Curso-Medición Por Coordendas

Curso “ Medició dición n por p or Coordenada Coordenadas” s”

Objetivo El objetivo de este trabajo es instruir los conocimientos elementales que se deben comprender en la metrología dimensional y la metrología de coordenadas. La principal intención de este curso es proporcionar una base general sólida, sobre los requisitos generales para laboratorios de calibración y para el aseguramiento de resultados en máquinas de medición por coordenadas.

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1. Met r o l o g ía Di m en s i o n al Nuestro conocimiento de algo es incompleto si no logramos medirlo. William Thomson, Thoms on, Lord Lor d Kelvin Kelvi n / s. XVI XVIII II

Lo que no se mide, no se puede mejorar. E. W. W. Demi Deming ng La METROLOGÍA ha estado presente en los acontecimientos científicos c ientíficos y tecnológicos más relevantes en la historia universal, además es indispensable para una convivencia diaria en armonía, tratos comerciales justos, intercambios equitativos, etc. La longitud fue probablemente la primera prime ra medida medida que que se concibi concibió óy usó, basándose en un completo sistema de medidas antropomórficas.

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1. Met r o l o g ía Di m en s i o n al 1.1 La palabra METROLOGÍA proviene del griego: METRÓN: MEDIDA

LOGOS: TRATADO

Por lo tanto, la metrología es la ciencia de las mediciones. mediciones . La METROLOGÍA se clasifica por su: FUNCIÓN

CAMPO CIENTÍFICO

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1. Metrología Dimensional 1.2 La METROLOGÍA por su función se clasifica en: La METROLOGÍA LEGAL establece el cumplimiento de la legislación metrológica oficial como: La conservación y empleo de los patrones internacionales primarios y secundarios, así como mantener laboratorios oficiales que conserven estos patrones. La METROLOGÍA CIENTÍFICA busca y materializa los patrones más adecuados para los descubrimientos que se hagan en el futuro, seguir analizando el SI, etc. La realizan laboratorios autorizados; oficiales y privados, colaborando así también en la elaboración de normas. La METROLOGÍA INDUSTRIAL compete a laboratorios autorizados, quienes brindan el servicio de calibración de patrones y equipos a la industria y al comercio.

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1. Metrología Dimensional 1.3 La METROLOGÍA por su campo científico se clasifica en: METROLOGÍA DE MATERIALES

METROLOGÍA ELÉCTRICA

METROLOGÍA FÍSICA

METROLOGÍA MECÁNICA

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1. Metrología Dimensional 1.4 LA METROLOGÍA DE MATERIALES Se encarga de establecer la metodología que caracterice correctamente las propiedades químicas y físicas de Materiales de Referencia. METROLOGÍA DE METALES

METROLOGÍA DE CERÁMICOS

METROLOGÍA DE POLÍMEROS

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1. Metrología Dimensional 1.5 LA METROLOGÍA ELÉCTRICA Se encarga de establecer las técnicas de medición que determinen correctamente las magnitudes eléctricas y térmicas. METROLOGÍA DE MEDICIONES ELECTROMAGNÉTICAS

METROLOGÍA DE TERMOMETRÍA

METROLOGÍA DE TIEMPO Y FRECUENCIA

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1. Metrología Dimensional 1.6 LA METROLOGÍA FÍSICA Se encarga de establecer las técnicas de medición que determinen correctamente las magnitudes en óptica, radiometría, vibraciones y acústica. METROLOGÍA DE VIBRACIONES Y ACÚSTICA

METROLOGÍA DE ÓPTICA Y RADIOMETRÍA

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1. Metrología Dimensional 1.7 LA METROLOGÍA MECÁNICA Se encarga de establecer las técnicas de medición que determinen correctamente las magnitudes de masa; de flujo y volumen; de fuerza y presión y de dimensión. METROLOGÍA DE FUERZA Y PRESIÓN

METROLOGÍA DE FLUJO Y VOLUMEN

METROLOGÍA DE MASAS

METROLOGÍA DIMENSIONAL

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1. Metrología Dimensional 1.8 La Metrología Dimensional Se encarga de establecer las técnicas de medición que determinen correctamente las magnitudes de longitud, de ángulo, de geometría, de perfil y de geometría derivada como el área y el volumen, con el fin de garantizar mediciones analíticas confiables y con bajo nivel de incertidumbre en cualquier ámbito industrial.

Longitud

Distancia, radio y tamaño con superficies lisas y roscadas

 Ángulo

 Ángulo plano y sólido (individual y relacionado)

Perfil

Rugosidad Ondulación Primario Orillas

Primitiva

Planicidad, Rectitud, Redondez, Cilindricidad.

Compleja

Perfil de Línea , Perfil de Superficie.

Forma

Geometría

Orientación Posición

Localización Cabeceo

Paralelismo, Perpendicularidad,  Angularidad. Posición, Simetría, Concentricidad, Coaxialidad. Circular, Total. (radial y axial)

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1. Metrología Dimensional 1.9 El Sistema Internacional de Unidades (SI) El interés de cualquier medición es que tengan el mismo significado para cualquier persona en cualquier lugar del mundo. Desde hace tiempo ha sido preocupación del hombre establecer un sistema único de unidades de medición aceptado por todos. Sin embargo, esto originó diversos sistemas de unidades, los de uso más común son los siguientes: Sistema Métrico Decimal (Unidades de base de longitud y masa: metro y kilogramo, con sistema de división decimal.) Sistema MKS (Unidades de base de longitud, masa y tiempo: metro, kilogramo y segundo.) Sistema Inglés (Unidades de base de longitud, masa y tiempo: milla/yarda/pie/pulgada; libra y segundo.) Sistema CGS (centímetro, gramo y segundo.) Sistema Internacional de Unidades (SI)

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1. Metrología Dimensional 1.10 Las Unidades Básicas del SI Por acuerdo de la Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM), el sistema de unidades adoptado y recomendado actualmente, es el Sistema Internacional de Unidades (SI). El cual consta de las siguientes siete unidades de base o fundamentales, con su respectivo símbolo: Unidades básicas del SI Magnitud

Nombre

Símbolo

longitud

metro

m

masa

kilogramo

kg

tiempo

segundo

s

corriente eléctrica

ampere

A

temperatura

kelvin

K

cantidad de sustancia

mol

mol

intensidad luminosa

candela

cd

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1. Metrología Dimensional 1.11 Las Unidades Derivadas del SI Unidades derivadas del SI Magnitud

Nombre

Símbolo

ángulo plano

radián

rad

ángulo sólido

sterradián o estereorradián

sr  

Unidades derivadas del SI

Las unidades derivadas son producto de las unidades básicas sin los factores numéricos (Unidad de velocidad = metro / segundo), nótese que existen unidades derivadas “sin nomb re y símbolo especial”, y “con nomb re y símbolo especial”. En la tabla sólo se muestran algunos ejemplos, entre las cuales son de empleo común y de conocimiento general. ◄

Magnitud

Nombre

Símbolo

Fórmula

área

metro cuadrado

m²

volumen

metro cúbico

m³

velocidad

metro por segundo

m/s

aceleración

metro por segundo cuadrado

m/s²

potencia

watt

W

m².kg.s¯³

fuerza

newton

N

m.kg.s¯²

luminosidad

lux

lx

m².cd.sr 

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1. Metrología Dimensional 1.12 Las Unidades que no pertenecen al SI Existen algunas unidades que no pertenecen al SI, pero son de uso común por diversas razones. Por ejemplo; en la metrología dimensional la unidad "grado" se usa para indicar la magnitud de ángulo, en lugar del “radián” que es la unidad del SI. La CGPM ha adoptado las siguientes unidades para utilizarlas en el SI:

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1. Metrología Dimensional 1.13 Reglas generales para escritura de los símbolos de las unidades y los prefijos del SI Ejemplo de las reglas:

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1. Metrología Dimensional 1.14 Reglas adicionales de escritura Para el signo decimal y los números:

Para las fechas:

Para el horario del día:

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1. Metrología Dimensional 1.15 Los Prefijos del SI En general, la ciencia y la tecnología pusieron los prefijos delante de las unidades básicas para indicar la magnitud correcta. En lugar de escribir 0,000 001 m nosotros preferimos escribir 1.10-6 (uno por diez a la potencia de menos seis).

