MÉTODOS DE CALIBRACIÓN

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PROCEDIMIENTO DE CALIBRACION PARA PROYECTILES DE PERFILES

 
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
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.
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 .
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.
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.

      δXcj = Xoj - Xcj

    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.
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.



 



tema escrito por: José Antonio Hervás