metrología optica e instrumentación

8/22/2019 Metrologa optica e instrumentacin

1/21

3 Metrologa ptica e instrumentacin bsica.

3.1 Introduccin a la pticaLa parte de la fsica que estudia la luz recibe el nombre de ptica. La luz es elagente que impresiona el sentido de la vista; de aqu que, siendo este sentido el

que principalmente nos pone en comunicacin con el exterior, la ptica tenga unagran importancia y sean numerosas sus aplicaciones.

La luz estaba considerada, hasta la mitad del siglo XVII como una corriente decorpsculos. Huygens fue el primero en afirmar que la luz era una onda: suponaque era un movimiento ondulatorio de tipo mecnico (como el sonido) que sepropaga en un supuesto medio elstico que llena todo y que se conoca con elnombre de ter.

El hecho real que la luz pareca presentar caractersticas corpusculares al tiempoque ondulatorias. Maxwel, en 1873, contribuy decisivamente a la teora ondulatoria

demostrando que la luz no era otra cosa que una onda electromagntica.Modernamente se ha visto que la dualidad onda-corpsculo no se presenta sloen la luz, sino que es una ley general de la naturaleza de que la materia tambinparticipa; ste nuevo punto de vista constituye la llamada Mecnica Cuntica ,disciplina que agrupa, con una visin revolucionaria, no solo la mecnica, sinotambin a la electricidad y la ptica.

De acuerdo, pues, con lo indicado, el estudio de la ptica se puede dividir en trespartes:

1. ptica geomtrica.2. ptica fsica.

3. ptica cuntica. Se refiere a las interacciones entre luz y las partculasatmicas.

3.2 ptica geomtricaSe ocupa de los fenmenos de radiacin luminosa en los medios homogneos, sinconsiderar su naturaleza u origen.

3.3 ptica fsicaEstudia la velocidad, la naturaleza y las caractersticas de la luz. Si no considersemos la

luz como una onda electromagntica, nos sera imposible explicar losfenmenos de interferencia, dispersin, difraccin y la polarizacin de la luz. Laparte de la ptica que estudia estos fenmenos se denomina ptica Fsica.


2/21

3.4 Diferencia, ventajas y desventajas de instrumentos analgicos y digitales.

3.4.1 Instrumentos Analgicos

Los instrumentos de medida analgicos son aquellos que presentan la medida medianteuna aguja mvil o lmina que se desplaza por una escala graduada. Este tipo de

instrumentos son los que se vienen utilizando como visualizadores de medida debido a su

rendimiento, calidad de medida y precio. Normalmente, su uso es importantsimo en los

cuadros de control, mando y distribucin en las instalaciones elctricas, donde es

necesaria la visualizacin del parmetro elctrico, sin importar pequeas variaciones. La

ventaja de los instrumentos analgicos es la de reflejar la fluctuacin del parmetro de

forma muy latente

Ventajas

a) Bajo Costo.

b) En algunos casos no requieren de energa de alimentacin.

c) No requieren gran sofisticacin.

d) Presentan con facilidad las variaciones cualitativas de los parmetros para

visualizar rpidamente si el valor aumenta o disminuye.

e) Es sencillo adaptarlos a diferentes tipos de escalas no lineales.

Desventajas

a) Tienen poca resolucin, tpicamente no proporcionan ms de 3 cifras.

b) El error de paralaje limita la exactitud a 0.5% a plena escala en el mejor de los

casos.

c) Las lecturas se presentan a errores graves cuando el instrumento tiene varias

escalas.

d) La rapidez de lectura es baja, tpicamente 1 lectura/ segundo.

e) No pueden emplearse como parte de un sistema de procesamiento de datos detipo digital.

