Informe final MeDiAs

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LA METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS
Financiado por:
La metrología dimensional en
Asturias
1.- METROLOGIA DIMENSIONAL 2
La metrología dimensional en
Asturias
Contenido
1.- METROLOGIA DIMENSIONAL.................................................................................. 4
1.1.- ¿Qué es la metrología dimensional?......................................................................... 4
1.2.- Evolución en la metrología ...................................................................................... 6
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN.............................................................................. 10
2.1.- Manuales ................................................................................................................ 10
2.2.- Máquina de medición por coordenadas .................................................................. 35
2.3.- Sistemas de medición sin contacto ......................................................................... 44
2.4.- Ingeniería inversa ................................................................................................... 50
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL .......... 54
4.- LA METROLOGÍA EN LA EMPRESA ...................................................................... 60
4.1.- La importancia de la metrología en la empresa...................................................... 60
4.2.- Directrices de gestión metrológica en la empresa .................................................. 63
4.3.- El laboratorio de metrología ................................................................................... 67
4.4.- Capital humano. El metrólogo ............................................................................... 69
4.5.- El proceso de medición .......................................................................................... 71
4.6.- El informe dimensional .......................................................................................... 75
4.7.- Mantenimiento/normativa/calibración ................................................................... 78
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” .......... 80
5.1.- Objetivos del proyecto. .......................................................................................... 80
5.2.- Jornadas de difusión: .............................................................................................. 83
5.3.- Estadísticas encuestas ............................................................................................. 98
6.- LA METROLOGÍA EN ESPAÑA Y EN EUROPA ................................................ 1077
7.- REFERENCIAS / ENLACES DE INTERÉS ............................................................. 110
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La metrología dimensional en
Asturias
1.- METROLOGIA DIMENSIONAL
1.1.- ¿Qué es la metrología dimensional?
La metrología es la “ciencia de la medida”, es decir, la ciencia que estudia el conjunto de
operaciones que tienen por finalidad determinar un valor de una magnitud. La metrología
es un aspecto fundamental y clave en la industria, y su aplicación al proceso productivo
garantiza que los productos obtenidos sean aceptados en las siguientes fases de las cadenas
de valor. Su aplicación es transversal a todo el tejido productivo, y en todas sus fases,
desde la producción de primeras materias hasta el embalaje del producto de consumo.
La metrología, como ciencia de la medición u obtención de valores numéricos, se
convierte con su aplicación adecuada en garantía de aceptación y de adecuación a
características contractuales.
La Metrología es la ciencia que tiene por objeto el estudio de las magnitudes medibles, los
sistemas de unidades, los métodos y técnicas de medición, y la valoración de la calidad de
las mediciones, facilitando el progreso científico y el desarrollo tecnológico y, en
consecuencia, el bienestar social y la calidad de vida.
La metrología dimensional es la parte de la metrología que estudia los procesos de medida
de magnitudes relacionadas con la longitud: distancias, formas, ángulos, características
geométricas, etc.
La metrología dimensional incluye la medición de todas aquellas propiedades que se
determinen mediante la unidad de longitud, como por ejemplo distancia, posición,
diámetro, redondez, planitud, rugosidad, etc. La longitud es una de las siete magnitudes
base del Sistema Internacional de Unidades (SI).
Esta especialidad es de gran importancia en la industria en general, pero muy
especialmente en la de manufactura pues las dimensiones y la geometría de los
componentes de un producto son características esenciales del mismo, ya que, entre otras
razones, la producción de los diversos componentes debe ser dimensionalmente
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La metrología dimensional en
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homogénea, de tal suerte que estos sean intercambiables aun cuando sean fabricados en
distintas máquinas, en distintas plantas, en distintas empresas o, incluso, en distintos
países.
A nivel de empresa, la competitividad se mide entre otras cosas por la capacidad de
innovar, una de las medidas con que la empresa puede diferenciarse claramente es
controlando su proceso industrial con la Metrología dimensional, desde su inicio
(prototipo) hasta su punto óptimo y final (producto acabado), consiguiendo anticiparnos a
pérdidas de tiempo en búsqueda y estudio del problema. Siempre sabremos en qué
situación estamos respecto a la nominal de nuestro producto y por qué.
Es cierto que no nos basta con verificar dimensionalmente nuestro producto a fabricar con
cualquier instrumento metrológico, si no que debemos utilizar el instrumento que más se
adapte a nuestras necesidades tanto de tolerancias como de comodidad de verificación,
cuanto más calidad tenga nuestro instrumento de medición más realidad obtendremos en
nuestros resultados y así ser altamente competitivos.
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La metrología dimensional en
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1.2.- Evolución en la metrología
Desde sus comienzos, con las primeras sociedades sedentarias, hasta nuestros días, la
Metrología ha recorrido lentamente un largo camino, en el cual los hitos históricos que han
marcado su evolución hasta lograr que la medición haya adquirido la entidad suficiente
para convertirse en ciencia. Sin embargo los hitos conceptuales más importantes
básicamente se pueden resumir en dos:
-El perfeccionamiento de los conceptos de magnitud física y de unidad hasta culminar en
la síntesis de Maxwell:
Magnitud física=valor numérico x unidad
-La constatación de que el valor de una magnitud física siempre es desconocido, de modo
que mediante la medición solo podemos aspirar a conocer el valor de la magnitud a medir,
pero siempre con una cierta incertidumbre. Este valor aproximado de la magnitud objeto
de medición se obtendrá al compararla con un patrón, cuyo valor consideramos
convencionalmente como verdadero.
Se indican a continuación de manera resumida algunas de las etapas en la historia de la
metrología, tanto a nivel internacional como en nuestro país. Para más información se
puede acceder a través de la página web del Centro Español de Metrología [1] del informe
elaborado por Emilio Prieto [2].
Antes del Sistema Métrico Decimal, los humanos no tenían más remedio que echar mano
de lo que llevaban encima, su propio cuerpo, para contabilizar e intercambiar productos.
Así aparece el pie, casi siempre apoyado sobre la tierra, como unidad de medida útil para
medir pequeñas parcelas, del orden de la cantidad de suelo que uno necesita, por ejemplo,
para hacerse una choza. Aparece el codo, útil para medir piezas de tela u otros objetos que
se pueden colocar a la altura del brazo, en un mostrador o similar. Aparece el paso, útil
para medir terrenos más grandes, caminando por las lindes. Para medidas más pequeñas,
de objetos delicados, aparece la palma y, para menores longitudes, el dedo.
Pero hay un dedo más grueso que los demás, el pulgar, el cual puede incluirse en el
anterior sistema haciendo que valga 4/3 de dedo normal (véase Fig. 1). Con ello, el pie
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puede dividirse por 3 o por 4 según convenga. Y dividiendo la pulgada en 12 partes, se
tiene la línea para medidas muy pequeñas.
Ilustración 1: palma, cuarta, dedo y pulgado
Aunque la primera propuesta aproximada de lo que luego sería el sistema métrico decimal
parece que fue hecha en 1670 por el francés Gabriel Mouton, dicha propuesta sería
discutida y manipulada durante más de 120 años, siendo finalmente Talleyrand el que, en
1790, la suscribió ante la Asamblea Nacional francesa. Pero la idea de unificar los pesos y
medidas era, como siempre ha sido, una revolución social, tanto como científica.
España jugó su papel en los trabajos de determinación de la longitud del arco de
meridiano, al igual que ocurriera con la expedición al Perú; en este caso, por formar parte
su territorio de la medición, ya que la Asamblea francesa había determinado realizar la
medición entre Dunquerque y Barcelona, ciudades situadas casi simétricamente a ambos
lados del paralelo 45, estando asentadas al nivel del mar.
El 21 de septiembre de 1792 quedó fijado como valor del metro “la diezmillonésima parte
del cuadrante de meridiano terrestre que pasa por París”. Los trabajos de medición fueron
realizados por Delambre y Méchain). Este último propuso extender los trabajos primero
hasta enlazar con Mallorca y después con el norte de África. El proyecto fue continuado, a
la muerte de su autor, por Bioy y Aragó y no fue terminado hasta finales del siglo XIX por
Ibañez de Ibero y Perrier.
Las “medidas y pesos legales de Castilla” no comenzaron a utilizarse hasta los tiempos de
Carlos IV, el cual, en 1801 promulgó la Ley sobre “Igualación de pesos y medidas para
todo el Reyno por las normas que se expresan”.
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La Ley de 19 de julio de 1849, que puede considerarse como la primera ley fundamental
de la metrología española, dejaba claramente establecido el concepto de uniformidad:
“En todos los dominios españoles habrá solo un sistema de medidas y pesas”. “La unidad
fundamental de este sistema será igual en longitud a la diezmillonésima parte del arco del
meridiano que va del Polo Norte al Ecuador y se llamará metro. En el artículo tercero se
materializa el patrón: “El patrón de este metro, hecho de platino, que se guarda en el
Conservatorio de Artes y que fue calculado por D. Gabriel Ciscar y construido y ajustado
por él mismo y D. Agustín de Pedrayes, se declara patrón prototipo legal y con arreglo a él
se ajustarán todos los del reino”.
En 1892 el Gobierno se hizo cargo de las copias del nuevo metro y kilogramo de platinoiridiado que le correspondían como país firmante del Convenio Diplomático del Metro, y
fueron depositadas en los locales de la Comisión Permanente de Pesas y Medidas, ubicada
en la sede del Instituto Geográfico y Estadístico, declarándose legales para España
mediante una nueva ley de 8 de julio de 1892.
El siglo XX aportaría nuevas necesidades de precisión a las sucesivas definiciones del
metro y de otras unidades, dando lugar a un sistema internacional de unidades para la
ciencia y la técnica, basado en el sistema métrico.
El proyecto de construcción de los nuevos laboratorios de Tres Cantos, tras la recopilación
de información de otros laboratorios europeos en cuanto a requisitos ambientales y
constructivos, se realizó en 1984, y su construcción entre 1985 y 1987. Desde la primera
etapa, la pequeña plantilla del CEM se dedicó al estudio de los patrones necesarios para
poder realizar las definiciones del SI en vigor, además de decidir con qué equipos de
calibración debía contarse en función del nivel metrológico de nuestro país, con objeto de
poder ofrecer un nexo de unión con la red creada por el SCI. Finalmente, la inauguración
oficial del CEM tuvo lugar en marzo de 1989 por SS.MM. los Reyes de España.
Desde entonces, el camino recorrido por el CEM, aunque no exento de dificultades, ha
permitido consolidar su posición a nivel internacional, a través de sucesivos desarrollos y
de los excelentes resultados obtenidos en las comparaciones interlaboratorios, dotando al
mismo tiempo de trazabilidad al resto de los niveles metrológicos nacionales, en
coordinación con sus Laboratorios Asociados, que mantienen aquellas unidades del
Sistema SI no cubiertas por el CEM.
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Históricamente los instrumentos de medición han ido evolucionando adaptándose a las
necesidades de cada momento, actualmente el mejor instrumento de medición son las
MMC que han tenido este progreso:
Las primeras máquinas de coordenadas en realidad fueron las máquinas de trazos, que son
instrumentos con tres ejes mutuamente perpendiculares a fin de alcanzar coordenadas
volumétricas en un sistema cartesiano para localizar un punto en el espacio sobre una
pieza con tres dimensiones. Se conoce que a finales del año 1962, la firma italiana DEA
construyó la primera máquina de medición cerca de Turín, Italia.
Posteriormente en Paris en 1970 donde se diseñaba el Concorde se hicieron necesarios
nuevos sistemas que superasen las limitaciones de los palpadores existentes y un grupo de
ingenieros de Rolls Royce desarrolló un nuevo concepto que incorporaron luego otros
constructores de máquinas de medición por coordenadas. Sin embargo, este campo
comercial parecía tan poco prometedor que los inventores tardaron cuatro años en
constituir una compañía, Renishaw, para explotarlo.
Hoy, la metrología industrial ha alcanzado un desarrollo tan importante que estos equipos
son imprescindibles en todos los procesos de transformación en que se deba garantizar la
precisión dimensional de los productos. Los dos factores que han estimulado este
desarrollo son, por una parte, la subcontratación basada en la especialización de cada
proceso productivo que exige una uniformidad de los productos que permita su
acoplamiento con los de otros suministradores y, por otra parte, la capacidad que ha
demostrado esta industria para desarrollar técnicas que den respuesta a cada problema que
se plantea. Hoy es posible medir con precisión dimensiones entre 0,1 micras y 100 metros
y para cada grupo de espacio tridimensional existen técnicas específicas.
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2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
Se han dividido los instrumentos de medición en tres categorías. Por una parte los sistemas
manuales, que engloban una gran cantidad de instrumentos que tradicionalmente se han
venido utilizando en la industria. A continuación las máquinas de medir por coordenadas,
como instrumento flexible que ha supuesto en los últimos años una revolución en la forma
de entender la metrología industrial y finalmente los modernos sistemas de medición sin
contacto.
2.1.- Manuales
Cinta métrica:
La cinta métrica utilizada en medición de distancias se construye en una delgada lámina de
acero al cromo, o de aluminio, o de un tramado de fibras de carbono unidas mediante un
polímero de teflón (las más modernas). Las cintas métricas más usadas son las de 10, 15,
20, 25, 30, 50 y 100 metros.
Las dos últimas son llamadas de agrimensor y se construyen únicamente en acero, ya que
la fuerza necesaria para tensarlas podría producir la extensión de las mismas si estuvieran
construidas en un material menos resistente a la tracción.
Las más pequeñas están centimetradas e incluso algunas milimetradas, con las marcas y
los números pintados o grabados sobre la superficie de la cinta, mientras que las de
agrimensor están marcadas mediante remaches de cobre o bronce fijos a la cinta cada 2
dm, utilizando un remache algo mayor para los números impares y un pequeño óvalo
numerado para los números pares.
Por lo general están protegidas dentro de un rodete de latón o PVC. Las de agrimensor
tienen dos manijas de bronce en sus extremos para su exacto tensado y es posible
desprenderlas completamente del rodete para mayor comodidad.
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 10
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Ilustración 2: cinta métrica
Un problema habitual al medir una distancia con una cinta, es que la distancia a medir sea
mayor que la longitud de la cinta. Para subsanar este inconveniente, en agrimensura se
aplica lo que se denomina "Procedimiento Operativo Normal" (P.O.N.).
El procedimiento se auxilia con jalones y un juego de fichas o agujas de agrimensor
(pequeños pinchos de acero, generalmente diez, unidos a un anillo de transporte).
Procedimiento Operativo Normal. Con los jalones se materializa la línea que se ha de
medir, de la siguiente manera: se coloca un jalón en cada extremo del segmento a medir y
luego se alinean (a ojo) uno o más jalones, de manera que los subsegmentos obtenidos
sean menores que la longitud de la cinta disponible.
Una vez materializada la línea por donde pasará la cinta, uno de los integrantes del equipo
de medición (de ahora en más el "delantero"), tomará un extremo de la cinta y el juego de
fichas, y comenzara a recorrer el segmento a medir, Donde se termine la cinta será
alineado (a ojo) por el otro integrante del equipo (de aquí en más el "zaguero"), y allí
clavará la primera ficha por dentro de la manija que tiene en sus manos. Este
procedimiento se repetirá tantas veces como sea necesario para llegar hasta el otro extremo
del segmento.
A medida que se vaya avanzando, el delantero irá clavando sus fichas y el zaguero
colocará la manija de su extremo por fuera de la ficha encontrada, levantando la misma y
guardándola en otro anillo de transporte, cuando el delantero haya alineado y clavado una
nueva ficha. Al final se contarán las fichas que el zaguero tenga en su anillo (que serán el
número de "cintadas") y se las multiplicará por la longitud de la cinta; a ello se sumará el
resto de segmento que se encuentre entre la última ficha y el jalón de llegada, lo que dará
la distancia medida total.
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 11
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Calibre o pie de rey:
El calibre, también denominado cartabón de corredera o pie de rey, es un instrumento para
medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde centímetros hasta fracciones
de milímetros (1/10 de milímetro, 1/20 de milímetro, 1/50 de milímetro). En la escala de
las pulgadas tiene divisiones equivalentes a 1/16 de pulgada, y, en su nonio, de 1/128 de
pulgadas.
El inventor de este instrumento fue el matemático francés Pierre Vernier (1580 (?) - 1637
(?)), y a la escala secundaria de un calibre destinada a apreciar fracciones de la unidad
menor, se la conoce con el nombre de Vernier en honor a su inventor. En castellano se
utiliza con frecuencia la voz nonio para definir esa escala.
