BLOQUE III. METROLOGÍA. Tema 7. Metrología

Transcripción

1 BLOQUE III. METROLOGÍA Tema 7. Metrología

2 DEFINICIONES Conceptos básicos 1. Metrología: Ciencia de la medida 2. Verificación: Comprobación de que un producto cumple con los requisitos especificados. Verificación subjetiva Verificación objetiva 3. Medición: Conjunto de operaciones que tienen por finalidad determinar un valor de una magnitud, cuyo resultado es la medida.

3 DEFINICIONES Características de los instrumentos de medida Exactitud: Aptitud de un instrumento de medida para dar respuestas próximas a un valor verdadero. Justeza o Veracidad : Aptitud de un instrumento de medida para dar indicaciones exentas de error sistemático, es decir, próximas en media al valor verdadero. Precisión: Aptitud de un instrumento de medida para dar indicaciones próximas entre si.

4 Características de los instrumentos de medida DEFINICIONES

5 DEFINICIONES Características de los instrumentos de medida CALIBRACIÓN EXACTITUD Causa Cuantificación JUSTEZA (VERACIDAD) Errores sistemáticos (corregibles) Factor de corrección (C) PRECISIÓN Errores aleatorios (no controlables) Incertidumbre (U) Valor del mesurando: medida del instrumento + C ± U

6 DEFINICIONES Características de los instrumentos de medida 1. Disminución de errores aleatorios: el mayor número de medidas posible Desviación típica: Desviación estándar: 2. Disminución de errores sistemáticos: aplicar corrección sobre el resultado de la medición Efecto de las magnitudes de influencia: temperatura, humedad Error de justeza de los instrumentos de medida. Posición del objeto medido: deformación de una pieza según puntos de apoyo, posición de sensores Perturbación de la magnitud de medida por la presencia del instrumento de medida: impedancia de un voltímetro Error debido al programa de tratamiento de los resultados de medida. Errores introducidos por el método de medida y el modo operativo.

7 DEFINICIONES Determinar incertidumbres (ISO 17025) Hipóstesis: las magnitudes no están correladas. Modelización del proceso: x i : magnitudes medidas, correcciones de errores sistemáticos, constantes físicas Varianza compuesta: Desviación estándar compuesta: Desviación típica compuesta: k: Factor de cobertura Incertidumbre:

8 DEFINICIONES Determinar incertidumbres (ISO 17025) Hipóstesis: las magnitudes no están correladas. Modelización del proceso: Simplificación: Sin correcciones aditivas x 1 : resultado de la medida. x 2, x N : correcciones. Varianza compuesta: Desviación estándar compuesta: k: Factor de cobertura Desviación típica compuesta: Incertidumbre: Probabilidades (Ley normal): 68%; k =1 95%; k=2 99,8%; k=3

9 DEFINICIONES Características de los instrumentos de medida Resolución (de un dispositivo visualizador) : La menor diferencia de indicación de un dispositivo visualizador que puede percibirse de forma significativa. Sensibilidad: Cociente entre el incremento de la respuesta de un instrumento de medida y el incremento de la señal de entrada. Estabilidad: Aptitud de un instrumento de medida para conservar constantes sus características metrológicas a lo largo del tiempo. A su variación se le llama deriva. R = 1 mm R = 0.01 mm R =0.05 μm

10 DEFINICIONES Características de los instrumentos de medida Repetitividad (de un instrumento de medida): Aptitud de un instrumento de medida para dar indicaciones muy próximas durante la aplicación repetida del mismo mensurando en las mismas condiciones de medida, esto es, igual operador, equipo, procedimiento, lugar y corto periodo de tiempo. Reproducibilidad (de los resultados de las mediciones): Grado de concordancia entre los resultados de las mediciones del mismo mensurando, mediciones efectuadas bajo diferentes condiciones de medida. R = 1 mm R = 0.01 mm R =0.05 μm