3.4.2 Instrumentos Digitales

En el instrumento digital o numrico el proceso de la medicin proporciona una

informacin discontinua expresada por un nmero de varias cifras. La escala clsica de


3/21

indicacin continua, es reemplazada por la escala numrica de indicacin discontinua, en

la cual las cifras alineadas a leer indican directamente el valor numrico del grandor

medido; la indicacin numrica se presenta a lo largo del tiempo con un ritmo

predeterminado

En general los instrumentos digitales poseen caractersticas de entrada superiores a los

analgicos, por ejemplo, impedancia de entrada muy elevada en los circuitos de voltaje

(superior a 2MW), un consumo de energa mucho menor y una mayor exactitud; pueden

incorporar seleccin automtica de escala, e indicacin de polaridad, lo que salvaguarda

al instrumento y mejora la fiabilidad de la medida

Ventajas

a) Tienen alta resolucin alcanzando en algunos casos ms de 9 cifras en lecturas defrecuencia y una exactitud de + 0.002% en mediciones de voltajes.

b) No estn sujetos al error de paralelaje.

c) Pueden eliminar la posibilidad de errores por confusin de escalas.

d) Tienen una rapidez de lectura que puede superar las 1000 lecturas por segundo.

e) Puede entregar informacin digital para procesamiento inmediato en

computadora.

Desventajasa) El costo es elevado.

b) Son complejos en su construccin.

c) Las escalas no lineales son difciles de introducir.

d) En todos los casos requieren de fuente de alimentacin.

De las ventajas y desventajas anteriores puede observarse que para cada aplicacin hay

que evaluar en funcin de las necesidades especficas, cual tipo de instrumentos es el

ms adecuado, con esto se enfatiza que no siempre el instrumento digital es el msadecuado siendo en algunos casos contraproducente el uso del mismo.

Los instrumentos digitales tienden a dar la impresin de ser muy exactos por su indicacin

concreta y sin ambigedades, pero no hay que olvidar que si su calibracin es deficiente,

su exactitud puede ser igual o ms mala que la de un instrumento analgico.


4/21

3.5 Instrumentos pticos.

Microscopios: Las aplicaciones de estos aparatos estn destinados fundamentalmente a

la medicin de longitudes, pero su campo de medicin es mas reducido emplendose enconsecuencia para la medicin de piezas relativamente pequeas, reglas, herramientas,etc.

El objeto de muy pequeas dimensiones que se desea examinar se coloca en una placade vidrio llamado porta objetos, se coloca a distancia algo superior a la distancia focal delobjeto, iluminndola por la parte inferior mediante un espejo plano. Se forma una imagenreal y aumentada dentro de la distancia focal del ocular que a su vez produce una imagenvirtual, todava mayor en algn punto situado entre el prximo y el distante delobservador.

Comparadores: Son amplificadores que permiten efectuar la medicin de la longitud porcomparacin. El sistema de amplificacin utilizada en estos aparatos es el de palanca dereflexin.

Proyectores de perfil: En estos aparatos la imagen del perfil de la pieza es aumentadapor un microscopio y proyectada por medio de espejos sobre una pantalla de vidriodeslustrado. El aumento de las dimensiones de las piezas en imagen proyectada puedeser de 10, 20, 50 y hasta 100 veces.

Las mediciones del perfil proyectado pueden hacerse sobre la pantalla con reglasgraduadas, teniendo en cuenta el aumento de la imagen. Las mediciones regulares serealizan con transportadores graduados de material transparente.

Lupas: Permite que el ojo vea una imagen segn el ngulo visual mayor que el ngulocon el que vera el objeto sin su intermedio. La relacin entre los dos ngulos representael aumento angular.

Telescopios: Los telescopios astronmicos se dividen en reflectores y refractores. Unrefractor puede construirse mediante 2 lentes sencillas, en forma parecida a unmicroscopio compuesto.

Una lente de gran tamao (longitud ) focal hace de objetivo siendo su misin recoger tantaluz como sea posible. El ocular es una lente de corta longitud focal. El objetivo forma unaimagen real y disminuida de un cuerpo celeste, a la que a su vez se observa mediante elocular.

Teodolitos: Instrumento de precisin que se compone de un circuito horizontal y unsemicrculo vertical, ambos graduados y provistos de anteojos, para medir ngulos en susplanos respectivos.


5/21

Niveles: Los niveles se usan para inspeccionar superficies planas y ngulos rectos.Aunque estas herramientas no estn clasificadas en revalidada como calibradores, sirvebsicamente para los mismos propsitos.

La mayora de los niveles que se usan en el taller de maquinado pertenece al tipo de

alcohol o de burbuja y se utilizan en una amplia gama de ajustes de piezas de trabajo y enla instalacin de maquinas herramientas.

3.6 Instrumentos mecnicos

Toda tarea mecnica lleva consigo la necesidad de tomar medidas de las piezas ytrabajos que se estn realizando, por lo que existen un conjunto bsico de instrumentosde medida, tales como.