Consta de una "regla" con una escuadra en un extremo, sobre la cual se desliza otra
destinada a indicar la medida en una escala. Permite apreciar longitudes de 1/10, 1/20 y
1/50 de milímetro utilizando el nonio.
Mediante piezas especiales en la parte superior y en su extremo, permite medir
dimensiones internas y profundidades.
Posee dos escalas: la inferior milimétrica y la superior en pulgadas.
Ilustración 3: Pie de rey
Componentes de un pie de rey.
1. Mordazas para medidas externas.
2. Mordazas para medidas internas.
3. Coliza para medida de profundidades.
4. Escala con divisiones en centímetros y milímetros.
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5. Escala con divisiones en pulgadas y fracciones de pulgada.
6. Nonio para la lectura de las fracciones de milímetros en que esté dividido.
7. Nonio para la lectura de las fracciones de pulgada en que esté dividido.
8. Botón de deslizamiento y freno.
Otros tipos de pie de rey
•
Cuando se trata de medir diámetros de agujeros grandes que no alcanza la
capacidad del pie de rey normal, se utiliza un pie de rey diferente llamado de
tornero, que solo tiene las mordazas de exteriores con un mecanizado especial que
permite medir también los agujeros.
•
Cuando se trata de medir profundidades superiores a la capacidad del pie de rey
normal existen unas varillas graduadas de diferente longitud que permiten medir la
profundidad que sea.
•
Existen en la actualidad calibres con lectura directa digital.
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Micrómetro
Uno de los instrumentos que se utiliza con mayor frecuencia en la industria para medir el
espesor de objetos pequeños, metalmecánica es el micrómetro. El concepto de medir un
objeto utilizando una rosca de tornillo se remonta a la era de James Watt. durante el siglo
pasado se logró que el micrómetro diera lecturas de 0.001 pulgadas.
Ilustración 4: Ejemplos de micrómetros
El micrómetro es un dispositivo que mide el desplazamiento del husillo cuando este es
movido mediante el giro de un tornillo, lo que convierte el movimiento giratorio del
tambor en el movimiento lineal del husillo. El desplazamiento de éste amplifica la rotación
del tornillo y el diámetro del tambor. Las graduaciones alrededor de la circunferencia del
tambor permiten leer un cambio pequeño en la posición del husillo.
Lectura del Micrómetro. Para el micrómetro estándar en milímetros nos referimos a la
figura anterior. Para lecturas en centésimas de milímetro primero tome la lectura del
cilindro ( obsérvese que cada graduación corresponde a 0.5 mm ) y luego la del tambor,
sume las dos para obtener la lectura total.
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 14
La metrología dimensional en
Asturias
Ilustración 5: Lectura de un micrómetro convencional
a. Lectura sobre el cilindro 4.0
b. Lectura entre el 4 y el borde del tambor 0.5
c. Línea del tambor que coincide con el cilindro 0.49
Lectura total: 4.99 mm
•
Note que el tambor se ha detenido en un punto más allá de la línea correspondiente
a 4mm.
•
Note también que una línea adicional (graduación de 0.5 mm) es visible entre la
línea correspondiente a 4mm y el borde del tambor.
•
La línea 49 sobre el tambor corresponde con la línea central del cilindro así:
El tornillo micrométrico.
El micrómetro para medidas exteriores es un aparato formado por un eje móvil ( c ) con
una parte roscada (e), al extremo de la cual va montado un tambor graduado (f); haciendo
girar el tambor graduado se obtiene el movimiento del tornillo micrométrico (e) y por
consiguiente el eje móvil (c), que va a apretar la pieza contra el punto plano (b). Sobre la
parte fija (d), que está solidaria al arco (a), va marcada la escala lineal graduada en
milímetros o pulgadas. A diferencia del vernier hay un micrómetro para cada sistema de
unidades. Las partes fundamentales de un micrómetro son:
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• Arco de herradura.
• Punto fijo plano.
• Eje móvil, cuya punta es plana y paralela al punto fijo.
• Cuerpo graduado sobre el que está marcada una escala lineal graduada en mm y ½
mm.
• Tornillo solidario al eje móvil.
• Tambor graduado.
• Dispositivos de blocaje, que sirven para fijar el eje móvil en una medida patrón y
poder utilizar el micrómetro de calibre pasa, no pasa.
• Embrague. Este dispositivo consta de una rueda moleteada que actúa por fricción.
Sirve para impedir que al presión del eje móvil sobre la pieza supere el valor de 1
Kg/cm², ya que una excesiva presión contra la pieza pueda dar lugar a medidas
erróneas.
Ilustración 6: tornillo micrométrico
El micrómetro presenta dos graduaciones para la lectura del milímetro y la centésima de
milímetro. La rosca del tornillo micrométrico tiene un paso de 0,5 mm. Por tanto con un
giro completo del tomillo, el tambor graduado avanza o retrocede 0,5 mm.
La extremidad cónica del tambor está dividida en 50 partes de otra graduación. Por tanto
la apreciación se hace en este caso dividiendo el paso entre 50 partes; sería 0,5 : 50 —
0,01 mm. Girando el tambor, el cuerpo graduado en centésimas, el eje móvil y el
embrague van corriendo por la escala graduada fija. El milímetro y el medio milímetro se
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La metrología dimensional en
Asturias
leen sobre la graduación lineal fija que está en correspondencia con la graduación de la
parte cónica del tambor graduado.
El Micrómetro de profundidades. El micrómetro de profundidad sirve para comprobar la
medida de la profundidad del agujero, acanaladuras, etc. Se diferencia del micrómetro para
medidas externas en que se sustituye el arco por un puente aplicado a la cabeza del micrómetro.
El campo de medida de este instrumento es de 25 mm y su aproximación es de 0,01 mm.
Las partes fundamentales son:
• Puente de acero. La anchura puede variar de 50 a 100 mm.
• Plano de apoyo.
• Eje móvil.
• Dispositivo de blocaje.
• Cuerpo graduado.
• Tambor graduado
Para aumentar la capacidad de lectura, el micrómetro de profundidad dispone de unos ejes
de medidas variables que son intercambiables. La figura siguiente indica un ejemplo de
medida con micrómetro de profundidad. Para que la medida sea correcta es indispensable
que el plano del puente del micrómetro se adapte perfectamente a la superficie de la pieza,
y con la mayor zona de contacto posible.
Ilustración 7: micrómetro de profundidades
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La metrología dimensional en
Asturias
Micrómetro de interiores. El micrómetro para interiores sirve para medir el diámetro del
agujero y otras cotas internas superiores a 50 mm. Está formado por una cabeza
micrométrica sobre la que pueden ser montados uno o más ejes combinables de
prolongamiento. La figura siguiente muestra las partes principales del micrómetro:
• Tambor graduado.
• Cuerpo graduado.
• Tornillo micrométrico.
• Dispositivo de blocaje.
• Punta fija de la cabeza micrométrica.
• Primer tubo de prolongamiento, atornillado directamente sobre la cabeza.
• Eje que se atornilla por el interior del primer tubo de prolongamiento.
• Segundo tubo de prolongamiento atornillado sobre el primer tubo.
• Eje atornillado por el interior del primer tubo.
• Extremidad esférica.
• Extremidad plana.
Ilustración 8: Micrómetro de interiores
Con el tambor completamente abierto la cabeza da una longitud de 50 mm. El campo de
medida es de cerca de 13 mm. Con sólo la cabeza del micrómetro, pueden por tanto
efectuarse medidas comprendidas entre 50 y 63 mm.
Para ampliar las medidas se pueden utilizar uno o más ejes de prolongación. Un conjunto
completo está constituido por 5 ejes con medidas que son: 13, 25, 50, 100 y 150 mm.
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La metrología dimensional en
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Combinando los ejes de diferentes maneras puede medirse cualquier distancia
comprendida entre 50 y 400 mm.
Para medidas superiores a 400 mm hace falla ejes suplementarios de 200 mm. La figura
siguiente muestra un ejemplo de medida efectuada montando sobre la cabeza micrométrica
dos ejes de prolongamiento.
Ilustración 9: Errores de medición sobre el Micrómetro
•
Incertidumbre: en una serie de lecturas sobre una misma dimensión constante, la
inexactitud o incertidumbre es la diferencia entre los valores máximo y mínimo
obtenidos. Incertidumbre = valor máximo - valor mínimo
•
Error Absoluto: el error absoluto es la diferencia entre el valor leído y el valor
convencionalmente verdadero correspondiente. Error absoluto = valor leído valor convencionalmente verdadero
•
Error Relativo: El error relativo es la razón del error absoluto y el valor
convencionalmente verdadero. Error relativo = Error absoluto / valor
convencionalmente verdadero
Como el error absoluto es igual a la lectura menos el valor convencionalmente verdadero,
entonces: Error relativo = (valor leído - valor real) / valor real
Con frecuencia, el error relativo se expresa como un porcentaje de error, multiplicándolo
por cien: Porcentaje de error = Error relativo*100%
•
Ejemplo de la medida de un error
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La metrología dimensional en
Asturias
Sea por ejemplo, un remache cuya longitud es 5.4 mm y se mide cinco veces sucesivas,
obteniéndose las siguientes lecturas:
5.5 mm; 5.6 mm; 5.5 mm; 5.6 mm; 5.3 mm
Incertidumbre = 5.6 -5.3 = 0.3 mm
Los errores absolutos de cada lectura serían:
5.5 - 5.4 = 0.1 mm
5.6 - 5.4 = 0.2 mm
5.5 - 5.4 = 0.1 mm
5.6 - 5.4 = 0.2 mm
5.3 - 5.4 = -0.1 mm
El signo nos indica si la lectura es mayor ( signo + ) o si es menor (signo - ) que el valor
convencionalmente verdadero. El error absoluto tiene las mismas unidades de la lectura.
El error relativo y el porcentaje de error para cada lectura serían:
0.1 / 5.4 = 0.0185
= 1.85 %
0.2 / 5.4 = 0.037
= 3.7 %
0.1 / 5.4 = 0.0185
= 1.85 %
0.2 / 5.4 = 0.037
= 3.7 %
-0.1 / 5.4 = 0.0185
= -1.85 %
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La metrología dimensional en
Asturias
Reloj comparador:
El reloj comparador es un instrumento de medición que se utiliza en los talleres e
industrias para la verificación de piezas y que por sus propios medios no da lectura directa,
pero es útil para comparar las diferencias que existen en la cota de varias piezas que se
quieran verificar. La capacidad para detectar la diferencia de medidas es posible gracias a
un mecanismo de engranajes y palancas, que van metidos dentro de una caja metálica de
forma circular. Dentro de esta caja se desliza un eje, que tiene una punta esférica que hace
contacto con la superficie. Este eje al desplazarse mueve la aguja del reloj, haciendo
posible la lectura directa y fácil de las diferencias de medida.
•
La precisión de un reloj comparador puede ser de centésimas de milímetros o
incluso de milésimas de milímetros micras según la escala a la que esté graduado.
También se presentan en milésimas de pulgada.
•
El mecanismo se basa en transformar el movimiento lineal de la barra deslizante de
contacto en movimiento circular que describe la aguja del reloj.
•
El reloj comparador tiene que ir incorporado a una galga de verificación o a un
soporte con pie magnético que permite colocarlo en la zona de la máquina que se
desee.
•
Es un instrumento muy útil para la verificación de diferentes tareas de mecanizado,
especialmente la excentricidad de ejes de rotación.
Ilustración 10: Reloj palpador o de palanca
Una variante de reloj comparador es el reloj palpador que se utiliza en metrología para la
comprobación de la horizontalidad de piezas mecanizadas. El reloj palpador va fijado a un
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gramil que se desliza sobre un mármol de verificación y con ello se puede leer las
diferencias de planitud u horizontalidad que tiene una pieza cuando ha sido mecanizada.
Ilustración 11: reloj palpador
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Distanciómetro
Distanciómetros para determinar la distancia sin contacto por medio de láser. Los
distanciómetros determinan con precisión la distancia hasta el punto de medición. Estos
distanciómetros se emplean en el sector industrial y especialmente en las profesiones
relacionadas con la construcción, como carpintería, albañilería, cerrajería, etc. (ideal para
mediciones en la construcción). Estos aparatos resultan atractivos por su fácil manejo y
por la gran precisión en los resultados de la medición. . Estos aparatos son capaces de
medir, memorizar las distancias y determinar la superficie, el volumen o incluso la altura
de manera directa en su display. Existen distanciómetros para montaje fijo, de múltiples
aplicaciones en el sector industrial (controladores de posiciones, control de grosor de
bobinas, etc). Además, distanciómetros de larga distancia (aparatos con un alcance
superior a los 1.000 metros) y distanciómetros mecánicos como, por ejemplo, los
odómetros para medir distancias más largas.
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 23
La metrología dimensional en
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Galgas
Se llama galga o calibre fijo a los elementos que se utilizan en el mecanizado de piezas
para la verificación de las cotas con tolerancias estrechas cuando se trata de la verificación
de piezas en serie. Las galgas están formadas por un mango de sujeción y dos elementos
de medida, donde una medida corresponde al valor máximo de la cota a medir, y se llama
NO PASA, y la otra medida corresponde al valor mínimo de la cota a medir y se llama
PASA. Las galgas son de acero templado y rectificado con una gran precisión de ejecución
Según sean las características de la cota a medir existen diferentes tipos de galgas:
•
Para verificar diámetros de agujeros se utilizan tampones de PASA y NO PASA.
•
Para verificar diámetros de ejes o cotas externas se utilizan galgas de herradura
PASA NO PASA.
•
Para verificar agujeros cónicos se utilizan tampones cónicos con la indicación de
profundidad máxima.
•
Para verificar ejes cónicos se utilizan acoplamientos cónicos con la indicación de
profundidad máxima.
•
Para roscas se utilizan ejes roscados con PASA y NO PASA.
Cuando se trata de verificar partidas grandes de piezas de precisión se debe operar en
lugares donde la temperatura esté regulada a 20ºC para que no altere la medida por la
posible dilatación de la pieza a medir como consecuencia de otras temperaturas.
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 24
La metrología dimensional en
Asturias
Ilustración 12: Galgas de ajustes de calibres
Galgas Etalon. Para ajustar calibres y micrómetros así como galgas graduables, se utilizan
las calas de bloques ETALON.
Anillo patrón. De gran utilidad para el control y puesta en cero de alesámetros,
interímetros, micrómetros internos, etc. Precisión conforme a DIN2250.
Ilustración 13: anillo patrón
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 25
La metrología dimensional en
Asturias
Plantillas
-Plantillas de radios. Permiten controlar radios tanto interiores como
exteriores por
método de comparación
Ilustración 14: Plantillas de radios
-Plantillas de ángulos. Permiten controlar ángulos por método de comparación. Rango:
1~45º
Ilustración 15: Plantillas de ángulos
-Plantillas de roscas. Permite determinar el paso de roscas ó la cantidad de hilos por
pulgada por método de comparación. Para roscas métricas y Whitworth
Ilustración 16: Plantillas de roscas
Transportador de ángulos
Un transportador es un instrumento de medición de ángulos en grados que viene en dos
presentaciones básicas:
Transportador de sistema centesimal
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 26
La metrología dimensional en
Asturias
1.- Transportador de 360°, con forma de círculo graduado.
2.- Transportador de 180° con forma de semicírculo graduado. Es más común que el de
360° pero tiene la limitación de que al medir ángulos cóncavos (de más de 180° y
menosde 360°), se tiene que hacer un ajuste del instrumento.
Ilustración 17: Transportadores de ángulos
En Francia y en Estados Unidos se usa una división de la circunferencia en 400 grados
centesimales, por lo que existen en esos países transportadores en los que se observa cada
cuarto de círculo o cuadrante una división de 100 grados centesimales.
Para trazar un ángulo en grados, se sitúa el centro del transportador en el vértice del
ángulo y se alinea la parte derecha del radio (semirrecta de 0º) con el lado inicial.
Enseguida se marca con un lápiz el punto con la medida del ángulo deseada. Finalmente se
retira el transportador y se traza con la regla desde el vértice hasta el punto previamente
establecido o un poco más largo según se desee el lado terminal del ángulo.
Para medir un ángulo en grados, se alinea el lado inicial del ángulo con el radio derecho
del transportador (semirrecta de 0°) y se determina, en sentido contrario al de las
manecillas del reloj, la medida que tiene, prolongando en caso de ser necesario los brazos
del ángulo por tener mejor visibilidad.
