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Mejor y más rápida percepción

El escaneo láser permite inspección de alta eficacia

nikon metrology L100 scannerIndependientemente del producto, sea un vehículo, un taladro o un teléfono móvil, los clientes exigen que las piezas, con tolerancias estrictas, se acoplen y funcionen a la perfección además de ser de alta calidad y tener un diseño atractivo. ¿Pero cómo aseguran los fabricantes este nivel de precisión sin retrasar el desarrollo y lanzamiento del producto?

La respuesta consiste en digitalizar las características y la forma en 3D de los prototipos con un escáner láser sin contacto montado en una máquina de medición por coordenadas (MMC) o un brazo articulado y comparar los resultados con los diseños CAD originales. Inspeccionar una pieza de esta manera es mucho más rápido que utilizar una sonda de toque para hacer mediciones discretas. Con las decenas de miles de puntos por segundo que capta el láser y se agregan a la nube de puntos, un ciclo de inspección completo suele ser entre cinco y 10 veces más rápido que el sondeo táctil.

Además, con esta última técnica es imposible saber qué ocurre entre dos puntos discretos adyacentes, de modo que los datos son muy susceptibles a las imperfecciones de la geometría inspeccionada. Las piezas con errores de planeidad o redondez, bordes curvos o rebabas son especialmente problemáticas. El error de compensación se radio es otra dificultad más del sondeo táctil. Cuando una punta hace contacto con los bordes de un orificio, por ejemplo, la compensación de radio puede generar puntos de medición inesperados si primero se toca una superficie contigua.

Mantener reducidos los costos

Los fabricantes de equipos originales buscan mantener reducidos los costos en todas las etapas del ciclo de producción. El problema está en que incluso un número limitado de puntos de medición con sonda de toque requiere programación considerable y crear ciclos de escaneo táctil es aún más complejo, demoroso y costoso. En la superficie aerodinámica de un álabe de turbina, por ejemplo, el escaneo analógico con 5 ejes requiere sofisticada programación de MMC para asegurar que la punta de sonda siga continuamente la superficie de la pieza sin chocar con ella o la estructura de la máquina. Por otro lado, el componente debe sujetarse a un costoso portapiezas.

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Con escaneo láser sin contacto hay menos restricciones, de modo que los costos se reducen. Ni siquiera se requiere referencia del componente; puede ubicarse en cualquier lugar de la mesa, en cualquier orientación o sostenerse con una portapiezas sencillo. Programar ciclos de escaneo láser es más rápido y sencillo, tanto en línea como fuera de línea; solo requiere barridos paralelos simples del cabezal, con trayectos cortos y escasa o nula indexación del cabezal.

El software de multisensor Nikon CAMIO interactivo simplifica la creación de macros de escaneo. El escáner se mueve por trayectos lineales y poligonales generados automática o manualmente a partir del modelo CAD para mantener la superficie del componente dentro del campo de visión del escáner láser. En superficies fuera del trayecto, la simulación de nube de puntos revela dónde generar escaneos adicionales. Esto genera menores costos operacionales y mayor productividad de la inspección como resultado final.

Los escáneres láser se utilizan con frecuencia en combinación con sondas táctiles para alinear una pieza o una rutina de medición combinada que puede incluir acceso a características internas difíciles. El software de multisensor CAMIO de Nikon Metrology ofrece un amplio entorno de programación, con intuitivas herramientas de software para aplicaciones de escaneo láser y táctil. Existen diversas herramientas de inspección disponibles, como comparación 'pieza a CAD’ completa y extracción inteligente de características con análisis de perfiles y tolerancias GD&T.


La mejor percepción permite acelerar la toma de decisiones

La detección temprana de problemas de calidad del producto y la comprensión de su origen son esenciales para acelerar el desarrollo de un producto nuevo. Digitalizar piezas con antelación e inspeccionar las copias digitales virtuales entrega un alto nivel de conocimientos detallados, mediante la simplificación de las operaciones de metrología y su incorporación a un proceso del diseño a la fabricación integrado y centrado en CAD.

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La nube de puntos con bajo ruido captada por un escáner láser permite que un fabricante genere y acceda a la información requerida. El software CAMIO basado en DMIS de Nikon Metrology filtra automáticamente los datos y produce mallas uniformes, altamente detalladas que se alinean con la geometría CAD nominal mediante ajuste óptimo, alineación de características u otras técnicas. Un modelo digital completo, compuesto de superficies de forma libre complejas e información dimensional, se deriva en minutos en lugar de horas, u horas en lugar de días.

Los informes integrales simplifican la comprensión de los problemas y facilitan la colaboración entre departamentos diferentes, con información tabular e informes de desviaciones con código de colores fáciles de interpretar que muestran claramente las áreas de preocupación y su posible causa. Para consultar los datos metrológicos subyacentes, puede hacerse clic en cualquier lugar de interés. 

El escaneo láser permite obtener información detallada de características a partir de las nubes de puntos medidas. Con cientos de puntos medidos en orificios, ranuras y pernos, es posible extraer las características con mayor exactitud que el sondeo táctil, durante el cual suelen medirse solo algunos puntos. Existen completas herramientas de análisis GD&T disponibles para inspeccionar ubicación, cilindricidad, paralelismo y mucho más.

El escaneo en 3D reduce el tiempo de desarrollo de productos, ya que una vez disponible el modelo digital de un prototipo, la verificación del producto, los análisis de ingeniería y otras funciones pueden realizarse simultáneamente. El montaje virtual en pantalla de productos con piezas múltiples acelera los análisis de ajuste y funciones además de acortar la fase de creación de prototipos. Con frecuencia, ya que se miden piezas completas y hay más información disponible, pueden eliminarse por completo varias iteraciones de un ciclo de desarrollo de productos.