Se muestran a continuacin algunos instrumentos de medicin mecnicos los cuales sonlos ms frecuentemente usados por las empresas en este ramo:

Medidor de altura normal y digital. El medidor de altura es un dispositivo para medir laaltura de piezas o las diferencias de altura entre planos a diferentes niveles.

Pie de rey. El calibre, tambin denominado calibrador, cartabn de corredera, pie de rey,

pie de metro, pie a colisa, forcpula (para medir rboles) o Vernier, es un instrumento paramedir dimensiones de objetos relativamente pequeos, desde centmetros hastafracciones de milmetros (1/10 de milmetro, 1/20 de milmetro, 1/50 de milmetro). En laescala de las pulgadas tiene divisiones equivalentes a 1/16 de pulgada, y, en su nonio, de1/128 de pulgada.


6/21

Cinta mtrica. Es un instrumento de medicin que se construye en una delgada lminade acero al cromo, o de aluminio, o de un tramado de fibras de carbono unidas medianteun polmero de tefln (las ms modernas). Las cintas mtricas ms usadas son las de 10,15, 20, 25, 30, 50 y 100 metros.

Escuadra. La escuadra que se utiliza en los talleres es totalmente de acero, puede ser dealeta o plana y se utiliza bsicamente para trazado y la verificacin de perpendicularidadde las piezas mecanizadas.

Flexmetro. Es un instrumento de medicin parecido a una cinta mtrica, pero con unaparticularidad que est construido de chapa elstica que se enrolla en fuelle tipo persiana,dentro de un estuche de plstico. Se fabrican en longitudes comprendidas entre uno ycinco metros, y algunos estuches disponen de un freno para impedir el enrolladoautomtico de la cinta.

Gonimetro (instrumento). Es un instrumento de medicin que se utiliza para medir

ngulos, comprobacin de conos, y puesta a punto de las mquinas-herramientas de lostalleres de mecanizado.

Gramil. Es un instrumento de medicin y trazado que se utiliza en los laboratorios demetrologa y control de calidad, para realizar todo tipo de trazado en piezas como porejemplo ejes de simetra, centros para taladros, excesos de mecanizado etc.

Micrmetro

Micrmetro (instrumento). Es un instrumento de medicin cuyo funcionamiento estbasado en el tornillo micromtrico que sirve para medir con alta precisin del orden decentsimas en milmetros (0,01 mm) y de milsimas de milmetros (0,001 mm)(micra) las dimensiones de un objeto.

Nivel (instrumento) Es un instrumento de medicin utilizado para determinar lahorizontalidad o verticalidad de un elemento. Existen distintos tipos y son utilizados por

agrimensores, carpinteros, albailes, herreros, trabajadores del aluminio, etc. Un nivel esun instrumento muy til para la construccin en general e incluso para colocar un cuadroya que la perspectiva genera errores.


7/21

Reloj comparador

Regla (instrumento). Es un instrumento de medicin, construida de metal, madera omaterial plstico, que tiene una escala graduada y numerada en centmetros y milmetrosy su longitud total rara vez supera el metro de longitud.

Reloj comparador. Es un instrumento de medicin que se utiliza en los talleres eindustrias para la verificacin de piezas ya que por sus propios medios no da lecturadirecta, pero es til para comparar las diferencias que existen en la cota de varias piezasque se quieran verificar.

3.7 Medidores de presin. Va anexo en otro archivo llamado Medicin de presin.pdf

3.8 Medidores de torsin

Se dice que un elemento esta en torsin cuando esta rgidamente sujeto en uno de susextremos y torcido en el otro extremo por un par mecnico o torque, aplicado en un planoperpendicular al eje de la barra.

En la siguiente figura se muestran ejemplos de medidores de torsin:


8/21

Otros instrumentos de medicin de torsin son los torqumetros, en la siguiente figura se

muestran algunos de ellos.


9/21

3.9 Medidores de esfuerzos mecnicos

Hay distintas clases de fuerzas o esfuerzo que se representa al tratar las propiedadesmecnicas de los materiales. En general, se define el esfuerzo como una fuerza queacta sobre el rea unitaria en la que se aplica. La deformacin unitaria se define comoel cambio de dimensin por unidad de longitud .El esfuerzo se suele expresar en Pa(pascales) o en psi (libras por pulgadas cuadradas, por sus siglas en ingles).

