Compesación de temperatura

La compensación de temperatura es fundamental en los procesos de medición, especialmente en la metrología industrial, ya que asegura la precisión y la confiabilidad de los resultados. Los materiales y equipos de medición (como CMMs, micrómetros, etc.) se expanden o contraen en respuesta a cambios de temperatura, lo que puede causar variaciones significativas en las dimensiones medidas.

Cuando vas a realizar una medición, idealmente esperas dos cosas con relación a la temperatura:

1. Temperado o acondicionamiento térmico de la pieza, proceso donde una pieza es llevada a una temperatura ideal y se mantiene durante un tiempo específico para estabilizar sus propiedades térmicas y dimensionales. Este procedimiento asegura que la pieza alcance una temperatura uniforme, minimizando las posibles variaciones.
   
   
2. Ambiente. El área donde se desempeñe el proceso de medición, incluyendo el equipo debe estar en una temperatura de 20°C regularmente en mediciones dimensionales.

De esta forma los materiales del equipo de medición y la pieza se mantienen estables, evitando la expansión o contracción. Acorde a la temperatura debe compensarse, respecto al tipo de material, en especial si la pieza de trabajo no puede llevarse a la temperatura de referencia.

Importancia de la compensación

Corrección de errores dimensionales

Los materiales, como el acero, aluminio, etc., tienen diferentes coeficientes de expansión térmica. Un pequeño cambio en la temperatura ambiental puede provocar una alteración de las dimensiones reales, incrementando la incertidumbre de medición. Muchos softwares de medición permiten ajustar automáticamente las mediciones para reflejar las dimensiones reales a una temperatura de referencia estándar (generalmente 20 °C).

Mejora de la precisión

Cuando se trabaja con tolerancias muy ajustadas, un cambio mínimo en temperatura puede representar errores significativos. La compensación permite mantener la precisión de las mediciones dentro de rangos aceptables, minimizando errores causados por variaciones térmicas.

Estabilidad

Asegura resultados consistentes y repetibles, independientemente de las fluctuaciones de temperatura. Esto es especialmente importante en entornos de producción donde la temperatura ambiente puede variar debido a procesos como mecanizado, operaciones de soldadura o cambios estacionales.

Costos

Al mantener la precisión de las mediciones, se minimiza la incertidumbre lo que evita el rechazo de piezas por errores dimensionales que podrían haberse corregido mediante la compensación térmica. Esto reduce el desperdicio de material y retrabajos, optimizando la producción y reduciendo costos.

Control de calidad y conformidad

Ayuda a asegurar que las piezas cumplen con las especificaciones, evitando problemas de conformidad y garantizando productos finales de alta calidad.

Protección del equipo

Algunos equipos de medición, como las CMMs, utilizan sensores de temperatura para compensar las desviaciones de sus ejes o estructuras. Esto protege la integridad del equipo y asegura que las mediciones reflejen con exactitud la geometría de las piezas inspeccionadas.

Compensación

¿Cómo funciona la compensación de temperatura?

1. Se emplean sensores para monitorear la temperatura del entorno, la pieza y el equipo de medición.
2. Estos valores se introducen en el software de medición, que aplica factores de corrección basados en el coeficiente de expansión térmica del material.
3. Los resultados finales se ajustan a la temperatura de referencia, proporcionando una medida precisa y confiable.

La siguiente tabla muestra los coeficientes de dilatación de algunos materiales comunes:

Por lo regular en los datos del dibujo 2D se llega a colocar el tipo de material de la pieza.

CMM y Calypso

Como menciónanos anteriormente, uno de los equipos que tiene la capacidad de registrar y compensar la temperatura son las maquinas de medición por coordenadas (CMM). Trasmite dos datos, la temperatura de la pieza y la temperatura de las escalas. Una CMM por lo regular dispone de varias formas para hacerlo:

Sensores de temperatura
La CMM dispone de sensores de temperatura en sus escalas de los ejes X, Y y Z y/o en la pieza. En este caso, sólo es necesario iniciar la compensación de temperatura. Para escalas insensibles a la temperatura no es necesaria la compensación.

Para maquinas con un controlador C99, Calypso detecta automáticamente los sensores de temperatura tras la conexión a la CMM. Normalmente, la temperatura se mide directamente antes de sondear la primera característica. Si utiliza el comando PCM readWPTemperature en los parámetros de entrada del plan de medición, puede adelantar esta medición.

Una opción adicional es incorporar los sensores a los dispositivos de fijación (fixtures) para hacer el registro.

Palpador de temperatura
Si se cuenta con un palpador con un sensor de temperatura (palpador de temperatura), puede dejar que el sistema realice una palpado de temperatura automáticamente en la ejecución del CNC.

Al iniciar el programa de medición comenzará a palpar los puntos adecuados de la pieza con el palpador de temperatura en el comienzo de la ejecución CNC (antes de la alineación) y determinará así la temperatura de la pieza con un alto grado de precisión.

Lectura desde archivo o a través de diálogo
Antes de ejecutar el plan de medición, se puede leer la temperatura desde un archivo o a través de una ventana diálogo, pero para ello se requiere de funciones PCM.

Utilizar el comando setWPTemperature(temperatur) en los valores predeterminados del plan de medición. Introducir la temperatura deseada en °C para «temperatur» o una variable para el valor de temperatura. Ejemplo, uso de la función PCM:

// DIALOGO
//VALOR_TEMP=inquireNumber("Temperatura de la pieza =")
// o
// CARGAR ARCHIVO
ALIST=readListFile("wp_valor_temp.txt")
// Acceso al primer valor de la lista de parámetros
TEMP_CADENA=getParameterNamed(ALIST,1)
// Conversión de cadena a valor numérico
TEMP_VALOR=val(TEMP_CADENA)
//
// VALOR POR DEFECTO DE LA TEMPERATURA
setWPTemperature(TEMP_VALOR)

Entrada manual
Si tu CMM no dispone ni de sensor de temperatura ni de palpador de temperatura. Puedes introducir la(s) temperatura(s) de la pieza o escalas que hayas medido o determinado.

Para iniciar, primero se debe activar la compensación de temperatura, de esa forma Calypso mostrará la ventana compensación de temperatura antes de ejecutar un plan de medición. Solamente verificar si los coeficientes de dilatación y las temperaturas mostradas son correctos, de ser así, solo dar en OK. En caso contrario, introducir los coeficientes y las temperaturas reales.

Activación de la compensación de temperatura

Si la temperatura de la pieza a medir o la temperatura ambiente no es de 20°C (68°F), sólo se podrá medir con precisión con la compensación de temperatura activada. Calypso admite hasta 50 sensores de temperatura en la pieza de trabajo. La temperatura media de todos los sensores de temperatura especificados es la que se emplea como temperatura de la pieza de trabajo.

La ventana de configuración es:

Dentro de las opciones disponibles una vez activada la compensación de temperatura, está la opción de activar un palpador de temperatura, seleccionar los sensores que recopilaran la información de la temperatura de la pieza, las temperaturas de la pieza y las escalas, con sus respectivos coeficientes de expansión y las opciones de mandar mensajes de advertencia ante limites en la temperatura o variaciones muy significativas que puedan afectar el resultado de la medición.

Obtener mediciones con resultados precisos, repetibles y reproducibles es una tarea complicada, controlar y minimizar las fuentes de error sistemático como la temperatura te colocan un poco mas cerca de ese objetivo.

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