Aun cuando pocas personas distinguen la diferencia entre un transportador correctamente
graduado y otro que no lo sea, para que el transportador se considere correcto debe iniciar
con el cero del lado derecho e ir de 10 en 10 grados en sentido contrario al de las
manecillas del reloj. Para trazar ángulos en una hoja de cuaderno, conviene un
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 27
La metrología dimensional en
Asturias
transportador de 360° del tamaño más pequeño, y para trazar ángulos en el pintarrón,
conviene uno de 360° del más grande que haya, pues en el estuche geométrico didáctico
de madera, viene en sentido contrario la graduación además de que solo viene en 180°.
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 28
La metrología dimensional en
Asturias
Goniómetro
Ilustración 18: Goniómetro
Características
•
•
•
•
•
•
•
•
Goniómetro analógico, utilizado para medición de ángulos.
Lupa magnificadora del vernier.
Rango de medición 360º.
División mínima 5´.
Ajuste fino.
Dispositivo para medición de ángulos agudos.
Fabricado en acero inoxidable.
Fácil montaje en calibres de altura Provisto con 3 reglas intercambiables.
Banco de medida
Son mesas de apoyo totalmente planas que ayudan a la medición de gran precisión.
Ilustración 19: Marmol de granito
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 29
La metrología dimensional en
Asturias
Niveles
-Nivel lineal. Sus principales características son:
•
•
•
•
Utilizado para nivelación o control de planitud.
Sensibilidad 0,02mm/m
Base prismática (140º).
Superficie de apoyo rectificada
Ilustración 20: Nivel
-Nivel cuadrangular. Sus principales características son:
• Permite nivelaciones tanto horizontales como verticales
• 2 Caras de apoyo prismáticas (140º).Puede ser colocado sobre superficies planas ó
cilíndricas
• Dimensiones 200x200x44mm
• Sensibilidad: 0,02mm/m
Ilustración 21: Nivel cuadrangular
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 30
La metrología dimensional en
Asturias
Rugosímetro
Los rugosímetros sirven para determinar con rapidez la rugosidad de las superficies. Los
rugosímetros muestran la profundidad de la rugosidad media Rz y el valor de rugosidad
medio Ra en µm. Los rugosímetros facilitan la rápida determinación de la superficie de un
componente, por otro lado la realización de la medición de la rugosidad es muy sencilla.
Los rugosímetros entran en contacto con la superficie en cuestión de segundos y muestran
la rugosidad directamente en Ra o en Rz. Nuestros rugosímetros se entregan en maletines
donde se incluyen placas de control, protectores para los palpadores, acumuladores y
cargadores. Las siguientes normas se ocupan del control de la rugosidad: DIN 4762, DIN
4768, DIN 4771, DIN 4775, el alcance de la rugosidad de superficies lo encontrará en DIN
4766-1.
Ilustración 22: Rugosímetro
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 31
La metrología dimensional en
Asturias
Proyector de perfiles
En el proceso de medición de una pieza intervienen distintos medios para controlar la
conformidad de la pieza con las especificaciones del plano. A menudo, las piezas
presentan zonas estrechas de difícil acceso donde es necesario implicar medios expertos
para poder dar respuesta a las especificaciones del plano.
Con la ayuda de un proyector de perfiles es posible realizar las mediciones en 2D sobre la
sombra ampliada de la zona del detalle de interés, con un factor de ampliación conocido.
La actividad complementaria a este proceso metrológico supone la preparación de los
cortes pertinentes, que vienen especificados en el plano.
Con este fin se puede emplear sierra de disco, sierra de hilo con recubrimiento de
diamantes etc.
Es muy importante la fijación de la muestra en el sistema de corte para comprender la
zona de interés, el plano medio, el centro geométrico del detalle. Una vez obtenida la
sección hay que pulir la superficie y limpiarla de las posibles rebabas inherentes al proceso
de corte.
En piezas tipo conector con elementos alargados, en consola, elásticos o de baja rigidez
que podrían sufrir deformaciones remanentes o alteraciones en la zona de interés durante
el proceso de corte, realizamos probetas de estas, rigidizando su estructura en una resina
liquida y con buena fluidez que después de 24h están lista para el proceso de corte.
Antes de empezar a medir hay que idear un buen sistema de fijación sobre la mesa de
cristal del proyector de perfiles, para evitar posibles riesgos de movilidad.
Las dimensiones a medir suelen ser radios muy pequeños, zonas con acabado en forma de
chaflán o cotas que refieren a zonas muy estrechas, donde el acceso con la punta de rubí
del palpador de una máquina tridimensional u otro medio metrológico es imposible.
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 32
La metrología dimensional en
Asturias
Es posible la medición directa, utilizando la lectura de los regles de desplazamiento de los
ejes o también la medición asistida por un software específicos, capaz de definir primitivas
geométricas y encontrar la relación geométrica de interés.
Ilustración 23: proyector de perfiles
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 33
La metrología dimensional en
Asturias
Alesómetro: Sus principales características son:
• Permite comparar diámetros internos a diferentes profundidades.
• Sistema de topes fijos intercambiables.
• Provisto con reloj comparador.
Ilustración 24: Alesómetro y cabezales de medición
Interímetros. Sus principales características son:
• Permite medir y comparar diámetros interiores, ranuras, etc.
• Display LCD con indicación análoga y digital.
• Modos de medición Absoluto ó Diferencial.
• El valor de cero puede ser ajustado a la medida de cualquier patrón conocido.
• Predeterminación de tolerancias.
Ilustración 25: Interímetros
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 34
La metrología dimensional en
Asturias
2.2.- Máquina de medición por coordenadas
La Máquina de Medición por Coordenadas (a partir de ahora MMC) puede ser definida
como "una máquina que emplea tres componentes móviles que se trasladan a lo largo de
guías con recorridos ortogonales, para medir una pieza por determinación de las
coordenadas X, Y y Z de los puntos de la misma con un palpador de contacto o sin él y
sistema de medición del desplazamiento (escala), que se encuentran en cada uno de los
ejes".
Como las mediciones están representadas en el sistema tridimensional, la MMC puede
efectuar diferentes tipos de medición como: dimensional, posicional, desviaciones
geométricas y mediciones de contorno.
Los procedimientos de medición y procesamiento de datos de las MMC, poseen una serie
de características que se describen a continuación:
Primeramente se tiene un sistema de posicionamiento que provoca que el palpador alcance
cualquier posición en X, Y o Z; este sistema de posicionamiento será accionado a través
de unos motores, que a su vez, poseen unos codificadores ópticos rotatorios, los que
producirán una señal adecuada para activar un contador que incrementar su número en
relación a la posición del eje con respecto de su origen.
Ilustración 26: Máquina de medir por coordenadas Zeiss (Fuente Fundación Prodintec)
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 35
La metrología dimensional en
Asturias
En este sistema como en otros es de primordial importancia la existencia de un origen para
poder determinar la posición.
El sistema dispondrá además de un palpador que al ser accionado, hará que los datos del
contador del sistema de posicionamiento sean trabajados por la unidad principal de la
CMM y sean transformados en coordenadas X, Y y Z y además se apliquen las fórmulas
programadas para después desplegar los datos en una pantalla de cristal líquido.
El sistema también posee una palanca de control que accionar directamente los
servomotores provocando un desplazamiento manual de cada uno de los ejes.
Este sistema CMM en particular poseer teclado para introducción de datos, un monitor que
proporcionar la visualización de ellos ya sea que se introduzcan o se generen por la CMM.
Como se mencionó anteriormente el palpador que se encuentra en el extremo inferior del
eje Z, se accionar al toque de la pieza que se desea medir.
Las Máquinas de Medición por Coordenadas (MMC) son instrumentos que sirven para
realizar mediciones dimensionales y de desviaciones de la regularidad geométrica de
objetos con forma simple o compleja.
Las hay de distintas dimensiones, tipos, materiales y exactitudes de medición y para
aplicación en laboratorios de metrología, laboratorios industriales y en las líneas de
producción.
Aunque las Máquinas de Medición por Coordenadas son diferentes entre sí, dependiendo
del volumen de medición y la aplicación para las que son fabricadas, todas operan bajo el
mismo principio: el registro de una pieza con una técnica de medición punto a punto,
asignando a cada uno de éstos una terna de coordenadas referido a un sistema coordenado
en 3D; y la vinculación numérica de las coordenadas asignadas a los puntos, con una
geometría espacial completa de la pieza a través de un software de medición en un equipo
de procesamiento de datos.
Los softwares comerciales básicos de MMC cuando menos, manejan los elementos
geométricos regulares como son el punto, la línea, el plano, el círculo, la esfera, el cilindro
y el cono.
La posición de un punto en el espacio está definido, en coordenadas cartesianas,
por los valores relativos de los tres ejes X, Y y Z con respecto a un sistema de
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 36
La metrología dimensional en
Asturias
referencia. Usando series de puntos, es posible construir el elemento geométrico
que pase por ellos o que se aproxime al máximo.
Una máquina de medir tridimensional es capaz de definir unívocamente y con
extrema precisión la posición de estos puntos en un espacio tridimensional, y de
calcular los parámetros significativos de las figuras geométricas sobre las que han
sido tomados estos puntos.
Una máquina de medida por coordenadas es pues un instrumento de medida
absoluta de precisión capaz de determinar la dimensión, forma, posición y
"actitud" (perpendicularidad, planicidad, etc.) de un objeto midiendo la posición de
distintos puntos de su propia superficie.
Las máquinas de medir por coordenadas (MMC) se utilizan para las siguientes
aplicaciones:
• Control de la correspondencia entre un objeto físico con sus
especificaciones teóricas (expresadas en un dibujo o en un modelo matemático) en
términos de dimensiones, forma, posición y actitud.
• Definición de características geométricas dimensionales (dimensiones,
forma, posición y actitud) de un objeto, por ejemplo un molde cuyas características
teóricas son desconocidas.
Existen varios tipos de máquinas de medir por coordenadas que están siendo utilizadas
actualmente:
1.- De puente: se caracterizan por tener un puente por donde se mueve el brazo de medir,
no son muy grandes y para salas limitadas de espacio laterales son perfectas, ya que el
brazo se desplaza verticalmente.
•
Rangos intermedios de medición.
•
Accesibilidad limitada por el punte.
•
Alta rigidez.
•
Poca incertidumbre, es decir gran precisión.
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 37
La metrología dimensional en
Asturias
Ilustración 27: Máquina de puente
2.- De un brazo horizontal: necesitan más espacio (más utilizada en automoción).
•
Grandes rangos de medición.
•
Buena accesibilidad.
•
Incertidumbre alta, es decir, menor precisión.
Ilustración 28: De brazo horizontal
3.- De 2 brazos: se utilizan en automoción normalmente y cada brazo mide un lateral del
vehículo, llegando a tener precisiones de centésimas de milímetro (más utilizada en
automoción).
•
Grandes rangos de medición.
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 38
La metrología dimensional en
Asturias
•
Buena accesibilidad.
•
Incertidumbre alta, es decir, menos precisión.
Ilustración 29: de dos brazos
4.- Tipo cantilever:
•
Pequeños rangos de medición.
•
Buena accesibilidad.
•
Incertidumbre intermedia.
•
Las hay de mesa fija y móvil.
Ilustración 30: Tipo Cantilever
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 39
La metrología dimensional en
Asturias
5.- Brazos articulado de medida: son brazos que los puedes llevar a medir a la
pieza que te interese, buscando una buena zona de agarre para posteriormente
calibrar medir, estos brazos no son muy precisos pero puede ser la única opción de
medir en una situación especial.
• Incertidumbre alta, es decir, menos precisión
• Gran movilidad
Ilustración 31: Brazo articulado de medida. Fuente Faro
6.- Máquina de tipo pórtico (gantry):
• Rango de medición muy grande.
• Accesibilidad limitada por las columnas.
• Incertidumbre intermedia.
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 40
La metrología dimensional en
Asturias
Ilustración 32: Máquina tipo pórtico
Dentro de las empresas más importantes a nivel de metrología, ofreciendo tanto servicios
de metrología como equipos de medición de todo tipo, tridimensionales, calibres,
micrómetros, microscopios de medición, etc., destacan las siguientes: Carl Zeiss [3],
Trimek [4], Mitutoyo [5], DEA [6], Hexagon [7], Sariki [8], Faro [9]
En cuanto a los software de medición, se destacan algunos de ellos.
UMESS: programa de ZEISS para máquinas de medir por coordenadas, es un software que
lleva unos cuantos años ya en el mercado, pero que algunas empresas del sector de la
automoción aún lo siguen utilizando. Es distinto a los programas actuales de medición ya
que no se tiene una visualización en pantalla de lo que se va midiendo. Los cálculos de
medición se realizan por cálculos matemáticos aplicados directamente por el técnico.
Puede ser que sea el software más difícil de manejar, habiendo escasos técnicos de
medición que lo dominen, pero es uno de los programas más preciso y con mayor
credibilidad del mercado.
HOLOS: programa de ZEISS para máquinas de medir por coordenadas. Este software se
introdujo en el mercado para dar un apoyo visual al técnico de medición sobre UMESS,
siendo bastante limitado, pero donde ha mejorado mucho en sus últimas versiones.
CALYPSO: programa de ZEISS para máquinas de medir por coordenadas. Este software es
completamente visual donde se puede comparar las mediciones con superficies de CAD,
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 41
La metrología dimensional en
Asturias
esta pensado principalmente para piezas industriales de todo tipo teniendo grandes
posibilidades en todas sus facetas (scaning, cámara Viscan 4x).
Ilustración 33: Captura de pantalla de software Calypso para la medición de una turbina. Fuente
Fundación Prodintec.
METROLOG: programa de gran fama dentro de los software de máquinas de medir por
coordenadas. Visualmente tiene unas grandes prestaciones para trabajar con CAD, trabaja
con todas las superficies del elemento sin problemas y aunque cada vez se ha metido en
más sectores en un principio estaba orientado para la automoción, ya que puede adaptarse
a casi cualquier tipo de tridimensional y es muy intuitivo de utilizar.
Su última versión Metrolog V5 es el primer software de medición embebido en CATIA
V5.
PC-DEMIS: programa de Wilcox Associates para máquinas de medir por coordenadas, se
puede combinar con marcas de tridimensionales distintas, es un programa muy funcional y
de fácil manejo y permite combinar imágenes y texto en el informe dimensional.
MCCOSMOS: programa de MITUTOYO para sus máquinas de medir por coordenadas.
Similar a los anteriores programas visuales en el que comparamos la medición real con la
nominal de un CAD exportado, puede escanear superficies y es muy intuitivo.
En cuanto a las ventajas de este tipo de maquinaria destacan [14]:
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 42
La metrología dimensional en
Asturias
1. Aumento de productividad en las mediciones tanto para geometrías sencillas como
sobre todo para geometrías complejas (reducción de tiempos de medición).
2. Mejora de la precisión
3. Posibilidad de control estadístico
4. Almacenamiento de datos y generación automática de informes
Pero este tipo de máquinas tienen también una serie de inconvenientes:
1. Necesidad de personal cualificado formado
2. Inversión elevada
3. Actualizaciones de programas/mantenimiento de la instalación,…
4. Tiempos de programación elevados que se justifican sobre todo para la medición
repetitiva en serie.
No obstante estos inconvenientes, este tipo de máquinas son las más extendidas en la
industria y su integración en el proceso productivo supuso en su día una auténtica
revolución en el proceso de verificación dimensional.
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 43
La metrología dimensional en
Asturias
2.3.- Sistemas de medición sin contacto
La metrología tradicional por palpado vista anteriormente utiliza unas pocas decenas de
puntos de una pieza para comprobar las medidas: de 3 a 5 puntos para un plano, 6 a 8 para
un cilindro, etc. y, si es necesario obtener más medidas, se debe recuperar el objeto físico
y volver a medirlo, pero esto no siempre es posible. Además, es un proceso
comparativamente muy lento.
Sin embargo las tecnologías convencionales de escaneo masivo (láser, luz blanca, etc.)
obtienen la medición de las coordenadas espaciales de millones de puntos (proceso muy
rápido comparado con la medición por contacto para el mismo número de puntos. Su
argumentación tecnológica es que al obtener los puntos masivamente éstos se pueden usar
para mediciones “virtuales” a posteriori y dan más riqueza de información.
Los sistemas ópticos se fundamentan en el cálculo de la profundidad mediante la técnica de
triangulación.
Un sistema óptico activo siempre consta, como mínimo, de 2 elementos en el cabezal de
medida: un emisor de luz y un receptor, estos están separados entre sí en una distancia d
conocida y forman entre sí unos ángulos determinados. El sistema emite luz hacia la
superficie que se pretende medir y ésta la refleja, llegando parte de esta reflexión al
receptor. Conociendo la dirección del rayo emitido y la del rayo recibido se pueden resolver
las dimensiones del triángulo formado y, por tanto, obtener la profundidad del punto
inspeccionado. La principal ventaja de estos sistemas es que la medición se realiza sobre la
superficie misma de la pieza y no necesita, compensación de radio.