11 INSTRUMENTOS Y TÉCNICAS DE MEDICIÓN Relación de instrumentos 1. Bloques patrón 2. Escalas: mecánicas y fotoeléctricas 3. Pie de rey calibre Vernier 4. Micrómetros 5. Comparadores 6. Calibres/Galgas 7. Máquinas de medición por coordenadas (CMM) 8. Interferómetro 9. Segumientor por láser (laser tracker)

12 INSTRUMENTOS Y TÉCNICAS DE MEDICIÓN Bloques patrón Generalmente tienen sección prismática o cilíndrica. Los materiales empleados son metales duros y cerámicas. La exactitud es mayor cuanto menor número de patrones se empleen

13 INSTRUMENTOS Y TÉCNICAS DE MEDICIÓN I ngeniería de los Procesos de Fabricación Dpto. Escalas/Reglas de I ngeniería Mecánica y de los Materiales Escalas / Reglas: I ngeniería de los Procesos de Fabricación Escuela Superior de I ngenieros Dpto. de I ngeniería Mecánica y de los Materiales Universidad de Sevilla I ngeniería de los Procesos de Fabricación Dpto. de I ngeniería Mecánica y de los Materiales Escalas / Reglas: Mecánicas Reglas mecánicas Escuela Superior de I ngenieros Universidad de Sevilla Escuela S Escalas / Reglas: I ngeniería de los Procesos de Fabricación Dpto. de I ngeniería Mecánica y de los Materiales Escuela Superior de I ngeniero Universidad de Sevil Mecánicas Escalas / Reglas: Foto-eléctricas (encoders) Mecánicas Foto-eléctricas (encoders) Reglas foto-eléctricas Foto-eléctricas (encoders) I ngeniería de los Procesos de Fabricación Dpto. de I ngeniería Mecánica y de los Materiales Escuela S Escala f ot o- eléct ricas increment al (lineal):

14 I ngeniería de los Procesos de Fabricación Dpt o. de I ngeniería Mecánica y de los Mat eriales Escuela Superior de I ngenieros INSTRUMENTOS Y TÉCNICAS DE Universidad MEDICIÓN de Sevilla riales Escalas/Reglas Reglas foto-eléctricas: ent al (lineal): Escala incremental Escala f ot o- eléct ricas absolut a (lineal) : Escuela Superior de I ngenieros Dpto. de I ngeniería Mecánica y de los Materiales Universidad de Sevilla I ngeniería de los Procesos de Fabricación Escala f ot o- eléct ricas increment al (lineal): Escala absoluta Escuela Superior de I ngenieros Universidad de Sevilla I ngeniería de los Procesos de Fabricación Dpt o. de I ngeniería Mecánica y de los Mat eriales Escala f ot o- eléct ricas absolut a (lineal) :

15 I ngeniería de los Procesos de Fabricación Dpt o. de I ngeniería Mecánica y de los Mat eriales Pie de rey/calibre Vernier Pie de Rey / Calibre Vernier: INSTRUMENTOS Y TÉCNICAS DE MEDICIÓN Escuela Superior de I ngenieros Universidad de Sevilla Elementos Lectura del nonio Posibilidades

16 INSTRUMENTOS Y TÉCNICAS DE MEDICIÓN Micrómetros y comparadores I ngeniería de los Procesos de Fabricación Dpto. de I ngeniería Mecánica y de los Materiales I ngeniería de los Procesos de Fabricación Dpto. de I ngeniería Escuela Superior Mecánica de y I de ngenieros los Materiales Universidad de Sevilla Escuela Superior de I ngenieros Universidad de Sevilla Micrómet ros: Comparadores: Elementos

17 I ngeniería de los Procesos de Fabricación Dpto. de I ngeniería Mecánica y de los Materiales Escuela Superior de I ngenieros Universidad de Sevilla Calibres / Galgas de Tolerancia (Pasa / No Pasa): INSTRUMENTOS Y TÉCNICAS DE MEDICIÓN Calibres/Galgas Medidas límite: Exigencia de forma y desviaciones de la medida teórica I Calbres de medición ngeniería de los Procesos de Fabricación Dpto. Calibres de I ngeniería Mecánica Materiales de y tolerancia de los Calibres de forma Calibres / Galgas de Medición: Escuela Superior de I ngenieros Universidad de Sevilla Calibre pasa/no pasa Galga de espesores Galgas machos Galgas de agujeros

