3a unidad - Metrología Óptica.pptx

8/11/2019 3a unidad - Metrología Óptica.pptx

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Metrología óptica e instrumentación básica

3.1 Introducción a la óptica.3.2 Óptica geométrica.3.3 Óptica física.3.4 Diferencia, ventajas y desventajas de

instrumentos analógicos y digitales.3.5 Instrumentos ópticos.3.6 Instrumentos mecánicos3.7 Medidores de presión.3.8 Medidores de torsión.3.9 Medidores de esfuerzos mecánicos.3.10 Medidores de dureza.3.11 Instrumentos de medición por

coordenadas (X,Y, Z)



La óptica es la rama de la física que estudia la luz y losfenómenos que produce.

a) Óptica geométrica . Estudia fenómenos yelementos ópticos mediante líneas rectas y

geometría plana .

b) Óptica física. Estudia los fenómenos ópticosmediante el carácter ondulatorio de la luz .

c) Óptica electrónica . Trata los aspectos cuánticos dela luz.



La luz es un fenómeno ondulatorio semejante alsonido, por eso su propagación es de la mismanaturaleza que la de una onda.

1. Propagación rectilínea ; es decir, la luz viaja en línearecta.

2. Reflexión; cuando la luz incide en una superficie lisalos rayos luminosos son rechazados o reflejados en unasola dirección.

3. Refracción, desviación que sufre la luz al llegar a lasuperficie de separación entre dos sustancias dediferente densidad.



Óptica geométrica

La óptica geométrica se fundamenta en la teoría delos rayos de la luz, la cual considera que cualquierobjeto visible emite rayos rectos de luz en cadapunto de el y en todas direcciones a su alrededor.

La luz se propaga en línea recta a una velocidad de300 mil km/s en el vacío.



Óptica geométrica

Un cuerpo opaco es aquel que no permite el paso deluz a través de él, por tanto si recibe rayos luminososproyectará una sombra definida.

Un cuerpo transparente permite el paso de los rayosluminosos, por lo que se ve con claridad cualquierobjeto colocado al otro lado de El.

Un cuerpo translúcido deja pasar la luz pero la difundede tal manera que las cosas no pueden ser distinguidasclaramente atreves de ellos.



La fotometría es la parte de la óptica cuyo objetivo esdeterminar las intensidades de las fuentes luminosas y lasiluminaciones de las superficies.

Cuerpos luminosos . Son los cuerpos productores de Luz,como el sol, un foco, una hoguera o una vela.

Cuerpos iluminados . Son los cuerpos no productores de

Luz, como es el caso de un árbol, una mesa, una piedra,una pelota, etc.

Una bujía decimal equivale a la intensidad luminosa

producida por una vela de 2 cm de diámetro, cuya llama esde 5 cm de altura. Una intensidad luminosa de unacandela, equivale a una intensidad luminosa de una bujíadecimal:

1 cd = 1 bd



Óptica física. Estudia los fenómenos ópticos con base enla Teoría del Carácter Ondulatorio de la Luz. En virtud dela naturaleza dual de la luz, que en ocasiones manifiestaun comportamiento de partícula y en otras de onda.

Los anillos de Newton vistos por un observador. Seforman por la interferencia de la luz, al ser reflejada. Laformación de anillos se puede explicar considerando que

la luz se propaga como una onda.







Telescopio refractor:

Telescopio reflector:



ÓPTIC

O

MICROS

COPI

O



LAS LENTES Y SUS CARACTERÍSTICAS

Lentes convergentes son aquellos cuyo espesor va

disminuyendo del centro hacia los bordes, razón por lacual su centro es más grueso que sus orillas. Tienen lapropiedad de desviar los rayos hacia el eje y hacerlosconverger en un punto llamado foco.

Una lenteconvergenteconcentra la

luz en unpunto detrásde la lenteque se llama

foco (F).



LAS LENTES Y SUS CARACTERÍSTICAS

Lentes divergentes son aquellos cuyo espesor

disminuye de los bordes hacia el centro, por lo que losextremos son más gruesos y desvían los rayos haciael exterior, alejándolos del eje óptico de la lente.

Las lentes divergentesseparan los rayos deluz, si los prolongamosparece que salentodos de un punto queestá delante de lalente, el foco (F).