Hay tres clases de sistemas ópticos:
A.-Digitalizadores de punto: el sistema emisor suele ser un diodo láser y el receptor una
cámara CCD de área o de línea .Su filosofía de trabajo es igual que la de un palpador.
Dicho cabezal debe ir montado sobre una máquina tridimensional sustituyéndose la sonda
de contacto por dicho elemento. La adquisición es punto a punto pero sin contacto.
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 44
La metrología dimensional en
Asturias
B.- Digitalizadores de línea. En lugar de emitir un único punto de luz se proyecta una línea
de luz láser sobre el objeto; de esta forma se consigue tener información no únicamente de
un punto sino de toda la sección de la pieza. La velocidad de digitalización es muy superior
a los digitalizadores de punto (velocidades normales son 10.000 puntos/seg.), pero tienen el
inconveniente de necesitar una tridimensional o un brazo articulado con indicación de
posición y orientación para poder digitalizar superficies completas. Su sistema de trabajo es
ir trazando la superficie, para poder tener secciones a lo largo de toda la pieza.
Otro inconveniente es que tienen una distancia de enfoque muy limitada (pocos cm.) y
requieren que en la digitalización se siga aproximadamente la forma del objeto que se
pretende inspeccionar. En situaciones de inspección automática esto representa un serio
problema porque se requiere, información sobre la forma del objeto cuando es esto lo que
se pretende medir.
C.- Digitalizadores de área: Son los sistemas más rápidos existentes en la actualidad. Una
primera ventaja es que son capaces de digitalizar toda un área completa en una sola captura
sin necesidad de ningún movimiento de cabezal. En cuestión de segundos son capaces de
obtener coordenadas de unos 250.000 puntos situados sobre la superficie de la pieza. No
emiten luz láser sino que utilizan luz blanca convencional lo que representa ventajas de
seguridad. Poseen definido un volumen de trabajo en el que se ha de colocar la pieza. Se
elimina así la problemática comentada anteriormente de tener que seguir con el sensor la
forma de la superficie bajo estudio. La filosofía es tan sencilla como hacer una fotografía:
se sitúa el objeto en el volumen de medida y se dispara dando como resultado es un fichero
con miles de medidas de superficie (nubes de puntos).
Un ejemplo de digitalizador de área es el Sidio 3d, que consta de una cámara y 2
proyectores de luz. Cuando inicia la digitalización el proyector lanza sobre el objeto una
serie de líneas verticales blancas y negras que son registradas por la cámara, a partir de
estas imágenes Sidio es capaz con triangulaciones obtener coordenadas de la superficie
que la cámara es capaz de ver.
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 45
La metrología dimensional en
Asturias
En cuanto a los sistemas de medición sin contacto se hará mención a los digitalizadores
láser, luz blanca estructurada y sistemas sin contacto en MMC.
1.- Digitalizadores láser
Utilizan un haz de láser de baja potencia, que puede ser puntual o por planos.
No nos detendremos a explicar el principio físico del funcionamiento de estos
digitalizadores. Solamente decir que la precisión será función de la resolución del
captador, de la calidad de la pieza y también de la posición del captador con respecto al
punto medido.
Las precisiones que ofrecen los distintos sistemas de este tipo van desde algunas décimas
de milímetro hasta la centésima. El color y acabado de la pieza tienen importancia para la
medición.
Ilustración 34: Digitalizado láser
Los procedimientos de digitalización mediante láser por punto son más convenientes para
las piezas que tienen detalles finos y zonas más difíciles de acceso. Los sistemas láser por
planos son más eficaces para la digitalización por secciones.
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 46
La metrología dimensional en
Asturias
Estos sistemas tienen la ventaja que podemos ver lo que digitalizamos en tiempo real, lo
cual es una gran ventaja porque podemos saber en cada momento si se está realizando una
correcta digitalización.
2.- Sistemas de luz blanca estructurada
Se componen al igual de los sistemas láser de de una fuente emisora de luz y de un sistema
receptor de la información.
La principal ventaja es que pueden digitalizar un área completa sin mover ningún cabezal
y obtener en una sola captura más de un millón de puntos situados sobre la superficie de la
pieza. Su precisión es similar a la del láser, pero no podemos ver lo que estamos
escaneando en tiempo real. Según vamos sacando fotografías debemos ir alineándolas
mediante software para comprobar que estamos digitalizando correctamente.
Una vez hecha la digitalización de la pieza obtendremos una nube de puntos. Dependiendo
que sistema óptico hallamos utilizado deberemos tratarla, es decir, filtrar la información:
eliminar el “ruido “, las distorsiones que se hayan podido producir por el movimiento de la
pieza, alinear las diferentes tomas en el caso de la luz blanca, etc. Actualmente en el
mercado existen diferentes programas de edición de puntos que permiten manipular los
puntos generados por los sistemas de digitalización.
Ilustración 35: Escaneado 3D mediante luz blanca estructurada. Fuente Fundación Prodintec.
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 47
La metrología dimensional en
Asturias
3.- Medición sin contacto en MMC. Cada vez se está utilizando con más frecuencia en el
mundo de la metrología industrial, la medición sin contacto, esto supone la posibilidad de
conocer magnitudes que de manera táctil sería imposible. Uno de los palpadores con radio
más pequeño del mercado de la metrología industrial tienen 0.15 mm, esto supone que todo
lo que sea más pequeño de ese radio va ser difícil de medir como rugosidades donde no
puede entrar el palpador en la totalidad de su profundidad entonces aquí con una medición
sin contacto si podemos, incluso nos permitiría hacer un recorrido superficial consiguiendo
la zona a tratar en 3D (ingeniería inversa) En micrometrología existen palpadores más
pequeños. Existen varias maneras de medir sin contacto en las máquinas de medir por
coordenadas como:
-Sistemas Láser: mediante un cabezal láser que se instala en la máquina de medir por
coordenadas se pueden realizar escaneados en detalle de piezas y geometrías complejas
mediante un haz láser que realiza un barrido. Este tipo de sistemas tienen gran utilidad
cuando se requiere la reconstrucción de una geometría compleja (ingeniería inversa) con
una gran exactitud.
Ilustración 36: Escaneado tridimensional de una pieza mediante láser en MMC
-Sistemas ópticos (por ejemplo cámara Viscan): tienen gran nivel de madurez, exactitud y
velocidad necesarias para competir con las máquinas de contacto, convirtiéndose, en ciertos
campos, en herramientas inigualables.
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 48
La metrología dimensional en
Asturias
Ilustración 37: Cámara Viscam instalada en MCC. Fuente Fundación Prodintec
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 49
La metrología dimensional en
Asturias
2.4.- Ingeniería inversa
La Ingeniería Inversa o Reingeniería es el proceso de duplicar informáticamente una pieza,
componente, conjunto o entorno, sin la ayuda de planos, documentación o modelos CAD
auxiliares. Se parte siempre de un modelo físico y se usan métodos de ingeniería de
medida, análisis y diseño para finalmente obtener una réplica idéntica de dicha realidad
física, es decir, a partir de un modelo físico obtendríamos el CAD de la pieza.
Los sistemas de digitalización se pueden clasificar en dos grandes grupos:
•
Sistemas con contacto: Copiadoras y palpado mecánico.
•
Sistemas sin contacto: Sistemas láser, luz blanca, fotogrametría.
Sistemas con contacto
Aquí nos referiremos únicamente a los palpadores dejando a un lado las copiadoras ya que
el ritmo de trabajo de estos es mucho más eficaz. Estos tienen la ventaja de que son
portátiles y muy precisos (algunos fabricantes llegan a la ±0,005 mm de precisión). La
toma de puntos es forma manual y son están especialmente diseñados para metrología y
control de calidad. Además permiten el reconocimiento de superficies simples (esferas,
conos, cilindros, planos) de forma muy rápida, que es donde patinan los sistemas ópticos.
Sistemas sin contacto
En general todos los sistemas ópticos se basan en el principio de la triangularización para
obtener las mediciones.
Podría pensarse que la única aplicación de la Ingeniería Inversa es el copiado de piezas,
sin embargo va mucho más allá que la simple duplicación de objetos físicos. Podremos
querer una pieza muy parecida al modelo físico que tenemos pero con alguna
modificación, pongamos el caso del casco de un barco al que queremos modificar la
curvatura sólo en algunas partes. También podemos necesitar el croquizado de una pieza
mecanizada y luego poder parametrizarla, es decir relacionar las dimensiones de los
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 50
La metrología dimensional en
Asturias
distintos elementos que la componen entre sí. Todos estos casos entrarían en la definición
de ingeniería inversa.
De manera esquemática se resume en la figura siguiente el proceso de ingeniería inversa.
Ilustración 38: Proceso de ingeniería inversa
De forma gráfica y resumida se muestra el proceso de ingeniería inversa, desde un croquis
o prototipo físico hasta la figura CAD final.
Ilustración 39: Proceso gráfico de la ingeniería inversa. De la pieza al CAD.
Aplicaciones industriales
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 51
La metrología dimensional en
Asturias
•
Utilización de prototipos físicos en el desarrollo de un producto. Es el caso por
ejemplo de las piezas donde la ergonomía y el factor estético toma una mayor
importancia. Hay multitud de objetos cuyas superficies no se pueden describir
mediante formulaciones matemáticas sencillas, por tanto es necesaria realizar un
modelo físico a mano.
•
Hoy en día gran variedad de productos de consumos están realizados a partir del
modelo físico realizado por un diseñador, como es el caso de la industria
automovilística.
•
Obtención de modelos CAD para el cálculo y simulación de modelos. Sería el caso
de productos construidos anteriormente a los sistemas CAD o modificados sin
actualización de la documentación. También es necesario para realizar
simulaciones. Estarían en este grupo también las piezas que son susceptibles de ser
parametrizadas.
•
Control dimensional. Muchas veces para la inspección de la pieza es necesario
comparar la pieza fabricada (pieza real) con el CAD de la pieza (pieza teórica).
Otros campos de aplicación
•
Aplicaciones médicas: Prótesis y modelos digitales del cuerpo humano
•
Aplicaciones artísticas: Como la arqueología, reconstrucción de monumentos, etc
•
Aplicaciones multimedia
Para gran número de aplicaciones, el conocimiento exacto de la realidad física es
indispensable para llevar a cabo diferentes operaciones. La fabricación en serie o
duplicación de un elemento existente constituye el punto de partida de la Ingeniería
inversa en el ámbito industrial.
Como se ha visto la ingeniería inversa tiene muchas aplicaciones. Una de ellas es poder
utilizarla como verificación dimensional de un objeto, donde debido a geometrías muy
complejas donde se precise mucha información de distintos puntos, líneas o áreas de una
superficie no sea suficiente con el palpado tradicional en MCC.
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 52
La metrología dimensional en
Asturias
Ilustración 40: Control dimensional utilizando ingeniería inversa.
Es fácilmente imaginable que en un futuro cercano, existan sistemas que sean capaces de
realizar verdaderas fotocopias en 3D con elevada precisión y de manera muy simple. El
aspecto a resolver es ¿cómo procesar millones de puntos para utilizarlos adecuadamente?
Se necesitaría un formato compatible con los sistemas de ordenador y que el proceso se
automatizase, es decir, que la calidad final de la pieza dependa de la precisión del sistema
de digitalizado y no de la pericia del constructor de superficies, el proceso es muy manual
todavía.
Desde la perspectiva de la automatización queda mucho camino por recorrer y se han de
conseguir mejoras en las herramientas de reconstrucción geométrica que constituyen el
punto crítico del proceso.
En nuestro país, esta tecnología está en los albores y hay muy poca gente que se dedique a
explotar esta tecnología.
2.-INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 53
La metrología dimensional en
Asturias
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL
Inicialmente, los procesos de medida se reducían a distancia lineal, para posteriormente
pasar a coordenadas bidimensionales, y finalmente a las medidas tridimensionales, ó 3D.
Paralelamente, aunque no de forma simultánea al desarrollo y construcción de nuevos
aparatos e instrumentos de medida, se desarrollaron los métodos de calibración y
caracterización, que permitieron medir, demostrar y garantizar la calidad de las medidas
obtenidas con los nuevos medios.
Este progreso técnico, acompañado del desarrollo normativo, ha tenido siempre como
objetivo medir cada vez mejor (mejor incertidumbre), pero también con mayor confianza,
comodidad, rapidez.
En la actualidad, las necesidades metrológicas se satisfacen mediante el uso de sistemas de
medición por contacto, desde reglas, calibres, micrómetros, barras, bancos, hasta las
Máquinas tridimensionales de medir por coordenadas (MMC). Este tipo de instalaciones
supusieron en su momento un salto tecnológico muy importante en la capacidad de medir
piezas industriales, prácticamente una revolución. Este salto tecnológico se centró en los
siguientes factores:
• Incremento de velocidad frente a los sistemas existentes en el momento.
• Utilización de un solo aparato en lugar de hasta varias decenas por pieza medida.
• Aumento de la precisión de las medidas sobre todo en tolerancias geométricas.
• Disminución y eliminación del uso de costosos útiles hechos específicamente para
poder medir ciertos elementos, con una disminución importante del tiempo y coste.
• Posibilidad de medir nuevas geometrías hasta entonces imposibles (de forma
práctica y/o rentable), con lo que el diseño de nuevas piezas también se vio
favorecido.
• Posibilidad de automatización de tareas y programación de rutinas de medida
repetitivas sin intervención humana, para medir la misma pieza siempre de la
misma forma y en los mismos puntos.
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 54
La metrología dimensional en
Asturias
Los fabricantes de MCC han ido evolucionando sus productos hacia la integración de este
tipo de maquinarias directamente en el taller cerca de los procesos productivos, de forma
que se pueda realizar una inspección más directa sobre el proceso, bien 100% o de forma
estadística. Este tipo de máquinas más robustas de medir por coordenadas tienen que estar
preparadas para “salir” de los laboratorios de metrología e instalarse y funcionar en
ambientes menos protegidos como son los que se suelen encontrar en el taller. Es lo que se
conoce como la metrología “in-line”. Existe una iniciativa (I++DME) puesta en marcha
por varias de las principales marcas de fabricantes en Europa cuyo objetivo es la
estandarización de los sistemas de inspección, independientemente de la tecnología que se
utilice [13].
La utilización de máquinas tridimensionales para medir por coordenadas en las salas
tradicionales de control de calidad es una solución cada vez menos operativa para obtener,
a tiempo real, informaciones sobre el proceso, en comparación con la posibilidad de
instalar las máquinas de medición directamente en el taller, que permite un control
permanente del seguimiento de la producción, y permite adicionalmente una intervención
rápida en el caso de una anomalía en la calidad. La filosofía del control tradicional de
“ajuste por fallos” al detectar una anomalía puede ser reemplazada por “mastered
adjusting” que consiste en la optimización del proceso a tiempo real y reducción de las
piezas defectuosas.
Otro aspecto importante es que medir en el taller, cerca de la línea de producción permite
reducir los tiempos de ajuste de la línea y ayuda a bajar el “time to market” de los nuevos
productos.
En casos concretos las máquinas de medición pueden representar una mejor solución a los
calibres tradicionales que solo pueden controlar las medidas relativas para las que han sido
concebidos. De todos modos, la combinación de ambos métodos, utilizando el calibre
como presentador en la máquina de medición, es la solución más completa y que
representa una evolución general de las estrategias de control dimensional en la empresa.
Para poder estar puestas en el taller, las máquinas de medición tienen que tener algunas
características indispensables:
•
Elevada dinámica para garantizar una frecuencia de muestreos apropiada.
•
Nivel de precisión acorde con las tolerancias de plano requeridas.
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 55
La metrología dimensional en
Asturias
•
Usabilidad para que el sistema pueda ser utilizado por operadores que no tienen
muchos conocimientos de metrología.
•
Operaciones fáciles de carga y descarga (y si es necesario, la capacidad de
integrarse en un flujo de producción)
•
Posibilidad de crear programas de medición fuera de la línea.
•
Protecciones adaptadas de la máquina para garantizar la seguridad de los
operadores y protecciones contra los agentes ambientales de la zona en donde están
ubicadas.
Estas máquinas de medición que están destinadas a su uso en el taller o planta de
producción están concebidas con soluciones tecnológicas particulares, como la
compensación térmica, para resistir ambientes hostiles diferentes a los laboratorios de
medición.
