Mesa de Coordenadas

 

“

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

Lic. LILI JANNET CARRASCO TUESTA

Responsable del Laboratorio  de  Longitud y Angulo  Servicio Nacional de Metrología MAYO‐2014

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C ONTENIDO

1. GENERAL ALID IDAD ADE ES DE LAS ASMAQU MAQUIN INAS AS DE MEDIC ICION ION POR C OORDENAD ADAS AS (M (MM MC ) 2. MMC -IN -IND DEC OP OPII 3. TRAZABILID IDA AD 4. C AL ALIB IBRAC ACIO ION N DE IN INS STRUME MENT NTOS 4. OTRAS PROXI XIMAS MASAP APL LIC ICAC ACIONE IONES

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¿QUE ES UNA MA MAQ QUINA DE MED MEDIC ICIO ION N PO POR C OORDENADA NADAS? •   Es un una a maq maqui uina na que empl emplea ea c ompo omponen nenttes móvi óvilles que

se tr tra a sla d a n a lo la rgo d e g guí uía a s c o n rrec ec o rrid o s o rto go gona nalles es,, parra medi pa edirr una pi piez eza a po porr deter determ mina c ión d de e lla a s c oor oordena denada das s X, Y y Z de los pun punttos de la misma . •   La s c oo oorrdenad denada a s de llos os pun punttos se det deter erm mina n c on un pa pallpa pado dorr

(de c ont onta a c to o sin él él)) y un s siistema d e med ediic ión d el d es esp p la za mient ento o (esc (es c a la ), que s se ee encuent ncuentrra en c ca a da uno d de e llos os ejes ejes..

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Generalidades de las Máquinas de Medición por  Coordenadas

Realizan lizan en modo auto automátic mático o o ma manual nual medicio mediciones nes dimens dimensionale ionaless y •   Rea de desviaciones de la regularidad geométrica de objetos de forma simple o compleja. control trol de un programa de •   Pueden operar de manera automática, bajo el con medición previamente registrado sobre un ordenador.

•   Son idón idóneas eas en las me medicion diciones es repetitiv repetitivas as en tiempo rreal eal en los sistemas flexibles de producción. día ía puede decir decirse se q que ue ccasi asi no hay piez piezas as mecan mecanizada izadass •   Hoy en d cuyass magnitud cuya magnitudes es dimens dimensionale ionaless no sean medibles con una CMM.

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C LASIFICA IC AC ION ION D DE E MMC

1. M A N U UA AL

2. AU AUT TOMATIC O 3. CN CNC C 4. J OY OYS STIC K 

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Tipos de Máquinas de Medición por  Coordenadas

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

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Tipos de Máquinas de Medición por  Coordenadas Puente móvil

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Tipos de Máquinas de Medición por  Coordenadas Puente fijo

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

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Tipos de Máquinas de Medición por  Coordenadas

Brazo horizontal

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Tipos de Máquinas de Medición por  Coordenadas Doble brazo horizontal

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Tipos de Máquinas de Medición por  Coordenadas Pórtico

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Tipos de Máquinas de Medición por  Coordenadas La MMC cubre alcances de medida muy amplios:

•   Modelos compactos para medición de piezas muy pequeñas  (piezas muy pequeñas  de  relojería fina). •   Modelos de gran capacidad para medición de grandes volúmenes  (fuselaje completo de un aeroplano) 

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Partes de una MMC Una CMM esta constituida por cuatro subsistemas

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Una MMC esta constituida por cuatro subsistemas 1. Estr Estruc uctu turra mecánica que sirve de soporte a tres cuerpos  rígidos (carros), libres de moverse a lo largo de una terna de ejes cartesianos ortogonales (aunque son numerosas las máquinas dotadas de un cuarto eje rotante y numerosas las máquinas no cartesianas); la estructura contiene  también los dispositivos necesarios para determinar la posición de cualquiera de los carros a lo largo de la dirección de movimiento.