Algunos instrumentos de medicin de esfuerzos se muestran a continuacin:

Deformmetros embebidos en concreto del tipo resistivo Modelo 3900

El Modelo 3900 est diseado para la medicin dinmica de esfuerzos en estructuras deconcreto, caminos asfaltados y suelos. Cuenta con un deformimetro de puente completoacoplado entre dos bridas con un resorte y un vstago. Cuando las bridas presentan unmovimiento relativo entre ellas, la tensin en el resorte cambia y por tanto el esfuerzo enel anillo de prueba. Un tubo de PVC, como cubierta, le sirve de proteccin y detiene alsensor en el punto inicial deseado de tensin.

Deformmetros soldables con soldadura de punto Modelos 4100, 4150

El Modelo 4100/4150 deformimetro que cuenta con una longitud de sensor de 51 mm(Rango de 3000 ,1 sensibilidad) y ha sido diseado para medir esfuerzos enestructuras (4100) y en varillas de refuerzo (4150) donde el espacio es limitado. El sensorse instala rpido y fcilmente a travs de una soldadora de puntos en aplicacin corta,aplicacin de epoxi especial como adhesivo. ste ltimo modo de fijacin permite el usode este sensor en concreto.


10/21

Deformimetros embebidos en concreto Modelos 4200, 4210, 4202Estos medidores estn diseados para estar directamente embebidos en concreto. En elmodelo 4200 (standard) la longitud del medidor es de 153 mm y 1 de sensitividad y escomnmente utilizado para medicin de esfuerzo en cimentaciones, pilotes, puentes,cortinas de presas, revestimiento en tneles, etc. El modelo 4210 tiene el mismo rangoque el modelo 4200, pero tiene una longitud del medidor de 250 mm hacindolo til engrandes agregados de concreto. El modelo 4202, con 51 mm de longitud del medidor,est diseado para uso en laboratorio y/o donde se tengan espacios restringidos.

Versiones pequeas para medir esfuerzos en concreto curado estn tambin disponibles(contacte al representante de Geokon).

Medidores de esfuerzo en varillas modelos 4911, 4911A

El Modelo 4911 medidor de esfuerzo en varillas est diseado para medir esfuerzo encimentaciones, muros Miln, pilas prefabricadas, cajas de aire comprimido, puentescontrafuertes, revestimiento en tneles, etc. El modelo estndar 4911 (con varillas del #4),conocido.

Galgas extensiomtricas

Se trata de un sensor que trabaja con el efecto piezorresistivo. La resistencia elctrica

vara segn el deforme de la galga creado por un esfuerzo. Las galgas se construyen condiferentes elementos, ahora bien, los elementos ms reconocidos son el nicron y elconstantn, elementos como germanio y el silicio. Por estas razones que existen dostipos:


11/21

Lasmetlicas.

Las semiconductoras.

Las galgas metlicas utilizan constantn, cobre e hierro, nicrom o karma, Platina ysilicialista. Estas generalmente utilizan como soporte Epoxy, poliamida y fibra de vidrio.

Uno de los elementos ms optados en la elaboracin de estas galgas son el Germanio yel Silicio. La utilizacin de estas galgas ofrecen un sin nmero de ventajas, entre lascuales se encuentran: que utiliza corriente alterna o continua para alimentarse, que es detamao pequeo, no es influida por los campos magnticos, posee una buena respuestaen frecuencia, se usa para medidas dinmicas y estticas, etc.

Las nicas desventajas de las galgas es que la seal tiende a ser dbil en la salida, quetiene mucha sensibilidad a las vibraciones, que a veces se mueve, tiende a ser cara paraumbrales pequeos, etc. [ Equipo arquitectura y construccin de ARQHYS.com ].