La CGPM adoptó una serie de 20 nombres y símbolos de prefijos para formar los múltiplos y submúltiplos decimales que cubren el siguiente intervalo:

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1. Metrología Dimensional 1.16 Unidades de la Metrología Dimensional en el SI La unidad de longitud en el SI es el metro (m), sin embargo, en la industria se suelen usar fracciones más pequeñas de esté. Por esta razón, se recomienda emplear prefijos de múltiplos y submúltiplos que dan incrementos de 1000. Por ejemplo; sabemos que un kilómetro (km) representa mil metros, pues el prefijo kilo equivale a 1000. En la metrología dimensional usamos principalmente los prefijos centi (c), mili (m), micro (µ), y en la actualidad también el prefijo nano (n): centímetro = 1 cm = 1.10 -2 m = 0,01 m = centésima parte del metro milímetro = 1 mm = 1.10 -3 m = 0,001 m = milésima parte del metro micrómetro = 1 µm = 1.10 -6 m = 0,000 001 m = millonésima parte del metro nanómetro = 1 nm = 1.10 -9 m = 0,000 000 001 m = billonésima parte del metro

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2. La Unidad de Longitud 2.1 La Definición de la Unidad de Longitud: El Metro Con excepción del kilogramo, las unidades básicas se definen por fenómenos físicos invariables. Por ejemplo, la definición actual del metro “es la longitud de la trayectoria recorrida por la luz en el vacío en un lapso de 1/299 792 458 de segundo”. Este tipo de definiciones; son periódicamente actualizadas y muy superiores a las que sustituyen, ya que permiten materializar la incertidumbre del primer eslabón en las cadenas de trazabilidad con incertidumbres cada vez más pequeñas. Las cuales no son un mero capricho o exceso de celo, sino el resultado de las cada vez más apremiantes necesidades de la ciencia y de la tecnología moderna. Desde luego, las definiciones inmateriales de la unidades serían inútiles sin la capacidad tecnológica para diseminar  cada unidad; es decir, para recorrer la cadena metrológica en sentido descendente, habiendo materializado su eslabón superior.

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2. La Unidad de Longitud 2.2 La luz como unidad de longitud

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2. La Unidad de Longitud 2.3 Carta de trazabilidad de los patrones de la unidad de longitud

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2. La Unidad de Longitud 2.4 La Diseminación Internacional de la Unidad de Longitud Por ejemplo, en longitud, las dimensiones de un grupo seleccionado de bloques patrón “viajeros” es medida mediante los interferómetros que posee cada laboratorio nacional. 1.10-15 femtómetros

Patrón primario de longitud (velocidad de la luz en el vació)

1.10-12 picómetros 1.10-9 nanómetros

CENAM, NIST, NRC, NPL, PTB, NRLM, KRISS, etc. (laser estabilizado al yodo) e (Interferómetros Laser) Calibración de Bloques Patrón, grado de exactitud 00 y K

1.10-9 nanómetros 1.10-6 micrómetros

Calibración y Medición por Comparación de Bloques Patrón, grado de exactitud 0, 1 y 2

1.10-6 micrómetros 1.10-3 milímetros

Laboratorio Industrial y Áreas de Control de Calidad Medición con Bloques Patrón, grado de exactitud 1 y 2

INCERTIDUMBRE

TRAZABILIDAD

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2. La Unidad de Longitud ENTIDAD RESPONSABLE

2.5 La Diseminación Nacional de la Unidad de Longitud CALIBRACIÓN POR BATIDO DE FRECUENCIAS CALIBRACIÓN INTERFEROMÉTRICA

LABORATORIO PRIMARIO

CALIBRACIÓN POR COMPARACIÓN

VERIFICACIÓN POR COMPARACIÓN LABORATORIO INDUSTRIAL O DE TALLER

LÍNEA DE PRODUCCIÓN

± 2,5x10-12 m

± 1,0x10-10 m LASER ESTABILIZADO EN FRECUENCIA NORMA ISO-3650

LABORATORIO SECUNDARIO

LASER DE He - Ne ESTABILIZADO EN FRECUENCIA AL YODO

INCERTIDUMBRE  APROXIMADA (referencia 100 mm)

NORMA ISO-3650

± 2,9x10-8 m BLOQUES PATRÓN DE REFRENCIA

BLOQUES PATRÓN DE CALIBRACIÓN BLOQUES DE INSPECCIÓN Y DE TALLER INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

MEDICIÓN DE PIEZA EN PRODUCCIÓN

± 1,1x10-7 m (0) ± 2,1x10-7 m (1) ± 4,0x10-7 m (2) ± 1,0x10-5 m (cal.) ± 6x10-6 m (mic.)

± 1,9x10-6 m

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2. La Unidad de Longitud 2.6 La Diseminación del SI

Estas y otras comparaciones son coordinadas por el Comité Internacional para Pesas y Medidas (CIPM), como órgano de dirección y asesoramiento; institución que posee una Conferencia General (CGPM), como órgano de decisión; y una Oficina Internacional (BIPM), como órgano de ejecución. BIPM EUROMET

COOMET NPL

SIM

 APMC

PTB CEM

IMGC

NRC

KRISS NIST

CENAM

NRLM

SADCMET

NLM

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2. La Unidad de Longitud 2.7 La Diseminación del SI en México En México el sistema nacional de mediciones se estratifica en tres niveles: El laboratorio primario, el Centro Nacional de Metrología (CENAM). Es el centro de excelencia en mediciones, cumple con las funciones de realización de unidades, custodia y desarrollo de patrones nacionales, diseminación de unidades, asesoría en metrología y servicios de calibración. El Sistema Nacional de Calibración (SNC) y el Sistema Nacional de Acreditación de Laboratorios de Pruebas (SINALP). Integra al conjunto de laboratorios acreditados para prestar servicios de calibración y pruebas. Éstos cumplen normas obligatorias y voluntarias, para su funcionamiento y reconocimiento ante diversos organismos oficiales, públicos y privados. Usuarios. Somos la industria, el comercio y la comunidad en general, todas las personas que hacemos uso de medidas en nuestras actividades cotidianas.

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2. La Unidad de Longitud 2.8 Trazabilidad

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2. La Unidad de Longitud 2.9 ¿ Cómo obtener trazabilidad ?

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2. La Unidad de Longitud 2.10 La materialización de la unidad de longitud

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2. La Unidad de Longitud 2.11 La fabricación de los B. P.

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2. La Unidad de Longitud 2.12 Los grados de exactitud para B. P.

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2. La Unidad de Longitud 2.13 Longitud por Interferometría Directa y por Comparación

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2. La Unidad de Longitud 2.14 Aplicaciones de los B. P.

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2. La Unidad de Longitud 2.15 Patrones pasa – no pasa La verificación dimensional de las piezas fabricadas, generalmente se realiza con instrumentos denominados calibres ó patrones de tolerancia “pasa” y “no pasa”. Muchas industrias los clasifican como: patrones de calibración, de inspección y de producción. Patrón pasa contiene la réplica física inversa de la dimensión a ser medida en su condición de material máximo permisible. Patrón no pasa contiene la réplica física inversa de la dimensión a ser medida en su condición de material mínimo aceptable. Los patrones pasa – no pasa, a su vez deben de tener tolerancias de fabricación (5% de la zona total de tolerancia). PASA

diámetro del tampón puede ser ligeramente mayor. diámetro del anillo puede ser ligeramente menor.

NO PASA

diámetro del tampón puede ser ligeramente menor. diámetro del anillo puede ser ligeramente mayor.

La norma más completa de ISO para la inspección de límites y calibres es la norma ISO R-1938. Está norma especifica desde las reglas generales en la aplicación de patrones y calibres hasta las tolerancias de fabricación utilizadas para cada aplicación de estos.

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2. La Unidad de Longitud 2.16 Otros patrones de longitud Existen diversos patrones de longitud

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2. La Unidad de Longitud 2.17 La medición angular  Las mediciones angulares forman parte importante de la metrología dimensional y frecuentemente se dividen en dos métodos: la división angular del círculo y las mediciones angulares referidas a los patrones de longitud. El primer método es el que define el ángulo recto como el comprendido entre dos líneas rectas que se cortan formando ángulos adyacentes iguales; a este ángulo se le asigna el valor de un recto . El punto de intersección se considera el centro de un círculo imaginario que esta siendo subdividido, de ahí el nombre de división angular del círculo.

Para subdividir el ángulo recto en unidades, hay dos sistemas: el sexagesimal y el centesimal. En el sexagesimal , que es el generalmente más empleado, el ángulo recto se divide en 90 unidades, llamadas grados (°). Cada grado se divide en 60 unidades, llamados minutos (´) y cada minuto en 60 unidades, llamados segundos (´´).

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2. La Unidad de Longitud 2.17 La medición angular  En el sistema centesimal ideado por Lagrange en el siglo XVIII, el ángulo recto se divide en 100 unidades, llamadas grados (g). Cada grado se divide en 100 unidades, llamados minutos (c), y cada minuto en 100 unidades, llamados segundos (c c).

