Inspección e Ingeniería Inversa 2D y 3D Acelerada para Análisis de Precisión de Chapa y Componentes

La medición óptica basada en mesa es un método rápido, simple y preciso tanto para medir como para realizar ingeniería inversa de componentes de chapa planos y doblados/formados; juntas, sellos y anillos O; laminaciones; papel, acetato y dibujos electrónicos; así como otros materiales planos opacos y semitransparentes.

Los elementos básicos del sistema de medición Planar de InspecVision Ltd. son una mesa retroiluminada por LED y una cámara de hasta 50 megapíxeles situada encima. La cámara “ve” los bordes de una o más piezas colocadas aleatoriamente en la mesa. En unos 30 segundos toma una instantánea de una pieza, que puede comparar con un archivo CAD para inspección, o generar como archivo CAD DXF o DWG para ingeniería inversa.

Los usuarios típicos de este sistema incluyen fabricantes de chapa que usan máquinas de corte CNC X/Y, láser, plasma, punzonado, chorro de agua y conformado, que suministran a una amplia variedad de industrias como automotriz, aeroespacial, electrónica y comunicaciones.

Inspección 2D

Joe Wright, Gerente General, Exact Metrology (Moline, IL), describió un escenario típico de inspección donde el sistema se instalaría en el piso de fábrica cerca de un grupo de prensas de punzonado. Dado que no hay partes móviles y los datos se capturan a una tasa de unos 4 megapíxeles por segundo, el sistema no se ve afectado por vibraciones, dijo. Eso significa que las prensas pueden seguir funcionando mientras se inspecciona la pieza.

El operador de la prensa de punzonado podría cargar un archivo CAD escaneándolo en la máquina usando un código de barras. No hay necesidad de un técnico certificado para tomar mediciones una vez que la computadora integrada ha sido programada para las dimensiones deseadas, incluyendo tamaños y ubicaciones de agujeros, dimensiones lineales y radios.

El operador puede tomar una pieza terminada (o varias), colocarla en la mesa sin ningún dispositivo de sujeción y sin importar la orientación particular. El software de control orientará virtualmente la pieza antes de compararla con el archivo CAD. La precisión de medición varía desde 12 micras para una mesa pequeña (500 mm × 330 mm) hasta 50 micras para una mesa grande (2355 mm × 1570 mm).

Características importantes incluyen:

• Múltiples piezas idénticas pueden escanearse simultáneamente. Si colocas, por ejemplo, 10 piezas en la mesa, y la pieza 5 en la esquina no pasa, la pantalla segregará esa pieza en la pantalla.

• Dado que las piezas no tienen que ser tocadas para ser medidas, la máquina también puede usarse para anillos O. Intentar medir un anillo O con un dispositivo táctil como una máquina de medición por coordenadas (CMM) o incluso calibres, corres el riesgo de distorsionar la pieza y producir un error.

• Aunque la mesa es de vidrio, los rayones pueden calibrarse para que no afecten las mediciones.

• Generará informes automáticamente, incluyendo datos medidos y nominales e indicará APROBADO o REPROBADO para cada elemento.

• Se mostrará y/o imprimirá un diagrama de desviación en color comparando datos CAD con datos de medición.

• Las desviaciones pueden proyectarse sobre la propia pieza, usando realidad aumentada.

• Generará datos SPC para análisis.

Ingeniería Inversa 2D

La ingeniería inversa se divide en dos categorías. La primera implica imaginar una pieza ya fabricada y la segunda es convertir una imagen en papel, acetato o archivo electrónico a un archivo CAD.

“Estoy en el Medio Oeste y tengo talleres que realizan procesos de punzonado o corte por láser. Un granjero puede entrar y decir: ‘Oye, tengo esta pieza que se rompió. Siéntala en la mesa y córtame una nueva’. Mi cliente final usaría la mesa para obtener los datos para controlar su corte. Versus la vieja escuela donde agarras cintas métricas y calibres, empiezas a dibujar esto y luego tienes que crear un CAD para obtenerlo. Esto saltará todo ese paso”, dijo Wright.