TIPOS DE INSTRUMENTOS

COMPARADORES

PERFILOMETROS

LUPASTELESCOPIOS

TEODOLITOS

NIVELES

CAMARAS FOTOGRAFICAS



COMPARADOR

Í



PERFILOMETRO O RUGOSÍMETRO

Perfilómetro es un instrumento de medición utilizadopara medir el perfil de una superficie, con el fin decuantificar su rugosidad.

http://www.google.com.mx/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=krGVYQ0aAK8LZM&tbnid=G4oRVIHq0XhbTM:&ved=0CAgQjRw&url=http://portal.uc3m.es/portal/page/portal/actualidad_cientifica/publi/feria_ciencia08/rugosimetro&ei=TfMJVPnRLZCpogS65oDABw&psig=AFQjCNFs4ZPINT3DXv3ZbLA6hyyjD9bUiw&ust=1410024653848663

http://www.google.com.mx/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=4QD85j-f6knJMM&tbnid=JLAJKiltW2lenM:&ved=0CAgQjRw&url=http://www.topoequipos.com/dem/teodolitos/teodolitos-electronicos&ei=re8JVJygFYK4ogT2u4GgDw&psig=AFQjCNFtqb0KB-aWUUp3vdwgCfzxv9smLQ&ust=1410023725467544



TEODOLITO

El teodolito es uninstrumento de medición mecánico-óptico que seutiliza para obtener ángulosverticales y, en el mayor delos casos, horizontales,ámbito en el cual tiene unaprecisión elevada.

Con otras herramientasauxiliares puede medirdistancias y desniveles.

http://es.wikipedia.org/wiki/Instrumento_de_medici%C3%B3n






http://www.google.com.mx/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=4QD85j-f6knJMM&tbnid=JLAJKiltW2lenM:&ved=0CAgQjRw&url=http://www.topoequipos.com/dem/teodolitos/teodolitos-electronicos&ei=re8JVJygFYK4ogT2u4GgDw&psig=AFQjCNFtqb0KB-aWUUp3vdwgCfzxv9smLQ&ust=1410023725467544



Las señales que se obtienen de lasmáquinas industriales son una indicacióndirecta del buen estado de estas.

Cuando se piensa en el monitoreo y eldiagnóstico de la maquinaria, deben tenerseen cuenta los factores de seguridad,

calidad, puntualidad y costocorrespondientes a cada parte de lamaquinaria.



De manera más específica, los objetivos incluyen:

1. Aumento de la seguridad de la planta al minimizar las

probabilidades de que se presenten situacionespeligrosas o catastróficas.

2. Mejoramiento de la calidad del producto al minimizarvariaciones de proceso que puedan imputarse al malfuncionamiento de la maquinaria.

3. Maximizar la puntualidad o disponibilidad de la plantaal dar servicio a las máquinas que lo necesiten y

realizar rondas de servicio más eficientes.4. Reducción de costos de operación de la planta,

minimizar los paros imprevistos y al dar un uso máseficaz a los "recursos de mantenimiento".



INSTRUMENTOS MECANICOSMEDIDORES: Son los aparatos encargados decomparar la dimensión que se desea medir con la

unidad de medida. A este grupo pertenecen las reglas,los flexómetros, los calibres, etc.

COMPARADORES: Se utilizan fundamentalmente paracomparar dimensiones. Son amplificadores que

permiten efectuar la medición de una longitud porcomparación, después de ser calibrada.

VERIFICADORES: No se utilizan para la realización demedidas, sino para comprobar si una dimensión se

encuentra o no dentro de ciertos límites.REGLAS GRADUADAS (REGLAS Y NONIUS)CALIBRE, VERNIER O PIE DE REY

PALMER O MICRÓMETRO DE EXTERIORES



DIFERENCIA VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEINTRUMENTOS ANOLOGICOS Y DIGITALES

Basado en su juicio, al efectuar una medición, uninspector convierte el valor análogo en un valordigital (Ejemplo, 10 cm.). Un instrumento demedición capaz de proporcionar valores digitaleselimina la necesidad de que el inspector emita un

juicio al leer una escala. La ventaja obvia de losinstrumentos digitales es la facilidad con que seleen.

I t t A ló i



Instrumentos Analógicos

Analógico Se refiere a las magnitudes o valores que varíancon el tiempo en forma continua como la distancia y la

temperatura, la velocidad, que podrían variar muy lento omuy rápido.

Ventajas

a) Bajo Costo.b) En algunos casos no requieren de energía dealimentación.

c) No requieren gran sofisticación.

d) Presentan con facilidad las variaciones cualitativas de losparámetros para visualizar rápidamente si el valoraumenta o disminuye.

e) Es sencillo adaptarlos a diferentes tipos de escalas no

lineales.