El segundo método define al radian como el ángulo comprendido entre dos radios de un círculo y que intersecan sobre la circunferencia de este círculo, un arco de longitud igual al radio. En este método resulta evidente la forma en que la magnitud angular deriva de la longitudinal.

En el SI, el ángulo plano se considera como unidad derivada y como unidad emplea el radian (rad). Sin embargo, esta unidad es muy grande e impráctica desde el punto de vista de instrumentación y mecanización, así que el sistema empleado y aceptado por el SI es el sist ema sexagesimal. Entre ambos sistemas de unidades existe una relación exacta: 360° = 2¶ rad

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2. La Unidad de Longitud 2.18 Bloques patrón angulares Son bloques patrón similares a los bloques patrón plano-paralelos, la diferencia entre ambos es que los bloques patrón plano-paralelos materializan la unidad de longitud y los bloques angulares materializan un ángulo entre dos caras planas.

Con ellos es posible casi formar cualquier ángulo con intervalo de 1´´ (324 000 ángulos posibles), ya que estos bloques se componen tanto en adición como en sustracción.

Según norma Federal GGG-G-15a, los bloques: Grado laboratorio: ± 0,25´´; Grado inspección: ± 0,5´´ y Grado taller: ± 1´´.

La exactitud de estos bloques patrón depende del grado de fabricación de estos, normalmente sus caras lapeadas tienen planitudes mejores a 0,2 µm, el error de piramidalidad no debe ser mayor a 30´´ y sus desviaciones respecto al valor nominal dependen del grado y norma de fabricación.  Algunos ejemplos típicos de su aplicación son: Calibración de bloques patrón angulares de menor grado en conjunto con un auto-colimador; inspección de mesas inclinadas; calibración de escalas circulares de mesas rotatorias y cabezales divisores; calibración y/o medición de prismas; proveen un ángulo de referencia para cualquier aplicación.

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2. La Unidad de Longitud 2.19 Instrumentos de medición de longitud Existen diversos instrumentos para realizar mediciones de longitudes externas o internas

Según norma ISO 8512 parte 1 y 2

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2. La Uni Unida dad d de Longi Lon gitu tud d 2.20 Instrumentos de medición de ángulo Existen diversos instrumentos para realizar mediciones mediciones angulares externas o internas Regla o barra de senos

Escalas circulares

Escuadras y reglas

Mesa indexa

Goniómetro

Bloque y escuadra de exactitud

Cabezal divisor

Nivel de burbuja

Mesa rotatoria

Calibrador de plantilla

Nivel e interferómetro laser 

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3. Máq u i n as de med med i c i ó n 3.1 Máquinas En el amplio campo de la metrología dimensional, se pueden citar algunas máquinas de uso común y de alta versatilidad v ersatilidad y exactitud. Estas máquinas son instrumentos de medición que van desde un eje hasta siete ejes de medición.

3.2 Máquinas universales de medición Este tipo de máquina permiten medir en ocasiones en dos coordenadas y también en una tercera coordenada. A su vez permite controles no solo en el plano sino además en el espacio, ya que pueden tener hasta 5 ejes de medición. Por su versatilidad son llamadas en ocasiones máquinas universales de medición. Estas máquinas son de alta exactitud que efectúan mediciones de longitudes por el método de comparación mecánica. Están diseñadas para realizar mediciones externas e internas de tampones, anillos y piezas que tengan superficies planas, roscadas, esféricas, cilíndricas o cónicas; con resoluciones hasta de 0,01 µm.

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3. Máq u i n as de med med i c i ó n 3.3 Máquinas de un eje Este tipo de máquinas de un solo eje son los calibradores de indicadores de cuadrante y los calibradores de bloques patrón que pueden ser con resoluciones desde 0,01 µm hasta 1 µm ó más. Estos instrumentos son muy sencillos sencillos de utilizar y ofrecen facilidad para calibrar calibrar a los indicadores inductivos. inductivos. El principio de medición consiste en el avance avance de un tornillo micrométrico previamente calibrado.

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3. Máquinas de medición 3.4 Máquinas de redondez La máquinas de medición de formas son de alta exactitud de medición, usualmente con resoluciones de 0,01 µm. Estas son mejor conocidas como máquinas de medición de redondez, debido a su movimiento básico de medición circular con desplazamiento horizontal y vertical. Este tipo de máquinas tienen normalmente de 6 a 8 ejes de medición. Gracias a las mediciones de redondez se pueden observar vibraciones y desgaste en piezas individuales o ensambladas, ruido en los análisis y lo más importante la redondez requerida para su función específica.

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3. Máquinas de medición 3.5 Máquinas de perfil Sabemos que todas las piezas están formadas por elementos geométricos que tienen dimensión, posición y dirección. Por lo tanto cada elemento geométrico tiene una forma geométrica, pero además tiene un perfil de rugosidad y ondulación específico. Por ello la medición de rugosidad (acabado) y contorno es tan importante como la medición de forma, y se puede realizar desde un solo plano de medición hasta una topografía en tres dimensiones. En la medición de acabado y contorno se utilizan también máquinas de alta exactitud de medición, usualmente con resoluciones desde 0,001µm hasta 0,01 µm ó más. Poseen normalmente una unidad de medición para acabado y otra para perfil con sus puntas respectivas, sin embargo las máquinas actuales tienen la capacidad de efectuarla con la misma unidad y las mismas puntas, aunque esto dependerá principalmente de la especificación técnica a evaluar.

Punta de diamante de 90° de ángulo y de 5 µm de radio para evaluar acabado de las camisas de monobloque.

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3. Máquinas de medición 3.6 Máquinas de óptica En la medición de piezas por óptica se utilizan máquinas de medición de alta exactitud en dos o tres dimensiones, usualmente con resoluciones desde 0,05 µm hasta 0,001 mm ó más. Poseen tres ejes de medición y un cabezal multisensor de medición, integrado por un sensor laser, un sensor óptico ó cámara y un palpador mecánico de contacto. O dos ejes de medición y un sensor óptico. Evalúan piezas metálicas y plásticas de geometría prismática compleja y exacta. Estas máquinas están sustituyendo a los comparadores ópticos de amplificación por proyección, del tipo de iluminación horizontal, vertical ascendente y vertical descendente. Debido a que son muy superiores en exactitud, versatilidad y velocidad de medición.

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4. Máquinas de coordenadas 4.1 Concepto Las máquinas con tres ejes de medición son llamadas máquinas de medición por coordenadas (CMM) y pueden medir en los tres ejes de medición al mismo tiempo. Esto hace que estas máquinas prácticamente sean capaces de medir las piezas de geometría compleja. Actualmente casi no hay piezas fabricadas cuyas dimensiones no sean medibles con una CMM. Las CMM fueron creadas mediante la modificación de las máquinas-herramienta (M-H). Las CMM y las M-H tienen en común que están equipadas con tres guías mutuamente perpendiculares las cuáles están provistas de escalas de medición y representan los ejes de un sistema cartesiano de coordenadas. En las M-H, la herramienta de corte se posiciona mediante estas escalas para maquinar, mientras que las CMM se posiciona el palpador sobre la superficie de la pieza a medir y las coordenadas del palpador pueden ser definidas. Aunado esto al progreso inmenso de los ordenadores, ha impulsado a las técnicas de medición por coordenadas, haciendo un almacenamiento automático de datos y una rápida evaluación de las más complejas combinaciones de análisis.

Principio de la técnica de medición por coordenadas La técnica de 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 (rectas, planos, círculos, puntos, esferas, ángulos, etc.) en un equipo de procesamiento de datos.

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4. Máquinas de coordenadas 4.2 Componentes principales

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4. Máquinas de coordenadas 4.3 El sistema de coordenadas: Cartesiano  A través del sistema de coordenadas se controlan los movimientos de la máquina en una medición. El sistema cartesiano inventado por el famoso filosofo y matemático francés René Descartes alrededor del año 1600, permitió localizar elementos geométricos (EG) referente a otros EG sobre la pieza a medir, llamada comúnmente pieza de trabajo (PT). El sistema de coordenadas es igual al mapa de elevación mostrado, en donde se registra la localización de cada elemento referente a los otros. Esta combinación de número, letra y elevación es llamada coordenada y registra inequívocamente un lugar específico referente a todos los otros. Por ejemplo, la localización del cuarto del Hotel al que se debe llegar desde la estación del tren (origen). La localización registra las coordenadas 4-E-3 sobre el mapa, y corresponden a los ejes X, Y y Z sobre la máquina. A través de éstas coordenadas unívocas, se registra la localización del cuarto específico del Hotel Ritz y no otra localización sobre el mapa.

