bloque iii. metrologÍa tema 7. metrología · r = 1 mm r = 0.01 mm r =0.05 μm repetitividad (de...

BLOQUE III. METROLOGÍA

Tema 7. Metrología

DEFINICIONES

1. Metrología: Ciencia de la medida

2. Verificación: Comprobación de que un producto cumple con los requisitos

especificados.

• Verificación subjetiva

• Verificación objetiva

3. Medición: Conjunto de operaciones que tienen por finalidad determinar un

valor de una magnitud, cuyo resultado es la medida.

Conceptos básicos

DEFINICIONES

Exactitud: Aptitud de un instrumento de medida para dar respuestas próximas a

un valor verdadero.

Justeza o Veracidad : Aptitud de un instrumento de medida para dar indicaciones

exentas de error sistemático, es decir, próximas en media al valor verdadero.

Precisión: Aptitud de un instrumento de medida para dar indicaciones próximas

entre si.

Características de los instrumentos de medida

DEFINICIONES


DEFINICIONES


EXACTITUD

JUSTEZA (VERACIDAD)

PRECISIÓN

Errores sistemáticos

(corregibles)

Errores aleatorios

(no controlables)

Factor de corrección

(C)

Incertidumbre

(U)

CALIBRACIÓN

Causa Cuantificación

Valor del mesurando: medida del instrumento + C ± U

DEFINICIONES


1. Disminución de errores aleatorios: el mayor número de medidas posible

Desviación típica:

Desviación estándar:

2. Disminución de errores sistemáticos: aplicar corrección sobre el resultado de la medición

• Efecto de las magnitudes de influencia: temperatura, humedad…

• Error de justeza de los instrumentos de medida.

• Posición del objeto medido: deformación de una pieza según puntos de apoyo, posición de sensores…

• Perturbación de la magnitud de medida por la presencia del instrumento de medida: impedancia de un

voltímetro…

• Error debido al programa de tratamiento de los resultados de medida.

• Errores introducidos por el método de medida y el modo operativo.

DEFINICIONES

Determinar incertidumbres (ISO 17025)

Hipóstesis: las magnitudes no están correladas.

Modelización del proceso:

Varianza compuesta:

Desviación estándar compuesta:

Desviación típica compuesta: k: Factor de cobertura

Incertidumbre:

xi: magnitudes medidas,

correcciones de errores

sistemáticos, constantes

físicas

DEFINICIONES

Determinar incertidumbres (ISO 17025)

Hipóstesis: las magnitudes no están correladas.

Modelización del proceso:

Varianza compuesta:

Desviación estándar compuesta:

Desviación típica compuesta:

k: Factor de cobertura

Probabilidades (Ley normal):

68%; k =1

95%; k=2

99,8%; k=3 Incertidumbre:

Simplificación:

Sin correcciones aditivas

x1: resultado de la medida.

x2, xN: correcciones.

DEFINICIONES


R = 1 mm R = 0.01 mm R =0.05 μm

Resolución (de un dispositivo visualizador) : La menor diferencia de indicación de un

dispositivo visualizador que puede percibirse de forma significativa.

Sensibilidad: Cociente entre el incremento de la respuesta de un instrumento de medida y

el incremento de la señal de entrada.

Estabilidad: Aptitud de un instrumento de medida para conservar constantes sus

características metrológicas a lo largo del tiempo. A su variación se le llama deriva.

DEFINICIONES


R = 1 mm R = 0.01 mm R =0.05 μm

Repetitividad (de un instrumento de medida): Aptitud de un instrumento de medida para

dar indicaciones muy próximas durante la aplicación repetida del mismo mensurando en

las mismas condiciones de medida, esto es, igual operador, equipo, procedimiento, lugar y

corto periodo de tiempo.

Reproducibilidad (de los resultados de las mediciones): Grado de concordancia entre los

resultados de las mediciones del mismo mensurando, mediciones efectuadas bajo

diferentes condiciones de medida.

