Calibración de sensores 2D en alto rango de temperaturas

摘要

En este trabajo se propone una técnica de calibración en un alto rango de temperaturas de sensores de medición de desplazamientos 2D. Este tipo de sensores son una interesante alternativa cada vez más utilizada en sistemas de precisión de hasta seis grados de libertad, así como en aplicaciones donde se trabaja con amplios rangos de temperatura (equipos de medición en ambiente de taller). Existe una interesante variedad de este tipo de sensores, cada uno con sus propias características de precisión, linealidad, etc. Por ello, resulta de gran utilidad el desarrollo de un adecuado procedimiento de caracterización y corrección de los mismos. En este artículo se presenta una novedosa técnica de calibración en esta línea. El sistema de calibración propuesto utiliza dos instrumentos patrón como referencia. Por un lado, un encoder bidimiensional "Heidenhain KGM 181" para calibraciones a temperatura estándar. Aunque este sistema dispone de un certificado de calibración proporcionado por el fabricante, dicha calibración es limitada. Cada uno de sus dos ejes ha sido evaluado de manera independiente: comparando únicamente su desplazamiento con el indicado por un interferómetro láser y sólo en la linea central de cada una de las dos direcciones, por lo que errores fuera de las lineas centrales no son conocidos. Además, estos resultados sólo son válidos para la temperatura de referencia de 20 "C. Por ello, se añade un instrumento patrón adicional que, mediante la técnica expuesta en este artículo, permita caracterizar, corregir y compensar estos errores debidos a variaciones en la temperatura. Así, para mantener la trazabilidad se utiliza como referencia principal un sistema basado en interferometría láser en dos dimensiones "Renishaw RLE10", que dispone de sensores ambientales para controlar la temperatura y efectuar una compensación en tiempo real de las señales de cada de posición, minimizando de esta manera la influencia térmica. El sistema ha sido fabricado en Zerodur, material con un coeficiente de expansión térmica cercano a cero, para mantener un marco metrológico estable. Finalmente, en este artículo se presentan los resultados obtenidos en la calibración de sensores 2D a diferentes temperaturas con el sistema propuesto, asi como la corrección de los mismos y las incertidumbres resultantes.