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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD PROFESIONAL TICOMÁN DEPARTAMENTO DE LABORATORIOS Y TALLERES LABORATORIO DE ENSAYE DE MATERIALES COMPARADOR OPTICO VARONA GARCIA RODRIGO 4AV2 12-MAR-2013, 19-MAR-2013, 2-ABR-2013

OBJETIVO: El alimno aprenderá a utilizar el comparador óptico para obtener mediciones.

MARCO TEORICO También llamado Proyector de Perfiles, este equipo es ampliamente usado en la industria pues es una herramienta de medición versátil y de mucha batalla, aunque poco a poco desplazado por los sistemas digitales de procesamiento de imágenes. Obviamente, se les encuentra en diferentes presentaciones dependiendo los diferentes productores de los mismos. Estas son las diferentes variantes que puedo resumir aquí:

Tamaño de la pantalla donde se proyecta la imagen. Puede ir comúnmente desde los 200 mm y hasta 1000 mm, aunque el más común es el de 350 mm. A las pantallas las acompañan a veces plantillas graduadas que pueden montarse sobre la pantalla principal y permiten efectuar mediciones sobre la pantalla sin necesidad de usar el desplazamiento de platina. Otro accesorio muy útil para la pantalla es el sistema automático de detección de cambio de iluminación, el cual mejora la repetibilidad y precisión la medición.

Alcance de medición de cada eje: Si es con cabezas micrométricas alcanzan los 50 mm, y con escalas digitales pueden incluso a los 1000 mm, sin embargo los alcances más comunes que he encontrado han sido de 200 mm en el eje X y 150 mm en el eje Y. Los equipos con cabezas micrométricas están casi en desuso pues el desplazamiento de platina es más lento, pues se girando el tambor de dicha cabeza. Las escalas digitales dan mayor alcance de medición y mayor dinamismo al movimiento de la platina. Existen comparadores donde el desplazamiento de la

platina es motorizado, lo cual permite un uso más dinámico del equipo.

Lentes de amplificación: Los hay desde 10X y hasta 100X normalmente, pero el que es empleado en un 90% es del 10X. Hay comparadores en donde se tiene un sistema motorizado para cambiar entre varios lentes, sofisticados pero poco prácticos en la actualidad.

Iluminación: Que puede ser de contorno, o de superficie. Es decir, que la primera proyecta únicamente la sombra de la pieza sobre la pantalla y la segunda ilumina con potencia y de manera más puntual la superficie de la pieza para que pueda ser vista en la pantalla, como si se tratase de una cámara fotográfica con amplificación. Esta última iluminación es muy limitada y realmente es poco práctica y depende mucho de que la superficie a medir no contenga demasiadas extrusiones que modifiquen la distancia focal.

Contador, display o procesador que acompañe al instrumento para presentar los valores medidos en cada eje: Si se tienen cabezas micrométricas la lectura puede tomarse directamente del tambor, sin embargo hay cabezas micrométricas con salida digital que pueden conectarse a un sistema externo para representar el valor medido, lo cual se encuentra por default en las escalas. Se pueden ocupar simplemente displays para mostrar los valores medidos, aunque existen también contadores que además permiten jugar más con las lecturas arrojadas por los sistemas de medición, como pueden ser el cambio de unidades, el ajuste de errores lineales, efectuar cálculos sencillos en 2 dimensiones (2D), hasta llegar a los procesadores donde la simulación de 2D permite además generar programas con secuencias predeterminadas de medición, establecer sistemas de coordenadas, hacer cálculos

estadísticos,

imprimir mediciones,

entre otras maravillas.

Sistemas de medición angular: Básicamente hay contador angular digital, o goniómetro con vernier. No hay más. La ventaja de los contadores digitales es que se puede resetear a necesidad del operador el valor del ángulo que se está midiendo.

Disposición de la Iluminación-Platina: El más común es el Horizontal pues la disposición que permite un manejo de platina para piezas de medición más pesadas y voluminosas. El sistema vertical inferior se asemeja mucho a un microscopio y es para piezas pequeñas y livianas. El sistema menos común es el vertical superior pues resulta en un instrumento de piso, voluminoso y que obliga al operador a medir de forma inclinada lo cual resulta molesto y cansado a la larga. El modelo Horizontal en muchas marcas tiene el inconveniente de que el foco de iluminación se encuentra justo enfrente del operador lo cual es incómodo pues dicho sistema de iluminación genera calor directo al cuerpo del operador mientras se mide.

Los comparadores ópticos cuando usados en laboratorio poco a poco van siendo reemplazados por sistemas de medición ópticos que combinan cámaras digitales, escalas digitales, diferentes lentes de amplificación y un software para procesar datos de medición, efectuar programas de medición y llevar a cabo cálculos estadísticos y juicios de cumplimiento en tiempo real. Sin embargo su uso en piso no deja de ser preponderante cuando de métodos ópticos de medición se trata. Su construcción robusta le permite ser un excelente instrumento de primera mano para mediciones en línea. El comparador óptico también conocido como proyector de perfiles, es un excelente medio para medir piezas pequeñas sobre una pantalla traslúcida, lo cual nos da una gran ventaja al usar la proyección de las piezas para tener una imagen amplificada

de esta y realizar tareas no solo de medición sino también de análisis e inspección simple. Los comparadores ópticos se clasifican por el tipo de iluminación que emplean,

en

horizontal,

vertical

ascendente

y

vertical

descendente.