No obstante lo anterior, la actividad metrológica es en sí misma un coste a añadir al
producto. En el modelo de mercado actual, con sus cada vez más elevados niveles de
exigencia, el coste de la metrología es cada vez mayor por dos motivos:
•
Se requieren equipos e instalaciones cada vez más precisos con un elevado coste de
adquisición y unos ciclos de vida más cortos debido al ritmo de evolución
tecnológica.
•
La inspección por lotes o control estadístico puede permitir dar paso al control
100% de todas las piezas producidas como signo de excelencia.
En los últimos diez años han emergido varias tecnologías basadas en fenómenos ópticos
que permiten “reproducir” o tomar la posición tridimensional en el espacio de un muy
elevado número de puntos de una superficie, en muy poco tiempo, lo que promete ser una
nueva revolución tecnológica similar a la anterior. Son los denominados Scanner 3D que
están dando lugar a una nueva metrología denominada metrología virtual.
Mediante distintas tecnologías para la captura de datos basados en nubes de puntos (láser,
luz blanca, escaneado, fotogrametría,…) se entra en un nuevo concepto de entender la
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 56
La metrología dimensional en
Asturias
metrología que la puede revolucionar en los próximos años, como hicieron en su día las
máquinas de medir por coordenadas.
Sus principales características diferenciales respecto a los sistemas tradicionales (MMC)
son:
•
El número de puntos de medición está entre uno y tres órdenes de magnitud por
encima.
•
La velocidad de adquisición es también varios órdenes de magnitud superior.
•
Son portátiles, y su campo de medida va desde el milímetro hasta más de un
centenar de metro.
El resultado neto se resume en las siguientes ventajas:
•
Una productividad superior aproximadamente en un orden de magnitud (10:1) a los
equipos utilizados hoy en día.
•
La obtención masiva de puntos permite “inspecciones y medidas virtuales” a
posteriori sin necesidad de volver a recuperar la pieza, si surge la necesidad de
medir otros parámetros distintos de los planificados inicialmente (por ejemplo en
inspecciones por problemas de calidad en proceso).
•
Aplicación en piezas en las que antes no se podía medir por su elevado peso,
tamaño o imposibilidad de traslado hasta la máquina de medir o el laboratorio de
metrología, puesto que presentan la característica de portabilidad.
Otra línea de clara de desarrollo de las tecnologías de medición se encuentra en los
sistemas portátiles, basados en brazos articulados o Láser Tracker. Compañías
como FARO [8] se encuentran especializados en estas tecnologías que ofrecen una
gran flexibilidad a la hora de realizar medidas allá donde se localiza la pieza y no
teniendo que depender de su traslado físico a una MCC.
Mediante el láser tracker se puede realizar la medición de piezas de gran tamaño in
situ, mientras que los brazos articulados permite la medición de piezas complejas
tanto exteriormente como interiormente.
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 57
La metrología dimensional en
Asturias
Cabe destacar en este aspecto los novedosos sistemas de medición para grandes
piezas basados en Fotogrametría. Como ejemplo, dentro del presente proyecto se
pudieron conocer los desarrollos realizados en este campo por la empresa asturiana
Metria Digital [15] en la aplicación industrial de la fotogrametría dimensional en la
empresa Felguera Calderería Pesada. Se pudo comprobar cómo mediante un
sistema flexible, cómodo, de fácil manejo, con trazabilidad incluso cuando la pieza
no está ya presente, económico,… se pueden sustituir los antiguos sistemas de
medición clásicos para este tipo de piezas por sistemas innovadores y productivos.
Los brazos articulados son una solución muy interesante cuando se quiere realizar
una comprobación con una elevada cadencia en un proceso productivo donde no es
viable desplazar una MCC cerca del centro de producción o no es productivo andar
desplazándose con las piezas hasta el laboratorio de medición donde se encuentra
la MCC. Es un sistema de fácil manejo por los operarios y permite obtener
información electrónicamente de los resultados con el objeto de su posterior
tratamiento (estudios de capacidades,…). Además permite obtener mediciones
iguales de complejas que las que se obtienen en una MCC y que serían inviables
por métodos manuales tradicionales (pie de rey, micrómetro,…).
La combinación de distintos sistemas hace que surjan nuevas soluciones
industriales. Por ejemplo la inclusión de un sistema de escaneado o fotogrametría
en un un brazo articulado o en un robot son soluciones particulares que van
surgiendo en la industria según necesidad.
Otra tendencia actual en el mundo de la fabricación es hacia la miniaturización. Los
productos en la escala micro y nano suponen un avance continuo y están llamados a
revolucionar muchos de los productos tal y como los conocemos hoy en día. Al igual que
con los procesos tradicionales, a la hora de fabricar este tipo de componentes se hace
necesario asimismo el poder controlarlos metrológicamente. La evolución tecnológica en
los procesos de fabricación hacia la escala micro y nano lleva asociado en paralelo la
evolución de sistemas de metrología que contemplen las características especiales
asociadas al tamaño de las piezas.
La colocación y sujeción de las micro-piezas requiere la utilización de un equipamiento
muy preciso, la fuerza de sujeción debe ser muy pequeña para garantizar que la micro3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 58
La metrología dimensional en
Asturias
pieza no se dañe y se deforme, esto hace necesario un sistema sensor que utilice fuerzas
de medición extremadamente pequeñas.
El software basado en CAD es imprescindible ya que las características de las micro
piezas son prácticamente invisibles para el ojo, los datos de control y el programa de
medición deben estar programados directamente en el módulo CAD y remotamente
probados sobre la interferencia del contorno y los movimientos antes de su medición.
Máquinas de medición de micro piezas tienen un volumen de medición de un decímetro
cúbico y la incertidumbre de medición es de 250nm en una resolución de7.8 nm.
Ilustración 41: Máquina de medición de micro piezas F25 (Fuente Carl Zeiss)
Lo importante al final es saber elegir cuál de los distintos sistemas que existen en la
actualidad mejor se adapta a cada proceso productivo, ya que tanto la elección equivocada
por exceso a la hora de elegir la tecnología, como por defecto, supondrán una carga
adicional para la empresa y probablemente una mayor complejidad y problemática en vez
de una solución idónea para nuestra empresa.
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 59
La metrología dimensional en
Asturias
4.- LA METROLOGÍA EN LA EMPRESA
4.1.- La importancia de la metrología en la empresa
Como es conocido, la metrología es un aspecto fundamental y clave en la industria, y su
aplicación al proceso productivo garantiza que los productos obtenidos sean aceptados en
las siguientes fases de las cadenas de valor.
Su aplicación es transversal a todo el tejido productivo, y en todas sus fases, desde la
producción de primeras materias hasta el embalaje del producto de consumo.
Dado que los mercados son cada vez más exigentes en cuanto a la calidad y excelencia del
producto final, el integrador en cada fase trata de trasladar esta exigencia hacia atrás en
toda la cadena de valor, remitiendo al proveedor anterior la responsabilidad sobre las
partes o elementos suministrados, y así sucesivamente hasta los productores de materias
primas en el sector primario, quienes deben garantizar características tales como
composición química, estructura molecular, contenidos o ausencias de determinadas
sustancias,… etc.
INTEGRADOR
SUMINISTRADOR 1ER NIVEL
SUMINISTRADOR 2º NIVEL
SUMINISTRADOR 3ER NIVEL
Ilustración 42: Aseguramiento de la calidad en la cadena de suministradores
Actualmente en el mundo industrial en el que se mueven las empresas, el cual empieza a
ser más competitivo y riguroso, una de las soluciones que podemos abordar es gestionar
un proceso metrológico acorde a nuestras necesidades de producción, esta estrategia nos
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 60
La metrología dimensional en
Asturias
ayudara a tener una trazabilidad dimensional, que asegure resultados fiables en los
procesos de fabricación y en los productos.
El proceso de verificación metrológica se debe de entender dentro de la empresa como un
proceso más dentro del proceso productivo. Asegura la calidad de los productos
entregados y añade valor al producto.
Sólo lo que se mide se puede mejorar. De esta manera la verificación de calidad de los
productos basados en el control dimensional permite conocer la capacidad actual de los
procesos productivos. Midiendo se puede mejorar. Es decir, conociendo la capacidad
actual del proceso se puede conocer el estado actual del proceso productivo y poner en
marcha acciones para tener un mayor control.
En este principio se basa la metodología 6 Sigma, con su sistemática DMAIC (Definir,
Medir, Analizar, Mejorar y Controlar). En cada vez más sectores se empieza a exigir no
sólo el que un número determinado de piezas sean correctas, sino que mediante los
estudios de capacidad en un número representativo de productos y en distintos momentos
se asegure que la distribución normal resultante del proceso esté controlada, es decir que
sea un proceso capaz. Se ha definido el concepto 6 Sigma como aquel que por su baja
probabilidad de rechazo, asegura la calidad de los productos fabricados en serie.
Centrado
Descentrado 1,5 sigma.
Sigmas
Aciertos %
DPMO
Cp
Cpk
Aciertos %
DPMO
Cp
Cpk
1
68,26%
317.400
0,33
0,33
30.85%
691.500
0,33
-0,17
2
95,44%
45.600
0,66
0,66
69.15%
308.500
0,66
0,17
3
99,74%
2.600
1
1
93.32%
66.800
1
0,5
4
99,9936%
64
1,33
1,33
99.38%
6.200
1,33
0,83
5
99.999942%
0,58
1,66
1,66
99.98%
230
1,66
1,17
6
99.9999998%
0,002
2
2
99.99966%
3,4
2
1,5
Ilustración 43: Tabla relación sigmas con % aciertos y Cpks.
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 61
La metrología dimensional en
Asturias
Los procesos capaces aseguran el proceso productivo, consiguiéndose mayor
productividad, reduciendo los plazos de entrega, una mayor calidad, mayor seguridad y
mayor motivación por parte del personal.
En resumen se puede decir que MEDIR ES CLAVE PARA EL ÉXITO DEL PROCESO
INDUSTRIAL.
Nuestra finalidad se verá cumplida evaluando y analizando dimensionalmente nuestro
producto, optimizando nuestros recursos existentes y garantizando que, gracias a los
resultados obtenidos, se pueda cumplir las especificaciones técnicas. Impactando
positivamente en la calidad del producto colocándonos con total fiabilidad en cabeza de
nuestro sector y superando las expectativas iniciales del cliente.
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 62
La metrología dimensional en
Asturias
4.2.- Directrices de gestión metrológica en la empresa
Se muestran a continuación las principales directrices que indica la norma UNE
66180:2008. Esta norma define los sistemas de gestión de la calidad y evaluación
metrológica. Principalmente lo que se clarifica es la gestión de los procesos del
sistema de gestión de las mediciones y del sistema de gestión de la organización.,
madurez del sistema realizado y la identificación de oportunidades de mejora del
sistema de gestión de mediciones.
Requisitos generales a tener en cuenta:
1º- La organización debería establecer, implementar, documentar y mantener un sistema
de gestión de las mediciones que permitiera asegurar que tanto los equipos de medición
como los procesos de medición son adecuados para su uso previsto en el cumplimientos de
los requisitos metrológicos, a la vez que gestionar el riesgo de obtener resultados de
medición incorrectos.
2º- Se deberá establecer procesos para la correcta identificación de los requisitos
metrológicos del cliente y su producto a verificar.
3º- Se deberá determinar los procesos necesarios del sistema de gestión de las mediciones
y su aplicación en el sistema de gestión global de la empresa.
4º- Determinar la secuencia de estos procesos
5º- Establecerlos los criterios para asegurar que tanto la operación como el control de
dichos procesos sean eficientes y eficaces.
6º- Realizar un seguimiento de la medición y análisis de los procesos
7º- Implementar las acciones necesarias para alcanzar los resultados planificados y la
mejora continua de estos procesos
Consideraciones generales respecto al cliente:
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 63
La metrología dimensional en
Asturias
Saber cuáles son las medidas necesarias de la pieza, hacer un estudio de la pieza y el
problema a solucionar y llegar a una conclusión con el cliente de cuáles son las medidas
estrictamente necesarias.
Se debe de asegurar que se establezcan canales de información sistemáticos, a través de
los cuales los procesos de medición y de confirmación metrológica reciben los requisitos
de clientes y de otras partes interesadas relacionadas con aspectos tales como:
-Especificaciones expresadas en términos de variables a medir sobre el producto y servicio
que presta la organización.
-Limites de especificación de procesos de realización del producto.
-Requisitos legales y reglamentarios.
Es muy importante tener una fluidez comunicativa con el cliente al que se verifica y por
ello se debe de controlar:
-La información sobre los resultados de la medición.
-Las posibles modificaciones en los requisitos petrológicos y como afectarían al diseño y
operación de los procesos de confirmación petrológica y de medición.
-La retroalimentación del cliente y otras partes interesadas, incluyendo sus quejas.
En cuanto a los objetivos de la calidad, estos deben ir encaminados a:
-El mantenimiento y optimización de los equipos de medición ensayo y su confirmación
metrológica.
-La no existencia de equipos de medición y procesos de medición no conformes.
-La mejora de la capacidad metrológica en términos de eficacia y eficiencia.
-La mejora de la satisfacción de cliente en lo relativo a las mediciones.
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 64
La metrología dimensional en
Asturias
-La actualización de normas y procedimientos de mejora de las mediciones.
-El aumento de la competencia del personal que realiza las mediciones.
En cuanto a los recursos de la información, se debería de tener un sistema documental que
incluyera:
-Un manual de gestión de las mediciones, donde se puede explicar el alcance, la política,
organización y medios dispuestos para satisfacer las necesidades y expectativas de las
partes interesadas.
-Procedimientos de ensayo y calibración donde se recogen todos los requisitos necesarios
para asegurar la calidad constantemente.
-Especificaciones de calidad, donde se fijan las características del producto a verificar y su
método especifico a emplear.
Las pautas mínimas a tener en cuenta en el proceso de medición, tanto en concreto
como en general, son:
-Saber que características aplicar a las mediciones realizadas y por qué (cilindridad,
concentricidad, planitud, etc.) y clarificar las tolerancias.
-Tener si es posible soporte informático (3D) o plano, nominales de pieza a medir.
-Utilizar el equipo de medición más adecuado para la pieza a medir.
-Tener claro el alineamiento de fabricación y saber el que interesa para la medición,
normalmente debe ser el de fabricación.
-Conocimiento técnico de todas las posibilidades del software de medición.
-Calibrar rutinariamente (mínimo una vez por semana estando a un turno).
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 65
La metrología dimensional en
Asturias
-Comprobación de todas las partes del equipo de medición y accesorios (palpadores,
extensiones, etc.) estén en buenas condiciones.
-Comprobar medidas realizadas de maneras distintas e iguales para tener un conocimiento
mejor de que la medición es la correcta.
-Tener acreditación laboratorio.
-Tener material de apoyo para el posicionamiento correcto de la pieza a medir que fije sin
movimiento posible y sin dañar a la pieza.
-Limpiar zonas a medir y palpador a utilizar.
-Comprobación del estado ambiental en el momento de la medición (Temperatura y
Humedad).
-Si se repite la medición de una misma pieza en distintas ocasiones, siempre se debe de
utilizar mismo alineamiento, mismo equipo de medición (en tridimensional mismo
palpador y misma posición), intentar estar en misma temperatura valdrá con estar entre 19º
y 20º.
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 66
La metrología dimensional en
Asturias
4.3.- El laboratorio de metrología
A continuación se muestran las consideraciones generales que se deben de tener en
cuenta en un laboratorio de metrología.
A.- General: Considerar los factores que influyen en la contabilidad y rectitud de las
pruebas y calibraciones.
B.-Personal: Asegurar la competencia técnica del personal en las pruebas y calibraciones
que realiza.
C.-Condiciones ambientales e instalaciones: Establecer las condiciones adecuadas de las
instalaciones para el tipo de pruebas y calibraciones que se realizan, asegurando que las
condiciones ambientales no invaliden los resultados obtenidos, lo que incluye el control
de las condiciones.
D.-Métodos de calibración y de validación: Establecer los métodos y procedimientos
adecuados de prueba y calibración en el alcance del laboratorio incluyendo muestreo,
manejo, transporte, almacenamiento y preparación de partes y la estimación de la
incertidumbre así como el uso de técnicas estadísticas donde sea apropiado.
E.-Equipo: Se debe contar con el equipo necesario y de exactitud adecuada para la
realización correcta de las pruebas y calibraciones. El equipo debe estar identificado,
calibrado y en condiciones aceptables.
F.-Trazabilidad de las mediciones: Contar con un programa y procedimiento para la
calibración del equipo, que asegure que las calibraciones
y pruebas hechas por el
laboratorio sean trazables al sistema internacional de unidades (SI).
G.-Muestreo: Contar con planes y procedimientos de muestreo donde se lleva acabo
muestreo de sustancias, materiales y productos.
