PROYECTOR DE PERFILES

LINA MARCELA TORO

EDILBERTO FLÓREZ TAVERA

AMAURY PEÑA DORIA

JAIME ALBERTO MESA COGOLLO

INGENIERO MECÁNICO

INGENIERÍA MECÁNICA

FACULTAD DE INGENIERÍAS

UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA

MONTERÍA

2013

OBJETIVOS

Al término de esta presentación se debe haber adquirido la habilidad y conocimiento para realizar cualquier tipo medición desde cualquier perspectiva con el proyector de perfiles, garantizando una exactitud y una precisión acorde a los requerimientos y según la legibilidad solicitada, con una certeza del cien-porciento.

Conocer el principio ingenieril del proyector de perfiles, en que consiste su funcionamiento físico y como utilizarlo.

Estar al tanto de las tendencias mundiales, en las distintas características del proyector de perfiles.

INTRODUCCIÓN

A medida que la tecnología avanza en el campo de ingeniería, crece la necesidad de mejorar los métodos de apoyo y ayuda, dentro de esto la metrología tiene un rol importante, entregando datos precisos y fieles para representar los aspectos requeridos de una determinada tarea. Los instrumentos de medición se han perfeccionado con el paso del tiempo, desde los patrones más simples de comparación, hasta los instrumentos más complejos, capaces de describir con lujo de detalle las piezas más complejas. A continuación presentaremos uno de estos implementos, el proyector de perfiles, es utilizado a diario para dar exactitud y confiabilidad al trabajo de miles de empresas. Este entrega una radiografía de un determinado perfil, para piezas pequeñas, con lugares difíciles de diseñar.

CONTENIDO

Historia Definición Partes Características Tipos de iluminación Sistemas de iluminación ¿Cómo funcionan un Proyector de perfiles? Recomendaciones para el uso de proyectores de perfiles Calibración de Proyectores de Perfiles Aplicaciones del proyector de perfiles Tendencias mundiales

HISTORIA

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 ampliada de una parte se proyecta sobre la pantalla, y las dimensiones y la geometría de la pieza se miden contra los límites prescritos. El comparador comercial fue una creación de James Hartness y Russell W. Porter en 192O (hace más de 85 años).James Hartness fue el “Presidente Nacional en los Estados Unidos de la Comisión rosca”. Esto le llevó a aplicar su conocimiento de la óptica (de sus investigaciones de la astronomía y de la capacidad del telescopio) para el problema de la inspección de rosca.

El tornillo de Hartness-Thread comparador fue durante muchos años un producto rentable. En las décadas siguientes comparadores ópticos han sido realizados por muchas empresas y se han aplicado a la inspección de los muchos tipos de piezas. Hoy en día se pueden encontrar en muchas tiendas de máquina. La idea de mezclar la óptica y la medición y el uso del término de comparación para los equipos de metrología, había existido en otras formas de trabajo antes de Hartness's, pero que había permanecido en campos de la ciencia pura (como telescopios y microscopios). E l comparador Hartness, con la intención de la inspección de rutina de las piezas mecanizadas, fue u n p a s o n a t u r a l e n l a é p o c a e n q u e l a c i e n c i a a p l i c a d a f u e a m p l i a m e n t e i n t e g r a d a e n producción industrial. Cabe resaltar que ha cambiado muy poco a través del tiempo y es un equipo que suele mantenerse durante muchos años en condiciones aceptables de trabajo.

J. HARTNESS ET AL Oficial Comparator, Mar. 5, 1929.

DEFINICIÓN

El proyector de perfiles es un instrumento de laboratorio fijo, tal y como lo es el microscopio de taller. Es una herramienta de medición óptica que se encarga de aumentar las características de la superficie de una muestra para permitirnos su medición en una escala lineal o circular. Su utilidad radica en la facilidad para medir a través de medios electrónicos que permiten tomar las lecturas por medio de diferencia de distancias en los puntos o de manera directa. También se conoce como comparador óptico, La pantalla tiene con frecuencia una rejilla y esta rejilla puede ser girada probablemente en 360 grados para alinear con el borde mostrado en la pantalla.

