Guía de evaluación y criterios de conformidad para los sistemas de palpadores múltiples y articulados

Transcripción

1 Ingeniería Midexacto S.C. Guía de evaluación y criterios de conformidad para los sistemas de palpadores múltiples y articulados Ing. Rubén G. Galindo Ing. Antonio González Varela NACMA-3 / AMMC Septiembre 2009

2 Objetivo Presentar pruebas de evaluación para sistemas de palpadores múltiples y sistemas articulados. Proponer criterios de conformidad para estos sistemas en las CMMs.

3 Introducción La versatilidad y efectividad de sistemas de palpado múltiple o articulado, justifican su existencia en la gran mayoría de las CMMs, brindan facilidad y excelentes posibilidades de palpado a los usuarios.

4 Introducción Para conocer de la exactitud e incertidumbre de las mediciones, es necesario evaluar el desempeño dimensional de la CMM y del sistema de palpado. Las condiciones y pruebas descritas en las normas ISO e ISO nos ayudan a definir el comportamiento geométrico de las CMMs

5 Normativa ISO La norma ISO define condiciones y pruebas para evaluar sistemas de puntas múltiples de palpado o sistemas articulados, nos ayuda a determinar: -Errores de posicionado -Errores de tamaño -Errores de forma

6 Error de Posicionado ML / AL Este error se produce cuando se recupera una punta calibrada después de sufrir un cambio o una articulación. Nos dice que tanto repite en posición un sistema de puntas después de haber sufrido un cambio.

7 Error de Tamaño MS / AS Es la diferencia existente entre el diámetro medido y el valor calibrado de una esfera patrón, se calcula una esfera con 125 puntos de palpado.

8 Error de Forma MF / AF Es la desviación de los puntos medidos con respecto a una forma esférica perfecta, es la diferencia entre el radio del punto más lejano con el radio del punto más cercano al centro de la esfera. Error de forma = Rmax - Rmin

9 Ejecución de la prueba Las pruebas de la ISO consisten principalmente en medir cinco veces una esfera patrón, palpando 25 puntos con una punta o posición articulada diferente cada vez.

10 Para un sistema de palpado articulado

11 Es importante definir la longitud del palpador en la prueba, ya que se pueden utilizar diferentes longitudes para tener mas información de cómo se desempeña el sistema múltiple de puntas de palpado o sistema articulado

12 Ejemplo Se utilizo un sistema articulado de palpación, con Lpe =0, se midió una esfera patrón calibrada con 25 puntos para cada una de las posiciones articuladas, con los siguientes resultados: Posición X Y Z Diámetro 1 (A 0, B 0) 0,0000 0,0000-0, , (A 90, B 0) -0,0008-0,0025 0, , (A 90, B 90) 0,0001-0,0040-0, , (A 90, B 180) 0,0031-0,0035-0, , (A 90, B -90) 0,0055-0,0015 0, ,9973 Intervalo 0,0063 0,0040 0,0058

13 Resultados del ejemplo El error de posicionado AL, es el mayor de los intervalos de posición de cada uno de los ejes X, Y, Z Posición X Y Z Diámetro 1 (A 0, B 0) 0,0000 0,0000-0, , (A 90, B 0) -0,0008-0,0025 0, , (A 90, B 90) 0,0001-0,0040-0, , (A 90, B 180) 0,0031-0,0035-0, , (A 90, B -90) 0,0055-0,0015 0, ,9973 Intervalo 0,0063 0,0040 0,0058 Entonces AL = 0,0063 mm

14 Resultados del ejemplo El error de tamaño AS y el error de forma AF, se obtienen calculando una esfera con los puntos medidos en las cinco esferas (25 * 5 = 125). AS es la desviación en diámetro con respecto al valor calibrado de la esfera patrón, Si la esfera tiene diámetro calibrado de 24,9992 mm Posición X Y Z Día. Err. Forma 125 Pts. 0,0008-0,0028-0, ,9973 0,0104 Entonces, AS = 24, ,9973 = 0,0019 mm y AF = 0,0104

15 Una vez que encontramos los valores de desempeño del sistema de múltiples puntas o sistema articulado de palpado, surgen las siguientes preguntas Los resultados son aceptables?. no aceptables? El sistema de múltiples puntas o articulado es el correcto para la CMM que estamos empleando?

16 Desviación mm La máquina de medición por coordenadas (CMM) y el sistema de palpado forman un conjunto, primero se deberá verificar la CMM para saber si cumple con las especificaciones del fabricante o las expectativas del usuario, después se podrá evaluar el sistema de palpado MPEE = +/- A + B*L 1a. Med. 2a. Med. 3a. Med. Promed io U sup.

17 Criterios de conformidad Para establecer los criterios de conformidad de los sistemas de palpado, usaremos la expresión del error de indicación para mediciones de tamaño de la CMM. MPEE = +/- A + B*L Las constantes A y B, toman diferentes valores de acuerdo con el desempeño dimensional de cada CMM

18 Criterios de conformidad Para el error de posicionado ML o AL se propone: (ML o AL) / MPEE <= 1,5 donde: ML o AL es el error de posicionado medido MPEE es el máximo error permisible en tamaño Para el error de tamaño de palpado MS o AS (MS o AS) / (0,5*MPEE) <= 1,5

19 Criterios de conformidad Para el error de forma MF o AF se propone: (MF o AF) / (MPEE + MPEP ) <= 1,5 donde: MPEE MPEP es el máximo error permisible en tamaño es el máximo error permisible de palpado

