Walk-Up Metrology se pasea por los talleres mecánicos

Hay muchas ocasiones en las que un maquinista, mientras corta algunas piezas o se prepara para una ejecución inicial, necesita verificar algunas piezas o algunas características críticas. Las superficies deben comprobarse puntualmente y confirmarse la redondez o la concentricidad. A veces, un calibrador manual funcionará, pero con piezas cada vez más complejas y cronogramas cada vez más ajustados, a menudo se necesitan máquinas más capaces.

“Puede haber un fabricante de herramientas que esté rectificando un cortador o fabricando una herramienta de forma especial que solo quiera medir un radio”, dijo Mark Arenal, gerente general de Starrett Kinemetric Engineering (Laguna Hills, CA). En ese caso, necesita un instrumento de metrología ambulante que sea adaptable y capaz de ejecutar una amplia gama de mediciones. “Muchos de los instrumentos que fabricamos funcionan muy bien para la ‘metrología de paso’ en el taller”, dijo. Buenos ejemplos son la línea de sistemas de visión 2D AVR y MVR de Starrett. Estos van desde manuales hasta CNC completos. El fabricante de herramientas puede caminar, colocar su parte en la unidad en el escenario, obtener una imagen del radio del cortador y tomar una medida rápidamente, según Arenal. "Muy simple. Una característica, una medida, obtiene algunos datos, los anota y se va”, dijo.

La clave del concepto, especialmente para las máquinas CNC, está tanto en el software como en la propia máquina. “El software del sistema lo hace relativamente fácil de usar en ese escenario, con una capacitación mínima. De hecho, puede tocar la característica que está viendo en la pantalla y medirla”, explicó.

Sin embargo, para ser realmente rentable, la máquina también debe poder adaptarse a una producción de mayor volumen. “Por ejemplo, puede tener un inspector que quiera realizar una inspección del primer artículo al 100 % en varias partes, digamos, 10 o 20 partes. Ese inspector puede escribir un programa de pieza en la misma máquina y crear una secuencia de medición para medir la primera pieza, con todos los datos necesarios y el formato de informe. Cuando haya terminado, el usuario puede guardar el programa de la pieza y, posteriormente, medir el resto del lote de piezas”, dijo. "Este equipo será más valioso para una empresa si [puede acomodar] a múltiples usuarios y sus trabajos pueden ser inspeccionados".

Un dispositivo particularmente productivo de Starrett, según Arenal, es el HVR100-FLIP, lanzado en 2017. Este sistema de medición de visión de banco se puede usar en orientación vertical u horizontal, y cuenta con video digital de alta resolución y óptica de precisión para un campo preciso. -medidas de vista de hasta 90 mm, según la empresa.

Fácil y Preciso

David Wick, gerente de administración de productos de Carl Zeiss Industrial Metrology Technology LLC (Maple Grove, MN), explica otra razón convincente detrás del uso de sistemas de visión y multivisión. "Las personas que quieren metrología de acceso no suelen buscar la última décima de micra", dijo. La usabilidad suele ser más importante que la precisión. “Esto es un cambio de paradigma. Lo importante es la facilidad de uso y la repetibilidad”, dijo. Señaló que la metrología sin conductor requiere un sistema que pueda reconocer características comunes como círculos, radios y ranuras. “Entonces, puede hacer clic en el botón, establecer rápidamente una medida, escribir una dimensión y una tolerancia, y listo”, dijo. Estuvo de acuerdo en que los sistemas de visión, como la línea Zeiss O-Select, son ideales para la metrología sin conductor. Los sistemas de visión Zeiss incluyen un conjunto completo de software capaz de identificar características comunes y crear programas de piezas.

