ALCANCE
El presente procedimiento de calibración aplica a los
proyectores de perfiles, independientemente de que su sistema
de medida sea digital o analógico, su resolución
sea de 0.01 ó 0.001 mm y que su amplificación
óptica sea de 10, 20 aumentos o mayor.
Se incluyen también aquí, todos los instrumentos
ópticos de medida de longitudes o formas como son los
microscopios o micrómetros ópticos, en ausencia
de un procedimiento específico de calibración
para los mismos
DEFINICIONES
Un proyector de perfiles es un "instrumento auxiliar
básico" medidor de dimensiones y formas por amplificación
óptica y que realiza medidas directas por proyección
del perfil
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PRERREQUISITOS Y PRECAUCIONES
Los equipos patrones a utilizar deberán encontrarse dentro
del periodo de validez de calibración. Si no están disponibles
los equipos patrón a utilizar se sustituirán por otros de
similar incertidumbre.
Antes de comenzar la calibración se deberá realizar
en él equipo a calibrar una operación de limpieza.
Esta operación es muy importante, y hay que tener en
cuenta:
- Lámparas: Eliminar con el pincel el polvo que
se haya depositado sobre la superficie de la lámpara.
- Lentes, espejos semireflexivos y lentes condensadores:
Con un pincel limpio y papel de seda eliminar el polvo,
huellas, grasa y otras suciedades. Las lentes se limpiarán
con el papel en el sentido circular. No utilizar disolventes.
- Pantalla y cristal de la mesa: Con una tela de algodón
y alcohol se limpiarán las superficies de estos
elementos.
- Cabezas micrométrica, mesa y otros elementos
mecánicos: Desmontar el proyector y limpiar con
disolvente neutro.
Se inspeccionará: si existen marcas, rayas u otros
daños sobre las lentes y espejos; buen estado de la
lámpara, legibilidad de las graduaciones y nonius de
los micrómetros; graduaciones del goniómetro;
buen funcionamiento de los micrómetros de desplazamiento
de la mesa; y buen estado y funcionamiento de todos los accesorios
y elementos móviles del proyector de perfiles.
Se comprobará, por último, la correcta posición
de la bombilla diascópica (reflexión) de forma
que la imagen reflejada se observe sin sombras y centrada
en los ejes de la pantalla giratoria. Para ello se regula
la bombilla utilizando los tres tornillos de situación.
A título orientativo podemos colocar una moneda e ir
desplazándola, con ayuda de las cabezas micrométricas,
sobre la pantalla y observar que la nitidez de la imagen se
mantiene en los dos sistemas de proyección: episcópica
y diascópica.
Dejar un tiempo de estabilización antes de realizar
la calibración que se desarrollará en una sala
de metrología a una temperatura de 20 ± 2 ºC.
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EQUIPOS PATRONES Y ACCESORIOS
Bloques patrón longitudinales, grado 1 o superior.
Escuadra biselada.
Como accesorio de este procedimiento y para cada equipo, se
utilizará la Ficha de Instrucciones de Calibración del mismo
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DESCRIPCIÓN
DEL MÉTODO
Comprobaciones
Solo será necesario realizarlas en la recepción
inicial del equipo.
- Comprobación de la fidelidad de ampliación.
Situar sobre la mesa un bloque patrón y tomar su
medida directamente sobre la pantalla del proyector de perfiles.
La diferencia entre la medida leída dividida por
el número de aumentos y el valor real del patrón
(puede tomarse su nominal) es el error de amplificación:
\( \displaystyle e_a = \frac{X_L}{X_X} - X_o \)
Donde:
ea : error de amplificación
XL : medida leída
XX : número de aumentos
Xo : valor nominal del bloque patrón
- Comprobación de la perpendicularidad
de los ejes de la pantalla
Situar el goniómetro en cero grados.
Colocar sobre la mesa del proyector una escuadra biselada,
de tal manera que quede alineado uno de los ejes de la pantalla
con la proyección del canto de la escuadra.
Girar la pantalla 90º exactamente y el otro eje debe
coincidir con la proyección del otro canto de la
escuadra.
- Comprobación de la alineación
de los ejes de desplazamiento de la mesa con los trazos
de la pantalla
* Eje horizontal
Posicionar el goniómetro en cero grados.
