Laboratorio de Patrones Materializados

Este laboratorio recibe trazabilidad del Laboratorio Primario y disemina la unidad de longitud a los primeros patrones materializados de alto nivel de los tipos “a cantos” (bloques patrón) y “a trazos” (reglas a trazos), que constituyen la referencia de los laboratorios de calibración acreditados, o bien forman parte integrante de equipos y sistemas de medida.

Entre los servicios ofrecidos por el laboratorio figuran los siguientes:

Calibración de bloques patrón longitudinales por interferometría

La calibración de los bloques de mejor calidad (grado K sg. UNE-EN ISO 3650), de longitud inferior o igual a 100 mm se realiza mediante un interferómetro automático dotado de dos fuentes láser, de longitudes de onda respectivas 633 nm (color rojo) y 543 nm (color verde), con incertidumbre nanométrica.

Interferómetro
Franjas de interferencia

Calibración de bloques patrón longitudinales por comparación interferométrica

Bloques patrón

Para la calibración de este tipo patrones, entre 100 mm y 1200 mm de longitud, el laboratorio cuenta con un comparador interferométrico universal, de diseño y construcción españolas, cuya capacidad de medición y reducida incertidumbre han quedado demostradas en sucesivas comparaciones internacionales desde hace más de veinte años.

Dicho equipo, totalmente automatizado y carente de error de Abbe, integra sistemas láser de medida, ópticas planas, palpadores inductivos y actuadores piezoeléctricos, logrando una repetibilidad de 70 nm y una incertidumbre de medida situada por debajo de la décima de micrómetro.

Comparador interferométrico

Calibración de bloques patrón longitudinales por comparación mecánica

En los casos en que los bloques patrón longitudinales no pueden calibrarse por interferometría, bien por la existencia de defectos superficiales que impiden su adherencia en las bases del interferómetro, bien porque son de calidad inferior a los grados K o 0, su calibración puede realizarse por comparación mecánica contra bloques de calidad superior, en un banco de medida dotado de palpadores inductivos, en montaje diferencial, con una incertidumbre en el entorno de los 50 nm.

Comparador electromecánico

Calibración de columnas rígidas de bloques patrón

Este tipo especial de patrones de longitud, consiste en un soporte rígido o columna, en cuyo eje de simetría o fibra neutra, van alojados una serie de bloques patrón, en algunos casos cilindros, cuyas caras de medida materializan distancias al origen. Estos bloques, de acero, metal duro o cerámica, tienen longitudes individuales de 10 mm o 20 mm, y una separación de 20 mm, habitualmente. La longitud total de estas columnas va desde los 300 mm hasta los 1200 mm.

Columnas rígidas

Estas columnas se emplean en la calibración de máquinas de medición por coordenadas (MMC), situándolas según diversas orientaciones espaciales con ayuda de accesorios específicos, y cubriendo todo su volumen de medición. Además, las caras de los bloques insertos en ellas materializan una gran cantidad de distancias individuales, lo que aporta ventajas respecto a los bloques patrón clásicos, ya que éstos definen una única distancia.

El CEM calibra estos elementos sobre el mismo comparador interferométrico descrito anteriormente, pero con distinta configuración, sustituyendo los dos palpadores inductivos en oposición, utilizados para la calibración de patrones longitudinales, por uno inductivo de palanca, capaz de acceder a las caras de medida de cada uno de los bloques insertos en la columna, alcanzando una incertidumbre de calibración por debajo de la décima de micrómetro (0,1 µm), una de las menores ofrecidas por los Institutos Nacionales de Metrología y reconocida por el CIPM, lo que reduce la incertidumbre del siguiente paso, la calibración de máquinas de medición por coordenadas.

Calibración de patrones a trazos

Mediante acoplamiento de un sistema de visión (microscopio más cámara CCD) y un software propio de reconocimiento y tratamiento de imágenes, específicamente desarrollado para esta tarea, el mismo comparador interferométrico anterior permite también la calibración de reglas y patrones a trazos de alta precisión, con una incertidumbre en torno a los 70 nm.

 

Área
Longitud e ingeniería de precisión
Contacto

Joaquín Rodríguez González jrgonzalez@cem.es

Última actualización: 09/05/2022