En la industria del automóvil, por ejemplo, los escáneres cruzados Nikon Metrology XC65Dx-LS con interfaz de muñeca continua en MMC de brazo horizontal suelen respaldar la medición de diagnóstico de componentes de chapa metálica y montajes de carrocería en bruto (BIW). La inspección es mucho más rápida y económica en comparación con las sondas de toque, lo cual aumenta la eficiencia y reduce el tiempo necesario para diagnosticar problemas. La estructura completa de chapa metálica de un vehículo puede inspeccionarse con tolerancias muy estrictas, además de montarse virtualmente para demostrar la interacción entre los paneles y permitir separar los problemas con las piezas de los problemas del proceso. Pueden inspeccionarse vehículos completos, principalmente en términos de separación y encaje entre los paneles.


Escaneo sencillo de superficies difíciles

nikon metrology discover benefits laser scanning challenging surface l100Los componentes producidos con materiales flexibles, sensibles o frágiles necesitan una solución de metrología que no mueva la pieza ni marque su superficie durante la inspección. Los fabricantes de este tipo de productos seguramente buscarán más allá del sondeo táctil y adoptarán el escaneo láser 3D.

Las superficies brillantes y multicolores tampoco son problema. Para captar datos de superficies con colores variables o alta reflectividad, los escáneres láser de Nikon Metrology adaptan dinámicamente la intensidad de la fuente punto por punto. Esta capacidad permite inspeccionar diferentes materiales y acabados sin intervención del operador y también se adapta bien a superficies reflectantes y transiciones abruptas bajo cualquier tipo de iluminación, sin necesidad de polvo mate o alguna otra preparación de la superficie. Solo las piezas transparentes y con acabado brillante requieren preparación manual o tal vez escaneo táctil.

La adaptación de intensidad inteligente también ayuda al escaneo láser automático de piezas similares en diferentes etapas de la fabricación, inicialmente, por ejemplo, con piezas de chapa metálica y finalmente con productos acabados y pintados de cualquier color.


La medición sin contacto es ideal para piezas frágiles o flexibles

El sondeo táctil y los métodos de medición por contacto no son adecuados para todas las aplicaciones. Las extrusiones o los componentes blandos y flexibles no pueden medirse con confiabilidad y las piezas delicadas o frágiles pueden dañarse o contaminarse. La alternativa sin contacto introducida por el escaneo láser elimina este problema gracias a la observación y el análisis con precisión y facilidad de superficies complejas de forma libre, membranas sensibles al tacto y otras características con detalles finos. Los escáneres láser, ya que miden a distancia, no deforman los materiales blandos ni dañan inadvertidamente los componentes costosos y frágiles.

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Un ejemplo de aplicación son las juntas de espuma de los sistemas de cierre centralizado de automóviles que se inspeccionan dimensionalmente. La junta de forma libre es un reborde comprimido entre el cierre y el panel de la puerta. Está diseñada para funcionar en las condiciones más extremas y es un componente fundamental de los sistemas de cierre eléctricos. La más pequeña desviación del perfil causaría daños a largo plazo al mecanismo de cierre e incluso con la fuerza más mínima, una punta de sonda de contacto puede provocar leves indentaciones en el material. 

En aplicaciones como esta, los escáneres láser Nikon ofrecen la solución ideal porque eliminan las inquietudes en términos de daños o resultados poco fiables. La solución sin contacto acelera el proceso de medición de estos componentes difíciles y presenta una percepción mucho mayor gracias a la identificación rápida de características y superficies a fin de crear nubes de puntos de alta densidad. Puede adquirirse una copia digital completa de las piezas en minutos para realizar pruebas y evaluación.


Capacidad de automatización para entornos de producción 

En el entorno de producción, en el que los fabricantes de equipos originales o sus subcontratistas suelen basarse en inspección de muestras, puede existir la necesidad de obtener una percepción más rápida de las desviaciones de la línea de producción. El escaneo láser también es útil en este ámbito, porque una ventaja significativa de la captura de datos digitales a alta velocidad es la capacidad de automatizar la inspección.

nikon metrology discover benefits laser scanning cmm automationLas mediciones controladas, repetibles y orientadas a los procesos son ideales para el control estadístico de procesos, lo que permite que los escáneres láser monitoreen también el entorno de producción, con acceso completo a los datos históricos para un análisis en profundidad. Crucialmente, la recopilación de datos más rápida entrega más conocimientos dimensionales sobre el producto más temprano, por lo tanto acelera la toma de decisiones y las medidas correctivas. Un fabricante puede aprovechar la mejor percepción de las desviaciones globales y locales de un producto a partir del modelo CAD y las tendencias en el transcurso del tiempo.

Incluso en fábricas de alta capacidad de producción, pueden retirarse piezas de un transportador de salida con robot o algún otro medio y transferirse a una estación de escaneo láser sólida, confiable y repetible para hacer una inspección rápida. Los productos de identificación de componentes, como códigos de barras y RFID que respaldan la automatización son tecnologías maduras que se enlazan a la perfección con la inspección automatizada. 

Con las prácticas de Industria 4.0 integrándose a todas las áreas de la industria manufacturera para mejorar la eficiencia de extremo a extremo en los procesos de producción, el escaneo láser 3D está en condiciones de convertirse en un componente clave en su implementación. La retroalimentación en tiempo real de los resultados de la inspección a máquinas herramientas permite mantener la calidad de los productos, minimizar el tiempo de parada y evitar el reprocesamiento y el descarte.