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 67
La metrología dimensional en
Asturias
H.- Manejo de partes de calibración y prueba: Contar con procedimientos para el
transporte, recibo, manejo, protección, almacenamiento, disposición de partes en
calibración o prueba para proteger la integridad de las partes.
I.-Asegurar la calidad en los resultados de las pruebas y calibraciones. Contar con
procedimientos de control de calidad para comprobar la validez de las pruebas
y
calibraciones.
J.-Informe: Los resultados obtenidos se pondrán con exactitud, claridad y objetivamente
de acuerdo con los datos necesarios y acordes a la alineación.
Ilustración 44: Consideraciones generales para el laboratorio de metrología
Para conseguir la acreditación de un laboratorio de metrología se debe de seguir la Norma
ISO/IEC 17025:1999 “Requerimientos generales para la competencia de laboratorios de
prueba y calibración” y que sea validada por una entidad de acreditación conocida.
También es necesario guiarse por la Norma UNE-EN ISO 10012 “Sistemas de gestión de
las mediciones. Requisitos para los procesos de medición y los equipos de medición”.
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 68
La metrología dimensional en
Asturias
4.4.- Capital humano. El metrólogo
Se debe asegurar que el personal involucrado en el sistema de gestión de las mediciones
demuestra una aptitud adecuada para efectuar las tareas que se le asignen. Debe
especificarse cualquier habilidad especial que se requiera.
Asegurarse de que se provea la formación para responder a las necesidades identificadas,
que se mantengan registros de las actividades de formación y que su eficacia sea evaluada
y registrada. El personal de metrólogia debe tomar conciencia de sus responsabilidades,
así como el impacto de sus actividades en la eficacia del sistema de gestión de las
mediciones y en la calidad del producto.
Ilustración 45: Personal técnico en metrología de la Fundación Prodintec
El personal en formación debe ser supervisado adecuadamente.
Las competencias del personal asignado al sistema de gestión de las mediciones deberían
incluir:
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 69
La metrología dimensional en
Asturias
-Las competencias técnicas asociadas a las mediciones y a los equipos de medición.
-Las competencias de gestión asociadas al sistema de gestión de las mediciones.
-La educación y formación necesaria.
-Las habilidades demostrables.
-La experiencia necesaria.
-Las competencias personales.
Dentro de las competencias recomendadas: el personal asignado al sistema de gestión de
las mediciones también debería tener buenos conocimientos sobre requisitos legales y
reglamentarios aplicables, principios generales de Metrología, incluyendo el software
utilizando en los instrumentos y sistemas de medición, principios de gestión de calidad.
Dentro de las competencias necesarias: el personal debería identificar y comprender los
requisitos metrológicos, llevar a cabo mediciones en las condiciones ambientales
adecuadas y con el nivel de precisión requerido, llevar a cabo cálculos estadísticos
resultantes de varias mediciones en el control por muestreo y deducir conclusiones
correctas, llevar a cabo calibraciones teniendo en cuenta las condiciones externas y el
nivel de precisión requerido.
La dirección de la función metrológica deberá evaluar periódicamente el
cumplimiento de las competencias actuales y futuras con el fin de proporcionar de
las actuaciones necesarias, como formación, para mejorar el desempeño del
personal y el desarrollo profesional.
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 70
La metrología dimensional en
Asturias
4.5.- El proceso de medición
Definición de incertidumbre:
Incertidumbre de medida (U): Parámetro asociado al resultado de una medición,
que caracteriza la dispersión de los valores que podrían razonablemente ser
atribuidos a la magnitud a medir.
Incertidumbre de uso (Uu): Parámetro que caracteriza el intervalo de valores,
definido un intervalo simétrico; en el que a partir de los valores obtenidos en el
proceso de medición, puede utilizarse de forma normal y fiable el instrumento en
el proceso de medición para el cual se ha seleccionado.
-El control de las mediciones respecto a los factores de temperatura,
incertidumbre)
-El control de los documentos y de los registros de temperatura y humedad.
-Se debe especificar en cada verificación a qué condiciones ambientales se ha realizado y
las correcciones debidas a las condiciones ambientales deben registrarse y aplicarse a los
resultados de medición.
Condiciones de medición óptima: entre 19 y 21 grados, compensación de dilatación.
-Dilatación lineal: Lf=Lo [1+&L (Tf-To)]
-Dilatación volumétrica: Av=Vf-Vo=3&LVo
Compensación geométrica:
Tomar un punto en la superficie del objeto que se tiene que medir técnicamente significa
registrar las tres coordenadas cartesianas del centro de la punta del palpador de medición.
Estas coordenadas se sacan de traductores que las “leen” en las reglas ópticas situadas a lo
largo de los ejes de la máquina. De este modo se entiende que la punta del utensilio sea
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 71
La metrología dimensional en
Asturias
sólo la extremidad de una compleja cadena de componentes mecánicos y de vínculos
cinemáticos, y que una serie de errores de tipo estático se van sumando a la cadena a causa
de las deformaciones estructurales y de ensamblaje. Para poder obtener, mediante varias
lecturas, resultados de medición lo más precisos posible es necesario utilizar sofisticadas
técnicas para determinar los errores y su corrección.
Ante todo se tiene que recordar que antes del avance de los sistemas de compensación
software de los errores de geometría, la precisión de las máquinas se conseguía mediante
laboriosas calibraciones mecánicas, cuya eficacia dependía de técnicos altamente
especializados.
Actualmente, el uso de algoritmos matemáticos para la corrección de errores hace que no
sea necesaria la mecánica para que las características de repetibilidad y linealidad de los
errores geométricos sean aceptables dentro de unos valores determinados. Esto se
consigue gracias a los resultados de alta calidad que ofrece la compensación geométrica,
mejores de los que se conseguían de forma mecánica, a condición de que los
posicionamientos del cabezal de medición sean muy repetibles.
Los errores geométricos (ejemplo en máquina puente): Los errores fundamentales (los
parámetros) de los que se ocupan los algoritmos de compensación son un total de 21 en las
máquinas de puente: 9 errores de traslación (6 de linealidad, 3 de posicionamiento), 9
errores de rotación y 3 errores de cuadratura.
A continuación se pueden ver los errores y su explicación en las figuras:
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 72
La metrología dimensional en
Asturias
Ilustración 46: Errores de posicionamiento y linealidad
Ilustración 47: Errores de rotación
Ilustración 48: Errores de cuadratura
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 73
La metrología dimensional en
Asturias
• Lxx, Lyy, Lzz. Errores de posicionamiento de los ejes, debidos a la respuesta de las
reglas ópticas y a la rotación de los ejes. Figura primera.
• Lxy, Lxz, Lyx, Lyz, Lzx, Lzy. Errores de linealidad de los ejes respecto a los ejes
transversales. Se deben a la linealidad imperfecta de los trayectos de
desplazamiento y a los efectos de rotación de los ejes. Figura primera.
• Rxx, Rxy, Rxz, Ryx, Ryy, Ryz, Rzx, Rzy, Rzz. Errores de rotación de los ejes
entorno a cada uno de los 3 ejes. Con las disposiciones de una embarcación se
denominan rool, pitch y jaw. Se deben a la linealidad imperfecta de los trayectos
de desplazamiento y a las deformaciones estructurales producidas durante el
ensamblaje. Figura segunda.
• Qxy, Qyz, Qzx. Errores de cuadratura entre parejas de ejes. Se deben a las
imperfecciones de ensamblaje de la estructura. Figura tercera.
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 74
La metrología dimensional en
Asturias
4.6.- El informe dimensional
Antes de redactar el informe es necesario aclarar con el cliente los detalles de la medición:
-Tipo de alineación con la que se ha de medir la pieza, que debería ser la misma alineación
con la que se fabrico.
-Zonas a medir, llegando a una conclusión de si es posible con nuestro equipo de medición
su realización.
-Incertidumbre de medida.
-Tolerancia superior e inferior.
-Aclaración de las características geométricas y de posición a medir.
Después de realizar estas puntualizaciones el informe debe incluir como mínimo:
-Denominación pieza
-Fecha de realización de medición.
-Equipo de medición con el que se ha realizado la medición.
-Como se alineo la pieza o producto indicando si es posible con un dibujo o foto.
-Características geométricas o posiciones realizadas.
-Valor real.
-Valor nominal (que nos lo pueden dar con un soporte informático, CAD, o con plano.
-Tolerancia superior.
-Tolerancia inferior.
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 75
La metrología dimensional en
Asturias
-Desviación.
Un informe tiene que tener total claridad en su lectura que no lleve a confusión, si alguna
medición puede crear confusión se debe aclarar con una nota o con apoyo visual de foto o
dibujo.
Ilustración 49: Ejemplo de informe dimensional. Fuente Fundación Prodintec.
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 76
La metrología dimensional en
Asturias
Incertidumbre de la medición y trazabilidad.
La estimación de la incertidumbre de la medición debe ser registrada. El análisis de la
incertidumbre debe completarse antes de la confirmación metrológica del equipo de
medición y la validación del proceso de medición. Deben documentarse todas las fuentes
conocidas de variabilidad de medición.
La trazabilidad a las unidades SI debe lograrse por referencia a un patrón primario o a una
constante natural, cuyo valor se conozca en términos de las unidades SI pertinentes y este
recomendado por la Conferencia General de Pesas y Medidas y el Comité internacional de
Pesas y Medidas.
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 77
La metrología dimensional en
Asturias
4.7.- Mantenimiento/normativa/calibración
Se debe establecer y documentar en el marco de confirmación metrológica, las actuaciones
relacionadas con la calibración de los equipos de medida, cuyo objetivo es determinar el
valor de las características metrológicas del equipo de medición en términos que permitan,
en su comparación directa con los requisitos metrológicos del cliente.
En la calibración se debe tener en cuenta:
-La disponibilidad de los patrones necesarios para la misma.
-Documento que recoja las características metrológicas del equipo de medición.
-Magnitudes de influencia durante el proceso de calibración.
-La corrección de la calibración y la estimación de su incertidumbre de medida, que
permitan determinar su estado de calibración y la identificación del mismo.
INTERVALOS DE CONFIRMACIÓN METRÓLOGICA. (Calibración y Verificación)
Los métodos utilizados para determinar los intervalos de confirmación metrológica deben
estar documentados.
Cada vez que un equipo de medición se repare, ajuste o modifique debe hacerse una
confirmación metrológica y estudiar el cambio de intervalo.
Tener en cuenta para determinar grado de intervalo de confirmación metrológica.
-Grado de exigencia de los requisitos metrológicos del cliente (tolerancias e
incertidumbres).
-El historial de las sucesivas calibraciones, que muestre la deriva del equipo con el tiempo.
-Frecuencia de uso del equipo.
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 78
La metrología dimensional en
Asturias
-Eficiencia metrológica, valorando los costes de la frecuencia de calibración con el riesgo
de utilizar un equipo no conforme con los requisitos metrológicos.
MANTENIMIENTO DE EQUIPOS DE MEDICIÓN. Se deberá tener una especial
atención a la limpieza y organización de los equipos de medición, tanto manuales como
máquina de medir por coordenadas.
-Mínimo una vez por semana limpiar con productos no dañinos los equipos de medición y
cada vez que se calibre limpiar los elementos de calibración.
-Comprobación de buen estado de los equipos que no tengan golpes, desgaste o deterioro
de algún tipo.
-Colocación de los equipos de medición y sobretodo de calibración en lugares donde haya
temperaturas entre 19º y 21º y no haya riesgo de roturas poniendo en sitios con protección
y acolchados donde no pueda manejarlo nada más que el técnico de medición.
NORMATIVA RELACIONADA CON LA GESTIÓN Y EVALUACIÓN
METROLÓGICA.
A.-Norma UNE-EN ISO 9001: Esta norma plantea requisitos para el control de los
dispositivos de seguimiento y medición y para el seguimiento de los procesos y productos.
UNE-ISO/TS 16949: Aplicada en automoción. UNE-EN 9100: Aplicada en el sector
aeroespacial y armamento y material de defensa.
B.-Norma UNE-EN ISO 10012: establece requisitos para los procesos de medición y los
equipos metrológicos y algunas orientaciones para la gestión de los procesos de medición
y para la confirmación metrológica. De esta Norma salen las bases de la última Norma en
vigor.
C.- UNE 66180:2008: Sistemas de gestión de calidad-Guía para la gestión y evaluación
metrológica.
3.- NUEVOS SISTEMAS AVANZADOS DE METROLOGÍA DIMENSIONAL 79
La metrología dimensional en
Asturias
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS”
5.1.- Objetivos del proyecto.
El proyecto Metrología Dimensional en Asturias (MeDiAs) liderado por el Club Asturiano
de la Calidad y con la participación de la Fundación Prodintec, es un proyecto de difusión
y sensibilización tecnológica que pretende acercar la metrología dimensional al tejido
industrial asturiano con el objetivo de remover conciencias en lo referente a la necesidad
de incorporar tecnologías de control dimensional, principalmente máquinas de medir por
coordenadas, en las empresas.
El proyecto nace de las siguientes inquietudes:
• En proyecto se plantea dentro de un marco actual de creciente competitividad
industrial donde este hecho afecta a cada vez en más sectores industriales.
• La metrología, como un proceso productivo más se hace cada vez más necesario
para competir en mercados nacionales/internacionales. En algunas ocasiones nos
diponer de este tipo de herramientas de control de la calidad supone una limitación
para la empresa que se tiene que limitar a trabajar en mercados locales
• La aplicación de este tipo de tecnologías es puntual en Asturias y las máquinas
existentes se encuentran muy localizadas en el sector de la automoción y el metal
mecánico.
• Se hace necesario asimismo la divulgación de las tecnologías actuales y futuras en
este campo donde en algunas ocasiones existe cierto desconocimiento de las
ventajas competitivas que supone para la empresa la aplicación de las últimas
tecnologías de control y verificación dimensional.
• Finalmente, dentro de la Región se vio también la necesidad de conocer tanto las
demandas/necesidades actuales por parte de las empresas así como de presentar la
oferta tecnológica en este ámbito en la Región
En este proyecto se analizó la situación actual de la metrología dimensional en Asturias,
las aplicaciones y necesidades (tanto presentes como futuras). Igualmente, se llevó a cabo
una labor de acercamiento de estas tecnologías a las empresas asturianas con el objetivo
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 80
La metrología dimensional en
Asturias
final de fomentar la incorporación de herramientas de control dimensional en los
departamentos de calidad como medio para incrementar su competitividad.
El proyecto actuó sobre las siguientes líneas:
1.- Realización de cuatro jornadas de la metrología dimensional
1. 1ª Jornada en Club el Club Asturiano de la Calidad.
2. 2ª Jornada en la Fundación ITMA.
3. 3ª Jornada en la empreas PMG.
4. 4ª Jornada en la Fundación Prodintec.
2.- Realización de un estudio sobre el estado del arte de la metrología industrial en
Asturias. En el que con ayuda de las encuestas cumplimentadas de las empresas
participantes en las jornadas de difusión y empresas contactadas durante el estudio se ha
conseguido tener una visión real de la integración metrológica en Asturias y conocer las
necesidades (presentes y futuras) de nuestra región en este ámbito.
3.- -Realizaron de diez casos de estudio/aplicación entre las empresas interesadas y que no
disponían de este tipo de tecnologías: el objetivo ha sido llegar a realizar diez servicios de
medición metrológica, ingeniería inversa, escaneado tridimensional y fotogrametría de
productos en empresas, bien sea de piezas fabricadas, calibres, plantillas de control.
Como ya se comentó en este informe existen un gran número de sistemas de metrología
dimensional. La figura siguiente representa todos estos sistemas, desde los más sencillos
hasta los más avanzados.
Los sistemas MMC y ópticos son los que principalmente fueron objeto del proyecto y
donde se focalizaron tanto los casos de estudio como las jornadas de difusión y este
informe.
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 81
La metrología dimensional en
Asturias
SISTEMAS ÓPTICOS
MMC
PROYECTOR DE PERFILES
-PIE DE REY
-MICROMETRO
-RELOJ COMPARADOR
-ALESOMETRO
-INTERÍMETRO
-RUGOSÍMETRO
GALGAS,BLOQUES Y ANILLOS PATRÓN
GONIOMETROS,NIVELES
CINTA MÉTRICA,FLEXÓMETRO
Ilustración 50: Sistemas objetivos del Proyecto MeDiAs
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 82
La metrología dimensional en
Asturias
5.2.- Jornadas de difusión:
1ª Jornada: LA IMPORTANCIA DE MEDIR EN LA EMPRESA. EL CASO TENNECO
AUTOMOTIVE
Fecha: jueves 29 de enero de 2009
Lugar: Instalaciones del parque empresarial de ASIPO.