3.10 Medidores de Dureza

Otra propiedad mecnica que puede ser sumamente importante considerar es la dureza,la cual es una medida de la resistencia de un material ala de formacin plstica localizada(por ejemplo, una pequea abolladura o rayadura). Los primeros ensayos de dureza sebasaban en el comportamiento de los minerales junto con una escala construida segn lacapacidad de un material para rayar a otro ms blando .Un mtodo cualitativo de ordenar


12/21

de forma arbitraria la dureza es ampliamente conocido y se denomina escala de Mohs lacual va desde 1 en el extremo blando para el talco hasta 10 para el diamante. A lo largode los aos se han ido desarrollando tcnicas cuantitativas de dureza que se basaban enun pequeo penetrador que es forzado sobre una superficie del material a ensayar encondiciones controladas de carga y velocidad de aplicacin de la carga .En estos ensayos

se miden la profundidad o tamao de la huella resultante, lo cual se relaciona con unnumero de dureza; cuanto ms blando es el material, mayor y ms profunda es la huella,y menor es el numero de dureza.las dureza. Las dureza medidas tienen solamente unsignificado relativo (y no absoluto), y es necesario tener precaucin al comparar durezaobtenidas por tcnicas distintas. En la Figura A se muestra algunas de las tcnicas dedureza.

Figura A. Tcnicas de obtencin de dureza

3.10.1 Ensayos de dureza Rockwell


13/21

El ensayo de dureza de Rockwell constituye el mtodo ms usado para medir la durezadebido a que es muy simple de llevar acabo y no requiere conocimientos especiales. Sepueden utilizar diferentes escalas que provienen de la utilizacin de distintascombinaciones de penetradores y cargar, lo cual permite ensayar virtualmente cualquier

metal desde el ms duro al ms blando. Los penetradores son bolas esfricas de aceroendurecido que tienen dimetros de 1/16,1/6,1/4 y 1/2 (1,588, 3,175, 6,350 y 12,70mm) yun penetrador cnico de diamante (Brale), el cual se utiliza para los materiales ms duros.

Con este sistema, se determina un nmero de dureza a partir de la diferencia deprofundidad de penetracin que resulta al aplicar primero una carga inicial pequea ydespus una carga mayor; la utilizacin de la carga pequea aumenta una exactitud de lamedida. Basndose en la magnitud de las cargas mayores y menores, existen dos tiposde ensayo: Rockwell y Rockwell superficial. En el ensayo de Rockwell, la carga de menores de 10kg, mientras las cargas mayores son 60,100y150kg. Cada escala estrepresentada por una letra del alfabeto; en las tablas A y B se indican varias de estas

escalas.

Tabla A Escala de dureza Rockwell


14/21

Tabla B. Escala de dureza Rockwell superficial.

Esta escala junto con los penetradores y cargas correspondientes para ensayossuperficiales, la carga menor es de 3kg, mientras que el valor de la carga mayor puedeser 15,30 o 45kg. Esta escala se identifica mediante un numero (15.30 o 45 segn lacarga) y una letra (N, T, W o Y segn el penetrador). Los ensayos superficiales serealizan frecuentemente en probetas delgadas .La tabla B presenta varias escalas dedureza superficiales.

Cuando se especifican dureza Rockwell y superficiales, debe indicarse, adems delnumero de dureza, el smbolo de la escala utilizada .la escala se designa por el smboloHR seguido por una identificacin de la escala, por ejemplo,80HRB representa unadureza Rockwell de 80 en la escala B,y60 HR30W indica una dureza superficial de 60 en

las escalas 30W.

Para cada escala las durezas pueden llegar a valores de 130; sin embargo a medida quela dureza alcanza valores superiores a 100 o inferiores a 20 en cualquier escala , estosson pocos exactos; debido a que las escalas se solapan en esta situacin es mejor utilizarla escala vecina ms dura o vecina ms blanda respectivamente


15/21

Tambin se producen inexactitudes si la muestra es demasiado delgada, si la huella serealiza demasiado cerca de un borde, o bien si dos huellas estn demasiado prximas .Elespesor de la probeta debe ser por lo menos alrededor de 10 veces la profundidad de lahuella, tambin debe haber un espacio de tres dimetros de huella entre el centro de unahuella y el borde de la probeta, o bien con el centro de la otra indentacin. Adems los

ensayos de probeta apiladas una sobre otra no es recomendable. La exactitud tambindepende de si la dureza se toma sobre una superficie perfectamente lisa.

Los equipos modernos para la medida de la dureza Rockwell, esta automatizados y sonde muy fcil utilizacin; la dureza es medida directamente, y cada medida requierenicamente unos pocos segundos. Los equipos modernos de ensayo tambin permiten lavariacin del tiempo de aplicacin de la carga. Esta variable debe ser considerada alinterpretar los resultados de los ensayos de dureza.