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4. Máquinas de coordenadas 4.4 Los sistemas de coordenadas: Cilíndrico y Esférico

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4. Máquinas de coordenadas 4.5 Los sistemas de coordenadas: Máquina y Pieza

El sistema de coordenadas máquina Son los ejes X, Y y Z relativos a los ejes de movimiento de la máquina, orientados viendo de frente a la máquina. De izquierda a derecha el eje positivo X, del frente hacia atrás el eje positivo Y, y de abajo hacia arriba el eje positivo Z, instalados rectangularmente entre sí; es decir, a 90°.

El sistema de coord enadas pieza Son los 3 ejes relativos a los elementos dato ó elementos origen de la PT, los cuales se sitúan paralelamente a los ejes de la máquina por medio de la alineación matemática que realiza el ordenador a través del software. Previamente se recomienda hacer una aproximación física paralela de la PT, respecto a los ejes de la máquina.

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4. Máquinas de coordenadas 4.6 La alineación matemática de la PT La PT a medir está colocada de manera inclinada, girada y sin origen sobre la mesa de medición de la CMM. Debido a esto, antes de comenzar una medición tiene que hacerse la alineación de la PT en forma paralela respecto a los ejes de la CMM. Esto se logra con la alineación matemática. La PT se inclina, se gira y se pone a cero matemáticamente hasta que ciertos EG quedan paralelos a los ejes de la CMM.

PT

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4. Máquinas de coordenadas 4.7 Las transformaciones en el espacio: Traslación y Rotación Si desplazamos un sistema de coordenadas (la traslación), el origen se desplaza en la dirección de los ejes X, Y y Z. El juego de los tres números desplazado (X,Y,Z) se llama vector de traslación.

 Aquí el sistema de coordenadas “O1" se transforma en el sistema de coordenadas “O2" desplazando +X, +Y y +Z.

Si rotamos un sistema de coordenadas (la rotación), se gira en los ejes X, Y y Z. Aquí el sistema de coordenadas se transforma girando en el eje Z con un ángulo positivo de 45°, y medir la distancia entre centros de los agujeros.

Para determinar el giro positivo de un eje rotado es recomendable emplear la regla del dedo pulgar derecho: Cuando se intenta tocar con el dedo pulgar derecho la parte más baja de los otros cuatro dedos, este gira en sentido contrario a las manecillas del reloj, indicando la dirección del giro positivo matemáticamente hablando.

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4. Máquinas de coordenadas 4.8 La regla de la mano derecha Podemos describir el sistema de coordenadas de la CMM con la regla de la mano derecha. El dedo pulgar representa el eje X positivo, el dedo índice representa el eje Y positivo (el dedo índice debe formar un ángulo rectangular con respecto al dedo pulgar) y el dedo medio representa el eje Z positivo. Así de esta manera, los dedos corresponden a los 3 ejes del sistema de coordenadas de la CMM. No importa cómo se gire la mano derecha con esta posición de los dedos, se puede determinar siempre inequívocamente la dirección positiva del eje Z, así como la sucesión de los ejes; el eje X representa el eje primario, el eje Y representa el eje secundario y el eje Z representa el eje terciario. La CMM usa un palpador para medir EG sobre la PT. Cada EG de la PT es único para el sistema de coordenadas de la CMM. La CMM combina los EG medidos para constituir otros EG, y éstos a su vez pueden ser relacionados con todos los otros EG de la PT.

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4. Máquinas de coordenadas 4.9 La medición, construcción y relación de los EG

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4. Máquinas de coordenadas 4.10 Las relaciones geométricas entre los EG Las relaciones geométricas entre dos elementos se emplean cuando las dimensiones que se desea controlar no dependen de un solo elemento (como coordenadas de posición, diámetros, etc.), sino que: implican dos elementos (como las distancias y los ángulos), o bien: 

se refieren a elementos que, sin ser mesurables (como aristas, vértices, etc.), se pueden obtener mediante procedimientos de cálculo geométrico (como las intersecciones, proyecciones y simetrías). 

En cada relación geométrica entre dos elementos se crea un tercer elemento (punto, círculo, línea o plano, etc.). El formato de salida predeterminado del elemento calculado en la CMM, comprende las dimensiones más significativas. No confundir las relaciones geométricas con las GD&T

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4. Máquinas de coordenadas 4.11 Las dimensiones metrológicamente significativas de los EG

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4. Máquinas de coordenadas 4.12 Principio de palpado de los EG

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4. Máquinas de coordenadas 4.13 Los tipos de CMMs Puente

Puente fijo

Columna

Puente móvil

Columna móvil

Repisa ó Brazo horizontal

Un brazo

Doble brazo

Columna fija

Pilares

6 Pilares

Sist. coordenado esférico y cil índrico

Esférico (Brazo articulado 3D)

Cilíndrico (Brazo articulado 2D)

Doble pilar bajo

Doble pilar alto

Sist. coordenado espacial

Universal CMM (Laser tracker)

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4. Máquinas de coordenadas 4.14 Los sistemas de palpación de las CMMs Cabezal fijo de contacto

Cabezal articulado de contacto

Cabezal multisensor de contacto y de no-contacto

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5. Requisitos generales de CMMs 5.1 La incertidumbre de las CMMs  A pesar de todos los esfuerzos de los fabricantes de CMMs por asegurar resultados de medición de alta exactitud, aún son instrumentos de medición afectados con incertidumbre. La incertidumbre de medición se produce por las guías, los almacenajes, los cojinetes, y se aumenta particularmente por los impulsos y la exactitud a lo largo del sistema de medición de longitud de los ejes móviles. Por lo tanto las CMMs son examinadas por los fabricantes antes de la entrega en la posición de cada eje. Detectando así los errores geométricos que definen los errores sistemáticos de una CMM. Los errores sistemáticos, que son dependientes en la posición de cada eje, se corrigen con la ayuda del mapa de compensación. El mapa de compensación está por lo tanto en cada CMM individual y diferente, puesto que siempre se presentan diferencias en la fabricación de cada CMM, así como en su respectivo funcionamiento acorde al uso y cuidado específico.

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5. Requisitos generales de CMMs 5.2 Los 21 errores geométricos de las CMMs 9 Errores de Rotación:

6 errores de Linealidad:

Rxx ; Rxy ; Rxz

Dxy ; Dxz

Ryx ; Ryy ; Ryz

Dyx ; Dyz

Rzx ; Rzy ; Rzz

Dzx ; Dzy

3 Errores de Escuadramiento: XY ≠ 90° YZ

≠

90°

ZX

≠

90°

3 Errores de Exactitud Lineal: Dxx Dyy Dzz

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5. Requisitos generales de CMMs 5.3 ¿Es suficiente con calibrar las CMMs? No, ya que debe entenderse la diferencia entre Ajustar, Calibrar y Certificar una CMM.  Ajustar  Es corregir de manera mecánica y a través de software los errores geométricos de las CMMs. Inicialmente se hace la “corrección burda”; que es corregir mecánicamente varios errores, ya que es prácticamente imposible eliminar el error. Posteriormente se hace la “corrección fina” a través del software, recolectando los 21 errores geométricos e introduciéndolos en el mapa de compensación de la CMM. Calibrar  Es verificar el desempeño volumétrico de la CMM. Es decir, no se hace ningún ajuste mecánico o por software. El procedimiento es medir un patrón materializado unidimensional o bidimensional calibrado y reportar las diferencias de las dimensiones del patrón respecto a las reportadas por la CMM. Certificar  Calibrar y certificar es la misma operación, si bien con la diferencia de la incertidumbre de medición; ya que normalmente es más baja en la certificación que en la calibración. Por consiguiente la certificación sólo puede realizarla un laboratorio de calibración (LC) primario, en México es el CENAM, y sólo esté entrega certificados de calibración. Por tanto los LC secundarios entregan informes de calibración. ¡ Así que el usuario encargado (UE) debe exigir la calibración completa de la CMM al LC; es decir, qué ajuste y calibre la CMM. Además el UE debe ejecutar la verificación intermedia y la inspección periódica de la CMM, porque en conjunto con la calibración se requieren para el aseguramiento de resultados en CMMs !

