Estandarización de la comunicación en procesos de medición

El campo de control de calidad ha crecido drásticamente en las últimas cinco décadas. Con mejoras en la tecnología de manufactura, los componentes mecánicos continúan siendo más complejos con múltiples características. La necesidad de control dimensional y tolerancias más estrechas requiere soluciones de control de calidad tan avanzadas como la tecnología para crear las partes. El hardware usado para medir partes es solo tan bueno como lo sea el software que lo controla. Un paquete de software que ha evolucionado continuamente para satisfacer los retos de la manufactura de hoy es el PC-DMIS, de Hexagon Metrology (North Kingstown, R.I.).

El PC-DMIS fue desarrollado en 1991, cuando William Wilcox y Mark Cluff decidieron empezar una compañía de software para metrología. Originalmente basado en DOS, fue adelantado sobre la premisa de que CAD, que estaba en camino de convertirse en el estándar de facto en manufactura, debería estar nivelado para hacer interfaz con el hardware de metrología. Cuando el mercado acogió este nuevo enfoque, los desarrolladores volcaron su atención a otros beneficios que ofrecía el software.

Facilitar una plataforma común
Una filosofía base detrás de este estándar de comunicación es asegurar la facilidad de uso para los operadores. El PC-DMIS puede ser instalado en una amplia gama de hardware de metrología, tanto para Hexagon Metrology como para otros proveedores. Los usuarios tienen la opción de equipar sus máquinas de medición por coordenadas (CMM) y sus CMM portátiles con una amplia selección de módulos de software para CMM estacionarios (incluidos PC-DMIS CAD y CAD++), PC-DMIS Portable, PC-DMIS Vision y PC-DMIS NC (para inspecciones en máquinas CNC).

El PC-DMIS también hace interfaz con una gran variedad de opciones de sensores para dar flexibilidad en la organización. Facilita el uso de sensores de luz blanca en CMM ópticos, escáneres láser en CMM estacionarios y portátiles, y sondas de escaneado análogas en CMM estacionarios.

Con la posibilidad de instalación en diferentes equipos, el software acelera la tasa de transmisión de datos entre diversos sitios del taller. Con más de 30.000 licencias en uso en todo el mundo, el software tiene el potencial de incrementar también la tasa de transmisión de datos a distintos sitios del planeta.

Muchas compañías usan una gran variedad de herramientas de metrología en tareas de manufactura o para tratar con clientes o proveedores. El PC-DMIS provee una plataforma y lenguaje comunes a todas las partes, para usar cuando se comunican versiones de diseño. Puesto que los operadores solo necesitan aprender para empezar las facilidades y características clave del software, la curva de aprendizaje es baja. Después de eso, el operador necesita conocer los matices de cada herramienta de metrología discreta, tales como una sonda de visión o un láser que pasa a través de los lentes.

“Las compañías no pierden dinero en términos de necesitar a alguien entrenado para operar este sistema, y en otro que esté entrenado para operar otro sistema, creando especialistas para una unidad particular —dice Gary Hobart, gerente nacional de ventas de Hexagon Metrology—. Con una plataforma de software común es fácil para un operador moverse de una máquina táctil a una máquina de visión o a un rastreador láser, ya que el tiempo y el dinero para entrenamiento son siempre difíciles de conseguir”.

Reducir costos, acelerar el proceso
Ya que el software tiene una curva de aprendizaje corta, los usuarios solo necesitan aprender las facilidades clave para operar las diferentes máquinas de metrología del taller.

Más aún, el tiempo de implementación se acelera drásticamente una vez la planta ha adoptado el PC-DMIS. Otras características de software aceleran los procesos de manufactura internos mediante rutinas de inspección automatizadas.

Una característica como tal es la facilitación del procesamiento de mediciones ópticas al proporcionar resultados basados en CAD. Cuando las partes son creadas en CAD, es mucho más eficiente medirlas en CAD. El software PC-DMIS Vision permite la programación en vivo desde la máquina para comparar valores medidos con valores nominales de la parte mecanizada.