3.10.2 Ensayo de dureza de Brinell

En los ensayo de dureza de brinell .as como en las dureza de Rockwell, se fuerza unpenetrador duro esfrico en la superficie del metal a ensayar .El dimetro del penetradorde acero endurecido (o bien de carburo de tungsteno)es de 10,00mm(0,394pulg). Lascargas normalizadas estn comprendidas entre 500y 3000kg en incremento de 500kg:durante un ensayo, la carga se mantiene constante durante un tiempo especificado (entre10 y 30s). Los materiales ms duros requieren cargas mayores. El numero de durezaBrinell HB, es una funcin de tanto la magnitud de la carga como del dimetro de la huellaresultante (vase la tabla A). Este dimetro se mide con una lupa de pocos aumentos,que tienen una escala graduada en el ocular.

El dimetro medido entonces convertido a un nmero HB aproximado usando una tabla;en esta tcnica solamente se utiliza una escala. Los requerimientos de espesor de lamuestra, de posicin de la huella (relativa a los bordes de la muestra) y de separacinmnima entre huellas son los mismos que en los ensayos Rockwell. Adems, se necesitauna huella bien definida, lo cual exige que la superficie sobre la cual se realiza la huellasea perfecta lisa.

3.10.3 Ensayo de micro dureza vickers y knoop

Otras dos tcnicas de ensayo son la dureza knoop y la dureza vickers (tambin a vecesdenominas pirmide).En estos ensayos, un penetrador de diamante muy pequeo y de

geometra piramidal es forzado en la superficie de la muestra .Las cargas aplicadas,mucho menores que en las tcnicas Brinell y Rockwell, estn comprendidas entre 1 y1000g. La marca resultante se observa al microscopio y se mide; esta medida entoncesconvertidas en nmeros de dureza (tabla 6.4)es necesario que la superficie de la muestrahaya sido preparada cuidadosamente (mediante desbaste y pulido)para poder asegurarseuna huella que pueda ser medida con exactitud.


16/21

Las durezas knoop y vickers se designan por Hk y HV, respectivamente, y las escalas dedureza para ambas tcnicas son aproximadamente equivalente. Las tcnicas knoop yvickers se consideran ensayos de micro dureza debido a la magnitud de la carga y altamao del indentador. Ambas son muy convenientes para la medida de dureza depequeas regiones seleccionadas en la superficie de la muestra; adems ambas tcnicas

knoop y vickers son utilizadas para el ensayo de materiales frgiles, tales como lascermicas.

3.10.4 Conversin de la durezaEs muy conveniente disponer de mtodos para convertir la dureza de unas escalas a otra.Sin embargo, puesto que la dureza no es una propiedad del material muy bien definida, ydebido a las diferencias experimentales de cada tcnicas, no se ha establecido un mtodogeneral para convertir las durezas de una escala a otra. Los datos de conversin han sidodeterminados experimentalmente y se han encontrado que son dependientes del tipo dematerial y de las caractersticas .La escala de conversin ms fiable que existe es la quecorresponde a aceros. Estos datos se presentan en la Figura B para las durezas de

Knoop y Brinell, y de las dos escalas de Rockwell; tambin se incluye la escala de Mohs,como resultado de lo que se ha dicho anteriormente debe tenerse mucho cuidado alextrapolar estos datos a otros sistemas de aleaciones.

Figura B. Equivalencias entre durezas.


17/21

Instrumentos de medicin de durezaEn las siguientes figuras, se muestran algunos instrumentos para la medicin de dureza.


18/21


19/21

3.11 Instrumentos de medicin por coordenadas.

La Mquina de Medicin por Coordenadas (CMM) puede ser definida como "una mquinaque emplea tres componentes mviles que se trasladan a lo largo de guas con recorridosortogonales, para medir una pieza por determinacin de las coordenadas X, Y y Z de los

puntos de la misma con un palpador de contacto o sin l y sistema de medicin deldesplazamiento (escala), que se encuentran en cada uno de los ejes". Como lasmediciones estn representadas en el sistema tridimensional, la CMM puede efectuardiferentes tipos de medicin como: dimensional, posicional, desviaciones geomtricas ymediciones de contorno.