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5. Requisitos generales de CMMs 5.4 Error de indicación de una CMM (E) Más allá de los errores introducidos en el mapa de compensación, todavía no hay naturalmente influencias sistemáticas coincidentes e invariables de las CMMs en los resultados de medición. Para tener una idea somera de la incertidumbre de medición dimensional de una CMM, los fabricantes y LC dan a conocer el error máximo permisible de indicación de una CMM (MPEE) según ISO 10360-2, establecido en una de tres formas:

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5. Requisitos generales de CMMs 5.5 Error máximo permisible de indicación de una CMM (MPEE) Veamos un ejemplo para la forma más usual: El fabricante indica que A =2 µm y K =400 mm/µm y hacemos mediciones en una L =200 mm. Entonces la incertidumbre de medición dimensional MPEE = ± ( 2 + 200/400 ) = ± 2,5 µm. Esto significa que todos los valores medidos o resultados de medición de la CMM, están afectados con una incertidumbre de 2,5 µm máximo.

¡La tarea de cada buen LC y UE es investigar y establecer las influencias de la incertidumbre para medir con la más baja incertidumbre posible! Porque cuanto más grande sea la incertidumbre de medición, cuanto más inexacto es el resultado de medición de la CMM.

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5. Requisitos generales de CMMs 5.6 Errores inherentes de las CMMs En la tabla siguiente se indican los diferentes errores de las CMM según ISO 10360-1:2000: #

Identificación

Descripción

9.1

E

Error de indicación de una CMM para medición dimensional

9.2

MPEE

Error máximo permisible de indicación de una CMM para medición dimensional

9.3

P

Error de palpado

9.4

MPEP

Error máximo permisible de palpado

9.5

FR

Error radial con cuatro ejes

9.6

FT

Error tangencial con cuatro ejes

9.7

FA

Error axial con cuatro ejes

9.8

MPEFR

Error máximo permisible radial con cuatro ejes

9.9

MPEFT

Error máximo permisible tangencial con cuatro ejes

9.10

MPEFA

Error máximo permisible axial con cuatro ejes

9.11

Tij

Error de palpado continuo

9.12

MPETij

Error máximo permisible de palpado continuo

9.13

t

Tiempo del ensayo con palpado continuo

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5. Requisitos generales de CMMs 5.6 Errores inherentes de las CMMs (Continuación y Conclusión de Tabla) #

Identificación

Descripción

9.14

MPTt

Tiempo máximo permisible para el ensayo de palpado continuo

9.15

MF

Error de forma del sistema de palpado múltiple con un arreglo fijo de palpadores múltiples

9.16

MS

Error de dimensión de un sistema de palpado con un arreglo fijo de palpador(es) múltiple(s)

9.17

ML

Error de posición del arreglo fijo de palpadores múltiples con palpador fijo

9.18

MPEMF

Error máximo permisible de forma del sistema de palpado con un arreglo fijo de palpadores múltiples

9.19

MPEMS

Error máximo permisible de dimensión de un sistema de palpado con un arreglo fijo de palpadores múltiples

9.20

MPEML

Error máximo permisible de posición de un sistema de palpado con un arreglo fijo de palpador(es) múltiple(s)

9.21

AF

Error de forma de un sistema articulado de palpado

9.22

AS

Error de dimensión del sistema articulado de palpado

9.23

AL

Error de posición del sistema articulado de palpado

9.24

MPE AF

Error máximo permisible de forma para sistema articulado de palpado

9.25

MPE AS

Error máximo permisible de dimensión para un sistema articulado de palpado

9.26

MPE AL

Error máximo permisible de posición para un sistema articulado de palpado

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5. Requisitos generales de CMMs 5.7 Influencias de la incertidumbre de medición de las CMMs Humedad y Conformación de suciedad geometría compleja P     Iluminación y Propiedades mecánicas i     e    Sistema antivibratorio A     (Tensión, torsión, dureza) z   a    distribución Software de medición m    C     Mapa de compensación y M     Temperatura del área y b    Microestructura, poros, d     e    i     de la pieza de trabajo e   n    M     t     ajuste mecánico grietas, aspereza r   a    Vibración, Radiación e t     e    Determinación correcta Coeficiente de expansión b    a    Interferencias de los errores inherentes del material   j     o    electromagnéticas Trazabilidad Desviaciones de la Salidas y retornos de apropiada geometría por la fabricación aire acondicionado

Sistema de palpado y de compensación

Selección y cambio     ó   n     i de palpadores     i   c Colocación y fijación    d de la pieza de trabajo    e     M Efecto del filtro    e

   d

   a Número y distribución     i    g  de puntos     t   e    a Método de     t   r    s medición     E

Educación Experiencia Integridad Calificación

Planeamiento de la verificación

   o    g      l   o     ó     t   r    e     M

Incertidumbre de medición dimensional

Peso del análisis de pareto

 A

B

C

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5. Requisitos generales de CMMs 5.8 La exactitud de las CMMs  Además de la apropiada calibración, debe comprobarse el desempeño óptimo de la CMM a través del ensayo de aceptación, los resultados obtenidos deben cubrir satisfactoriamente las metas de repetibilidad y reproducibilidad, basadas en los errores inherentes de la CMM.

I Caso I:

II

III

CMM NO EXACTA. No tiene repetibilidad ni reproducibilidad.

Caso II: CMM NO EXACTA. Tiene repetibilidad, pero no tiene reproducibilidad. Caso III: CMM E X A C T A. Tiene repetibilidad y reproducibilidad.

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5. Requisitos generales de CMMs 5.9 Tabla comparativa de normas vigentes para prueba de CMMs Las normas y guías no son del todo iguales, en la tabla se muestran sus principales diferencias: País

Norma / Guía

Tipo de artefacto

Descripción general

 Alemania

VDI/VDE 2617

Bloques patrón; Regla de pasos; Laser; Placa de esferas

9 líneas de medición con 5 longitudes de medición (10 veces c/u). Una parte para mesas rotatorias.

Estados Unidos

 ASME B89.4.1-1997 (Revision of ASME B89.1.12M-1990)

Barra de esferas; Regla de pasos; Laser 

Barra de esferas para verificar la incertidumbre volumétrica (20 posiciones), la regla de pasos y laser para incertidumbre lineal. Incluye la mesa rotatoria.

Italia

UNI

Bloques patrón; Placa de esferas

Colocación de la placa de esferas en diferentes posiciones.

Japón

JIS 7440

Bloques patrón; Regla de pasos

8 líneas de medición con 5 longitudes de medición (5 veces c/u).

 Asociación de Fab. de CMM

CMMA

Bloques patrón

9 líneas de medición con 3 longitudes de medición (3 veces c/u).

Internacional

ISO/DIS 10360-2 (Parte 2)

Bloques patrón; Regla de pasos; Barra de esferas

7 líneas de medición con 5 longitudes de medición (3 veces c/u). Tiene 5 partes más, es la más completa en cuanto a la diversidad de aplicaciones en CMMs.

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5. Requisitos generales de CMMs 5.10 Pruebas de calidad que se efectúan a las CMMs Tres son los principales tipos de prueba de calidad efectuados a las CMMs:

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5. Requisitos generales de CMMs 5.11 Exigencias de los tres tipos de prueba de calidad La inspección periódica y la verificación intermedia requieren el uso indispensable de patrones calibrados, mientras que la calibración no lo requiere, en el caso de utilizar una técnica de auto-calibración generada salvo la necesidad de un patrón auxiliar de calibrado. La calibración completa y la verificación intermedia producen resultados dotados de valor oficial y requieren por ende reconocimiento oficial del LC que la efectúa. La inspección periódica en cambio, es una acción interna del UE y no requiere ninguna formalidad externa.  Actualmente la verificación intermedia ó ensayo de aceptación, y la inspección periódica son perfectamente factibles, también en términos de reconocimiento oficial, el reconocimiento para la calibración completa no es aún posible, no obstante se esta trabajando arduamente en ello por parte de los laboratorios primarios y los especialistas de fama internacional. La calibración completa es mucho más compleja que las otras, y no hay todavía un acuerdo definitivo a nivel internacional al respecto. Con todo; este lineamiento define claramente que la calibración completa es la operación de ajustar y calibrar la CMM, el tipo de prueba que aplique el LC para tal fin, debe basarla en la norma ISO 10360 y en el presente documento.