Un comparador óptico es un dispositivo que aplica los principios de la óptica a la inspección de las piezas fabricadas. En la comparación, la silueta de la sombra ampliada de una parte se proyecta sobre la pantalla, y las dimensiones y la geometría de la pieza se miden con los inicios y finales de la sombra proyectada. A continuación se describen los procesos para realizar mediciones básicas, como son las mediciones lineales, radios, diagonales, ángulos y puntos. El primer paso para realizar mediciones en el comparador, es encender el comparador Una vez encendidos los componentes deseados y/o necesarios, se procede a colocar la pieza, se coloca en la plataforma de proyección, si es necesario se puede utilizar algún objeto o herramienta para asegurar la estabilidad de la pieza, pero sin que el objeto altere o evite la correcta proyección de la pieza, esto evitar que se esté moviendo

no

obstruya

la

pieza

y

por

lo

tanto

medir

erróneamente.

Hay que colocar la pieza entre el foco que creara la proyección moviendo los ajustadores necesarios (eje x, y o z) y el lente que amplifica la misma. Una vez establecida su posición debe realizarse un enfoque hasta que la sombra proyectada quede nítida, sin que se vea borrosa. Este proceso se logra moviendo el ajustador de posición en el eje z. NOTA IMPORTANTE: Se debe de tener cuidado de no dañar el lente, puede sufrir daños por golpes con la pieza si se mueve el eje z en sentido negativo hasta topar con el lente.

Después de tener una buena proyección, según el tipo de medición que vamos a realizar una recta, diagonal, radio o ángulo se moverá el eje x y/o z para obtener los puntos necesarios para el arroje de resultados

Linea: Se necesitan los puntos que conforman la línea, por lo tanto si el palpador esa activado se mueve la pieza de tal forma que quede el inicio de la línea a la derecha del palpador, una vez en esta posición se ponen en ceros los ejes mediante la interfaz, y se mueve la el eje necesario hasta el final de la recta una vez en la posición se hace pasar por el palpador, con esto se mostrara en la pantalla el resultado. Si el palpador no está activo se sigue el mismo procedimiento, pero el movimiento manual debe ser más preciso y se hace uso de los ejes de la pantalla de proyección, se coloca el inicio de la línea en el eje y (si la medición será horizontal y de manera contraria se es vertical), se pone en ceros los ejes de la pantalla display luego se mueve con respecto al eje x hasta que el final de la línea a medir toque el eje y si se llega a pasar del eje se puede regresar al mismo y no habrá alteración en la medición debido a que como el movimiento será en sentido contrario al prefijado se restará el avance indeseado.

Circulo: Es necesario el palpador para usar esta opción, es necesario palpar 3 puntos, se coloca el palpador en el punto inferior de la izquierda, se avanza en el eje x hasta palpar el punto de extremo derecho y finalmente se desplaza en y luego en x para palpar el punto superior entrando hacia el circulo. Se puede realizar el mismo procedimiento con otro orden por ejemplo primero salir del circulo hacia el punto superior después entrar por un punto inferior y salir por el otro, con esto se obtiene el radio del circulo.

Distancia entre puntos:

Son necesarios dos puntos el de inicio de la diagonal y el de el final o viceversa, se realiza el mismo procedimiento se mueve el eje en x hasta que el palpador detecte el primer punto y luego en y para el segundo, dará el resultado en x y y, con esto es posible calcular la hipotenusa que será la distancia que se busca.

Angulo: Se toca con el palpador dos puntos, uno por cada línea se entra por un punto y se sale por el otro, dependiendo de la posición del ángulo el movimiento será en el eje x o en el eje y.

MATERIAL Y EQUIPO: Comparador óptico marca “Maste View” modelo:MV14, con un ocular de 10x Diferentes piezas para medir diámetros internos, diámetros externos, longitudes, pasos de rosca, radios de curvatura, angulos, etec.

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DESARROLLO DE LA PRACTICA: Con ayuda del profesor que imparte la practica se tomaran las medidas como el profesor lo indique.

RESULTADOS:

Diametro 1 2

DIAMETRO INTERNO en el eje X en el eje y (mm.) (mm) 4.77 4.77 31.88 31.96

Promedio 4.77 31.92

DIAMETRO EXTERNO Valor Diametro (mm) 1 14.25 2 16.61 3 12.86

PASO DE ROSCA Valor Medicion (mm) 1 2.24 2 2.29 3 2.3 Prom. 2.27666667

∑(𝑥𝑖 − 𝑥̅ )2 𝑉𝑎𝑟𝑖𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑𝑎𝑟 = √ 𝑛−1 =√

0.001344 + 0.0001777 + 0.0005444 = 0.032141 2

𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 =

LONGITUD Valor Longitud (mm) 1 34.18

ANGULO Valor Angulo (grados) 1 52⁰ 40' 2 45⁰

𝑆 0.032141 = ∗ 100 = 1.4118 𝑥̅ 2.27666

RADIO DE CURVATURA Valor Radio (mm) 1 10 2 11

CONCLUISONES El uso del comparador óptico es de gran importancia sobre todo en control de calidad ya que se puede obtener valores muy precisos y esto sirve para tener un control del proceso y ver cuando esta fallando.