La medición dimensional y el análisis geométrico se han realizado históricamente utilizando dispositivos de medición basados en el contacto. En la actualidad, sin embargo, hay varias industrias que dependen de la medición sin contacto. Estos requisitos pueden derivarse de diversas aplicaciones. La sensibilidad de los objetos, la medición de alta precisión y la automatización son algunos ejemplos de estos avances. En este artículo, repasaremos los aspectos fundamentales de la medición sin contacto. También profundizaremos en sus detalles y hablaremos de las soluciones de medición sin contacto para empresas.
Medición sin contacto
Como puede deducirse del propio término, medir sin contacto significa medir un objeto sin contacto físico. A lo largo de los años hemos desarrollado técnicas matizadas para lograrlo. Cada técnica analiza la geometría del objeto a distancia. Y no sólo eso, también se extiende a las propiedades físicas. A lo largo de los años, algunas técnicas de medición sin contacto se han convertido en elementos básicos. Existen sistemas de visión basados en láser, ópticos y ultrasónicos. ¿Qué tiene de especial la metrología sin contacto? Ofrece una gran precisión, con repetibilidad observacional. La precisión de los sistemas sin contacto puede llegar hasta los nanómetros.
Principios de la medición sin contacto
La metrología sin contacto utiliza herramientas para obtener los datos dimensionales de un objeto. Los datos se obtienen sin contacto físico. Aprovecha tecnologías que escanean un objeto a distancia mediante sensores. La forma más sencilla de medición sin contacto son los dispositivos de medición óptica. Recrean modelos de objetos mediante técnicas de imagen. Otras formas de tecnologías sin contacto son los sistemas basados en láser y las ondas ultrasónicas. Pulse aquí para ver la diferencia entre las mediciones sin contacto y con contacto.
¿En qué se diferencia de la medición por contacto?
Las herramientas metrológicas de contacto necesitan tocar físicamente un objeto para medirlo. Puede tratarse de palpadores, señales eléctricas o pinzas. Esto supone una limitación inherente al tipo de objeto que pueden medir. ¿Y si la pieza es demasiado pequeña, como una placa de circuito impreso? ¿Y si es fácilmente deformable, como un implante quirúrgico? La medición sin contacto elimina esta limitación escaneando el objeto a distancia. Permite una mayor flexibilidad, variedad y simplicidad de medición. Al reducir los requisitos operativos humanos, aumenta la fiabilidad de las mediciones.
Tipos de tecnologías de medición sin contacto
Sistemas basados en láser
Los escáneres láser son la verdadera vanguardia de la metrología moderna. El principio fundamental de la medición por láser es muy sencillo. La medición de distancias se realiza a través del tiempo de vuelo. ¿Qué significa esto? Esencialmente, los sistemas láser obtienen la distancia por el tiempo que tarda el rayo en recorrerla. ¿Y cuál es el recorrido? Del sensor al objetivo y viceversa. La triangulación láser es una técnica metrológica avanzada. Despliega varios sensores (cámaras) sobre la zona del escenario. Colocadas en ángulos específicos, las cámaras captan la luz reflejada. Esto les dice lo que necesitan saber sobre la dimensionalidad del objeto.
Sistemas ópticos
La medición óptica sin contacto implica la obtención de imágenes. Fotografiamos el objetivo y analizamos las dimensiones a partir de la imagen. La fotogrametría es una técnica muy popular en los últimos tiempos. Se fotografía el objeto desde múltiples ángulos y se analizan las imágenes. Se obtiene una reconstrucción completa de sus características. Es posible que oiga hablar con frecuencia de la interferometría de luz blanca; es otra técnica óptica. Emite luz blanca desde muchos puntos del objeto. ¿Cuál es el resultado? Un patrón de interferencia. Resulta que esto puede proporcionar mucha información sobre el objeto. Las propiedades del material, la topografía y las dimensiones pueden medirse con esta sencilla técnica.
Sistemas ultrasónicos y basados en radar
Los ultrasonidos y el radar se basan en una cosa: las ondas sonoras. Estos sistemas utilizan sonidos de alta frecuencia para investigar materiales. Su principio de funcionamiento es muy similar al de los láseres. También cuentan el tiempo que tarda la onda sonora en rebotar. Los sensores ultrasónicos tienen una inmensa área de cobertura y versatilidad. Sin embargo, pueden ser menos precisos en determinadas condiciones. Además, pueden funcionar en medios líquidos y sólidos. Sin embargo, no pueden funcionar en el vacío. La medición basada en el sonido detecta fácilmente fallos en tuberías, depósitos o chapas metálicas.