Los procedimientos de medicin y procesamiento de datos de las CMM, poseen una seriede caractersticas que se describen a continuacin: Primeramente se tiene un sistema deposicionamiento que provoca que el palpador alcance cualquier posicin en X, Y o Z; estesistema de posicionamiento ser accionado a travs de unos motores, que a su vez,poseen unos codificadores pticos rotatorios, los que producirn una seal adecuada para

activar un contador que incrementar su nmero en relacin a la posicin del eje conrespecto de su origen.

En este sistema como en otros es de primordial importancia la existencia de un origenpara poder determinar la posicin. El sistema dispondr adems de un palpador que alser accionado, har que los datos del contador del sistema de posicionamiento seantrabajados por la unidad principal de la CMM y sean transformados en coordenadas X, Y yZ y adems se apliquen las frmulas programadas para despus desplegar los datos enuna pantalla de cristal lquido.

El sistema tambin posee una palanca de control que accionar directamente losservomotores provocando un desplazamiento manual de cada uno de los ejes. Estesistema CMM en particular poseer teclado para introduccin de datos, un monitor queproporcionar la visualizacin de ellos ya sea que se introduzcan o se generen por la CMM.Como se mencion anteriormente el palpador que se encuentra en el extremo inferior deleje Z, se accionar al toque de la pieza que se desea medir.

La particularidad de este sistema CMM es su configuracin a base de un microcontroladorde Motorola, el MC68HC711E9, que proporcionar el control y desarrollo del manejo dedicho sistema. Utilizando el sistema de desarrollo, es decir, el M68HC11EVBU conectadoa un circuito de expansin nos da mayor versatilidad a nuestro fin, ya que es la nica

limitante por la baja cantidad de memoria RAM que posee.

Las Mquinas de Medicin por Coordenadas (MMC) son instrumentos que sirven pararealizar mediciones dimensionales y de desviaciones de la regularidad geomtrica deobjetos con forma simple o compleja.Las hay de distintas dimensiones, tipos, materiales y exactitudes de medicin y paraaplicacin en laboratorios de metrologa, laboratorios industriales y en las lneas deproduccin.


20/21

Aunque las Mquinas de Medicin por Coordenadas son diferentes entre s, dependiendodel volumen de medicin y la aplicacin para las que son fabricadas, todas operan bajo elmismo principio: el registro de una pieza con una tcnica de medicin punto a punto,asignando a cada uno de stos una terna de coordenadas referido a un sistemacoordenado en 3D; y la vinculacin numrica de las coordenadas asignadas a los puntos,

con una geometra espacial completa de la pieza a travs de un software de medicin enun equipo de procesamiento de datos.

Los softwares comerciales bsicos de MMC cuando menos, manejan los elementosgeomtricos regulares como son el punto, la lnea, el plano, el crculo, la esfera, el cilindroy el cono.

3.11.1 Definicin de mquina de medir por coordenadasLa posicin de un punto en el espacio est definido, en coordenadas cartesianas, por losvalores relativos de los tres ejes X, Y y Z con respecto a un sistema de referencia. Usandoseries de puntos, es posible construir el elemento geomtrico que pase por ellos o que se

aproxime al mximo.

Una mquina de medir tridimensional es capaz de definir unvocamente y con extremaprecisin la posicin de estos puntos en un espacio tridimensional, y de calcular losparmetros significativos de las figuras geomtricas sobre las que han sido tomados estospuntos.

Una mquina de medida por coordenadas es pues un instrumento de medida absoluta de

precisin capaz de determinar la dimensin, forma, posicin y "actitud" (perpendicularidad,

planaridad, etc.) de un objeto midiendo la posicin de distintos puntos de su propia

superficie. En las figuras siguientes se muestran fotos de una mquina de medicin porcoordenadas.

3.11.2 Aplicaciones de las mquinas de medir por coordenadasLas mquinas de medir por coordenadas (MMC) se utilizan para las siguientesaplicaciones:


21/21

Control de la correspondencia entre un objeto fsico con sus especificaciones tericas(expresadas en un dibujo o en un modelo matemtico) en trminos de dimensiones,forma, posicin y actitud. Definicin de caractersticas geomtricas dimensionales (dimensiones, forma, posicin yactitud) de un objeto, por ejemplo un molde cuyas caractersticas tericas son

desconocidas.

metrología optica e instrumentación

Documents