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5. Requisitos generales de CMMs 5.12 Los patrones para la calibración y la verificación de CMMs Los patrones materializados dimensionalmente comúnmente empleados son: PUs para la calibración completa Regla de pasos

Barra de esferas

PBs para la verificación intermedia Placa de esferas

Cuerpo universal

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5. Requisitos generales de CMMs 5.13 Los patrones para la inspección periódica de CMMs Los patrones materializados dimensionalmente comúnmente empleados son: Esfera de referencia (La caracterización del sistema de palpado)

Patrones de ensayo (Placa, dos esferas, cuerpo universal, unidad de ensayo)

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5. Requisitos generales de CMMs 5.14 Exigencias de los patrones para las de pruebas de CMMs Para la prueba de calibración completa, el tamaño más largo del patrón materializado dimensional; ya sea cualquier PU debe ser por lo menos 66% de la diagonal espacial más larga del volumen de medición. Para la prueba de verificación intermedia, el tamaño más corto del patrón materializado dimensional; ya sea cualquier PB debe ser no menos del 34% de la diagonal espacial más larga del volumen de medición. Para la prueba de inspección periódica, el tamaño más corto del patrón materializado dimensional; ya sea cualquier PE debe ser no menos del 17% de la diagonal espacial más larga del volumen de medición. Cada longitud del patrón materializado dimensional se calibrará y la incertidumbre de la calibración será tenida en cuenta al demostrar la conformidad o la noconformidad de la CMM con la especificación.

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5. Requisitos generales de CMMs 5.15 Condiciones ambientales para los laboratorios de metrología Las condiciones ambientales para los laboratorios de calibración (LC) están fijadas en el inciso 6.6. Pero estas pueden ser no tan estrictas para los laboratorios de metrología (LM), ya que usualmente sólo realizan la actividad de verificación, aunque está posibilidad no exime de fijar condiciones ambientales seguras. Por ello es sumamente importante realizar las mediciones y calibraciones en un ambiente adecuado, para evitar que variaciones de los parámetros ambientales o interferencias externas influyan en los resultados de la medición de una manera no aceptable. De la misma manera es importante restringir el acceso a está área para evitar influencias humanas no controladas en el sistema de medición o daños al mismo. Para despreciar las influencias por vibraciones es necesario que todos los instrumentos de medición tengan un sistema antivibratorio o una cimentación especial, máxime si se encuentra el laboratorio dentro o junto a la línea de producción. Para despreciar las influencias por iluminación es necesario que la distribución de las lámparas del alumbrado no queden sobre los instrumentos; es decir, siempre alrededor de estos. Y puede ser como mínimo entre 700 y 800 luxes a nivel del escritorio de trabajo. Para despreciar las influencias por temperatura debe tenerse en cuenta que está es la variable de influencia más relevante en Metrología Dimensional (MD). Por lo tanto la temperatura de referencia normalizada es de 20 °C, y todo LM debe garantizar esta temperatura como máximo en ± 2 °C. Y para LC en ± 1 °C.

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5. Requisitos generales de CMMs 5.15 Condiciones ambientales para los laboratorios de metrología Cualquier laboratorio de MD debe garantizar está temperatura de referencia normalizada, dentro del recinto del laboratorio y en el transcurso del día. Para esto el laboratorio debe contar con instrumentación para monitorear la temperatura ambiente con una resolución de al menos 0,5 °C, al menos en la zona de trabajo, y para demostrarlo debe guardar un registro de varias lecturas por día que permita elaborar gráficas. En caso de que el laboratorio apague la climatización durante los fines de semana u otro periodo, debe especificar en sus procedimientos el tiempo de estabilización necesario para poder comenzar a medir y calibrar , el cual no podrá ser inferior a dos horas y en caso de utilizar instrumentos de grandes dimensiones o mayor exactitud, debe especificar tiempos mayores. En caso de calibración de patrones o instrumentos de alta exactitud, como bloques o anillos patrón, por ejemplo, es necesario un control de temperatura en la zona de calibración de ± 0,5 °C; recomendándose además monitorear este control con un instrumento calibrado con resolución de 0,01 °C, de acuerdo al tipo de instrumento o patrón bajo calibración y de la incertidumbre que de dicho servicio se declare. Para los servicios en sitio, es necesario contar con un termómetro con resolución de 0,1 °C para registrar durante el proceso de calibración al menos la temperatura del patrón y del equipo bajo calibración . Es de vital relevancia monitorear, controlar y registrar las condiciones ambientales y el mantenimiento cotidiano del laboratorio para facilitar la correcta ejecución de las mediciones y calibraciones.

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5. Requisitos generales de CMMs 5.15 Condiciones ambientales para los laboratorios de metrología La humedad debe de mantenerse dentro de un intervalo de 45 a 65% de humedad relativa. Es recomendable que el laboratorio cuente con un instrumento para monitorear esta variable. Para despreciar las influencias por contaminación es necesario que el área este separada de actividades incompatibles, tenga exclusas para evitar los cambios bruscos de temperatura y entrada del aire exterior. La unión entre techo, pared y piso debe ser redonda para evitar la acumulación de polvo. El sistema de climatización debe tener la capacidad adecuada al del recinto del LM, salidas y retornos de aire correctamente distribuidos. Es importante que el sistema de climatización cuente con medios para filtrar el aire, ya que las partículas de polvo pueden poner en riesgo la exactitud de las mediciones y calibraciones. Se considera suficiente el uso de filtros que impidan el paso de partículas mayores a 5 µm. Para mantener la estabilidad de los instrumentos de medición y evitar las variaciones eléctricas, es muy recomendable que el laboratorio cuente con una unidad para regular la tensión eléctrica; que en caso de falla de la red eléctrica, permita continuar trabajando para guardar las mediciones en ejecución y cerrar el sistema informático en forma normal. Se debe tener un área separada del recinto del laboratorio para atemperar las piezas de serie o de trabajo a medir o calibrar, así como para revisar y asegurar que estén libres de rebabas, suciedad, daños y defectos; es decir, las piezas deben estar totalmente limpias y terminadas en orden para su evaluación dimensional .

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5. Requisitos generales de CMMs 5.16 Requisitos de los tres tipos de prueba de calidad En esté inciso se explican los “ Requisitos generales para la calibración completa, la verificación intermedia y la inspección periódica” de las CMMs. El desarrollo de los tres tipos de prueba de calidad debe ejecutarse acorde a la normativa internacional ISO 10360 “ Especificaciones Geométricas de Producto (EGP) – Ensayos de aceptación y reverificación para máquinas de medici ón por coordenadas (CMM)". Está describe los procedimientos detallados de las pruebas para las diversas aplicaciones de una CMM, tal como para determinar el error máximo permisible de indicación de una CMM para medición dimensional, el error máximo permisible de palpación, etc.  Antes de comprar, calibrar o modernizar una CMM, es ciertamente útil estar habituado con los principios de ISO 10360. Los siguientes requisitos generales son una breve Metrología a esta norma, con algunos ejemplos. No se intenta mostrar de manera completa, si no sólo presentar los puntos re levantes de está. Por lo anterior es importante obtener la norma internacional para un entendimiento e implementación mejor.

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5. Requisitos generales de CMMs 5.16.1 Requisitos para la calibración completa de las CMMs 5.16.1.1 Parte 1: “Vocabulario” La parte ISO 10360–1 define todos los términos pertinentes de CMMs, por ejemplo “Sistema de palpado“, “Volumen de medición” o “Esfera de referencia". Esta parte no se muestra aquí con más detalle. Pero debe estudiarse completamente, ya que también en esta parte se definen entre otros términos, los diferentes tipos de errores inherentes de las CMMs (Véase inciso 5.6). 5.16.1.2 Parte 2: “CMMs usadas para medición de dimensiones lineales” La parte ISO 10360–2 aplica a cualquier tipo de construcción de CMMs con dirección manual, parcialmente automática o completamente automática, con sistema de palpación fijo o articulado de contacto para cualquier tipo de arreglo de palpadores múltiples, y con sistema de palpación fijo o articulado de no-contacto de sensor laser y óptico. El UE debe mantener calibrada la CMM acorde a la frecuencia que tiene establecida. Debe solicitar la calibración completa con el tamaño apropiado del PU calibrado (Véase inciso 5.14), esté debe tener la incertidumbre y la trazabilidad suficiente acorde a los requerimientos específicos del sistema total de la CMM, y además debe solicitar las pruebas de las partes –3, –4, –5 y –6 que dicho sistema requiera. El LC debe ejecutar la calibración completa del sistema total de la CMM; es decir, primero ajustará mecánicamente varios errores, después recolectará los 21 errores geométricos y los introducirá en el mapa de compensación de la CMM, por último ejecutará la prueba de calibración.

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5. Requisitos generales de CMMs 5.16.1 Requisitos para la calibración completa de las CMMs 5.16.1.2 Parte 2: “CMMs usadas para medición de dimensiones lineales” (Continuación de Inciso) Está parte define las especificaciones básicas: E, MPEE, P y MPEP. 5 longitudes de medición se tiene que medir 3 veces cada una, en 7 direcciones diferentes en el espacio. Todos los resultados deben estar dentro de la especificación “MPEE"

“E” especifica el error de la CMM en la medición de las distancias o de los diámetros.