Importancia de la medición sin contacto
Alta precisión y exactitud
Los dispositivos de medición por contacto pueden interferir con la pieza de trabajo. Pueden afectar a su dinámica y sus características físicas. En una industria crítica, esto no es aceptable. ¿Y si mide productos discretos y en miniatura, como la electrónica y la medicina? Las soluciones de medición sin contacto preservan la integridad del objeto. Y lo que es más: lo hacen con una precisión y exactitud brillantes. La obstrucción de la superficie del objeto es mínima. Pueden reproducir perfiles de superficie en cuestión de segundos. Bastante bueno, ¿verdad?
No destructivo y seguro para objetos delicados
No cabe duda de que los operarios humanos han tenido un valor incalculable para la industria manufacturera. Sin embargo, cuando se trata de objetos delicados, la cosa se complica. En primer lugar, la inspección humana lleva mucho tiempo. En segundo lugar, los salarios de los trabajadores son caros. ¿No es de extrañar que la medición sin contacto tenga un valor incalculable para las industrias? Algo tan delicado como un implante médico se inspecciona en cuestión de segundos. El procesamiento tradicional de estas piezas requiere esfuerzo y tiempo. Con los escáneres ópticos, puede ahorrar gastos al tiempo que aumenta la productividad. Hay otros muchos ejemplos de piezas de trabajo que requieren un método de medición sin contacto. Puede examinar fácilmente metal fundido, componentes de automoción calientes o materiales radiactivos.
Rapidez y eficacia en la recogida de datos
La automatización de la industria es uno de los avances significativos del siglo XXI. La inspección mecanizada ha sustituido a varias tareas laboriosas. La primera en pasar de moda fue la inspección manual. En gran medida gracias a la metrología sin contacto. Estos sistemas están especializados en recopilar enormes cantidades de datos en poco tiempo. A menudo, son capaces de realizar un seguimiento en tiempo real. Es indispensable para el control de calidad y la toma de decisiones autónoma. Recogen cantidades ingentes de datos. Es la base ideal para perfeccionar la fabricación y mejorar los métodos empresariales.
Versatilidad entre materiales y superficies
Las industrias emplean diversos materiales en su proceso de fabricación. La metrología convencional resulta a veces inadecuada para seguir esta dinámica. Los dispositivos de medición sin contacto resultan indispensables para materiales y superficies. Algunos ejemplos son los materiales orgánicos, cerámicos, metálicos o compuestos. Los dispositivos sin contacto inspeccionan todos ellos con facilidad.
Dispositivos de medición sin contacto
Máquina de medición por visión (VMM)
Las máquinas de medición por visión son dispositivos ópticos versátiles. Utilizan técnicas de imagen para analizar propiedades. Los componentes principales de las VMM son sensores ópticos (cámaras CMOS o CCD). Además, disponen de lentes de zoom óptico y software de medición. Los VMM necesitan una iluminación adecuada para funcionar correctamente. Reconstruyen la pieza en 3D. Extrapolando su imagen desde múltiples ángulos, construyen un modelo CAD. Los VMM hacen que los procesos de fabricación funcionen de forma autónoma. Entre las aplicaciones más extendidas se encuentra el escaneado de códigos de barras. Se utiliza en el comercio minorista y las cadenas de suministro. La electrónica, la fabricación de componentes médicos y la inspección de calidad también son aplicaciones fundamentales.
Máquina de medición por coordenadas (MMC)
Tradicionalmente, las MMC han sido dispositivos de medición por contacto. Sin embargo, las MMC modernas vienen con sondas ópticas o basadas en láser. Estos accesorios cuentan con el soporte de software adecuado. Con estas herramientas, las MMC realizan mediciones sin contacto. Siguen realizando las funciones tradicionales. Las MMC ópticas han elevado las capacidades de la industria. Los usuarios de MMC pueden ahora ampliar su arsenal de medición con unas pocas modificaciones.
