En busca del mejor ajuste o "best-fit"
Geoform utiliza la función de alineación de mejor ajuste de PolyWorks|Inspector para utilizar componentes que, de otro modo, se habrían desechado.
Geoform, Inc. (Inglewood, CA), también conocida como Precision Measurement Laboratories, ha ofrecido servicios de metrología desde el 1986. Conforme fue creciendo, las operaciones de la empresa se expandieron a CAD/CAM, elaboración de herramientas, fabricación de accesorios, y producción en serie a pequeña escala. Sin embargo, la inspección dimensional continúa siendo su negocio principal, con un enfoque en partes complejas de los sectores aeroespacial, automotriz, y de la industria médica.
El desafío
A través de los años, Geoform ha presenciado la evolución de las herramientas, técnicas, y los enfoques al control de calidad. Con los últimos desarrollos, cada vez es más importante detenerse a considerar cuales son las mejores herramientas para este trabajo. Steve Farentinos, Presidente de Geoform, menciona el trabajo que su empresa ha realizado con Weber Metals Inc. como un claro ejemplo de estos cambios así como la importancia que tiene escoger las mejores herramientas.
Weber Metals, un proveedor de gama completa de herrería de aluminio y titanio, es sólo una del creciente número de empresas que utilizan una definición basada en modelos (MBD) para registrar sus productos sin planos acotados. Farentinos dice, “Muchos componentes entran a nuestras instalaciones únicamente con datos CAD e instrucciones para inspeccionar el perfil de tolerancia y algunas medidas clave. Inspeccionar el plano ya no es normal.” Este enfoque implica un gran ahorro, especialmente tratándose de componentes complejos con muchas partes. “Reduce el tiempo que implica realizar planos acotados de ingeniería, además de que reduce el trabajo del proceso de inspección,” dice Farentinos.
La solución
Para realizar una inspección de perfil de partes metálicas de Weber Metal, Geoform utilizó el sistema de escaneo láser de Faro y el software PolyWorks®. Desde el inicio hasta el fin, es decir, desde que se escanea hasta que el informe queda listo, algunos trabajos de inspección duran menos de un día. “¡Es un enorme cambio! Podemos completar inspecciones de partes relativamente complejas en tan solo unas horas,” Cuando utilizábamos el método anticuado, las mismas partes podían tardar tres o cuatro días en estar listas,” dijo.
¡Cuando llega un proyecto, Geoform usa la herramienta que mejor se adapta al trabajo!
Farentinos se corrigió rápidamente al hacer notar que “anticuado” no era la mejor palabra para describir el método, ya que Geoform sigue utilizando algunos métodos “tradicionales”. Aunque las CMM (PCMM) portátiles de Faro son ampliamente utilizados, mencionó, “¡Cuando llega un proyecto, usamos la herramienta que mejor se adapte al trabajo!”. Entre las herramientas utilizadas se encuentran dos brazos Faro, tres CMM estacionarios, y el software PolyWorks|Inspector™ de InnovMetric.
Farentinos señala que las CMM son las armas indispensables para trabajos de alto volumen, que requieren mayor precisión, y que durarán un largo tiempo. Los brazos Faro sobresalen en proyectos únicos, o para realizar una primera revisión de evaluación de diseños de las piezas o para calificar procesos. También son ideales para capturar los contornos de moldes complejos, piezas forjadas, o piezas de metal o plástico formado al inspeccionar perfiles de tolerancia. En estos casos, Geoform utiliza tanto el escáner láser como el palpador de contacto en la misma sesión de medición. “Realizamos el sondeo de contacto en algunas entidades geométricas prismáticas y usamos el escaneo para todo lo demás. El palpador de contacto es muy útil si necesitas medir algunas entidades geométricas iniciales para un sistema de coordenadas preliminar,” mencionó.
Las medidas de mejor ajuste y de informe de inspección del rotor de la turbina se tomaron con una CMM estacionaria.
“Aunque un trabajo se esté realizando en una CMM, podemos importar las coordenadas de las piezas perfiladas en PolyWorks|Inspector cuando necesitamos más opciones de mejor ajuste o de informes.” Steve Farentinos, Presidente de Geoform
La selección del software también está muy definida. Geoform utiliza software CMM convencional para proyectos de larga duración en los que se justifica la programación de CMM y para los cuales un informe de inspección tradicional y tabular es adecuado. En otros trabajos en los que se utilizan los CMM y para todo el trabajo con PCMM, Geoform siempre utiliza la herramienta PolyWorks. Farentinos dijo, “Si estamos utilizando brazos Faro, es un hecho que utilizaremos PolyWorks|Inspector.”. Geoform también puede hacer sesiones de medición en PolyWorks|Inspector con CMM manuales o aquellas que operan usando servidores I++.
Los benificios
Alineación de Mejor Ajuste o “Best-fit”
Con los métodos tradicionales de inspección se utilizan unas cuantas dianas punto para definir el sistema de coordenadas para todas las mediciones, lo cual fija el conjunto de datos. Por ende, unas cuantas mediciones influyen en todos los resultados posteriores. Para obtener un mejor conocimiento de una pieza, podría ayudar investigar la influencia que tiene el sistema de coordenadas al dejarlo “derivar” de las posiciones de referencia establecidas. Esta es una de las muchas aplicaciones que tienen las series de datos de mejor ajuste.