La consistencia también es importante. “Quieres que la máquina dé buenas medidas sin importar quién la haya tocado”, dijo Wick. Esto significa, en su opinión, el cumplimiento de las normas ISO y la capacidad de capturar mediciones de rutina en un programa de piezas. “El O-Select está calibrado según el estándar ISO 10360-7”, explicó. “Enfoca, ilumina y puede manejar automáticamente múltiples copias de la misma pieza”, dijo. La reutilización también es importante. “Digamos que ayer creaste un programa rápido para medir cinco dimensiones en un nuevo objeto 2D plano y hoy llegaste con seis prototipos. Póngalos en la máquina, presione un botón y la máquina mediría los seis, uno tras otro”, explicó. "Vemos eso a menudo".

Tim Moriarty, vicepresidente senior de QVI (Rochester, NY), estuvo de acuerdo en que los sistemas de video más nuevos son más fáciles de usar. Señaló que para el uso en el taller compiten con las herramientas manuales, como los micrómetros, o incluso con herramientas más avanzadas, como los comparadores ópticos, que requieren poca o ninguna capacitación. Por lo tanto, el énfasis está en la simplicidad. “Algunos de nuestros sistemas de medición permiten que cualquiera pueda literalmente caminar, colocar la pieza en cualquier posición sin un accesorio, presionar un botón y obtener instantáneamente una serie de mediciones de la pieza, incluso un primer artículo o una pieza en proceso”, dijo. dijo.

Moriarty estuvo de acuerdo con otros entrevistados para este artículo en que tal facilidad de uso conduce a una fácil transferencia de datos para el control de procesos y mantenimiento de registros. La ventaja de los sistemas de video fáciles de usar es que son intrínsecamente precisos y rápidos en comparación con otros dispositivos de acceso directo. “Estamos tratando de mejorar la experiencia de tomar un par de calibradores o colocar la pieza en un comparador”, dijo, proporcionando mediciones más rápidas y precisas. Señaló que los sistemas de medición de video, como la serie QVI Snap, brindan fácilmente una precisión de 0,0001–0,0002″ (0,00254–0,00508 mm).

“Nuestra nueva gama de máquinas de medición de video de gran campo de visión (LFOV) Snap satisface esta demanda”, dijo. Las instantáneas cuentan con un campo de visión de 100 mm, extracción de características, identificación automática de piezas y una precisión superior a 0,0001″, según la empresa. Los modelos van desde el Snap100 de sobremesa con un FOV de 100 mm de diámetro y sin platina móvil hasta el Snap 350 de gran capacidad con más de 350 × 350 mm de rango de medición.

La Tercera Dimensión

Hay ocasiones en las que se desea o se requiere una medición más completa en la tercera dimensión, incluso en escenarios de metrología sin conductor. Para eso, Moriarty apunta al QVI Fusion 400 de la compañía, un sistema de medición multisensor LFOV que automatiza la medición 3D. Tiene un volumen de medición de 350 × 250 × 250 mm y es compatible con sensores múltiples con medición de video y sondas de disparo y escaneo disponibles. Incluye un láser TTL interferométrico TeleStar Plus.

Si bien los sistemas de visión son ideales para dos dimensiones y los sistemas multisensor basados ​​en visión son ideales para dos dimensiones y media, a veces es necesario medir en 3D completo. “Ahí es donde los escáneres de luz azul son ideales para este concepto de metrología de acceso”, dijo Wick. Zeiss ofrece su línea Comet de escáneres 3D basados ​​en tecnología de luz azul. “Puede colocar su pieza o pieza de trabajo 3D en su mesa giratoria, presionar un botón en una computadora portátil y girará la mesa giratoria, escaneará la pieza de trabajo y creará un modelo 3D de ella”, dijo. La medición de dimensiones y tolerancias críticas requiere un modelo CAD disponible. Sin embargo, si hay uno disponible, puede ser lo último en un concepto de metrología sin conductor.

“Vemos una tendencia clara con los operadores que tienen que inspeccionar más cerca del punto de producción, con los ingenieros de producción y los operadores que tienen que hacer buenas mediciones en los pasos intermedios del proceso de producción”, dijo Dan Brown, director de gestión de productos de Creaform Inc. (Levis, CA). Estuvo totalmente de acuerdo en que la captura de mediciones 3D requiere un dispositivo 3D, como los dispositivos HandyScan 3D, HandyProbe y MetraScan 3D de Creaform. Señaló que existe una gran demanda de mediciones de metrología 3D en el rango de mediciones de 25 a 75 µm, el rango de precisión ideal de estos dispositivos.