Para generar un dibujo para un fabricante, una pieza puede colocarse en la mesa, y un archivo de imagen estará listo en 30 segundos. El software luego permite al usuario editar y limpiar los datos, por ejemplo, estandarizar tamaños de agujeros, limpiar bordes y eliminar rebabas.

Le pregunté a Wright qué tipo de tolerancias podría lograr un fabricante. Dijo que lo mejor que se puede esperar son los 12 a 50 micras del propio sistema. Luego, para determinar las tolerancias necesarias para fabricar una pieza, puedes superponer múltiples piezas para ver la variabilidad dimensional de las piezas de muestra típicas. Si tuvieras, digamos, un estudio de 30 piezas de la que estás intentando revertir, podrías superponer esas 30 piezas y obtener una desviación de proceso para ayudarte a especificar tus tolerancias.

De Dibujo a Archivo CAD

Si tienes un dibujo a escala en papel o acetato, también puede colocarse en la mesa e imaginarse para producir un archivo CAD. Incluso puede usarse para crear archivos para reproducir gráficos, quizás un logotipo. Pones el dibujo en la mesa retroiluminada. Si la luz puede verse a través de él y el dibujo es impresión negra en papel blanco, la impresión puede captarse como bordes. Sin embargo, el dibujo tiene que ser escalable —ya sea uno a uno o alguna proporción fija— no puede ser solo un dibujo a mano alzada de una pieza. Una vez escaneado, el dibujo se importará a formato de archivo DXF.

Inspección 2.5D

Los productos típicos de máquinas de punzonado pueden incluir características como lúveres o pequeños dobleces. El proyector adicional SurfScan proyecta luz estructurada sobre la pieza que se está imaginando. Se integra con el software del sistema para permitir la inspección precisa tanto de la forma 2D como de sus características “2.5D” con un solo clic.

Inspección 3D

El sistema de inspección Opti-Scan puede medir superficies y bordes en 3D. Este sistema de escaneo de luz blanca estructurada sin contacto usa una cámara de alta velocidad y alta resolución y un proyector LED DLP para escanear las superficies de un objeto.

Patrones de luz son proyectados desde el proyector sobre la pieza para producir un patrón de franjas. Los datos de franjas son registrados por la cámara y usados para crear una nube de puntos 3D o una malla poligonal de la superficie escaneada. Los datos de imagen procesados pueden enviarse a varios tipos de archivo diferentes para uso en virtualmente cualquier paquete de software de inspección 3D o ingeniería inversa.

Con la imagen 2D, una toma captura la imagen completa. Con 3D, la imagen sigue siendo de línea de vista, así que tienes que usar una mesa de tres ejes que pueda rotar e inclinar el objeto para obtener datos desde todos los ángulos. Los datos se unen luego para obtener la imagen 3D completa.

Opti-Scan 3D puede agregarse a sistemas Planar existentes, transformando Planar en un sistema completo de medición 2D y 3D.

Características importantes incluyen:

• Inspección automatizada de un solo clic.

• Tecnología de escaneo de luz blanca.

• Mediciones de superficie y bordes en 3D.

• Mapeo de texturas — puede crear una nube de puntos con textura completa en color.

• Escanea objetos a una tasa de aproximadamente 250,000 mediciones por segundo.

Resumen

El sistema Planar está diseñado para mediciones rápidas, precisas y robustas de piezas de chapa fabricadas. Es ideal para inspección rápida y precisa de primer artículo, informes de calidad e ingeniería inversa. El sistema es ideal para uso en piso de taller — no se ve afectado por vibraciones causadas por máquinas cercanas; requiere mínima intervención del operador; y debido a su velocidad y precisión, puede aumentar el rendimiento de producción en una amplia gama de aplicaciones.

Este artículo fue escrito por Ed Brown, Editor Asociado de Photonics & Imaging Technology. Para más información, visite aquí .