Escáneres 3D
Los escáneres 3D extraen las características críticas de un objeto convirtiéndolo en un modelo 3D. Gracias a la obtención de imágenes desde múltiples ángulos. Una vez que un escáner 3D adquiere los atributos, los compara con las especificaciones del diseño. Mediante este proceso, los escáneres 3D validan los procesos de fabricación. Son fundamentales para identificar pequeñas desviaciones y defectos. Los escáneres 3D ayudan a los dispositivos industriales a realizar comprobaciones de pasa/no pasa. Permiten la ingeniería inversa de productos y la validación de diseños.
Sensores de triangulación láser
En los dispositivos de triangulación láser, un emisor lanza el haz láser sobre el objeto en varios ángulos. Una cámara CMOS mide los ángulos del haz reflejado. El proceso obtiene un informe completo de la superficie. Incluye distancias, dimensiones, perfiles e información sobre el material. La triangulación láser es una tecnología versátil. Está presente en estaciones de control de calidad, líneas de montaje automatizadas e inspección de superficies, entre otras aplicaciones.
Sensores ultrasónicos
La banda sonora de los ultrasonidos es de 20kHz a 200kHz. En estas frecuencias, las ondas pueden recorrer una gran distancia con una atenuación mínima. Es la razón por la que los sensores ultrasónicos funcionan tan bien en medios irregulares, fracturados o transparentes. Los dispositivos de medición por ultrasonidos constan de un transductor que emite y recibe ondas sonoras. Determina la distancia y el perfil por el tiempo que tarda el sonido en rebotar. La medición por ultrasonidos es indispensable en la medición de longitudes. También permite la detección de partículas, la comprobación de volúmenes y la exploración de proximidad.
Aplicación de la medición sin contacto
Fabricación y manufactura
Hoy en día, los talleres no dejan de aumentar el nivel de automatización de sus prácticas. Uno de los elementos más destacados de esta evolución es la medición sin contacto. Ha aumentado los niveles de precisión en la fabricación. Una menor dependencia humana en las tareas operativas se traduce en una mayor fiabilidad y eficiencia. Varias industrias (como la electrónica) dependen considerablemente de los dispositivos sin contacto para la inspección de productos.
Aviación
La aviación y la aeronáutica son industrias críticas. Exigen normas mundiales rigurosas. Sólo la medición sin contacto de alta precisión puede cumplir sus condiciones. Los sensores ópticos y ultrasónicos proporcionan mediciones precisas. Pueden perfilar conjuntos complejos. Los rastreadores láser realizan la alineación de las alas según especificaciones detalladas.
Coches y automóviles
Muchas industrias del sector de la automoción han utilizado tradicionalmente MMC. Sin embargo, es muy fácil migrar una MMC existente a una MMC óptica. Aumenta su arsenal de medición. Anteriormente, puede que haya medido bastidores y paneles de automóviles. Con las MMC ópticas, la gama de inspección de productos aumenta drásticamente. Permite a los talleres procesar más proyectos ellos mismos en lugar de subcontratarlos.
Medicina
La maquinaria médica es otro sector que exige la máxima precisión y calidad. Entre los dispositivos críticos de este campo se encuentran los escáneres de tomografía computarizada, los dispositivos de resonancia magnética, los implantes corporales o neuronales y las ayudas médicas. Los dispositivos de medición sin contacto detectan los defectos. Garantizan que los componentes pequeños y delicados de las máquinas no presenten fallos.
Electrónica
Las herramientas de medición óptica son fundamentales para cualquier taller de electrónica. El tamaño de los chips disminuye rápidamente en toda la industria. En consecuencia, los humanos ya no pueden inspeccionarlos manualmente. Los dispositivos de medición sin contacto procesan eficazmente los componentes microelectrónicos: placas de circuito impreso, semiconductores, condensadores o inductores.
Conclusión
La innovación científica está en plena ebullición. La tecnología de medición encabeza este progreso. La metrología sin contacto representa un cambio significativo en el diseño y la producción a escala mundial. Su capacidad para transformar la industria es incuestionable. Lo hace proporcionando mediciones muy precisas, rápidas y sin interrupciones. La capacidad de medir a distancia tiene varias implicaciones que aún no se han estudiado. El crecimiento de la medición sin contacto es constante al ritmo de la visión artificial y la IA. Para más consultas sobre metrología sin contacto, póngase en contacto con nuestro equipo de expertos del sector.