Las piezas que mide no son tan pequeñas como el microscopio de taller, poniendo el ejemplo de un tornillo, si se quiere verificar la calidad de la cuerda, el proyector será el perfecto instrumento pues agranda a escala determinada la pieza original, dejándose observar las imperfecciones muy claramente. Sirve para efectuar mediciones donde no es posible utilizar instrumentos normales, normalmente por el pequeño tamaño de las piezas. La imagen obtenida amplía en 50, 100 o 200 veces el tamaño original. Las partes de las cuales está compuesto son:

o Contador angularo Iluminación de superficieo Platinao Iluminación de contornoo Manivela para la elevación de platina (eje “y”)o Pantalla de proteccióno Perilla de proteccióno Perilla para rotación de pantallao Lente de proyeccióno Perilla para avance rápido de platina (eje “x”)o Perilla para avance fino de platina (para eje “x”)o Manijas para acarreoo Perilla para enfocaro Panel de control

La figura muestra un proyector de perfiles con iluminación horizontal

Medidas estándares

CARACTERÍSTICAS

1. Su principio de funcionamiento es la aplicación de los principios de la óptica. Lo que se hace es proyectar la sombra amplificada de una pieza sobre la pantalla traslúcida, posteriormente se toman las medidas basándose en el principio y el final de la sombra proyectada.

2. Una de las ventajas de este aparato es que se puede hacer la medición directamente en la pantalla traslúcida o a través de comparaciones con referencias estándar. La medición se lleva a cabo en 2D sobre la sombra.

3. El proyector de perfil se utiliza cuando debemos realizar mediciones o ver detalles de elementos pequeños, no pudiendo utilizar los elementos de medición habituales. Este instrumento puede ampliar en 50, 100 ó 200 veces el tamaño de la pieza. Además de las cabezas micrométricas para tomar medidas longitudinales, se pueden obtener también medidas angulares mediante una pantalla giratoria.

TIPO DE ILUMINACIÓN

Los proyectores de perfiles se clasifican de acuerdo con el tipo de iluminación del que están dotados, la cual puede ser: horizontal, vertical ascendente y vertical descendente.

Las figuras siguientes muestran modelos de iluminación vertical ascendente y descendente respectivamente.

Horizontal

Vertical ascendente

Vertical descendente

SISTEMAS DE ILUMINACIÓN

La clasificación anterior está basada en la iluminación de contorno, pero además de esta se tiene la iluminación de superficie, en las figuras se muestra la aplicación de ambos tipos de iluminación. Con la iluminación de contorno es posible hacer mediciones y con la de superficies se pueden hacer observaciones del estado de la superficie y mediciones. Ambos tipos de iluminación pueden usarse simultáneamente; por lo general se cuenta con un control que aumenta la intensidad de la iluminación de superficie por arriba de lo normal, para usarse con superficies poco reflejantes. Para usar la iluminación de superficie se requiere usar un espejo semireflejante o semiazogado, que se coloca frente a las lentes de bajo aumento (10x y 20x) y que está integrado dentro de las lentes de proyección de alto aumento (50x y 100x).Para mejorar el contraste de la imagen pueden usarse espejos de reflexión y así iluminarla superficie de la pieza en dirección oblicua a ella. Sin embargo, con este último método pueden ocurrir errores de medición.

¿CÓMO FUNCIONA UN PROYECTOR DE PERFIL?

Hay tres formas de realizar una medición con el proyector de perfil.

1. Medir la pieza sobre la pantalla, con una escala graduada. Al dividir la lectura por la amplificación de la lente, el resultado será la dimensión “real” de la pieza medida.

2. Comprobar la imagen de la pieza en la pantalla con una plantilla estándar y comprobar si cumple con las tolerancias.

3. Nivelar un eje de la pantalla con un lado de la pieza y desplazar la mesa con una de las cabezas micrométricas, hasta nivelar el mismo eje con la otra cara de la pieza a medir. La lectura nos da el desplazamiento realizado con la cabeza micrométrica.

Para medir ángulos se alinea un vértice del ángulo a medir con uno de los ejes de la pantalla y se gira la pantalla hasta que el eje se alinee con el otro vértice del ángulo. La lectura se realiza sobre la escala graduada en grados de la pantalla giratoria.

