A qué debe prestar atención al medir piezas de chapa metálica

Cada tipo de pieza presenta su propio conjunto de desafíos de inspección. Esto es especialmente cierto para las piezas de chapa metálica que están hechas de varias entidades, cada una con diferentes tolerancias de posicionamiento y dimensionamiento, y calibres y tamaños de espesor variables. Estas características pueden ser inherentemente laboriosas a inspeccionar independientemente de la técnica de medición usada.

Los bordes delgados y la naturaleza flexible del material, sus geometrías complejas con curvas intrincadas y orificios perforados, así como el gran tamaño de los componentes como los paneles de la carrocería de los automóviles se suman a la complejidad. Estos desafíos se agravan aún más por las variaciones introducidas a través del proceso de fabricación, como el estampado y el doblado.

Este artículo describe los factores clave que los operadores deben tomar en cuenta al inspeccionar piezas de chapa metálica, según la técnica utilizada, ya sea una máquina de medición de coordenadas (CMM), accesorios de control, características de escala de grises o escáneres 3D.

Qué tomar en cuenta al medir piezas de chapa metálica con la CMM

Rápidos y repetibles pero…

Los dispositivos de control ofrecen inspecciones rápidas, repetibles y fáciles de usar para el operador, lo que los hace ideales para la producción de gran volumen. Garantizan un control de calidad constante al proporcionar una verificación de aprobación/rechazo con el mínimo de capacitación. Los operadores pueden colocar fácilmente la pieza en el dispositivo y verificar si hay desviaciones, esto agiliza las inspecciones sin la necesidad de equipos o software complejos.

No son versátiles

Los dispositivos de control están diseñados para piezas específicas, lo que significa que cada nuevo diseño de chapa metálica requiere un nuevo dispositivo. Esta falta de versatilidad agrega tiempo y costo a los cambios de producto, ya que cualquier modificación a una pieza hace que su dispositivo quede obsoleto o necesite una actualización.

Altos costos en diseño, almacenamiento y mantenimiento

Los accesorios pueden desgastarse con el tiempo, lo que genera inspecciones imprecisas si no reciben el mantenimiento o calibración adecuados. Su naturaleza voluminosa también exige costos de almacenamiento significativos. Además, el diseño y la fabricación de accesorios personalizados es costoso, especialmente para corridas de producción cortas, lo que los hace menos rentables cuando se esperan cambios de diseño frecuentes.

Como resultado, los accesorios de control son muy eficaces para la producción de gran volumen cuando no se esperan cambios de diseño. Sin embargo, los profesionales de los sectores automotriz y aeroespacial pueden beneficiarse más de una solución que sea tan rápida y repetible como también brinde una mayor versatilidad para los cambios de diseño. Este enfoque generará ahorros en la inversión inicial, en el mantenimiento y en los costos de almacenamiento.

Qué observar al inspeccionar la calidad de la chapa metálica utilizando características de escala de grises

Son precisos si

Los operadores deben ajustar correctamente varios parámetros de adquisición e inspección, como los ángulos de la cámara, las zonas de ajuste y el tiempo de exposición. Estos ajustes garantizan que las imágenes tengan el contraste y la claridad óptimos para destacar las diferencias en las texturas de la superficie y detectar posibles defectos. Pero, como incluso las desviaciones menores pueden generar mediciones inexactas, el método general depende en gran medida de las habilidades y de la experiencia del operador para realizar estos ajustes.

Flujo de trabajo lento y complicado

El proceso de inspección se vuelve complejo cuando se incorpora la fotogrametría, ya que este método requiere la captura de una gran cantidad de imágenes desde distintos ángulos. Esto, en combinación con la necesidad de ajustar con precisión múltiples parámetros, ralentiza significativamente el flujo de trabajo. Tanto los tiempos de configuración como los de adquisición de datos se extienden porque cada captura requiere una calibración y alineación precisas.