18 I ngeniería de los Procesos de Fabricación Dpto. de I ngeniería Mecánica y de los Materiales Medida de ángulos Medida de Ángulos: I ngeniería de los Procesos de Fabricación Dpto. de I ngeniería Mecánica y de los Materiales Medida de Ángulos: Goniómetros (Transportador de ángulos) INSTRUMENTOS Y TÉCNICAS DE MEDICIÓN Escuela Superior de I ngenieros Universidad de Sevilla Escuela Superior de I ngenieros Universidad de Sevilla Goniómetros (Transportador de ángulos) Goniómetros (Transportador de ángulos) I ngeniería de los Procesos de Fabricación Interferómetro Dpto. de I ngeniería Mecánica y de los Materiales I nt erf erómet ro: Basado interfer reflejad son pro onda. (a) y (b) desfasa interfer (c) Dif consecu (d) Fran de la sup de defec Regla de senos Alcance: D Regla de senos I nt erf erómet ro Láser: Basado en generar y medir franjas de interferencia en la luz Regla de senos monocromática reflejada Láser estabilizado sobre un objeto, en frecuencia. cuya separación son proporcionales a media Tarjeta longitud contadora de onda. de longitudes de onda. (a) y (b) La diferencia Óptica. de longitud recorrida desfasa los rayos y provocan las franjas de Termómetros interferencia. y barómetro para material y para aire. Computadora. (c) Diferentes espacio entre franjas consecuencia de la distinta inclinación. (d) Franjas curvadas debida a la curvatura de la superficie ó (e) debidas a la presencia de defectos.

19 Computadora. Termómetros y barómetro para material y para aire. Computadora. I ngeniería de los Procesos de Fabricación Dpto. de I ngeniería Mecánica y de los Materiales Escuela Superior de I ngenieros Universidad de Sevilla I ngeniería de los Procesos de Fabricación Máquina Dpt o. de I ngeniería I ngeniería de Mecánica de medición y de los los Procesos Mat por eriales de Fabricación Dpt o. de I ngeniería Mecánica y coordenadas los Mat eriales Máquinas de Medición por Coordenadas (CMM): Máquinas de Medición por Coordenadas (CMM): Seguimient o por Láser (Laser Tracker): Laser INSTRUMENTOS Y TÉCNICAS Láser DE MEDICIÓN Tracker Escuela Superior de I ngenieros I ngeniería de los Procesos de Fabricación Dpto. de I ngeniería Mecánica y de los Materiales Seguimiento por Láser (Laser Tracker): Elementos esenciales: Reflector Medidores de ángulos vertical y horizontal de alta precisión (encoders angulares). Interferómetro para medición de distancias. Universidad Escuela de Sevilla Superior de I ngenieros Seguimiento Universidad de Sevilla por láser Reflector Escuela Superior de I ngenieros Universidad de Sevilla Laser Tracker Elementos esenciales: Láser Otros Láser Reflector elementos Medidores de ángulos vertical y horizontal de alta precisión (encoders angulares). Reflector Interferómetro Sonda de medición para medición de distancias. Reflector Interferómetro Escáner Medidores de ángulos Elementos Elementos I ngeniería de los Procesos de Fabricación Dpto. de I ngeniería Mecánica y de los Materiales Seguimient o por Láser (Laser Tracker): Sonda de medición Otros elementos Escuela Superior de I ngenieros Escáner Universidad de Sevilla Modos de Operación I ngeniería de los Procesos de Fabricación Dpto. de I ngeniería Mecánica y de los Materiales Escuela Superior de I ngenieros Universidad de Sevilla Seguimiento por Láser (Laser Tracker): Tipologías Tipologías Modos de Operación