Proyectar sobre la pantalla un punto bien definido (puede
servir a tal efecto, el vértice exterior de una
escuadra, o bien un accesorio terminado en punta) y alinearla
sobre uno de los extremos del eje horizontal.
Desplazar la mesa hasta llevar el punto proyectado al
otro extremo del eje horizontal. Durante todo el recorrido,
el punto proyectado debe permanecer sobre el eje horizontal
de la pantalla.
* Eje vertical
Repetir el proceso del punto anterior con el eje vertical
de la pantalla y el desplazamiento transversal de la mesa.
- Comprobación de que el punto de intersección
de los dos ejes de las pantalla está en su centro
de giro.
Poner el goniómetro a cero grados, colocar una escuadra
sobre la mesa.
Alinear uno de los ejes de la pantalla con la proyección
del canto biselado.
Girar la pantalla 180º exactamente, el eje de la pantalla
debe coincidir con la proyección del canto biselado.
Repetir este proceso para la comprobación del otro
eje.
- Comprobación de la perpendicularidad
de los trazos de la pantalla giratoria.
Situar el goniómetro a cero grados, y colocar una
escuadra sobre la mesa.
Alinear uno de los ejes de la pantalla con la proyección
del canto de la escuadra.
Girar la pantalla 90º exactamente, el otro eje debe
coincidir con la proyección del canto de la escuadra.
Calibración de las escalas
El sistema de proyección es el método de medida
más habitual. En cuanto al sistema de reflexión,
su aplicación más práctica es en la visualización
de superficies.
- Calibración de las cabezas micrométricas
del sistema de proyección.
Se elige un grupo de bloques patrón, para Nj
= 5 puntos de la escala, que uniformemente distribuidos
cubran todo el campo de medida y procurando no fijar los
mismos valores en dos calibraciones consecutivas. En cada
punto seleccionado se realizarán Nc =
10 reiteraciones. A cada valor tomado se le llamará
Xcij.
Para realizar la medida se sitúa cada una de las
calas sobre la mesa y se alinearán con el trazo vertical
de la pantalla. Tomar a continuación la medida de
la cabeza micrométrica al desplazar la mesa hasta
que la proyección de la otra cara del bloque se alinee
sobre el trazo vertical de la pantalla.
Se repetirá la misma operación para la cabeza
micrométrica de avance transversal, alineando en
este caso las calas con el eje horizontal de la pantalla.
- Calibración de las cabezas micrométricas
del sistema de reflexión.
(Este apartado será optativo y solo se realizará
si el equipo se emplea para medir en reflexión.
La operación a realizar es similar a la anterior
con la salvedad de que se realiza una sola medida en cada
uno de los cinco puntos excepto en uno cualquiera de ellos
que se tomarán 10 mediciones. Puede utilizar como
patrón en lugar de las calas una regla de trazos,
con las superficies planas y pulidas para que los trazos
puedan observarse nítidamente sobre la pantalla,
al reflejarse.
- Calibración de la división angular
del goniómetro de la pantalla.
Solo se realizará si se dispone de bloques patrón
angulares, en caso negativo recibirá calibración
exterior.
Para ello se seleccionarán cinco bloques angulares
de tal forma que su campo de medida alcance 90?C.
Colocar uno de los bloques sobre la mesa del proyector y
alinear uno de sus lados de medida con el eje horizontal
de la pantalla giratoria.
Girar la pantalla y llevar a coincidencia nuevamente el
eje horizontal con el otro lado de medida del bloque angular,
la medida en el goniómetro del proyector ha de ser
igual al valor del bloque seleccionado.
Repetir lo anterior con los distintos bloques hasta alcanzar
los 90º (lecturas αcj).
Reiterar la medida 10 veces sobre uno cualquiera de ellos.
Cada reiteración se denomina αcij.
Realizar este proceso sobre todos los cuadrantes, con el
fin de comprobar los 360º del goniómetro.
Repetir el proceso anterior para el sistema de reflexión,
tomando una medida en cada punto y 10 reiteraciones en uno
cualquiera de ellos.
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DATOS y CÁLCULOS. TRATAMIENTO
DE LOS RESULTADOS
- Para las cabezas micrométricas del sistema
proyección.
Se calcula la media (\(\overline{X}_{cj}\)) de los valores
de las mediciones en cada punto (Xcij).
