmente existe una distancia mínima entre las superficies de desplazamiento (6?m). 27

28 Principio de la técnica de medición con una MMC La técnica de medición por coordenadas implica: El registro de una pieza con una técnica de medición punto a punto, asignando a cada uno de éstos una terna de coordenadas en un sistema cartesiano. La vinculación numérica de las coordenadas asignadas a los puntos con una geometría espacial completa de la pieza (puntos, rectas, planos, circunferencias, cilindros, conos, esferas etc.) en un equipo de procesamiento de datos. 28

29 Principio de la técnica de medición con una MMC 29

30 Principio de la técnica de medición con una MMC 30

31 Principales diferencias entre la técnica convencional y la técnica de medición con una MMC 31

32 Algunas desventajas en la técnica de medir con una MMC Sin embargo, también se pueden mencionar algunas desventajas en la técnica de medir por coordenadas: Alto costo, tanto por la CMM como por el acondicionamiento del lugar. Personal calificado. Largo tiempo de entrenamiento. Largo tiempo de preparación y programación(en caso de que sea programable) Mediciones en un solo punto. Hasta ahora no hay una estrategia uniforme de medición. 32

33 MMC INDECOPI MODELO : CONTURA G2 7/7/6 RDS Direct MARCA : CARL ZEISS INDUSTRIAL METROLOGY, LLC Longitudes máximas de medición: Eje X : 700 mm Eje Y : 700 mm Eje Z : 600 mm EMP en los tres ejes de medición: 1,8 µm Control de medición con palpado por barrido, basado en PC y gabinete externo (preparada para adecuación futura para medición óptica VISCAN ) Juegos de palpadores de diámetros de 0,3 mm a 5 mm con extensiones que van desde 4 mm a 100 mm Sofware Calypso (basado en CAD) 33

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36 TRAZABILIDAD 36

37 TRAZABILIDAD MMC INDECOPI 37

38 TRAZABILIDAD MMC INDECOPI 38

39 TRAZABILIDAD MMC INDECOPI 39

40 TRAZABILIDAD MMC INDECOPI 40

41 TRAZABILIDAD MMC INDECOPI 41

42 CALIBRACION DE INSTRUMENTOS (Patrones de diámetro interno y externo) 42

43 CALIBRACION DE INSTRUMENTOS Modo de palpado: 1. Selección de palpador a utilizar. 2. Calibración del palpador seleccionado. 3. Palpador intercambiable. 43

44 CALIBRACION DE INSTRUMENTOS 44

45 CALIBRACION DE INSTRUMENTOS. 45

46 CALIBRACION DE INSTRUMENTOS. 46

47 CALIBRACION DE INSTRUMENTOS (MODELO MATEMATICO). 47

48 CALIBRACION DE INSTRUMENTOS. 48

49 CALIBRACION DE INSTRUMENTOS RESULTADOS DE MEDICION. 49

50 OTRAS PROXIMAS APLICACIONES 50

51 OTRAS PROXIMAS APLICACIONES 51

52 OTRAS PROXIMAS APLICACIONES 52

53 OTRAS PROXIMAS APLICACIONES 53

54 MUCHAS GRACIAS 54