Desarrollo, implementación y ensayo de técnicas de verificación y calibración de instrumentos portátiles de medición por coordenadas mediante plataforma multi-registro

Laburpena

La necesidad de verificación o inspección de unas determinadas características de un producto cobra importancia en procesos de homologación y aseguramiento de la calidad en entornos industriales o laboratorios, donde es necesario certificar que el producto cumple con unos requerimientos establecidos, bien a nivel dimensional o funcional. Dentro de la verificación dimensional de precisión, los instrumentos portátiles de medición por coordenadas han evolucionado, debido a su flexibilidad, portabilidad y coste frente a las máquinas de medición por coordenadas convencionales (MMC), como ocurre en el caso de los brazos articulados de medición por coordenadas. Otros instrumentos portátiles de medición como el láser tracker están dirigidos a mediciones de alto rango, en piezas o equipos de grandes dimensiones donde una verificación geométrica convencional no es viable. Sin embargo, el propio uso y manipulación de estos equipos, acentuado por su condición de portabilidad, que permite su operación en entornos con ambientes no tan controlados, hace que sea necesaria su periódica calibración y verificación, con objeto de asegurar sus correctas características metrológicas y por lo tanto generando una medición con resultados fiables. Estas tareas suelen ser intensivas en tiempo y mano de obra, inhabilitando el equipo durante su realización con la merma de productividad derivada. Por este motivo, surgió el trabajo de tesis que se presenta a continuación, cuyo principal objetivo es definir, desarrollar, ensayar e implementar nuevas técnicas de calibración y verificación para instrumentos portátiles de medición, brazos articulados de medición y láser tracker con una plataforma multi-registro. La plataforma multi-registro es un instrumento dotado de una alta repetibilidad de posicionamiento y presenta como principales ventajas la posibilidad de obtener puntos fijos en un sistema de referencia global y la generación de distancias patrón virtuales, ambas técnicas presentadas en esta tesis. Es el instrumento portátil fijado sobre la plataforma, el que rota en las seis posiciones de la plataforma en lugar del patrón de medida, pudiéndose generar un número mayor de posiciones de ensayo sin necesidad de un movimiento físico del patrón, evaluando en cada rotación un nuevo volumen de trabajo del instrumento de medición. Para la validación de estas técnicas de calibración y verificación, se realiza en este trabajo una revisión del estado del arte tanto a nivel de equipos como de técnicas de evaluación, analizando normativa aplicable a procedimientos de evaluación. Se definen e integran los modelos cinemáticos y matemáticos de brazo, láser tracker y plataforma, realizándose en el caso del brazo articulado de medición, un proceso de identificación de parámetros que permite minimizar los errores en el procedimiento de calibración. Posteriormente se lleva a cabo la fase experimental de los procedimientos de evaluación propuestos a nivel teórico, para láser tracker y brazo articulado de medición con la plataforma multi-registro, incluyendo el concepto de distancias virtuales. Para finalizar, se realiza un cálculo de estimación de la incertidumbre de la plataforma multi-registro aplicando el método de Monte Carlo, identificando las posibles fuentes de error asociadas al comportamiento estático y dinámico de la misma. Como conclusión del trabajo se validó la utilización de la plataforma multi-registro en procedimientos de verificación de instrumentos de medición, brazos articulados de medición por coordenadas y láser trackers.