Inspección de alta velocidad e ingeniería inversa en 2D y 3D

La medición óptica basada en tablas es un método rápido, simple y preciso tanto para la medición como para la ingeniería inversa de componentes de láminas metálicas planas y plegadas/formadas; juntas, sellos y juntas tóricas; laminaciones; dibujos en papel, acetato y 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 colocada encima. La cámara “ve” los bordes de una o más piezas colocadas aleatoriamente sobre la mesa. En unos 30 segundos, toma una instantánea de una pieza, que puede comparar con un archivo CAD para su inspección, o generarla como un archivo CAD DXF o DWG para ingeniería inversa.

Los usuarios típicos de este sistema incluyen fabricantes de láminas de metal que utilizan CNC X/Y, láser, plasma, punzonadora, corte por chorro de agua y máquinas de conformado que abastecen a una amplia variedad de industrias, como la automotriz, aeroespacial, electrónica y de comunicaciones.

Inspección 2D

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

El operador de la punzonadora podría cargar un archivo CAD escaneándolo en la máquina usando un código de barras. No es necesario que un técnico certificado tome medidas una vez que la computadora integrada se haya programado para las dimensiones deseadas, incluidos los tamaños y ubicaciones de los orificios, las dimensiones lineales y los radios.

El operador puede extraer una pieza (o piezas) acabada, colocarla sobre la mesa sin ningún tipo de fijación y sin tener en cuenta ninguna orientación particular. El software de control orientará virtualmente la pieza antes de compararla con el archivo CAD. La precisión de la medición varía de 12 micrones para una mesa pequeña (500 mm × 330 mm) a 50 micrones para una mesa grande (2355 mm × 1570 mm).

Las características importantes incluyen:

• Se pueden escanear varias partes idénticas simultáneamente. Si coloca, por ejemplo, 10 partes sobre la mesa y la parte 5 en la esquina no pasa, la pantalla segregará esa parte en la pantalla.

• Dado que no es necesario tocar las piezas para medirlas, la máquina también se puede utilizar para juntas tóricas. Al tratar de medir una junta tórica con un dispositivo táctil como una máquina de medición por coordenadas (CMM) o incluso calibradores, corre el riesgo de distorsionar la pieza y producir un error.

• Aunque la mesa está hecha de vidrio, los rayones se pueden calibrar para que no afecten las medidas.

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

• Se mostrará o imprimirá un diagrama de desviación de color que compara los datos CAD con los datos de medición.

• Las desviaciones se pueden proyectar en la pieza misma, utilizando la realidad aumentada.

• Emitirá datos de SPC para su análisis.

Ingeniería inversa 2D

La ingeniería inversa se divide en dos categorías. El primero consiste en crear imágenes de una pieza ya fabricada y el segundo es convertir un archivo de imagen en papel, acetato o electrónico en un archivo CAD.

“Estoy en el medio oeste y tengo talleres que ejecutarán procesos de punzonado o corte por láser. Un granjero podría entrar y decir:'Oye, tengo esta pieza que se rompió. Siéntelo en la mesa y córtame uno nuevo”. Mi cliente final usaría la mesa para obtener los datos para controlar su corte. A diferencia de la vieja escuela en la que tomas cintas métricas y calibradores, comienzas a dibujar esto y luego tienes que crear un CAD para obtenerlo. Esto omitirá todo ese paso”, dijo Wright.

Para generar un dibujo para un fabricante, se puede colocar una pieza sobre la mesa y un archivo de imagen estará listo en 30 segundos. Luego, el software le permite al usuario editar y limpiar los datos, por ejemplo, estandarizando los tamaños de los orificios, limpiando los bordes y eliminando las rebabas.

Le pregunté a Wright qué tipo de tolerancias podría lograr un fabricante. Dijo que lo mejor que se puede esperar son las 12 a 50 micras del propio sistema. Luego, para determinar las tolerancias necesarias para fabricar una pieza, puede superponer varias piezas para ver la variabilidad dimensional de las piezas de muestra típicas. Si tuviera, digamos, un estudio de 30 piezas de la pieza que está tratando de aplicar ingeniería inversa, podría superponer esas 30 piezas y obtener una desviación del proceso para ayudarlo a especificar sus tolerancias.

Del dibujo al archivo CAD

Si tiene un dibujo a escala en papel o acetato, también puede colocarlo sobre la mesa y crear una imagen para producir un archivo CAD. Incluso se puede utilizar para crear archivos para reproducir gráficos, tal vez un logotipo. Pones el dibujo sobre la mesa retroiluminada. Si la luz se puede ver a través de él y el dibujo es una impresión en negro sobre papel blanco, la impresión se puede recoger como bordes. Sin embargo, el dibujo tiene que ser escalable, ya sea uno a uno o alguna proporción fija, no puede ser solo una imagen dibujada a mano de una pieza. Una vez escaneado, el dibujo se importará a un formato de archivo DXF.

Inspección 2.5D

Los productos típicos de las máquinas punzonadoras pueden incluir características como persianas o pequeñas curvas. El proyector adicional SurfScan proyecta una luz estructurada sobre la pieza que se está fotografiando. Se integra con el software del sistema para permitir una 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 utiliza una cámara de alta velocidad y alta resolución y un proyector LED DLP para escanear las superficies de un objeto.

Se emiten patrones de luz desde el proyector hacia la pieza para producir un patrón de franjas. La cámara registra los datos marginales y los utiliza para crear una nube de puntos 3D o una malla poligonal de la superficie escaneada. Los datos de imágenes procesados ​​se pueden enviar a varios tipos de archivos diferentes para su uso en prácticamente cualquier paquete de software de inspección 3D o ingeniería inversa.

Con imágenes 2D, un disparo captura la imagen completa. Con 3D, la imagen sigue estando en la línea de visión, por lo que debe usar una mesa de tres ejes que pueda rotar e inclinar el objeto para obtener datos desde todos los ángulos. Luego, los datos se unen para obtener la imagen 3D completa.

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

Las características importantes incluyen:

• Inspección automatizada con un solo clic.

• Tecnología de escaneo de luz blanca.

• Mediciones de superficies y bordes en 3D.

• Mapeo de texturas:puede crear una nube de puntos mapeada completamente texturizada a todo color.

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

Resumiendo

El sistema Planar está diseñado para mediciones rápidas, precisas y resistentes de piezas de chapa metálica fabricadas. Es muy adecuado para la inspección rápida y precisa del primer artículo, informes de calidad e ingeniería inversa. El sistema es ideal para uso en el taller:no se ve afectado por la vibración causada por las máquinas cercanas; requiere una intervención mínima 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 obtener más información, visite aquí .