1. Bloques patrón

2. Escalas: mecánicas y fotoeléctricas

3. Pie de rey – calibre Vernier

4. Micrómetros

5. Comparadores

6. Calibres/Galgas

7. Máquinas de medición por coordenadas (CMM)

8. Interferómetro

9. Segumientor por láser (laser tracker)

INSTRUMENTOS Y TÉCNICAS DE MEDICIÓN

Relación de instrumentos


Bloques patrón

• Generalmente tienen sección prismática o cilíndrica.

• Los materiales empleados son metales duros y cerámicas.

• La exactitud es mayor cuanto menor número de patrones se empleen

Escalas/Reglas

I ngenier ía de los Procesos de FabricaciónI ngenier ía de los Procesos de Fabricación

Dpto. de I ngenier ía Mecánica y de los MaterialesDpto. de I ngenier ía Mecánica y de los Mat eriales

Escuela Superior de I ngenierosEscuela Superior de I ngenieros

Universidad de SevillaUniversidad de Sevilla

Bloques Pat rón:





Escalas / Reglas:





Escalas / Reglas:

Mecánicas

Foto-eléctricas(encoders)





Escala f ot o- eléct ricas increment al (lineal):

Reglas mecánicas

Reglas foto-eléctricas





Escalas / Reglas:

Mecánicas











Escalas / Reglas:

Mecánicas








Escalas/Reglas

Reglas foto-eléctricas:

Escala incremental






Escalas / Reglas:

Mecánicas











Escala f ot o- eléct ricas absolut a (lineal) :





Escala f ot o- eléct ricas circular :

absolutasincrementales

Escala absoluta





Escala f ot o- eléct ricas absolut a (lineal) :





Escala f ot o- eléct ricas circular :

absolutasincrementales





Escalas / Reglas:

Mecánicas







Pie de rey/Calibre Vernier

INSTRUMENTOS Y TÉCNICAS DE MEDICIÓN I ngenier ía de los Procesos de FabricaciónI ngenier ía de los Procesos de Fabricación




Pie de Rey / Calibre Vernier :

Elementos

Posibilidades

Lectura del nonio





Pie de Rey / Calibre Vernier :

Digital

Reloj

Micrómetros y comparadores






Micrómet ros:





Comparadores:

Elementos





Micrómet ros:





Comparadores:

Elementos

Calibres/Galgas


Medidas límite:

Exigencia de forma y desviaciones de

la medida teórica

• Calbres de medición

• Calibres de tolerancia

• Calibres de forma





Calibres / Galgas de Medición:

Galga de espesores Galgas machos Galgas de agujeros





Calibres / Galgas de Tolerancia (Pasa / No Pasa):





Calibres / Galgas de Medición:

Galga de espesores Galgas machos Galgas de agujeros





Calibres / Galgas de Tolerancia (Pasa / No Pasa):

Calibre pasa/no pasa

Medida de ángulos






Calibres / Galgas de Forma:





Medida de Ángulos:

Regla de senos

Goniómetros(Transportador de ángulos)





Calibres / Galgas de Forma:





Medida de Ángulos:

Regla de senos

Goniómetros(Transportador de ángulos)

Regla de senos

Goniómetros

(Transportador de ángulos)

Interferómetro





I nt erf erómet ro Láser:

• Láser estabilizado en frecuencia. • Tarjeta contadora de longitudes de onda.• Óptica.• Termómetros y barómetro para material y para aire.• Computadora.

I nt erf erómet ro: Basado en generar y medir franjas de interferencia en la luz monocromática reflejada sobre un objeto, cuya separación son proporcionales a media longitud de onda. (a) y (b) La diferencia de longitud recorrida desfasa los rayos y provocan las franjas de interferencia.(c) Diferentes espacio entre franjas consecuencia de la distinta inclinación.(d) Franjas curvadas debida a la curvatura de la superficie ó (e) debidas a la presencia de defectos.

Alcance: Distancias, Planitud, Paralelismo, etc…





Máquinas de Medición por Coordenadas (CMM):

Elementos

Tipologías

Basado en generar y medir franjas de interferencia en la luz

monocromática reflejada sobre un objeto, cuya separación son

proporcionales a media longitud de onda.