“Los calibradores son muy buenos, pero no son suficientes para medir rápidamente piezas complejas en 3D”, dijo. Las CMM son precisas, pero requieren un programa de piezas, por lo general, y una experiencia considerable para operar adecuadamente. Eso hace que la facilidad de uso y la portabilidad típicas de los escáneres sean ideales en aplicaciones donde se requiere precisión de rango medio. La velocidad proporciona su propia facilidad de uso. Los escáneres ópticos 3D, incluidos los escáneres de luz azul como los de Creaform (y otros), suelen recopilar altas tasas de datos, de 100 000 a 1 millón de puntos por segundo, mucho más rápido que un CMM típico y proporciona una utilidad de acceso directo.

Otro punto clave, como él lo ve, es la portabilidad. “Algunos de nuestros clientes tienen un lugar designado para usar el escáner, donde llevan la pieza”, dijo. “Pero a veces llevan el dispositivo al punto de uso”. Es, en cierto sentido, metrología de acceso directo a la inversa. La ventaja de mantener el dispositivo en una ubicación central es que se encuentra en un entorno controlado. La ventaja de poder moverlo es la flexibilidad.

Brown señaló otro tema universal que la metrología de acceso directo tiene en común con la metrología en general:la interacción entre los requisitos de capacitación y la tecnología que es fácil de usar y comprender. “Yo dividiría cualquier operación de metrología en dos partes, medición e inspección”, explicó. La medición consiste en tomar puntos 3D para introducirlos en una computadora. Lo que necesita es un software de inspección para extraer información de las características que desea medir. Su punto es que en cualquier operación de fabricación se necesita gente capacitada tanto en los aspectos de medición como de inspección. Aún mejores son los sistemas y software de medición e inspección que son igualmente fáciles de usar. "Los metrólogos capacitados son difíciles de encontrar", afirmó, explicando el énfasis de Creaform en el desarrollo de software de inspección y equipos de medición fáciles de usar.

Otro dispositivo que proporciona mediciones 3D es la CMM portátil de la serie XM de Keyence Corp. of America (Itasca, IL). “Está diseñado para usarse en cualquier lugar y en cualquier entorno y para permitir que un usuario se acerque y obtenga respuestas rápidas”, dijo Steve Chirichella, director regional de ventas de productos de Keyence. La empresa lo presenta como una MMC portátil. Una cámara captura la luz infrarroja cercana emitida por siete marcadores diferentes en una sonda de mano para determinar la posición de la punta de un lápiz óptico. “No hay partes móviles”, explicó. “Nos deshicimos de los codificadores o cualquier otra cosa que se desgastara, lo que hizo que la máquina fuera duradera y eliminó la necesidad de mantenimiento y recalibración”. Las piezas se colocan en un escenario móvil. Cabe señalar que el sistema está diseñado para piezas en el rango de 3 × 2 × 1′ (0,9144 × 0,6096 × 0,3048 m).

Si bien no requiere programas de piezas específicos para realizar mediciones, el dispositivo puede capturar programas utilizando la realidad aumentada. Incluye una pequeña cámara en la punta de la sonda que puede mostrar no solo la apariencia externa del objetivo, sino también una descripción de la medición y el valor medido. El software incluye la capacidad de producir informes con las fotos adjuntas tomadas desde la cámara de la punta de la sonda. Para cada punto de medición, el dispositivo muestra el nombre y el número del elemento, así como los resultados de la medición en tiempo real, en una imagen capturada por la cámara que se muestra en el monitor frente al operador. “A veces, nuestros clientes colocan el dispositivo XM en un carro en lugar de una ubicación central, y llevan el dispositivo al lugar de trabajo”, dijo. Es especialmente útil en talleres mecánicos que producen piezas complejas en pequeños volúmenes con una mezcla alta.