20 Tolerancias dimensionales ATRIBUTOS GEOMÉTRICOS

21 ATRIBUTOS GEOMÉTRICOS Tolerancias dimensionales Tolerancia dimensional: diferencia entre la medida máxima y la medida mínima (diferencia entre desviación superior e inferior) Ajustes:

22 ATRIBUTOS GEOMÉTRICOS Tolerancias dimensionales Medida de máximo de material (M): medidas límites que corresponden al máximo material del elemento: Medida máxima (superior) para un elemento ecterior (eje) Medida mínima (inferior) para un elemento interior (agujero) Medida de mínimo material (L): medidas límites que corresponden al mínimo material del elemento: Medida mínima (inferior) para un elemento exterior (eje) Medida máxima (superior) para un elemento interior (agujero)

23 ATRIBUTOS GEOMÉTRICOS Tolerancias dimensionales Definir diferentes Grupos Dimensionales (intervalos de medida nominales normalizados) 0-3mm mm 2. Definir diferentes Grados de Tolerancia (IT) (IT= intervalos de Tolerancia Internacional normalizados) Nominales de 0 a 500mm IT01 IT0 Nominales de 500mm a 3150mm IT1... IT1... IT18 IT18 3. Definir la posición del intervalo de Tolerancia (IT): se asigna un letra D = agujeros y d = ejes)

24 Tolerancias dimensionales ATRIBUTOS GEOMÉTRICOS

25 ATRIBUTOS GEOMÉTRICOS Tolerancias de forma UNE-EN ISO 1101:2006. Especificaciones geome tricas de producto (GPS). Acotado geome trico. Tolerancias de forma, orientacioń, localizacioń y alabeo (ISO 1101:2004).

26 Tolerancias de forma ATRIBUTOS GEOMÉTRICOS

27 ATRIBUTOS GEOMÉTRICOS Rugosidad superficial 1. Ensamblaje y desensamblaje de piezas. Estanqueidad de la unión. 2. Propiedades tribológicas (adhesión, fricción, desgaste). 3. Resitencia a fatiga ( Ra resistencia a fatiga). 4. Propiedades térmicas y eléctricas ( Ra conductividad, resistencia). 5. Corrosión /oxidación ( Ra área expuesta corrosión). 6. Procesos de tratamiento superficial (e.g. pintado, recubrimientos, etc.). 7. Apariencia y estética de la pieza. 8. Coste de la pieza ( Ra coste de fabricación).

28 ATRIBUTOS GEOMÉTRICOS Rugosidad superficial 1. UNE-EN ISO 4287:1997 Especificacioń geome trica de productos (GPS). Calidad Superficial: Me todo del perfil. Teŕminos, definiciones y paraḿetros del estado superficial. 2. UNE-EN ISO 3274:1996 Especificacioń geome trica de productos (GPS). Calidad Superficial: Me todo del perfil. Caracteriśticas nominales de los instrumentos de contacto (palpador). 3. UNE-EN ISO 4288:1996 Especificacioń geome trica de productos (GPS). Calidad Superficial: Me todo del perfil. Reglas y procedimientos par la evaluacioń del estado superficial. 4. UNE-EN ISO 11562:1996 Especificacioń geome trica de productos (GPS). Calidad Superficial: Me todo del perfil. Caracteriśticas metrolo gicas de los filtros corregidos en fase. 5. UNE-EN ISO 12085:1996 Especificacioń geome trica de productos (GPS). Calidad Superficial: Me todo del perfil. Para metros ligados a los detalles.

29 Rugosidad superficial ATRIBUTOS GEOMÉTRICOS

30 Rugosidad superficial ATRIBUTOS GEOMÉTRICOS

31 Rugosidad superficial ATRIBUTOS GEOMÉTRICOS

32 Rugosidad superficial ATRIBUTOS GEOMÉTRICOS

33 Rugosidad superficial ATRIBUTOS GEOMÉTRICOS