2. Un sistema de palpación tal que sea capaz de registrar  puntos de interés sobre el objeto del cual se quieren conocer dimensiones y geometría, asociando a cualquier punto una terna de coordenadas leídas sobre dispositivos de la estructura mecánica. 3. Un sistema de mando de la CMM controlado por un ordenador. 4. Un sistema software que efectúa cálculos de tipo geométrico a partir de valores de coordenadas de los puntos individuales del sistema  2. SNM ‐ Lic. Jannet Carrasco  2014‐05

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La estructura mecánica de una MMC

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

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Estructura mecánica de la MMC  ‐ INDECOPI

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

 

 

   

 

   

 

 

 

Los palpadores de de contacto envían  al sistema  controlse diferencian según el tipo de señal que

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Sistema de palpado de la MMC

•   Señal de tipo on‐of  (interrupción de energía)    Alta velocidad    Error en la dirección de contacto con la pieza, a causa de la anisotropía 

del comportamiento del palpador

•   Señal proporcional a la desviación  que el palpador sufre del posición  de reposo seguida del contacto.    Baja velocidad    Alta exactitud

   Problemas debido al hecho que el palpador

viene a ser como

una pequeña CMM

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

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

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

bajo costo con respecto al sistema mecánico, pero de un alto valor para el funcionamiento  de la máquina.

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

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Software de una MMC  ‐ INDECOPI Calypso

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Escalas de medición de una MMC 

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Tipos de materiales empleados en la  construcción de una MMC

Amplia gama de materiales son empleados para construir CMM, en el diseño  de éstas se consideran los criterios siguientes:

• • • • • •

           

Coeficiente de expansión térmica Conductividad térmica Resistencia al desgaste Estabilidad dimensional en el tiempo Rigidez Masa

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

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Cojinetes de una MMC

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

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Principio de la técnica de medición con una  MMC La técnica de medición por coordenadas implica:

‐   El registro de una pieza con una técnica de medición punto a punto,  asignando a cada uno de éstos una terna de coordenadas en un sistema  cartesiano.

‐   La vinculación numérica de las coordenadas asignadas a los puntos con una geometría espacial completa de la pieza (puntos, rectas, planos, circunferencias, cilindros, conos, esferas etc.) en un equipo de procesamiento de datos.

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Principio de la técnica de medición con una  MMC

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Principio de la técnica de medición con una  MMC

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

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Algunas desventajas en la técnica de medir  con una MMC

Sin embargo, también se pueden mencionar algunas desventajas en la técnica de medir por coordenadas:

‐   Alto costo, tanto por la CMM como por el acondicionamiento del lugar. ‐   Personal calificado. ‐   Largo tiempo de entrenamiento. y programación(en caso de que sea programable) ‐‐    Largo  tiempo  de  preparación Mediciones  en  un  solo punto.    ‐   Hasta ahora no hay una estrategia uniforme de medición.

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MMC  ‐ INDECOPI MODELO : CONTURA G2 7/7/6 RDS Direct MARCA : CARL ZEISS INDUSTRIAL METROLOGY, LLC Longitudes  máximas de medición: Eje X  : 700 mm 

    

 

 

Eje Eje YZ :: 700 600 mm mm

EMP en los tres ejes de medición: 1,8 µm 

Control de medición con palpado por barrido, basado en PC y gabinete externo  (preparada  para adecuación futura para medición óptica VISCAN ) Juegos de palpadores de diámetros de 0,3 mm a 5 mm  con extensiones que van desde 4 mm a 100 mm Sofware Sofwa re Calypso Calypso (basa (basado do en CAD) SNM ‐ Lic. Jannet Carrasco  2014‐05

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TRAZABILIDAD

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TRAZABILIDAD MMC‐INDECOPI

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TRAZABILIDAD MMC‐INDECOPI

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TRAZABILIDAD MMC‐INDECOPI

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TRAZABILIDAD MMC‐INDECOPI

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TRAZABILIDAD MMC‐INDECOPI

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CALIBRACION DE INSTRUMENTOS (Patrones de diámetro interno y externo)

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CALIBRACION DE INSTRUMENTOS

Modo de palpado:

1. Se Sele lecc cció ión n de palpador a utilizar.  2. Ca Calib librración ación del palpador seleccionado.  3. Palpador Palpador int interca ercambiabl mbiable. e. 

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CALIBRACION DE INSTRUMENTOS

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CALIBRACION DE INSTRUMENTOS

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CALIBRACION DE INSTRUMENTOS

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CALIBRACION DE INSTRUMENTOS (MODELO MATEMATICO)

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CALIBRACION DE INSTRUMENTOS

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CALIBRACION DE INSTRUMENTOS RESULTADOS DE MEDICION

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OTRAS PROXIM XIMA AS APLIC ICA AC IO IONE NES S

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OTRAS PROXIM XIMA AS APLIC ICA AC IO IONE NES S

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OTRAS PROXIM XIMA AS APLIC ICA AC IO IONE NES S

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OTRAS PROXIM XIMA AS APLIC ICA AC IO IONE NES S

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MUCHAS GRACIAS

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