Con el importante rol del software en el mundo de visión, el software 3D con capacidad 3D ha entrado en lo que antes se conocía como un mundo 2D. Este avance ha llevado la inspección a una nueva era.

Se ha implementado el Multi Capture, un estándar de tecnología de medición que encuentra automáticamente múltiples características que ajustan en el mismo campo de visión y captura sus datos de medición simultáneamente en el mismo marco. El tiempo de inspección se optimiza, mejorando el desempeño del programa de parte y aumentando la productividad.

Otra ventaja de este estándar es su capacidad para procesar datos escaneados. Los datos escaneados, sean de vía análoga o generados por láser, son recolectados mucho más rápidamente que con sondeo punto por punto. En algunas instancias, los clientes han reportado una reducción del 75 % en tiempos de inspección al implementar el escaneo en sus rutinas. Aquellos que usan escáneres láser también tienen la opción de crear una nube de puntos de los datos de medición exportados. Las nubes de puntos resaltan características fuera de tolerancias con un sistema de código de colores que posibilitan el análisis de un vistazo. Sin importar si se usa o no tecnología de escaneado, los operadores se benefician de reportes personalizados, a donde solo se llevan las características relevantes.

Las nuevas características automatizan el proceso de inspección aún más, para ahorrar tiempo. El Path Optimizer calcula los movimientos más eficientes del CMM para acelerar las inspecciones. El Clearance Cube asigna un espacio protector virtual alrededor de la parte y guía la sonda para evitar esa área, con el fin de reducir la posibilidad de interferencias. Change Manager, una función que actualiza cambios al archivo CAD en la rutina de inspección, utiliza dimensionamiento de geometría y tolerancia (GD&T) incorporado, para mantener el archivo electrónico completo, ahorrando así revisiones sobre planos y tiempo gastado en comunicar esos cambios.

El Datapage+, un sistema de software que forma parte de la familia PC-DMIS, también está facilitando el proceso de manufactura. El control de proceso estadístico (SPC) visual basado en la web e integrado con CAD está al alcance de los dedos del operador. El Datapage+ también permite importar los datos de diferentes dispositivos de hardware desde los CMM hasta CMM portátiles e incluso algunos calibradores manuales seleccionados.

Ya que la solución está basada en la web, se puede generar un reporte de inspección y dejarlo disponible en tiempo real. La información también puede ser archivada —requerimiento vital para aprobaciones FDA—. Los reportes pueden generarse y programarse en cualquier lugar de la planta o incluso en cualquier parte del mundo. Con Datapage+ y un dispositivo móvil, tal como un iPad, los datos de manufactura pueden recolectarse y analizarse en vivo. Por eso, si hay un problema, el proceso es suspendido y la máquina se ajusta. Esta es una tremenda ayuda para reducir los desperdicios.

Medición de partes complejas
El PC-DMIS usa herramientas CAD que simplifican las difíciles y largas tareas de medición. También está certificado con estándares NIST/PTB y cumple con ISO, Ansi, FDA, DOE y DOD.

El soporte principal de la visión de los pasados cien años han sido los comparadores ópticos en el campo de producción. Al ubicar la sobreposición de una imagen en una pantalla, los comparadores proveen un amplio campo de visión y una verificación rápida para determinar si la parte se ajusta a la sobreposición. Los comparadores están limitados a comparaciones 2D, los perfiles de parte y objetos de sombra por luz posterior. Además, la imagen es de baja resolución debido al mayor campo de visión.

La ventaja de usar una máquina de visión en lugar de un comparador óptico o un comparador óptico digital radica en que, a pesar de que la luz viaja en línea recta, es similar al agua que sale de un grifo. A medida que el agua sale, si usted pone su dedo en la corriente, el agua lo rodea, por lo tanto, cambia el diámetro, dice Hobart. “En una máquina de visión, usted puede usar luz superior donde la luz aún continuará rodeando, pero usted no está cambiando el diámetro porque no está realmente influenciando el tamaño. El marco sigue siendo el mismo, de modo que es muy superior en términos de darle esa flexibilidad de medición”.