Sensibilidad a las condiciones ambientales

El método de inspección basado en imágenes funciona de manera óptima solo en condiciones de iluminación controladas. Incluso las variaciones mínimas en la luz ambiental, en el color de la pieza o en el fondo pueden alterar el contraste (o los valores de gris), lo que afecta la apariencia de la pieza en su entorno. Estas inconsistencias pueden interferir con la captura de imágenes, lo que puede distorsionar la distribución de los niveles de gris y comprometer la detección de defectos.

Como resultado, las características de valor de gris brindan un análisis detallado de la chapa metálica solo en condiciones de iluminación bajo control, lo que requiere de una iluminación y de fondos estables, difíciles de lograr en el área de producción, para obtener resultados precisos. Incluso entonces, la eficacia depende de realizar ajustes precisos en los parámetros, haciendo que el proceso sea complejo y altamente dependiente del operador. Para optimizar la inspección de chapa metálica, los sectores automotriz y aeroespacial podrían encontrar mayor valor en una solución independiente tanto del operador como del entorno.

Qué debe saber sobre la extracción de características basada en los bordes al escanear piezas de chapa metálica

Sensibilidad a la estructura y resolución de la malla

Esta técnica es sensible a la estructura y resolución de la malla, ya que depende de la exactitud y de la densidad de los datos de escaneado 3D para extraer bordes y entidades geométricas de manera efectiva. Un escaneado de baja resolución produce una malla gruesa, lo que hace que los bordes parezcan irregulares o incompletos y dificulta la extracción de líneas y curvas precisas. De manera similar, si la malla no está bien estructurada, los bordes pueden aparecer fragmentados o no uniformes, lo que afecta negativamente la extracción de características.

Lentitud con mayor resolución

Aumentar la resolución para capturar detalles más finos puede mejorar la precisión de la extracción de entidades. Una malla más densa proporciona bordes más suaves y continuos, pero también hace más lento el proceso de escaneado, lo que reduce la eficiencia de la inspección. Esta desventaja hace que el escaneado de alta resolución sea poco práctico para inspecciones de alto rendimiento, como las que se requieren para piezas de chapa metálica.

Resultados demasiado dependientes de los operadores y los parámetros

Cuando los resultados dependen de la configuración de la resolución y de los parámetros de extracción, resulta más fácil cuestionar la fiabilidad de los datos y del equipo utilizado en lugar de abordar posibles defectos de fabricación. Este problema es especialmente crítico para piezas complejas de chapa metálica que requieren una adquisición precisa de datos y un análisis exhaustivo. De manera similar, diferentes operadores pueden extraer resultados diferentes según su criterio, experiencia y opciones de parámetros, lo que aumenta aún más la variabilidad.

Como resultado, los departamentos de calidad deben eliminar la ambigüedad y las variaciones que se originan en el equipo o en el método de medición. Una vez más, los profesionales de los sectores automotriz y aeroespacial necesitan un método de inspección fiable, uno que sea independiente de la estructura de la malla y de la resolución de escaneado, además que no se vea afectado por las condiciones ambientales o los niveles de habilidad del operador.

El método ideal para inspeccionar piezas de chapa metálica

Si cada técnica de inspección presenta su propio conjunto de desafíos, ¿existe un método ideal para inspeccionar piezas de chapa metálica? Esta es la iniciativa que el equipo de Creaform, en colaboración con los principales fabricantes de automóviles, decidió emprender.

Independencia del operador para una precisión optimizada

Desarrollaron una nueva solución de inspección de chapa metálica capaz de capturar entidades 2D sin depender de las habilidades del operador para ajustar los parámetros de extracción complejos o la necesidad de considerar la estructura de la malla o de la resolución del escaneado.

Un método que involucra indicadores visuales para garantizar la adquisición óptima de datos y la validación intuitiva de datos, lo que confirma que se recopila toda la información necesaria para una inspección precisa.

Una solución de escaneado 3D con una interfaz simple e intuitiva que brinda orientación paso a paso, lo que da como resultado menos parámetros que necesitan ajuste durante la adquisición, minimiza la influencia del operador en la variabilidad de la medición y garantiza una precisión excepcional bajo cualquier condición.