Conceptos alternativos

Chirichella también señaló que el sistema de medición de video Keyence IM también podría encajar en el concepto de walk-up. El sistema está diseñado para reemplazar el comparador óptico o llevar el comparador óptico al siglo XXI, dijo. A diferencia de otros dispositivos presentados como aptos para caminar, la serie IM requiere que se escriba el programa de piezas para ella. “La máquina está diseñada para la velocidad y una sencillez casi dolorosa”, explicó. También hay una función llamada "medida automática" en la que los operadores colocan la pieza en el escenario, dibujan un cuadro y miden todo lo que se ajusta más fácilmente al paradigma de acceso directo. Chirichella habló de una empresa que usa su laboratorio de calidad para escribir programas para seis o siete máquinas repartidas por la planta, lo que permite a los usuarios acceder rápidamente a programas de piezas validados.

Otros dispositivos probados y verdaderos, como el CMM manual, también se ajustan al concepto de metrología sin conductor, según Gene Hancz, especialista de producto para CMM en Mitutoyo America Corp. (Aurora, IL). Estuvo de acuerdo en que la tendencia se aleja de depender únicamente de los departamentos de inspección y más en hacer que los dispositivos de metrología sean accesibles para verificar su propio trabajo. Señaló que la mayoría de las ventas de CMM en la actualidad están controladas por CNC, donde la CMM manual proporciona valor para mediciones simples de una sola dimensión. “Las CMM manuales se pueden usar de dos maneras”, explicó. “Uno es donde los programas de piezas se utilizan para comprobaciones muy específicas que se utilizan con bastante frecuencia. El otro es donde no hay programa alguno, con alguien que viene a hacer una verificación simple, bidimensional o tridimensional, y están configurando las cosas manualmente”. Eso se ajusta a la definición misma de metrología walk-up.

Un buen ejemplo es la CMM de tipo flotante manual Mitutoyo Crysta-Plus M Series 196, que mide piezas de hasta 700 × 1000 × 600 mm. Hancz dijo que es ideal para las tareas diarias, como configurar una máquina herramienta para verificar una pieza inicial.

Finalmente, la más simple de las herramientas no debe ser ignorada en el contexto de la metrología manual. “Los medidores de altura y las placas de superficie son los artículos más comunes en el taller”, dijo Mike Creney, vicepresidente de ventas de Mitutoyo. “La mayoría no requiere electricidad ni aire y, con algunas habilidades matemáticas decentes, cualquiera puede medir, examinar y evaluar una parte para determinar su tolerancia. La forma antigua todavía funciona con soportes de altura, indicadores de prueba y sigue siendo la menos costosa”. Lo mejor es que las herramientas manuales se enseñan fácilmente al usuario más novato. Los nuevos desarrollos en herramientas manuales de Mitutoyo incluyen el QuantuMike, un micrómetro de alta velocidad, y el micrómetro MDH con una resolución de 0,0001 mm. “Esto trae la mejor resolución del mundo al taller”, afirmó.

Creney también señaló otros dispositivos probados y verdaderos, muchos de los cuales Mitutoyo proporciona, como proyectores de perfiles y dispositivos de rugosidad superficial, aunque requieren algunos conocimientos adicionales para operar. Un dispositivo CNC automatizado no debe descartarse por completo en un escenario de acceso directo. “Una forma típica es usar un sistema CNC con una plantilla rápida o accesorio montado en el dispositivo de medición”, dijo Creney. “Si está utilizando varios tornos, es posible que tenga un sistema de redondez en una ubicación central. En la etapa de monitoreo, puede tener un accesorio de montaje dedicado para centrar la pieza y simplemente colocar la pieza de trabajo cilíndrica en el accesorio, apretar a mano y presionar un botón. En cuestión de minutos puede evaluar la redondez y el desplazamiento o modificar la configuración de los tornos.”

Previamente presentado en AdvancedManufacturing.org.