Brazos de medición
OnyxAceBrazos de medición
con escáneres 3D
Onyx SkylineAce Skylinecon escáneres 3D
Una norma para comparar fácilmente los escáneres 3D destinados a metrología
Es esencial tener plena confianza en un instrumento de medición cuando se manejan procesos de calidad en un entorno industrial. Un escáner con buenas especificaciones y límites claramente definidos puede utilizarse mejor y proporcionará resultados coherentes para la aplicación en cuestión. Al normalizar las pruebas para todos los fabricantes, la norma ISO 10360-8 garantiza la coherencia, la claridad y, por tanto, la confianza en las especificaciones de los escáneres.
En el pasado, cada fabricante utilizaba las pruebas que mejor mostraban sus respectivos productos. El ejemplo más llamativo es la especificación de la desviación de forma en las mediciones de los escáneres. Comparemos dos escáneres que tienen un error de forma de 15 µm y 18 µm, respectivamente. A primera vista, el primer escáner parece mejor, salvo que su error de forma se expresa en 1 sigma (σ) y el del segundo en 2 σ. Esto significa que el primer resultado toma en consideración el 68% de los puntos más precisos, y no el 95%, como hace el segundo (véase la figura 2.3). De hecho, es muy probable que el segundo escáner obtenga mejores resultados. Aunque un observador perspicaz podría darse cuenta de la estratagema, las pruebas especiales creadas por los fabricantes pueden hacer casi imposible la comparación entre productos.
La norma aborda una amplia gama de tecnologías, por lo que pueden compararse las prestaciones de sistemas muy diferentes. Los principios de medición más habituales son la triangulación y la medición coaxial de distancias. La primera incluye la proyección de líneas estructuradas, Moiré, la proyección de luz de hendidura, la exploración de puntos, etc., y la segunda, la interferometría y los sistemas confocales.
Dado que los escáneres Kreon utilizan el principio de triangulación láser, las pruebas según la norma ISO 10360-8 requieren que se muevan de forma lineal utilizando una MMC. Se definen numerosas pruebas que, en muchos casos, proporcionan una buena evaluación de las especificaciones de rendimiento tanto de la MMC como del escáner. Las pruebas para escáneres determinan los siguientes fallos: ruido, error de digitalización, distorsión de la imagen, interacción óptica con la superficie de la muestra, error de normalización, algoritmo incorrecto. El siguiente análisis se basa en tres pruebas esenciales utilizadas por Kreon.
MPE (P[Size.Sph.All:Tr:ODS])
Esta prueba determina el error de escaneado al medir una dimensión.
Realizada sobre una esfera de referencia, da la diferencia entre el diámetro medido por el escáner (deducido por el método de mínimos cuadrados a partir de todos los puntos escaneados) y el diámetro real de la esfera escaneada. Cuanto más se acerque el resultado a 0, más preciso será el escáner al medir el tamaño de las formas geométricas.
Cómo proceder (figuras 1.1 y 2.1)
MPL (P[Form.Sph.D95%:Tr:ODS])
Esta prueba determina la distribución de puntos en una superficie escaneada (Fig. 1.2).
Puede utilizarse para evaluar el ruido de medición. Realizado sobre una esfera calibrada, dibuja una envoltura alrededor de la esfera (como una concha) que cubre el 95% de los puntos escaneados (2 σ). Para obtener el resultado de la prueba, el grosor de la envoltura se divide por dos, ya que se expresa en +/-2 σ. Cuanto más se acerque el valor a cero, menos ruidosa será la nube de puntos.
Cómo proceder (cifras 1.2 y 2.2)
MPL (P[Form.Pla.D95%:Tr:ODS])
Esta prueba complementa a la anterior aplicando los mismos principios. Aquí la línea láser se prueba en su totalidad y no parcialmente como en la esfera.
El ruido de medición se determina basándose en un plano y no en una esfera. La prueba cubre el 95% de los puntos escaneados entre dos planos paralelos. Para el resultado de la prueba, la distancia entre estos dos planos se divide por dos, ya que se expresa en +/-2 σ. Cuanto más se acerque el valor a cero, menos ruidosa será la nube de puntos.
Cómo proceder (cifras 1.3 y 2.2)
Expresión de las pruebas sobre una curva de Gauss que representa la población de puntos en torno a su valor medio.
- P = Rendimiento.
P se refiere a un parámetro de rendimiento del escáner como, por ejemplo, el valor de distribución de la nube de puntos.
- E = Erreur.
E se refiere a un error de medición como, por ejemplo, un error en el tamaño de una esfera.
Se utiliza un límite máximo permitido (LMP) en contraposición a una especificación de error máximo permitido (EMP) cuando las mediciones de prueba no son errores; por lo tanto, la comprobación de una especificación LMP no requiere el uso de artefactos con una calibración pertinente.
Los valores LMP y EMP, especificados por el fabricante, garantizan que el sistema pertinente funciona mejor que los valores máximos permitidos.
La prueba LDia determina el rendimiento de las MMC equipadas con un brazo articulado. Mide una esfera utilizando un escáner colocado en 5 orientaciones diferentes. Al combinar los errores de la MMC y los del cabezal giratorio (PH10, por ejemplo), se encuentra entre las pruebas que se centran en los fallos de los sistemas articulados, más que en los de los escáneres. Por este motivo, en Kreon no incluimos este resultado en las especificaciones de nuestros escáneres.
Sin embargo, al configurar una MMC con un escáner, esta prueba puede ser útil para verificar las incertidumbres relacionadas con un cabezal de indexación múltiple en particular.
Las pruebas de medición de longitud implican un movimiento significativo de la MMC, lo que las sitúa en la categoría de pruebas que deben realizarse al probar la MMC y no específicamente el escáner.
Numerosas pruebas se basan en una reducción muy importante de los puntos de la nube, conservando tan sólo 25 puntos. De entre varios métodos disponibles para elegir estos puntos, el más sencillo consiste en seleccionar un único punto en cada una de las 25 zonas distribuidas uniformemente. De este modo, es fácil tomar los 25 mejores puntos, lo que garantiza unos resultados excelentes que no reflejan en absoluto el rendimiento del escáner en condiciones normales de uso.
La norma ISO 10360-8, especialmente adecuada para escáneres en una MMC, proporciona especificaciones fiables para una amplia gama de escáneres que utilizan diferentes tecnologías. Su creciente adopción es de gran ayuda para hacer más comprensibles los datos de rendimiento de los escáneres disponibles en el mercado. Los compradores, metrólogos e ingenieros pueden ahora empezar a hacerse una idea real de esta oferta de productos en constante expansión. Apoyando este impulso de transparencia y claridad, Kreon se ha comprometido a basar todas sus nuevas especificaciones de escáneres en la norma ISO 10360-8 desde 2016.