Una esfera de alta exactitud se tiene que medir con 25 palpaciones igualmente distribuidas. Todos los resultados deben estar dentro de la especificación “MPEP“. “P” especifica el error de la CMM en medición de forma, por ejemplo: Rectitud, Planitud, Redondez, Cilindricidad y Curvas libres.

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5. Requisitos generales de CMMs 5.16.1 Requisitos para la calibración completa de las CMMs 5.16.1.2 Parte 2: “CMMs usadas para medición de dimensiones lineales” (Continuación y Conclusión de Inciso) Es posible qué el LC que ejecute la calibración completa de la CMM, haga una prueba de mayor contenido informativo y complejidad, siempre y cuando efectué dicha prueba con apego a una norma vigente establecida ó a un método de medición normalizado ó no normalizado validado y acreditado. Los requisitos generales suplementarios de la calibración completa de cada CMM, pueden ser asignados por el fabricante o el UE de la CMM. Tales especificaciones deben estar fijadas en el manual de calidad de la empresa en el sentido de las normativas vigentes con la que este implantado su sistema de gestión de calidad respectivo o en el detalle de condiciones elaborado por el UE de la CMM. El LC debe asegurarse que se hayan considerado todas las influencias de palpación y posición en el espacio del volumen de medición de la CMM. El ensayo de aceptación debe ser ejecutado por el UE en caso de tener el patrón y método apropiado para tal fin, en caso contrario debe ejecutarla un LC distinto al que realice la calibración de la CMM. Con el objetivo de examen final para aceptar o rechazar el servicio de calibración respectivo. El LC debe entregar el “Informe de calibración” al UE de la CMM, acorde a lo especificado en la norma NMX–EC–17025–IMNC–2006, además con lo particularizado por el UE en el detalle de condiciones.

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5. Requisitos generales de CMMs 5.16.1 Requisitos para la calibración completa de las CMMs 5.16.1.3 Parte 3: “CMMs con el eje de una mesa rotatoria como el cuarto eje ” La parte ISO 10360–3 define los errores de la medición de una CMM utilizada en combinación con una mesa rotatoria. Normalmente no es útil aislar los errores de la mesa rotaria de otras fuentes de error de la CMM. Está parte define las especificaciones básicas: FR, FT, FA, MPEFR, MPEFT y MPEFA.

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5. Requisitos generales de CMMs 5.16.1 Requisitos para la calibración completa de las CMMs 5.16.1.4 Parte 4: “CMMs usadas en modo scanning de medición” La parte ISO 10360–4 aplica a todas las CMMs con la capacidad de medición de palpado continuo (High-Speed-Scanning). Define los errores de una CMM cuando usa el modo scanning. Está parte define las especificaciones básicas: Tij, MPETij, t y MPT t.

Una esfera de alta exactitud se tiene que medir en 4 líneas definidas. Entonces se calcula una esfera relativa a las líneas y en total a los puntos tomados. Todos los resultados deben estar dentro de la especificación “MPE Tij“.

“Tij” especifica el error de la CMM en la medición de forma en modo scanning, por ejemplo: Rectitud, Planitud, Redondez, Cilindricidad y Curvas libres.

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5. Requisitos generales de CMMs 5.16.1 Requisitos para la calibración completa de las CMMs 5.16.1.5 Parte 5: “CMMs usando sistemas de palpación con palpadores múltiples” La parte ISO 10360–5 define los errores obtenidos por una CMM, al medir el mismo objeto o pieza de trabajo por diferentes sistemas de palpado fijo o articulado con cualquier tipo de palpadores múltiples. Está parte define las especificaciones básicas: MF, MS, ML, MPEMF, MPEMS y MPEML.  AF, AS, AL, MPE AF, MPE AS y MPE AL.

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5. Requisitos generales de CMMs 5.16.1 Requisitos para la calibración completa de las CMMs 5.16.1.5 Parte 5: “CMMs usando sistemas de palpación con palpadores múltiples” (Conclusión de Inciso) Ejemplo: La inspección de una pieza de trabajo por diferente CMM, utilizando palpadores múltiples.

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5. Requisitos generales de CMMs 5.16.1 Requisitos para la calibración completa de las CMMs 5.16.1.6 Parte 6: “Estimación de errores de computo Gaussiano de características asociadas” La parte ISO 10360–6 define un método para probar el software utilizado para computar las características asociadas de los elementos geométricos desde la medición de sus coordenadas. Esta parte no se muestra aquí con más detalle. Pero debe estudiarse completamente, ya que influye en el eslabón 5 de la cadena de normas sobre tamaño, distancia, radio, ángulo, forma, orientación, localización, cabeceo y datos en la matriz general EGP, como se ilustra gráficamente a continuación:

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5. Requisitos generales de CMMs 5.16.1 Requisitos para la calibración completa de las CMMs 5.16.1.6 Parte 6: “Estimación de errores de computo Gaussiano de características asociadas” (Conclusión de Inciso) NORMAS GLOBALES EGP MATRIZ GENERAL EGP Número de vínculo Tamaño Distancia Radio  Ángulo

NORMAS FUNDAMENTALES EGP

Forma de una línea independiente de un dato Forma de una superficie independiente de un dato de referencia Forma de una superficie dependiente de un dato de referencia Orientación Localización Cabeceo circular  Cabeceo total Datos de Referencia Perfil de Rugosidad Perfil de Ondulación Perfil Primario Bordes, orillas

1

2

3

4

5

6

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5. Requisitos generales de CMMs 5.16.2 Requisitos para la verificación intermedia de las CMMs El ensayo de aceptación debe realizarse para verificar periódicamente que él nivel de desempeño de la CMM se mantiene en condiciones adecuadas, debido a lo anterior está prueba se denomina también como verificación intermedia. Con está se aprecia si la CMM cumple o no cumple con la especificación del fabricante. Dicho de otro modo, si mantiene su desempeño en orden o no en orden. Pero además, el ensayo de aceptación tiene obligatoriamente el objetivo de examen final que debe efectuarse a una CMM al momento de comprarla, de calibrarla, de repararla o de modernizarla; en el cual el UE tiene el derecho de confirmar las especificaciones declaradas por el fabricante ó el LC para aceptar o rechazar el servicio respectivo que haya realizado. Debido a que existen diversos modos de verificar las especificaciones de una CMM, por ejemplo la especificación del error en la medición de distancia punto a punto, es necesario de común acuerdo referirse a alguna norma o guía técnica nacional o internacional para que no exista ambigüedad en el tipo de ensayo de aceptación aplicado. Las normas y guías indicadas en el inciso 6.9, difieren entre ellas, pero todas son basadas sobre la misma filosofía: medir algunos patrones materializados dimensionales calibrados como la barra de pasos, la barra de esferas, la placa de esferas, etc., con un número fijo de posiciones en el volumen de medición de la CMM. Si todas las mediciones de distancia punto a punto obtenidas con un pequeño margen de error preestablecido, están contenidas dentro de las especificaciones de la CMM a verificar entonces, el ensayo de aceptación se considera aceptable.

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5. Requisitos generales de CMMs 5.16.2 Requisitos para la verificación intermedia de las CMMs El UE de la CMM debe realizar el ensayo de aceptación con la frecuencia que establezca acorde al uso y cuidado específico, ó en el caso de que la CMM haya sido calibrada, reparada o modernizada. El ensayo de aceptación de la CMM debe ser efectuado antes y después la calibración completa de la CMM para demostrar el nivel de desempeño antes y después de su calibración y la capacidad del LC. En la ejecución del ensayo de aceptación debe utilizarse el tamaño apropiado del PB calibrado (Véase inciso 6.14), esté debe tener la incertidumbre y la trazabilidad suficiente acorde a los requerimientos específicos del sistema total de la CMM. En caso de que el UE no tenga un patrón calibrado y método apropiado para efectuar el ensayo de aceptación de la CMM, esté debe ser ejecutado por un LC distinto al que realice la calibración, y debe demostrar la conformidad de las especificaciones del fabricante o del UE de la CMM. Si el UE de la CMM ejecuta el ensayo de aceptación; el tipo de ensayo de aceptación aplicado debe estar fijado clara y detalladamente en el manual de calidad de la empresa en el sentido de las normativas vigentes con la que este implantado su sistema de gestión de calidad respectivo. Si el LC ejecuta el ensayo de aceptación de la CMM; el tipo de ensayo de aceptación aplicado debe estar fijado clara y detalladamente en su manual de calidad en el sentido de las normativas vigentes con la que este implantado su sistema de gestión de calidad respectivo, por último debe entregar el “Informe de calibración” correspondiente del ensayo de aceptación que efectuó al UE de la CMM.