Debemos asegurarnos que hemos seleccionado la lente correcta para

cada amplificación en función de la precisión requerida. En la actualidad existen proyectores de perfil que se conectan a dispositivos electrónicos de toma de datos, esto permite la medición exacta sin la necesidad de usar la tradicional cabeza micrométrica. Además, accesorios como los sensores ópticos y las cámaras de alta resolución pueden adaptarse para lograr una mayor precisión eliminando la necesidad de toma de datos visual, dejando el trabajo duro en manos de estos dispositivos.

RECOMENDACIONES PARA EL USO DE PROYECTORES DE PERFIL

Es importante no tocar las superficies tales como espejos, lentes, etc. Para limpiarlos se recomienda utilizar algodón y alcohol, según indicación del fabricante.

No abrir las proyecciones de las lentes, pues esto tendría efectos adversos sobre la precisión.

La pieza que se mide debe estar libre de polvo y suciedad y debe depositarse cuidadosamente sobre el cristal de la mesa micrométrica.

Antes de conectar o desconectar el enchufe a la red principal, necesitamos asegurarnos de que el interruptor principal esté en OFF.

CALIBRACIÓN DEL PROYECTOR DE PERFILES

Los proyectores de perfiles o comparadores ópticos son equipos de medición muy frecuentemente utilizados en la industria y como todo equipo de medición, debe ser adecuadamente calibrado periódicamente. Dado que es un equipo óptico se requieren patrones ópticos para llevar a cabo la calibración.

Se calibran los errores de alimentación de la platina en los ejes x y y utilizando una regla de vidrio de alta exactitud, colocándola primero, a lo largo del eje x y luego a lo largo del eje y, determinando los errores de indicación en 10 puntos distribuidos apropiadamente dentro de su intervalo de medición.

El error de amplificación se determina, utilizando dos reglas de vidrio, una que se coloca sobre la platina y proyecta una imagen amplificada sobre la pantalla, ésta imagen amplificada, es medida con otra regla de vidrio, a partir de ésta medición, se determina el error de amplificación de porcentaje, utilizando la formula anterior. El error de medición angular se determina utilizando una retícula angular, determinando el error en diferentes posiciones angulares de la pantalla, por ejemplo, cada 15 grados.

El CEM recomienda para los PP intervalos de re-calibración entre 24 y 36 meses. En todo caso el usuario establecerá el intervalo de calibración en función del uso y de la deriva del instrumento.

APLICACIONES DEL PROYECTOR DE PERFIL

Por lo regular, los comparadores ópticos se utilizan en áreas de control de calidad, en talleres de torno e incluso en áreas de ensamblado, como se explica a continuación:

Comparadores ópticos en control de calidad

En las áreas de control de calidad es necesario contar con comparadores ópticos para llevar a cabo una adecuada revisión de los detalles de productos que contengan piezas pequeñas que no se pueden medir fácilmente o que no se pueden inspeccionar a simple vista.

Esto es fundamental ya que si se tiene, por ejemplo, una pequeña pieza mal ajustada en una máquina, esta se podría zafar estropeando la máquina por completo.

Comparadores ópticos en talleres de torno

Los talleres de torno se enfocan en la fabricación de piezas metálicas que funcionan por revolución. Entre las piezas que se fabrican en los talleres de torno están los tornillos, tuercas y demás otras que pueden llegar a ser demasiado pequeñas para ser medidas.

Para que se pueda medir con exactitud estas piezas se utiliza el comparador óptico. Así se garantiza que las piezas cumplan con los estándares requeridos.

Comparadores ópticas en áreas de ensamblado

Aunque no es muy común su uso en estas áreas, los comparadores ópticos ayudan a medir y comparar piezas como tornillos y tuercas involucradas en el proceso de ensamble.

TENDENCIAS MUNDIALES

Los últimos avances del área de la comparación óptica son los sistemas de medición video que permiten que un programa de la medida de computadora compare imágenes bajo el nivel del pixel para la medida ultra-exacta. Estos sistemas video son rápidos y extremadamente exactos, el trazado superficial y dimensional del eje de muestras. Aunque aún es una tecnología nueva, los adelantos hechos en la arena del comparador por video ya es probable hacer del comparador óptico convencional obsoleto en un futuro próximo