Hora: de 18:00h a 19:10h
AGENDA
18:00 “Presentación del proyecto Metrología Dimensional en Asturias”. Sr. D. José
Julio Fernández González. Presidente Club Asturiano de Calidad
18:10 “Metrología y Calibración en la industria. Técnicas de control metrológico”.
Sr. D. Iñigo Felgueroso San Julián. Coordinador del Área de Producción Fundación
Prodintec. Sr. D. Jesús Marrón Fernández. Responsable del Laboratorio de Metrología.
Fundación Prodintec.
18:40 “La Necesidad de medir en la empresa”. Caso Práctico Tenneco Automotive. Sr.
D. Ignacio García Uría. Director de Calidad. Sr. D. José Manuel Álvarez García.
Responsable de Departamento de Ingeniería de Calidad y Metrología
19:00h Coloquio y Turno de preguntas
Ilustración 51: 1ª Jornada de difusión en el Club Asturiano de la Calidad
Esta jornada se centró principalmente en el caso práctico TENNECO-MONROE. El
responsable de Calidad Ignacio García Uría y el Responsable del Laboratorio de calidad y
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 83
La metrología dimensional en
Asturias
metrología, José Manuel Álvarez, explicaron la política de la empresa en cuanto a sistemas
de gestión de la calidad y en concreto se profundizó sobre el funcionamiento del
laboratorio de Metrología.
TENNECO-MONROE es una empresa del sector de la automoción especializada en la
fabricación de amortiguadores y sus componentes creada en 1965. Motivado por el sector
y en concreto por los requerimientos de sus clientes, existen unas exigencias muy elevadas
en cuanto a la gestión de la calidad, traducida en el cumplimiento de numerosas normas
relacionadas con el sector (UNE-ISO/TS 16949, ISO-9000, QS 9000, VDA 6.1,…).
Estas normas exigen un control eficiente de su producción, siendo controlado por el
Laboratorio de Calidad y Metrología en donde se explico su gestión interna de calibración
de sus instrumentos de medición y los beneficios que les aporta la máquina de medir por
coordenadas.
Ilustración 52: Laboratorio de Metrología de Tenneco Automotive en Gijón
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 84
La metrología dimensional en
Asturias
2ª Jornada: SISTEMAS DE CONTROL DIMENSIONAL EN LA INDUSTRIA. EL
CASO DE FELGUERA CALDERERÍA PESADA Y METRIA DIGITAL
Fecha: jueves 12 de febrero de 2009
Lugar: Fundación ITMA Avilés.
Hora: de 18:00h a 20:00h
AGENDA:
18:00h “Presentación del proyecto Metrología Dimensional en Asturias”
Sr. D. José Julio Fernández González. Presidente del Club Asturiano de Calidad.
18:10h “Proyecto Metrología Dimensional en Asturias”. Sr. D. Iñigo Felgueroso.
Coordinador del Área de Producción. Fundación Prodintec.
18:20h “Calibración de Instrumentos de Medida”. Sra. Dña. Carmen Garrandés.
Técnico del Dpto. Metrología de Fundación ITMA.
18:40h “Ingeniería Inversa”. Sr. D. David Riol. Diseñador Técnico de Fundación
Prodintec.
19:00h “Escaneado 3D Láser en Máquinas de Medir por Coordenadas”. Sr. D.
Eduardo Cuesta. Universidad de Oviedo, E.P.S. Ing. Gijón. Dpto. Construcción e
Ingeniería de Fabricación.
19:20h “Metrología Dimensional basada en Fotogrametría: el caso de Felguera
Calderería Pesada y Metria Digital”. Sr. D. Manuel Martínez Morilla.Jefe de Calidad de
Felguera Calderería Pesada. Sr. D. Antonio Pérez.Gerente de Metria Digital.
19:50h Turno de preguntas.
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 85
La metrología dimensional en
Asturias
Ilustración 53: 2ª Jornada celebrada en el ITMA
En primer lugar se presentó el departamento de metrología de la Fundación ITMA de
mano de Carmen Mª Garrandes López-Departamento metrología Fundación ITMA,
especializados en todo el área de la metrología (dimensional, fluidos-presión, temperatura,
masa, fuerza, electricidad y baja frecuencia), verificando-ámbito legal y calibraciónámbito voluntario.
En cuanto a la metrología legal se trata de una entidad de verificación metrológica para
actuar en el Principado de Asturias, designada por la Consejería de Industria y empleo del
Principado de Asturias. (Res, 11 de abril de 2008, BOPA 8 de mayo de 2008).
En cuanto a la metrología voluntaria, se trata de un laboratorio de calibración acreditado
por ENAC en las siguientes áreas: Dimensional, fluido-presión, temperatura, mecánicamasa, mecánica-fuerza, electricidad CC y Baja frecuencia.
Por parte de la Fundación Prodintec, David Riol, técnico de diseño, explicó el concepto de
ingeniería inversa. Se trata de un proceso de duplicar informáticamente una pieza,
componente o entorno, sin la ayuda de planos, documentación o modelos CAD. Se parte
de un modelo físico y con métodos de medida se consigue una reproducción exacta en un
modelo digital 3D. En cuanto a las aplicaciones industriales caben destacar las siguientes:
Utilización de prototipos físicos en el desarrollo del producto, obtención del modelo CAD
para el cálculo y simulación de modelos, control dimensional, documentar moldes y
troqueles definitivos, verificación y reparación rápida de utillajes.
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 86
La metrología dimensional en
Asturias
También se puede sacar partido en otro tipo de aplicaciones como: medicas, artísticas y
multimedia.
Ilustración 54: medición 3D de una turbina mediante ingeniería inversa
Por parte de la Universidad de Oviedo, Eduardo Cuesta, perteneciente al Departamento de
Construcción e ingeniería de fabricación explicó el escaneado 3D láser en Máquina de
medir por coordenadas.
El escaneado 3D permite en una MMC crear un mallado de puntos con alta precisión de
manera digital pero sin contacto alguno y con gran rapidez.
Disponen en su laboratorio de una MMC Global Image, dimensiones 900x150x1800 con
palpador por contacto Renishaw PM10 y Sensor láser Metris LC50.
Características Sensor láser Metris LC50.-Velocidad de captura de puntos 19.200 segundo.
Ancho de banda de barrido y profundidad de 50mm. Precisión entre 0.03 y 0.05 mm.
Entre las aplicaciones caben destacar las siguientes: digitalización de componentes frágiles
o muy blandos donde no se puede trabajar con palpadores de contacto, donde se requiera
alta velocidad de escaneado y gran cantidad de captura de puntos. Es aplicable para hacer
ingeniería inversa con gran rapidez y con alta precisión.
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 87
La metrología dimensional en
Asturias
Ilustración 55: escaneado tridimensional de una pieza mediante láser en MMC
Por último las empresas Felguera Calderería Pesada con Manuel Martinez Director de
Calidad FCP y Metria Digital con Antonio Perez Gerente de Metria Digital realizaron una
presentación sobre la mejora de los procesos de inspección y control dimensional de FCP
mediante fotogrametría digital.
Los métodos de verificación utilizados hasta la actualidad en elementos de grandes
dimensiones suponen dificultades en control dimensional en fabricación, precisiones de
mediciones geométricas, errores absolutos, problemas logísticos ”as built” final y
disponibilidad de datos para el cliente.
FCP ha desarrollado dentro de un proyecto de I+D para poder verificar dimensionalmente
sus productos utilizando la fotogrametría. Este proyecto se ha llevado a cabo en
colaboración con Metria Digital y la Fundación Prodintec.
Este Proyecto de I+D ha sido financiado por el Ministerio de Industria, Turismo y
Comercio dentro del programa de PROFIT con los expedientes núm.FIT-020600-2007-28
y DEX-560100-2008-62 en los años 2007 y 2008.
Entro los beneficios obtenidos por este sistema basado en fotogrametría digital caben
destacar: Sistema de medición 3D partiendo solo de fotografías, empleo de cámaras
convencionales y hardware Standard, grandes precisiones en la medición, rapidez en la
toma de datos y obtención de medidas nivel de detalle ajustable por zonas, amplio abanico
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 88
La metrología dimensional en
Asturias
de escalas, mínimo contacto físico directo con el equipo, registro fotográfico completo del
equipo en sus distintos procesos, exportación al software CAD/CAM estándar,
visualización del control dimensional por terceros, posibilidad de comprobaciones en
cualquier momento, medición sin necesidad de obtener el modelo 3D completo del equipo,
no interrumpe el proceso productivo de los equipos, proceso de medición IN-SITU, coste
mínimo, potencial mejora de imagen de FCP como empresa implicada en la mejora
tecnológica continua.
El proceso de medición consiste brevemente en: documentación fotogramétrica, con
fotografías y referencias que se acoplan al equipo a medir, restitución digital 3D en
software y medición y representación.
Ilustración 56: objeto de grandes dimensiones a medir y nube de puntos obtenida
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 89
La metrología dimensional en
Asturias
3ª Jornada:
LA METROLOGÍA DIMENSIONAL EN LA INDUSTRIA. EL CASO
PMG
Fecha: jueves 26 de febrero de 2009
Lugar: PMG ASTURIAS POWDER METAL, S.A.U.
Hora: de 18:00h a 20:00h
AGENDA:
18:00h “Presentación del proyecto Metrología Dimensional en Asturias”
Sr. D. José Julio Fernández González. Presidente del Club Asturiano de Calidad.
18:10h “Proyecto Metrología Dimensional en Asturias”.
Sr. D. Iñigo Felgueroso Fernández San Julián. Coordinador del Área de Producción.
Fundación Prodintec.
18:20h “Metrología en serie de alta precisión en el sector del automóvil: el caso de
PMG” Sra. Dña. Piedad García Alvarez. Responsable de Calidad de PMG Asturias
Powder Metal S.A.U.
18:50h “Medición on-line de diámetros en piezas complejas con holografía
conoscópica” Sr. D. Ignacio Álvarez García. Director de Ingeniería de DSI Plus
19:20h Visita al laboratorio de metrología
20:00h Fin de la Jornada
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 90
La metrología dimensional en
Asturias
Ilustración 57: 3ª Jornada en PMG Asturias
El caso de la empresa PMG fue presentado por Piedad García, Directora de Calidad y
Medio Ambiente.
PMG se dedica a la fabricación de ruedas dentadas desde 1996 para el sector de la
automoción donde existen numerosas normas de calidad (UNE-ISO/TS 16949:1999, ISO
9001, QS 9000/VDA 6.1, ISO 14001 y UNE-ISO/TS 16949:2002).
El laboratorio de metrología de PMG está equipado con tres máquinas tridimensionales
MITUTOYO (software Cosmos) donde se realizan mediciones con palpados discontinuos
para la inspección continua de la producción y una máquina ZEISS (software Calypso)
donde se realizan mediciones más laboriosas, más orientadas a desarrollos de ingeniería de
producto y con palpado continuo (escaning).
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 91
La metrología dimensional en
Asturias
Ilustración 58: Máquinas de medir por coordenadas en el laboratorio de metrología de PMG
La empresa DSI PLUS, a través de su Director de Ingeniería Ignacio Álvarez presentó un
innodor sistema de medición ON-LINE de diámetros en piezas complejas mediante
holografía conoscópica.
DSI PLUS es una empresa que estudia el desarrollo tecnológico para la mejora de la
producción y gestión industrial de las empresas (Sistemas industriales de medición on-line
de producto, sistemas industriales para la detección de defectos del producto, supervisión
de procesos complejos y mantenimiento preventivo y sistemas de mejora de gestión
industrial).
Con el sistema Conoround se consigue, inspección on-line a velocidad del proceso,
funcionamiento automático y verificación del 100% de la producción.
Los beneficios de mejora de control de calidad mediante este sistema son reacción rápida
ante problemas y mejora del conocimiento del proceso.
La tecnología utilizada es la holografía conoscópica que es una técnica interferométrica
que consiste en hacer pasar un rayo reflejado en una superficie a través de un cristal
birrefringente, esto es un cristal con dos índices de refracción, uno fijo y otro dependiente
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 92
La metrología dimensional en
Asturias
del ángulo de incidencia, el resultado son dos rayos paralelos que se hacen interferir con
una lente cilíndrica, esta interferencia es capturada por un sensor CCD, la frecuencia de
esta interferencia determina la posición del objeto en el que se proyectó el rayo láser. Esta
técnica permite la medición de orificios en su configuración colineal, alcanzando
precisiones mejores que una micra. La ventaja de esta técnica es que puede utilizar luz no
coherente, esto quiere decir que la fuente de iluminación no tiene porqué ser un láser, la
única condición es que sea monocromática.
La holografía conoscópica en PMG se utiliza para medición de su producción ya que son
piezas estructuralmente complejas con tolerancias muy pequeñas y elevado número de
producción lo que conlleva a crear un cuello de botella en el proceso de verificación sin
este método.
Ilustración 59: instalaciones de sistema Conoround en PMG
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 93
La metrología dimensional en
Asturias
4ª Jornada: “TALLER DEMOSTRATIVO DE SISTEMAS DE METROLOGÍA
DIMENSIONAL Y ESCANEADO 3D. EL CASO DURO FELGUERA”
Fecha: jueves 12 de marzo.
Lugar: FUNDACIÓN PRODINTEC
Hora: de 16:00h a 18:30h
AGENDA:
16:00h “Situación Actual, Oportunidades, Eventos y Novedades de la Plataforma y
AEI [email protected]”
Sr. D. Jesús Fernández García. Director Gerente de Fundación Prodintec.
16:15h “Visión de [email protected] y Expectativas de Futuro”
Sr. D. Antonio Pérez Méndez. Gerente de Metria Digital.
16:30h “Presentación del Proyecto Metrología Dimensional en Asturias”
Sr. D. José Julio Fernández González. Presidente del Club Asturiano de Calidad.
16:40h “Proyecto Metrología Dimensional en Asturias”
Sr. D. Jesús Marrón Fernández. Responsable del Laboratorio de Metrología de Fundación
Prodintec.
16:50h “Ventaja competitiva en el sector auxiliar de la automoción”
Sr. D. Miguel Fernández González. Responsable de Calidad de Industrias Metálicas Ruiz
(INMER).
17:10h “Metrología Dimensional basada en Fotogrametría: el caso de Felguera
Calderería Pesada y Metria Digital”
Sr. D. Manuel Martínez Morilla. Jefe de Calidad de Felguera Calderería Pesada.
Sr. D. Antonio Pérez Méndez. Gerente de Metria Digital.
17:40h TINTE: Taller de Innovación Tecnológica (Metrología tridimensional,
escaneado 3D, Fotogrametría). Fundación PRODINTEC
18:00h “Ingeniería y Servicios de Metrología Tridimensional” y visita a instalaciones
de ISM3D (Parque Científico y Tecnológico de Gijón)
Sr. D. Jose A. González Baizán. Director Gerente de ISM3D.
18:30h Fin de la sesión.
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 94
La metrología dimensional en
Asturias
Ilustración 60: 4ª Jornada en Fundación Prodintec
Por parte de la Fundación Prodintec, Jesús Marrón Fernández, responsable de laboratorio
de Metrología hizo una presentación sobre los servicios de metrología dimensional,
escaneado e ingeniería inversa en la Fundación Prodintec
En la MMC Zeiss de la Fundación Prodintec, a parte de la medición táctil, se puede
escanear cualquier tipo de geometría incluso la posibilidad de medición sin contacto con la
Cámara Viscan de 4x en la que se pueden digitalizar puntos.
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 95
La metrología dimensional en
Asturias
Ilustración 61: máquina tridimensional en laboratorio de Fundación Prodintec
Ilustración 62: escaneado tridimensional mediante luz blanca estructurada de Fundación Prodintec
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 96
La metrología dimensional en
Asturias
La empresa Industrias Metálicas Ruiz, mediante su responsable de calidad Miguel
Fernández González, hizo una presentación sobre la necesidad de medir y la ventaja
competitiva que supone en la industria auxiliar de la automoción.
Industrias Metálicas Ruiz es una empresa de fabricación de componentes para el sector de
la automoción. Está empresa gracias a las estrictas pautas de verificación están obligada a
tener grandes controles de gestión interna de las calibraciones de sus instrumentos de
medición, ya que sus verificaciones dimensionales manualmente eran un cuello de botella
para la producción. La decisión de adquirir una MMC supuso para la empresa mejorar en
el control dimensional de sus piezas, lo que se tradujo en una ventaja competitiva clara.
