Compensación de temperatura para la metrología portátil

Los cambios en la temperatura ambiente y la temperatura de las piezas que se está midiendo tienen un efecto visible en muchos de los materiales industriales más comunes, como el acero y el aluminio. Es por esta razón que para las mediciones más precisas con MMCs grandes y automatizadas, tales como las Global y PMM, una sala con temperatura controlada e incluso, sensores para la temperatura de las piezas, resultan esenciales para obtener los mejores resultados.

Sin embargo, con los sistemas de medición portátil, como los láser tracker de Leica y los brazos portátiles ROMER, los sistemas de medición están diseñados para moverse hacia la pieza que será medida, en vez de lo contrario. La mayoría de los entornos de los talleres de manufactura no tienen un buen control de temperatura, si es que tienen algún control. Por lo tanto, surgen las preguntas de cómo, cuándo o si es necesario preocuparse por la expansión térmica de nuestras piezas cuando se utiliza la metrología portátil.

Los sistemas de medición y los paquetes de software pueden ofrecer diferentes herramientas y métodos para enfrentar los cambios de temperatura. Entre ellos se incluyen:

1. Barras de escala de referencia hechas del mismo material que la pieza que será medida (está técnica se conserva desde los sistemas de medición con teodolitos).

2. Otra técnica parecida consiste en medir dos puntos sobre la herramienta e introducir en el sistema de medición la distancia “conocida” entre esos puntos. Esta es una variante del método de la barra de escala.

3. La temperatura del material se puede medir en diferentes puntos durante un ciclo de medición y se registra en el software del sistema con una herramienta que compensa el “CTE” (Coeficiente de la expansión térmica) a través de un cambio calculado en la “escala” de sus datos de medición.

4. Es posible medir un cierto número de puntos para los cuales ya existen datos de medición “nominal”. A través del proceso de una “mejor transformación de ajuste,” el software del sistema calcula un cambio en la “escala” de sus datos de medición.

Todos estos métodos tienen sus limitaciones. Si únicamente se midieran bloques sólidos de un material específico, cualquier método de compensación de temperatura funcionaría bien. En este caso, los cambios dimensionales serían “lineales” y por lo tanto producir cálculos CTE “perfectos” que podrían compensar los cambios térmicos en la pieza de trabajo.

Sin embargo, en el mundo real, generalmente no se miden bloques homogéneos de material. En especial con la metrología portátil, a menudo se miden piezas de trabajo grandes que están formadas, soldadas, ancladas, unidas o ajustadas a otras piezas del mismo material o de uno diferente. Por medio de estas combinaciones de materiales u orientaciones de materiales, se cambia la dirección del movimiento provocado por la expansión o la contracción el material. En el mundo real, los objetos no se expanden ni se contraen de forma lineal: se tuercen, se comban o se distorsionan de alguna otra forma. Por lo tanto, no es posible dar por hecho automáticamente que la compensación para CTE sea la mejor forma para caracterizar lo que realmente está sucediendo durante el ciclo térmico.

Es decir, cada método de compensación de temperatura tiene debilidades propias debido a la complejidad del mundo real. En realidad, al compensar por los cambios de temperatura, es posible agregar más error que el que se elimina. Al darse cuenta de esto, algunos operadores simplemente ignoran la temperatura y no intentan corregir el cambio térmico.

Además de controlar físicamente el entorno de medición, no existe una solución perfecta para la compensación de la temperatura. En la mayoría de los casos, al permitir que la escala sea calculada por medio de la transformación del mejor ajuste se obtendrán los mejores resultados. Sin embargo, esto no es verdad en todos los casos y puede tener otras consecuencias de las cuales debe estar consciente el operador. Un operador experimentado de metrología portátil tendrá en cuenta las propiedades térmicas al desarrollar un plan para una pieza en especial al evaluar el tamaño, los materiales y la fabricación del objeto que se medirá.

El operador también debe evaluar las características del entorno, como la ubicación cerca de fuentes de calor y los posibles cambios en el aire y en la temperatura de la pieza sobre la longitud del proceso de medición. Es posible efectar una serie de mediciones y compararlas con datos nominales o con mediciones previas. Una buena práctica consiste en intentar múltiples métodos de compensación de temperatura para determinar el mejor método para una medición en concreto. Pero lo más importante es que el operador experimentado documentará cuidadosamente su metodología experimental y los procedimientos finales de inspección para garantizar que quien interprete los resultados de medición tendrá la información que sea necesaria.