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5. Requisitos generales de CMMs 5.16.3 Requisitos para la inspección periódica de las CMMs Es responsabilidad del UE de la CMM, encargarse del funcionamiento perdurable óptimo y correcto de la CMM bajo todas las condiciones ambientales existentes en planta. El UE de la CMM debe asegurares de caracterizar el sistema de palpación fijo o articulado de contacto y de no-contacto de la CMM antes de efectuar cualquier tarea de medición con está; es decir, debe calibrar y recalibrar (cualificar o recualificar) con la esfera de referencia el arreglo de palpadores múltiples individuales y combinados, así como los sensores laser u ópticos que utilice en sus diversas tareas de medición acorde al sistema total de la CMM. Las calibraciones de palpadores o sensores deben poderse ejecutar en modo manual, semiautomático y automático. La inspección periódica debe ser rápida y sencilla tal que pueda ser ejecutada por el UE de la CMM en el menor tiempo posible y en intervalos cortos de tiempo, para asegurar y mantener bajo constante control metrológico la CMM y garantizar la confiabilidad y exactitud de los resultados de medición respectivos; además de facilitar la confianza plena del UE en el buen funcionamiento de la CMM. La inspección periódica no debe ser exhaustiva, no esta basada en una teoría muy refinada; normalmente no tiene ni el soporte de una normalización reconocida, cualquier empresa que posea una CMM debe realizar su propio procedimiento de inspección periódica, por ejemplo al inicio de cada semana o de cada día o cuando se tiene la sospecha de que la CMM pueda tener alguna anomalía, o bien según las condiciones ambientales del lugar donde se tiene y acorde a la frecuencia de uso.

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5. Requisitos generales de CMMs 5.16.3 Requisitos para la inspección periódica de las CMMs Un factible procedimiento consiste en medir una patrón de ensayo calibrado como puede ser una unidad de ensayo (véase inciso 6.13) un número de terminado de veces y en distintas posiciones críticas, por ejemplo algunas diagonales, y verificar que las desviaciones medidas estén dentro de una tolerancia preestablecida. En la ejecución de la inspección periódica debe utilizarse el tamaño apropiado del PE calibrado (Véase inciso 6.14), esté debe tener la incertidumbre y la trazabilidad suficiente acorde a los requerimientos específicos del sistema total de la CMM. El procedimiento de inspección periódica aplicado debe estar integrado clara y detalladamente en el manual de calidad de la empresa en el sentido de las normativas vigentes con la que este implantado su sistema de gestión de calidad respectivo. Deben preverse medidas de capacitación adecuadas para todos los usuarios (operarios, programadores, administradores y personal de mantenimiento) que se encarguen de manera directa o indirecta, manejo o mantenimiento de la CMM, para garantizar un nivel adecuado de desempeño.

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5. Requisitos generales de CMMs 5.17 Normas referentes a la incertidumbre de medición NMX-CH-140-IMNC 2002 "Guía para la expresión de la Incertidumbre en las mediciones”, equivalente a “Guide to the Expression or Uncertainty in Measurement, BIPM, lEC, IFCC, ISO, IUPAC, lUPAP, OIML (1995)". ISO 14253-1:1998 Geometrical product specifications (GPS) - Inspection by measurement of workpieces and measuring equipment - Part 1: Decision rules for proving conformance or non-conformance with specification. ISO/TS 14253-2:1999 Geometrical product specifications (GPS) - Inspection by measurement of workpieces and measuring equipment - Part 2: Guide to the estimation of uncertainty in GPS measurement, in calibration of measuring equipment and in product verification. ISO/TS 14253-3:2002 Geometrical product specifications (GPS) - Inspection by measurement of workpieces and measuring equipment - Part 3: Guidelines for achieving agreements on measurement uncertainty statements. VDI/VDE 2627 Messräume – Klassifisierung und Kenngrössen Planung und Ausführung - Measuring rooms – clasification & characteristics. ISO 23165 Geometrical Product specifications (GPS) -Guide to the evaluation of CMM test uncertainty. Estas normas deben de tenerse muy en cuenta para realizar la estimación de la in certidumb re en las CMMs.

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6. Requisitos generales de laboratorios 6.1 Objetivo

En este inciso se explican los requisitos generales que debe cumplir aquel LC que pretenda ser reconocido como técnicamente competente, para obtener su acreditación ante la ema.

6.2 Términos LC  Aquella instalación que opera en una localidad específicamente determinada y dispone del equipo necesario y personal calificado para efectuar mediciones, verificaciones de instrumentos o equipos de medición, que puede además realizar, en su caso, servicios de calibración desplazándose a los diferentes sitios de operación solicitantes del servicio de acuerdo a sus recursos. Informe de medición o calibración Documento que presenta los resultados obtenidos de las mediciones realizadas y otra información relevante de las mismas.  Autorización Reconocimiento oficial que la DGN a través de la ema otorga a un LC que ha demostrado su competencia técnica e imparcialidad para pertenecer al SNC y al SINALP. Evaluador de laboratorios. Persona reconocida por la ema que lleva acabo alguna o todas las funciones relacionadas con la evaluación del LC. Representante autorizado Es la persona nombrada por el LC para representarlo en todos los asuntos relacionados con la autorización y es en estos términos el enlace entre el LC y la ema. Responsable técnico Es la persona responsable del área metrológica propuesta por el LC, autorizada por la ema, para firmar y endosar los informes de medición emitidos por el LC autorizado.

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6. Requisitos generales de laboratorios 6.3 Requisitos generales Contar con Manuales de Calidad y Procedimientos, debidamente actualizados acorde a la norma mexicana NMX––EC–17025–IMNC–2006 “ Requisitos generales para la competencia de los laboratorios d e ensayo y de calibración” , y acreditados ante la ema. El Manual de Calidad debe contemplar claramente el objetivo y el alcance, el organigrama y la definición de responsabilidades, así como las política de calidad y las metas del laboratorio. El Manual de Procedimientos debe contener los procedimientos administrativos y técnicos del LC. Los Procedimientos Administr ativos ó Relativos a la Gestión deben estar implantados para llevar el control de los instrumentos, registros de calidad, registros técnicos, certificados de calibración, cálculo de incertidumbre, normas nacionales e internacionales de referencia, así como los expedientes del mismo personal. Es decir, todo soporte administrativo relacionado con el buen funcionamiento del laboratorio, debe de estar respaldado en “como hacerlo por escrito”, los documentos que se describen. Los Procedimientos Técnicos de Calibración deben estar implantados para llevar a cabo las calibraciones de los instrumentos de medición de las diferentes áreas metrológicas, generalmente deben estar basados en normas nacionales o internacionales, o en métodos de medición validados suficientemente con información técnica sobre la repetibilidad de los resultados obtenidos. Estos Manuales definen y describen el sistema de gestión de calidad respectivo de cada laboratorio, y para acreditarse como técnicamente competente deben estar acorde a esta norma mexicana.

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6. Req u i s i t o s ge g en er al es de d e l ab o rat rat o rio ri o s 6.4 Requisitos relativos a la gestión (Cláusula 4) 4.1 Organización 4.2 Sistema de gestión 4.3 Control de los documentos 4.4 Revisión de los pedidos, ofertas y contratos 4.5 Subcontratación de ensayos y de calibraciones 4.6 Compras de servicios y de suministros 4.7 Servicio al cliente 4.8 Quejas 4.9 Control de trabajos de ensayos o de calibraciones no conformes 4.10 Mejora 4.11 Acciones correctivas 4.12 Acciones preventivas 4.13 Control de los registros 4.14 Auditorías internas 4.15 Revisiones por la dirección

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6. Req u i s i t o s ge g en er al es de d e l ab o rat rat o rio ri o s 6.5 Requisitos técnicos (Cláusula 5) 5.1 Generalidades 5.2 Personal 5.3 Instalaciones y condiciones ambientales 5.4 Métodos de ensayo y de calibración y validación de los métodos 5.5 Equipos 5.6 Trazabilidad de las mediciones 5.7 Muestreo 5.8 Manipulación de los ítems de ensayo o de calibración 5.9 Aseguramiento de la calidad calidad de los resultados de ensayo y de calibración 5.10 Informe de los resultados Si los LC cumplen con los requisitos de esta norma mexicana, ellos operarán un sistema de gestión de calidad para sus actividades de calibración, que también satisface los requisitos de la norma NMX–CC–003–IMNC (ISO 9001).

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6. Req u i s i t o s ge g en er al es de d e l ab o rat rat o rio ri o s 6.6 Condiciones ambientales para los LC regladas por el SNC