A continuación las empresas FCP y Metria Digital repitieron nuevamente la presentación
realizada en la segunda jornada en Avilés sobre el sistema de medición que desarrollaron
conjuntamente para la medición de grandes piezas utilizando fotogrametría digital.
A la finalización de las charlas se realizó una visita a las instalaciones de Prodintec, donde
se pudieron conocer los sistemas de metrología dimensional, escaneado e ingeniería
inversa disponibles en la Fundación.
Finalmente se visitaron las instalaciones de la empresa ISM3D, donde su Gerente José
Antonio González Baizán presentó a la empresa y mostró su laboratorio de metrología y
calibración industrial.
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 97
La metrología dimensional en
Asturias
5.3.- Estadísticas encuestas
Dentro del proyecto se llevó a cabo una encuesta a medio centenar de empresas de la
Región con el objeto de conocer el estado de la metrología. Se indican a continuación los
sectores de las empresas consultadas así como los procesos de fabricación existentes en las
mismas. A continuación se muestra el tipo de cuestionario que se llevó a cabo.
Ilustración 63: Sectores industriales consultados
Ilustración 64: Procesos de fabricación en las empresas consultadas
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 98
La metrología dimensional en
Asturias
DATOS GENERALES DE LA EMPRESA:
NOMBRE DE LA EMPRESA:
PERSONA DE CONTACTO:
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDAD:
SECTOR INDUSTRIAL:
(indicar con una “X” el/los que proceda/n)
Automoción/Transporte
Biotecnología / Medicina / Ind. Farmacéutica
Bienes de equipo
Metal-Mecánico
Alimentación
Otros(especificar)
AMBITO DE ACTUACIÓN DE SU EMPRESA:
Asturias
España
Enumerar los más destacados:
Europa
Resto del mundo
PROCESOS DE FABRICACIÓN EN SU EMPRESA:
(indicar con una “X” el/los que proceda/n)
Fundición de metales
Inyección de plástico
Procesos de mecanizado en general (fresado, torneado, rectificado,…)
Soldadura
Procesos de acabado (tratamientos térmicos/recubrimientos/,…)
Ensamblaje de componentes
Otros (especificar)
TAMAÑO Y TOLERANCIA DE SUS PRODUCTOS
(indicar con una “X” el que proceda)
TAMAÑO HABITUAL
RANGO DE TOLERANCIAS HABITUALES
Menor de 100 mm
+/- 0.1 mm
Entre 100 y 500 mm
+/- 1 mm
Entre 500 y 1.000 mm
+/- 1 cm
Mayor de 1.000 mm
+/- 10 cm
Otros tamaños(indicar):
Otras tolerancias (indicar):
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 99
La metrología dimensional en
Asturias
ACTIVIDAD REALIZADA CON CONTROL METROLÓGICO
¿QUÉ ACTIVIDADES DE CONTROL DIMENSIONAL LLEVA A CABO DURANTE SU PRODUCCIÓN?
Breve descripción
Tecnología(s)/Medios empleada(s)
Frecuencia de control dimensional de
sus productos durante la producción
Control
100%
Control
estadístic
o
Control
esporádic
o
No se
control
an
¿QUE INSTRUMENTOS METROLOGICOS UTILIZA? INCICAR NÚMERO DE CADA UNO DE
ELLOS
Pie de rey
Micrómetro
Medidores láser
Comparador
Galgas
Rugosímetro
Microscopio de medida
Máquina de Medir por Coordenadas
MMC(Tridimensional)
Láser-Traker
Ninguno
Otros
¿CREE QUE CONTROLANDO METROLOGICAMENTE SU PRODUCTO SERIA MAS
COMPETITIVO?
(indicar con una “X” lo que proceda)
□ Sí □ No
¿CÚALES CREE QUE SON LAS BARRERAS A LA HORA DE ADQUIRIR UNA MAQUINA
TRIDIMENSIONAL?:
(indicar con una “X” el/los que proceda/n)
Coste maquinaria:
Falta de exigencia por parte de los clientes:
Falta de personal cualificado:
No es una inversión prioritaria:
¿SUBCONTRATARÍA SERVICIOS EXTERNOS DE MEDICIÓN TRIDIMENSIONAL DE SUS
PRODUCTOS?
(indicar con una “X” lo que proceda)
□ Sí □ No
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 100
La metrología dimensional en
Asturias
¿ESTA VALORANDO LA COMPRA DE UNA MÁQUINA TRIDIMENSIONAL?
(indicar con una “X” lo que proceda)
□ Sí □ No
OTRAS CONSIDERACIONES: (¿QUÉ NECESIDADES/PROBLEMÁTICAS/INQUIETUDES DE
CONTROL DIMENSIONAL EXISTEN EN SU EMPRESA?, ¿QUÉ TECNOLOGÍAS DE CONTROL
DIMENSIONAL SON DE SU INTERÉS?,…)
En los siguientes gráficos se muestran el tamaño medio de los productos de las empresas
encuestadas y el rango de tolerancias que se exige a estos productos.
Ilustración 65: Tamaño de los productos
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La metrología dimensional en
Asturias
Ilustración 66: Rango de tolerancias
En la siguiente gráfica se muestra para distintas frecuencias de control dimensional, el
porcentaje de las empresas entrevistadas que realizan cada uno de ellos.
Ilustración 67: Frecuencia del control dimensional
En cuanto a los sistemas de medición empleados por cada una de las empresas, se indica
en el gráfico siguiente el porcentaje de las empresas que utilizan cada uno de ellos. Es de
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La metrología dimensional en
Asturias
destacar en este gráfico que únicamente un 20% de las empresas utilizan sistemas de
medición basados en máquinas de medir por coordenadas (MMC). En cambio los sistemas
de control manuales están ampliamente implantados en las empresas.
Ilustración 68: Instrumentos de medición
En la distribución por sectores de los sistemas basados en MMC identificados en la
Región (unos 30), destaca el alto porcentaje que supone el sector de la automoción, donde
en prácticamente todas las empresas de primer nivel disponen de este tipo de sistemas,
obligados por las exigencias del propio sector, clientes, normativa,…
El otro gran bloque de empresas representa un sector muy extendido en Asturias, donde
principalmente son empresas de procesos de mecanizado los que disponen de este tipo de
maquinaria debido principalmente a los niveles de precisión que exigen sus productos.
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 103
La metrología dimensional en
Asturias
Ilustración 69: Distribución sectorial MMC
La gran mayoría de las empresas opinan que controlando metrológicamente sus productos
podrían ser más competitivos.
No obstante, el porcentaje tan bajo de empresas que dispongan de sistemas de metrología
avanzada, refiriéndonos en este caso a máquinas de medir por coordenadas se explica en la
gráfica siguiente. Principalmente es el coste de la maquinaria lo que supone una primera
barrera a la hora de realizar una inversión en este tipo de equipamientos.
Esto, unido a las dos siguientes causas a la hora de adquirir estos sistemas explica este
hecho. Para un 20% de las empresas no es una inversión prioritaria y para un 10% no
existen los requisitos por parte de los clientes que justifique la inversión. La falta de
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 104
La metrología dimensional en
Asturias
personal cualificado no es un problema para la mayoría de las empresas como barrera a la
hora de adquirir esta maquinaria.
Ilustración 70: Barreras MMC
En cuanto a la vía de la subcontratación de servicios de metrología en el caso de no
disponer de maquinaria, sólo un 32% lo realizaría.
Ilustración 71: Subcontratación de servicios de metrología
De las empresas entrevistadas únicamente un 6% de ellas está valorando la compra de una
máquina de medir por coordenadas como se puede apreciar en el gráfico siguiente.
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 105
La metrología dimensional en
Asturias
Ilustración 72: Valoración compra de maquinaria
Entre algunos de los comentarios recogidos entre las empresas cabe destacar la falta en
nuestro entorno geográfico de dos tipos de servicio. Por una parte las calibraciones ENAC
y por otra parte la posibilidad de realizar ingeniería de calidad (optimización de procesos
de medición, creación de formas más rápidas y eficientes de medir,…).
Asimismo es necesaria una cultura a todos los niveles, incluido el cliente, donde se hace
necesario definir previamente muchos aspectos de la medición (como es el caso común
con la alineación de las piezas) de manera que se especifique claramente qué medir y
cómo.
La tecnología láser es interesante para un grupo de empresas, pero tiene el principal
inconveniente en su coste.
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La metrología dimensional en
Asturias
6.- LA METROLOGÍA EN ESPAÑA Y EN EUROPA
El Consejo Superior de Metrología (CSM), ubicada en el MITyC, es una organización
oficial que coordina actualmente la metrología en España. Su principal rol en el ámbito
científico es consolidar, coordinar las instituciones y laboratorios españoles y potenciar la
colaboración entre ellas. Sus órganos son: el Pleno, la Comisión de Laboratorios
Asociados al CEM, la Comisión de Metrología Legal y la Secretaría Técnica, asignada al
CEM.
Destaca a nivel nacional el Centro Español de Metrología [1], organismo autónomo
adscrito a la Secretaría General de Industria del Ministerio de Industria, Turismo y
Comercio. Entre sus funciones destacan:
•
Custodia, conservación y diseminación de los patrones nacionales de las unidades
de medida.
•
Soporte de trazabilidad a la red de laboratorios de calibración y ensayo e industria.
•
Ejercicio de las funciones de la Administración General del Estado en materia de
metrología legal.
•
Ejecución de proyectos de investigación y desarrollo en el ámbito metrológico.
•
Gestión el Registro de Control Metrológico.
•
Formación de especialistas en metrología.
•
Representación de España ante las organizaciones metrológicas internacionales.
En cuanto al estado de la metrología científica destaca el informe “La metrología
científica en España y en su entorno europeo” [19]. Dicho documento tiene por objeto
ubicar el papel y el estado de la metrología en nuestro país y en su entorno europeo, así
como servir de base para la orientación de líneas estratégicas en este campo.
En dicho documento se facilita información sobre el CEM y los Laboratorios Asociados,
identifica demandas en cuanto a acreditación, patrones, métodos de medida cada vez más
precisos, así como la orientación de la I+D nacional en temas de metrología y su
integración con los programas europeos (7º Programa Marco).
Asimismo se indica el impacto económico y social que tiene la metrología en distintos
ámbitos como son el comercio, la saludo, defensa y seguridad, medioambiente, desarrollo
industrial y control y supervisión de recursos.
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 107
La metrología dimensional en
Asturias
A nivel europeo destaca la Asociación Europea de Institutos de Metrología Nacional,
EURAMET [20], que coordina los institutos nacionales de metrología entre otros en el
campo de la investigación y trazabilidad en metrología. Se responsabiliza asimismo de la
elaboración de un programa de investigación europeo de metrología (European Metrology
Research Programme-EMRP) [21]. Se pretende asimismo coordinar los esfuerzos de la
I+D europea en todo lo relacionado con la metrología de manera que no se produzcan
solapamientos y se definan unas líneas claras de trabajo en la investigación de la
metrología dimensional. Sus campos temáticos son muy amplios (acústica, electricidad,
flujo, masa, longitud, tiempo,…).
En cuanto a las principales líneas de investigación en el campo de la longitud, se destaca
en el EMRP entre otros el desarrollo de técnicas de medida en el entorno micro/nano,
mejora de la metrología dimensional para la fabricación avanzada en ambientes
controlados hasta severos.
En cuanto a la Investigación y el Desarrollo, la metrología dimensional tradicionalmente
no había sido incluida dentro de los programas de I+D a nivel nacional. La necesidad de
incluir este tipo de actividad por la repercusión que tiene en muchos otros ámbitos de la
investigación y el desarrollo hace que esta situación se deba de corregir. La metrología es
esencial en la investigación científica.
La calidad de los productos fabricados tiene una relación muy directa con la calidad de los
métodos que existan para poder realizar dichas verificaciones.
Es por ello que existe una demanda continua de la investigación por parte de los
metrólogos de ir desarrollando nuevos sistemas que satisfagan la demanda de innovación
en nuevos productos y procesos industriales y de otros ámbitos (salud,…).
Dentro de las líneas de investigación europeas, la metrología dimensional cubre las áreas
prioritarias definidas dentro del 7º Programa Marco (salud, energía, medioambiente,
seguridad y nanotecnología). La metrología por lo tanto juega un papel fundamental en la
investigación científica se hace necesaria su consideración en muchos nuevos
desarrollados de la técnica (nuevos procesos de fabricación, nuevos requerimientos de los
productos, nuevos rangos de dimensión a considerar,…).
Dentro de la plataforma EURAMET, se han definido una serie de llamadas para la puesta
en marcha de proyectos de I+D a nivel europeo en el ámbito de la metrología [22].
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La metrología dimensional en
Asturias
La metrología científica en España está a un gran nivel y prueba de ello son la presencia
de representantes españoles en Comisiones y Comités internacionales [19].
En cuanto a congresos y conferencias, destaca el congreso internacional de metrología
[23], que celebró su 14 edición este año en París los días 22 al 25 de junio.
Asimismo destaca el congreso internacional Metromeet [24], cuya quinta conferencia tuvo
lugar los pasados días 26 y 27 de marzo en Bilbao. A esta conferencia asistieron más de
120 delegaciones de todo el mundo. Se realizaron 25 presentaciones entre las que
desatacaron las orientadas a la metrología y el deporte. Uno de los aspectos más relevantes
de la conferencia fue la importancia que está adquiriendo las tecnologías nano. El éxito de
esta quinta convocatoria está situando a este Congreso como una referencia a nivel
mundial en temas de metrología.
A nivel nacional destaca el Congreso Español de Metrología [25], que este año celebró su
cuarta edición en Santander los pasados días 1, 2 y 3 de junio. Con el objeto de desarrollar
y divulgar la metrología en nuestro país, el Consejo Superior de Metrología, por
recomendación del Comité Organizador del 3º Congreso Español de Metrología y del
Comité de Metrología Científica del Centro Español de Metrología acordaron dar
continuidad a este tipo de Congresos.
5.- PROYECTO “MeDiAs - METROLOGÍA DIMENSIONAL EN ASTURIAS” 109
La metrología dimensional en
Asturias
7.- REFERENCIAS / ENLACES DE INTERÉS
[1] Centro Español de Metrología, http://www.cem.es/
[2] Informe “Breve Historia de la Metrología” Emilio Prieto. Jefe del Área de
Longitud. Centro Español de Metrología.
[3] Carl Zeiss; http://www.zeiss.com
[4] Trimek; http://www.trimek.com
[5] Mitutoyo; http://www.mitutoyo.com
[6] Hexagon; http://www.hexagonmetrology.com/
[7] Sariki, http://www.sariki.com/
[8] Faro; http://www.faro.com
[9] GOM; http://www.gom.com
[10]
“Estimación de la incertidumbre. Medidas y ensayos”. Christophe
Perruchet y Marc Priel. AENOR Ediciones.ISBN: 2-12-460703-0
[11]
“La gestión de los procesos metrológicos. Análisis e integración de un
sistema de gestión de las mediciones (ISO 10012:2003)”. Jaime Bletrán Sanz
Ediciones AENOR. ISBN: 84-8143-408-6
[12]
Norma UNE 66180 “Sistema de gestión de la calidad. Guía para la gestión
y evaluación metrológica”. AENOR.
[13]
“Evolución de la metrología y sus tecnologías”. Xavier Conesa. Revista
Measure Control, http://www.measurecontrol.com/
[14]
“Máquinas de medir por coordenadas” Eduardo Cuesta. Curso de
Doctorado Departamento de Construcción e Ingeniería de Fabricación EPSIGUniversidad de Oviedo.
[15]
Fundación Prodintec, http://www.prodintec.com/
[16]
Fundación ITMA; http://www.itma.es
[17]
Metria Digital; http://www.metria.es
7.- REFERENCIAS / ENLACES DE INTERÉS 110
La metrología dimensional en
Asturias
[18]
ISM3D; http://www.ism3d.es
[19]
Informe “La metrología científica en España y en su entorno europeo”
Elaborado por la Comisión de Laboratorios Asociados del Consejo Superior de
Metrología con la colaboración de la Secretaría Técnica del Consejo. Centro
Español de Metrología. Septiembre de 2007.
[20]
EURAMET; http://www.euramet.org/
[21]
“European
Metrology
Research
Programme”
-
Outline
2008;
http://www.euramet.org/index.php?id=documents
[22]
http://www.emrponline.eu/
[23]
Congreso
Internacional
de
Metrología;
www.metrologie2009.com/index_en.php
[24]
Congreso Metromeet http://www.metromeet.org
[25]
Congreso Español de Metrología; http://www.congresodemetrologia.es
7.- REFERENCIAS / ENLACES DE INTERÉS 111
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