Instrumentos Analógicos

Desventajasa) Tienen poca resolución, típicamente no proporcionanmás de 3 cifras.b) El error de paralaje limita la exactitud a ± 0.5% a plena

escala en el mejor de los casos.c) Las lecturas se presentan a errores graves cuando elinstrumento tiene varias escalas.d) La rapidez de lectura es baja, típicamente 1 lectura/segundo.e) No pueden emplearse como parte de un sistema deprocesamiento de datos de tipo digital.



Instrumentos Digitales

Digital Se refiere a cantidades discretas como lacantidad de personas en una sala, cantidad de librosen una biblioteca, cantidad de autos en una zona deestacionamiento, cantidad de productos en un

supermercado, etc.Desventajas

a) El costo es elevado.

b) Son complejos en su construcción.c) Las escalas no lineales son difíciles de introducir.d) En todos los casos requieren de fuente de

alimentación.



Instrumentos Digitales

Ventajas

a) Tienen alta resolución alcanzando en algunos casos másde 9 cifras en lecturas de frecuencia y una exactitud de± 0.002% en mediciones de voltajes.

b) No están sujetos al error de paralaje.c) Pueden eliminar la posibilidad de errores por confusión

de escalas.

d) Tienen una rapidez de lectura que puede superar las1000 lecturas por segundo.

e) Puede entregar información digital para procesamientoinmediato en computadora.



NONIUS VERNIER

MICROMETRO



MICROMETROS ELECTRODIGITALES

El rápido progreso de la tecnología de circuitos integradosy la creación de dispositivos de pantallas tales como las decristal líquido, han permitido incorporar habilidadesdigitales y electrónicas a los micrómetros.



MEDICION DE PRESIONManómetro de tubo de BourdónManómetro diferencialRegistrador de presión diferencial

MANOMETRO DE TUBO DE BOURDON

PAR MECANICO DE TORSION



PAR MECANICO DE TORSION

Se dice que una barra esta en torsión cuando estárígidamente sujeta en uno de sus extremos ytorcida en el otro extremos por un par mecánico otorque (t = f d).

Los efectos de la carga torsional aplicados a unabarra son:

1.-Impartir un desplazamiento angular en lasección transversal de un extremo con respecto al

otro.2.- Registrar un esfuerzo cortante sobre cualquiersección transversal de la barra perpendicular a su

eje.



Ocasionalmente un número de pares actúan a lo largo deun eje. En este caso es conveniente introducir una nuevacantidad. El momento de torsión para cualquier sección

a lo largo de la barra se define como la suma algebraicade los momentos de los pares aplicados que yacen a unlado de la sección en cuestión. La elección del ladosiempre es arbitraria.

MOMENTO POLAR DE INERCIA.Para un eje circularhueco.

ESFUERZO CORTANTE TORSIONAL.Para ejes huecos osólidos.

DEFORMACION AL CORTE.

MEDIDORES DE TORSION.



MEDIDORES DE TORSION.

MEDIDORES DE FORMACION CON RESISTENCIA ELECTRICA

FRENO DE PRONY



Medidores de esfuerzos mecánicos

Esfuerzo es una fuerza que actúa sobre el área unitaria enla que se aplica. Hay esfuerzos de tensión, comprensión,corte y flexión. Suele expresarse en Pa (Pascales) o en psi(libras por pulgadas cuadradas, por sus siglas en ingles).

La deformación unitaria se define como el cambio dedimensión por unidad de longitud. No tiene dimensionesy con frecuencia se expresa en pulg/pulg o en cm/cm.

El esfuerzo es la causa y la deformación unitaria es elefecto.



Deformación elástica cuando se desarrolla en formainstantánea; es decir, se presenta tan pronto como seaplica la fuerza, permanece mientras se aplica elesfuerzo y desaparece tan pronto como se retira lafuerza.

Deformación plástica es la deformación permanenteen un material. Cuando se quita el esfuerzo, el materialno regresa a su forma original.

Velocidad de deformación es la rapidez con que sedesarrolla la deformación en un material.

d d d



Medidores de Dureza

Es una medida de la resistencia de un material a la de formaciónplástica localizada (por ejemplo, una pequeña abolladura o

ralladura).Un método cualitativo de ordenar de forma arbitraria la durezaes ampliamente conocido y se denomina escala de Mohs la cualva desde 1 en el extremo blando para el talco hasta 10 para el

diamante.Ensayos de dureza Rockwell.

Ensayo de dureza de Brinell.

Ensayo de micro dureza Vickers y Knoop.Correlación entre dureza y la resistencia a la tracción

Tanto la resistencia a la tracción como la dureza son indicadores

d l i t i d t l l d f ió lá ti

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