Las máquinas de visión también facilitan la inspección directamente en el diámetro principal haciendo zoom hasta una ampliación mucho más alta. Esto permite variabilidad del operador cuando se enciende la luz a un nivel más alto para tratar de obtener una mejor imagen. El PC-DMIS tiene una herramienta de luz incorporada, la cual reconoce si se están usando ajustes inapropiados de iluminación y ajusta automáticamente cuando sea necesario.

Cuando se trata de medir partes redondas con diámetros variables, tales como sujetadores y tornillos, el beneficio de tener el modelo CAD y, en particular, de ser capaz de inspeccionar directamente al modelo CAD, permite medir las partes en secciones. Con una máquina de visión de cuatro ejes, la parte puede rotarse para determinar si el diámetro cambia. Para compañías interesadas en la desviación de la medición, esta capacidad puede automatizarse en el programa de parte.

Para talleres pequeños a medianos
Aunque el PC-DMIS tiene capacidades que benefician a grandes corporaciones multinacionales, también se acomoda muy bien en negocios de tamaño pequeño a mediano.

Proporciona los beneficios obvios de un alto nivel de aseguramiento de calidad que cualquier software de metrología aporta. Sin embargo, su ambiente cohesivo lo hace especialmente útil como una plataforma común a través del negocio, así como a lo largo de la cadena de suministro. Con la capacidad de transmitir datos a través de una red de proveedores, el estándar de comunicación puede ayudar a negocios más pequeños a permanecer competitivos, ya que son capaces de demostrar rápidamente el cumplimiento de estándares de calidad que alguna vez fueron principalmente el dominio de firmas más grandes. La red de soporte detrás del PC-DMIS está en sitio. Los negocios de tamaño pequeño a mediano tienen las mismas oportunidades para comunicarse con redes extensas de usuarios y programadores como lo hacen las firmas más grandes. Hexagon dispone de centros de metrología ubicados en todo el mundo para ofrecer soporte a escala local. También hay una gran comunidad en línea que discute activamente temas de interés en el foro PC-DMIS.

Adicionalmente, el software fue desarrollado para ser entendido con facilidad. Esto beneficia a talleres pequeños que, por lo general, no tienen recursos para dedicar a entrenamiento e implementación. Además, hay módulos plug-and-play que permiten la personalización de software cuando un taller toma nuevas aplicaciones. Los módulos incluyen PC-DMIS Blade, PC-DMIS Gear y PC-DMIS NC, entre otros.

El futuro del PC-DMIS
En años recientes, la metrología ha evolucionado en el ambiente de talleres. Una compañía ya no depende necesariamente de un laboratorio de control de calidad dedicado. Los CMM endurecidos en taller son capaces de soportar ambientes menos que ideales en los que son ubicados. Esa tendencia está siendo tenida en cuenta a medida que el software se desarrolla para reflejar la delgada línea entre manufactura y medición.

Además de impulsar el hardware de taller, el módulo NC Gage del PC-DMIS está personalizado al operador de máquina. Ubicado en la máquina CNC, este módulo permite correr rutinas de inspección antes de completar una parte. Esto implica un rápido chequeo de calidad antes de que una parte se retire de la fijación. Desde el punto de vista de un operador CNC, la pantalla táctil intuitiva y el sencillo lenguaje de programación permiten correr rutinas de inspección sin esperar resultados del laboratorio de calidad.
Ken Woodbine, presidente de la división de software de Hexagon Metrology, dice: “Estamos dando pasos agresivamente en el proceso de manufactura para empoderar a los clientes a reducir costos, reducir desperdicios y, en general, mejorar la calidad de sus operaciones. No vemos el aseguramiento de calidad separado de la manufactura, sino como una parte integral en la gestión de los procesos anteriores del ciclo de vida total del producto”.