(a) y (b) La diferencia de longitud recorrida desfasa los rayos y

provocan las franjas de interferencia.

(c) Diferentes espacio entre franjas consecuencia de la distinta

inclinación.

(d) Franjas curvadas debida a la curvatura de la superficie ó (e)

debidas a la presencia de defectos.

Máquina de medición por coordenadas


Seguimiento por láser














Elementos

Tipologías














Elementos

Tipologías





Elementos esenciales:

• Láser• Reflector • Medidores de ángulos vertical y horizontal de alta precisión (encoders angulares).• Interferómetro para medición de distancias.

Seguimient o por Láser (Laser Tracker):

Sonda de medición Escáner

Reflector

LaserTracker

Otros elementos






Modos de Operación





Elementos esenciales:

• Láser• Reflector • Medidores de ángulos vertical y horizontal de alta precisión (encoders angulares).• Interferómetro para medición de distancias.


Sonda de medición Escáner

Reflector

LaserTracker

Otros elementos






Modos de Operación

• Láser

• Reflector

• Medidores de ángulos

• Interferómetro

Tolerancias dimensionales

ATRIBUTOS GEOMÉTRICOS



Tolerancia dimensional: diferencia entre la medida máxima y la medida mínima

(diferencia entre desviación superior e inferior)

Ajustes:



Medida de máximo de material (M): medidas límites que corresponden al máximo

material del elemento:

• Medida máxima (superior) para un elemento ecterior (eje)

• Medida mínima (inferior) para un elemento interior (agujero)

Medida de mínimo material (L): medidas límites que corresponden al mínimo material

del elemento:

• Medida mínima (inferior) para un elemento exterior (eje)

• Medida máxima (superior) para un elemento interior (agujero)



1. 1.- Definir diferentes Grupos Dimensionales (intervalos de medida nominales

normalizados)

0-3mm

…

2500-3150mm

2. Definir diferentes Grados de Tolerancia (IT)

(IT= intervalos de Tolerancia Internacional normalizados)

Nominales de 0 a 500mm → IT01 IT0

Nominales de 500mm a 3150mm → IT1 ...

IT1 ... IT18 IT18

3. Definir la posición del intervalo de Tolerancia (IT): se asigna un letra D = agujeros y

d = ejes)

Tolerancias de forma


UNE-EN ISO 1101:2006. Especificaciones

geometricas de producto (GPS). Acotado

geometrico. Tolerancias de forma, orientacion,

localizacion y alabeo (ISO 1101:2004).

Tolerancias de forma


Rugosidad superficial


1. Ensamblaje y desensamblaje de piezas. Estanqueidad de la unión.

2. Propiedades tribológicas (adhesión, fricción, desgaste).

3. Resitencia a fatiga (↑Ra → ↓resistencia a fatiga).

4. Propiedades térmicas y eléctricas (↑Ra → ↓conductividad, ↑resistencia).

5. Corrosión /oxidación (↑Ra → ↑ área expuesta → ↑ corrosión).

6. Procesos de tratamiento superficial (e.g. pintado, recubrimientos, etc.).

7. Apariencia y estética de la pieza.

8. Coste de la pieza (↓ Ra → ↑ coste de fabricación).



1. UNE-EN ISO 4287:1997 Especificacion geometrica de productos (GPS). Calidad Superficial:

Me todo del perfil. Terminos, definiciones y parametros del estado superficial.


Me todo del perfil. Caracteri sticas nominales de los instrumentos de contacto (palpador).


Me todo del perfil. Reglas y procedimientos par la evaluacion del estado superficial.


Me todo del perfil. Caracteri sticas metrologicas de los filtros corregidos en fase.


Me todo del perfil. Parametros ligados a los detalles.

bloque iii. metrologÍa tema 7. metrología · r = 1 mm r = 0.01 mm r =0.05 μm repetitividad (de...

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