Farentinos hizo hincapié en lo siguiente, “Cuando de mejor ajuste se trata, siempre ingresamos nuestras mediciones a través de PolyWorks|Inspector. Esta es una de sus mayores fortalezas.”
Resultados de la inspección de la trayectoria de flujo interno (las superficies externas se muestran como estructura de alambre).
Farentinos dijo, “Cuando estamos inspeccionando una fundición en bruto, por ejemplo, podríamos encontrar que algunas entidades geométricas se encuentran fuera de los niveles de tolerancia cuando hemos acomodado las dianas datum. Pero nuestro cliente podría querer saber si existe suficiente materia prima en la pieza si nos desviamos de las dianas datum.” Siguió “Podría ser simplemente cuestión de retirar una pequeña cantidad de material de alguna de las dianas datum para poder salvar una pieza que se habría desechado. En estos casos utilizamos la capacidad de mejor ajuste de PolyWorks|Inspector para contestar estas preguntas.”
El conjunto de datos de las mediciones, que puede contener miles o hasta millones de puntos, se alinea con los datos CAD proporcionados por MBD para poder determinar el “mejor ajuste” entre ambos. Los objetivos de alineación pueden estar dispersos en todo el modelo CAD o estar concentrados en unas particularidades específicas, tales como datums de la fundición. “Esto es muy bueno para fundiciones y moldes que tienen dianas datum en superficies elaboradas o cuando los datums contienen irregularidades en la superficie. El programa utiliza un gran número de puntos para encontrar el promedio de dicha varianza. Esto nos proporciona un excelente ajuste y mejora la precisión de las mediciones,” dice Farentinos.
Otro método de alineación que utiliza Geoform es el “mejor ajuste a la zona de tolerancia.” Geoform solicitó esta herramienta PolyWorks|Inspector en 2008, y ayudó a desarrollarla para minimizar el número de entidades geométricas fuera del nivel de tolerancia. Este método combina el beneficio de mejor ajuste con la ventaja de encontrar una posición para el conjunto de datos que crea una pieza aceptable que, de otro modo, habría sido desechada. Farentinos explicó, “Simplemente seleccionas la opción de mejor ajuste a una zona de tolerancia, y el software lee las bandas de tolerancia para las entidades geométricas de referencia. Después reposiciona las medidas entre estas bandas. Intenta posicionar la serie de puntos dentro de la tolerancia, en vez de minimizar la distancia entre la entidad geométrica nominal y los puntos digitalizados.”
Mapa de color generado a partir de los datos de un escaneo láser de un fraguado de hierro que pesa casi 1200 libras.
Informes
Ya sea que midamos usando CMM o PCMM, Geoform prefiere usar PolyWorks|Inspector cuando necesita hacer un informe de datos que no sea tabular. Farentinos dijo, “PolyWorks nos da más libertad y posibilidades para informar.” En vez de tener página tras página de informes tabulares, PolyWorks|Inspector le proporciona a Geoform muchas opciones y maneras para producir informes visuales e intuitivos.
Uno de los puntos más fuertes de PolyWorks consiste en lo fácil que es generar un informe; especialmente informes largos y de múltiples páginas, con mapas de color, tablas, encabezados y pies de página.
PolyWorks|Inspector mejora muchos formatos de informe prestablecidos, tales como el AS9102, con documentos gráficos. “Los resultados del informe están mucho mejor presentados en PolyWorks y es mucho más fácil llegar a ellos. Uno de los puntos más fuertes de PolyWorks consiste en lo fácil que es generar un informe; especialmente informes largos y de múltiples páginas, con mapas de color, tablas, encabezados y pies de página”, dijo Farentinos. “En informes aeroespaciales tipo MBD, completamos el informe AS9102 y hacemos referencia a los mapas gráficos de color generados por PolyWorks. Esto le da al cliente algo adicional que ver además del informe de inspección tradicional.”
Farentinos dijo, “Realmente sólo se trata de arrastrar y soltar. Puedes hacer un informe en un par de minutos.” Respaldó esta afirmación con un ejemplo. “tengo un informe de once páginas. Trabajé en él esta mañana. Comencé con la nube de puntos y después de una hora y media ya tenía un informe terminado. Realmente es así de fácil.”
Farentinos continuó describiendo el trabajo de inspección realizado al rotor de una turbina compleja, la cual tenía muchos perfiles. Expresó la manera en la que, una vez más, PolyWorks|Inspector facilitaba el proyecto. Notó, “Con este tipo de proyectos utilizamos el lenguaje de macros en PolyWorks para automatizar algunas instrucciones comunes. Es muy bueno para generar informes. Por ejemplo, tenemos una macro que exporta tablas de datos XYZ de un subconjunto de un escaneo láser para proveer documentos de respaldo para el informe estándar de inspección.” Podemos pasar de datos brutos de inspección a un reporte terminado en 90 minutos; esta es una de las muchas razones por las que Geoform considera a PolyWorks como el mejor ajuste para su trabajo de metrología.
Inspección de una pieza automotriz perfilada con un brazo Faro.