\( \displaystyle \overline{X}_{cj} = \frac{1}{N_c}\sum_{i=1}^{N_c}
X_{cij}\textrm{ donde } N_c = 10 \)
Se determinan de las correcciones de calibración
(δXcj) en cada punto j,
como las diferencias entre los nominales de los patrones
(Xoj) y las medias aritméticas (\(\overline{X}_{cj}\)).
\( \triangle X_{cj} = X_{oj} - \overline{X}_{cj} \)
Se calcula la desviación típica (Scj)
mediante la fórmula:
\( \displaystyle S_{cj}^2 = \frac{1}{N_c - 1}\sum_{i=1}^{N_c}\left(
X_{cij}- \overline{X}_{cj}\right)^2 \)
La incertidumbre Ii, asignada para cada punto
de medida vendrá dada por:
\( \displaystyle I_i = K \sqrt{\left(\frac{I_{oi}}{2}\right)^2
+ S_{cj}^2 \left(\frac{1}{n_c} + \frac{1}{n} \right) +
\triangle \bar{x}_{cj} } \)
Si se realiza la corrección de calibración,
el valor δXj no estará
presente en la fórmula, para la que :
Ioj es la incertidumbre de los bloques patrón
para el punto de medida j, con un factor de incertidumbre
K = 2.
n es el número de veces que se realiza la medida
en la utilización habitual del proyector normalmente
n = 1 a 3.
k es el factor de incertidumbre, que se toma 2.
Como valor de incertidumbre para las cabezas micrométricas
del sistema de proyección del instrumento se toma
el valor máximo de los obtenidos en la fórmula
anterior considerando las dos cabezas micrométricas.
- Para las cabezas micrométricas del sistema
reflexión.
Se calcula la desviación típica Sci de las
10 reiteraciones en el punto de calibración seleccionado
y las correcciones de calibración en cada punto.
Donde
Xoj es la medida del patrón
en el punto j
Xcj es el valor obtenido con
el proyector en el punto j.
La incertidumbre de calibración se obtiene, para
un factor de incertidumbre K = 2 , según:
\( \displaystyle I_i = K \sqrt{\left(\frac{I_{oi}}{2}\right)^2
+ S_{cj}^2 \left(\frac{1}{n_c} + 1 \right) + \triangle
\bar{x}_{cj}^2 } \)
La Scj hallada se toma para todos los puntos
de medida y se adopta como valor de incertidumbre el máximo
de entre los obtenidos en los 5 puntos de medida.
Como valor de incertidumbre para las cabezas micrométricas
del sistema de reflexión del instrumento se toma
el valor máximo de los obtenidos en la fórmula
anterior considerando las dos cabezas micrométricas.
- Para la escala angular del goniómetro
Se calcula la media de las medidas realizadas en cada punto
\( \displaystyle \bar{\alpha}_{ci} = \frac{1}{n_c}\sum_{i=1}^n
\alpha_{cj} \)
Las correcciones de calibración, Δαcj,
vienen dadas por la fórmula
\( \triangle \alpha_j = \alpha_{oj}- \bar{\alpha}_{ci}
\)
donde es la medida del ángulo patrón en el
punto de medida j.
La desviación típica Scj en cada
punto de medida será entonces:
\( \displaystyle S_{cj}^2 = \frac{1}{n_c - 1}\sum_{i=1}^{10}\left(
\alpha_{cj}- \overline{\alpha}_{cj}\right)^2 \)
Y la incertidumbre de medida para k = 2 asignada a cada
punto vendrá dada por:
\( \displaystyle I_i = K \sqrt{\left(\frac{I_{oi}}{2}\right)^2
+ S_{cj}^2 \left(\frac{1}{n_c} + 1 \right) + \triangle
\bar{\alpha}_{cj}^2 } \)
Como incertidumbre asignada en cualquier punto de la pantalla
angular, se toma el máximo valor de I obtenido de
cada punto de calibración en los cuatro cuadrantes
de la pantalla.
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CRITERIOS DE ACEPTACIÓN
Para las cabezas micrométricas se aplica el mismo criterio
que para los micrómetros de exteriores, de acuerdo
a su división de escala.
Se establecen dos tipos de calidad para los instrumentos aquí
considerados, según su incertidumbre. Se obtienen los
dos grados de precisión: Grado I o grado II, para unos
valores máximos de la incertidumbre obtenida según
la tabla adjunta.
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