20 CMM1 MPEE = +/- 2,8 + 3,3L/1000 µm MPEp = 5,0 µm Sist. articulado: PH10MQ Palpador : TP20 L : 266 mm Modo : CNC

21 CMM2 MPEE = +/ ,3L/1000 µm MPEp = 18,0 µm Sist. articulado: PH10M Palpador : TP6 L : 290 mm Modo : CNC

22 CMM3 MPEE = +/- 5,0 + 6L/1000 µm MPEp = 5,0 µm Sist. articulado: PH10M Palpador : TP20 L : 276 mm Modo : CNC

23 CMM4 MPEE = +/ L/1000 µm MPEp = 20,0 µm Sist. articulado: PH10M Palpador : TP2 L : 310 mm Modo : CNC

24 CMM5 MPEE = +/ L/1000 µm MPEp = 5,0 µm Sist. articulado: PH10M Palpador : TP200 L : 296 mm Modo : CNC

25 CMM6 MPEE = +/- 4,5 + 5L/1000 µm MPEp = 6,0 µm Sist. articulado: PH9A Palpador : TP2 L : 264 mm Modo : CNC

26 CMM7 MPEE = +/- 2,7 + 3,3L/1000 µm MPEp = 2,5 µm Sist. Fijo L Modo : VAST : 90 mm : CNC

27 CMM8 MPEE = +/- 2,7 + 3,3L/1000 µm MPEp = 2,5 µm Sist. Fijo L Modo : VAST : 90 mm : CNC

28 Resumen de especificaciones MAQUINA MPE E L (mm) MPE E MPE P CMM 1 2,8+3,3L/ ,7 5 CMM L/ ,7 18 CMM 3 5+6L/ ,7 5 CMM L/ ,3 20 CMM 5 5+6L/ ,8 5 CMM 6 4,5+5L/ ,8 6 CMM 7 2,7+3,3L/ ,0 2,5 CMM 8 2,7+3,3L/ ,0 2,5 Nota: L= mm otros valores en µm.

29 Resultados de las mediciones ISO MAQUINA Error de posición ML o AL Error de tamaño MS o AS Error de forma MF o AF CMM 1 6,1 1,2 11,8 CMM CMM 3 4,3 5,1 12,5 CMM ,9 CMM 5 22,1 2,3 27,6 CMM CMM 7 2,3 1,4 7,2 CMM 8 2,2 1,5 6,7 Nota: Valores en µm.

30 Evaluación del error de posición ML o AL Criterio propuesto (ML o AL) / MPEE <= 1,5 MODELO MPE E MPE P Error de posición ML o AL (ML o AL) / MPE E Estado CMM 1 3,7 5 6,1 1,7 Reg. CMM 2 33, ,9 Ok CMM 3 6,7 5 4,3 0,6 Ok CMM 4 34, ,1 Ok CMM 5 6,8 5 22,1 3,3 Alerta CMM 6 5, ,6 Alerta CMM 7 3,0 2,5 2,3 0,8 Ok CMM 8 3,0 2,5 2,2 0,7 Ok

31 Evaluación del error de posición ML o AL 3.5 (ML o AL) / MPE E CMM 1 CMM 2 CMM 3 CMM 4 CMM 5 CMM 6 CMM 7 CMM 8

32 Evaluación del error de Tamaño MS o AS Criterio propuesto (MS o AS) / 0,5*MPEE <= 1,5 MODELO MPE E MPE P Error de Tamaño MS o AS (MS o AS)/0,5*MPE E Estado CMM 1 3,7 5 1,2 0,7 Ok CMM 2 33, ,5 Ok CMM 3 6,7 5 5,1 1,5 Ok CMM 4 34, ,7 Ok CMM 5 6,8 5 2,3 0,7 Ok CMM 6 5, ,7 Ok CMM 7 3,0 2,5 1,4 0,9 Ok CMM 8 3,0 2,5 1,5 1,0 Ok

33 Evaluación del error de Tamaño MS o AS 1.6 (MS o AS) / (0,5*MPE E ) CMM 1 CMM 2 CMM 3 CMM 4 CMM 5 CMM 6 CMM 7 CMM 8

34 Evaluación del error de Forma MF o AF Criterio (MF o AF) / (MPEE + MPEP)<= 1,5 MODELO MPE E MPE P Error de Forma MF o AF (MF o AF)/ (MPE E +MPE P ) Estado CMM 1 3,7 5 11,8 1,4 Ok CMM 2 33, ,0 Ok CMM 3 6,7 5 12,5 1,1 Ok CMM 4 34, ,9 0,2 Ok CMM 5 6,8 5 27,6 2,3 Alerta CMM 6 5, ,5 Alerta CMM 7 3,0 2,5 7,2 1,3 Ok CMM 8 3,0 2,5 6,7 1,2 Ok

35 Evaluación del error de Forma MF o AF 3.0 (MF o AF) / (MPE E + MPE P ) CMM 1 CMM 2 CMM 3 CMM 4 CMM 5 CMM 6 CMM 7 CMM 8

36 5) Conclusiones De acuerdo a los criterios propuestos, relaciones con valores por debajo de 1 se puede considerar como sistemas de palpado muy adecuados a la CMM, entre 1 y 1,5 es un sistema aceptable y relaciones superiores a 1,5 requieren atención. Todos los sistemas de palpado son fuente de incertidumbre para los resultados dimensionales de las CMMs, los errores detectados en la prueba, deja claro que deben ser considerados en la incertidumbre de la medición.

37 5) Conclusiones La CMM número 5, que da errores de posicionado y de forma altos en el estudio, tiene de un cabezal articulado con más de 20 años de uso, funciona bastante bien, pero ya no repite bien las posiciones! En general los errores de tamaño se aceptan de acuerdo a los criterios de conformidad propuestos, hay que hacer notar que el tamaño de la esfera patrón es calculado con un método matemático como el de mínimos cuadrados.

38 Muchas gracias por su atención.. Ingeniería Midexacto S.C.