Máquinas de Medición por Visión

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1 Máquinas de Medición por Visión Boletín Técnico Octubre 2009 No. 1 Medición por Visión Las máquinas de medición por visión proporcionan principalmente las siguientes capacidades de procesado. Detección de borde Detectando/midiendo el borde en el plano XY Autoenfoque Enfocando y midiendo en Z Una imagen está compuesta de un arreglo regular de píxeles: esto es justo como una fotografía graficada sobre papel fino con cada cuadro sólido llenado diferentemente. Una PC almacena una imagen después de convertirla internamente en valores numéricos. Un valor numérico es asignado a cada píxel de una imagen. La calidad de la imagen varía dependiendo de cuantos niveles de escala de gris están definidos por los valores numéricos. La PC proporciona dos tipos de escala de gris: dos niveles y multi-nivel. Los píxeles en una imagen son usualmente mostrados en una escala de 256 niveles de gris. Escala de gris de 2 niveles Escala de gris multi-nivel Blanc o Blanc o Gris Gris Negro Negro Píxeles en una imagen más brillante que un nivel dado son mostrados como blanco y todos los otros píxeles son mostrados como negro. Cada píxel es mostrado como uno de 256 niveles entre blanco y negro. Esto permite mostrar imágenes de alta fidelidad. Reconocimiento de Patrón Alineación, posicionado y verificando un elemento Diferencias en calidad de imagen Almacenamiento de imagen Pantalla Lente de la camara CCD Señal de video Amplificador Convertidor A/D de alta velocidad PC Frame grabber Diferencia entre imágenes en 2 niveles y 256 niveles de escalas de gris 640 píxeles 480 píxeles Mitutoyo Mexicana, S.A. de C.V. Oficinas de servicio: Naucalpan: ingenieria@mitutoyo.com.mx Monterrey: m3scmty@mitutoyo.com.mx Aguascalientes: mitutoyoags@mitutoyo.com.mx Querétaro: mitutoyoqro@mitutoyo.com.mx Tijuana: Mitutoyotj@mitutoyo.com.mx Colaboradores de este número Ing. José Ramón Zeleny Vázquez Ing. Héctor Ceballos Contreras Ing. Hugo D. Labastida Jiménez 1

2 Variación en imagen dependiendo del nivel de umbral Detección de Borde Como detectar actualmente un borde de pieza en una imagen es descrito usando la siguiente figura monocromática como un ejemplo. Promoción de reparación Estas tres fotografías son la misma imagen mostrada como una escala de 2 niveles de gris a diferentes niveles de corte (niveles de umbral). En una imagen con escala de 2 niveles de gris, diferentes imágenes son proporcionadas como es mostrado arriba debido a diferencia en el nivel de corte. Por lo tanto, la escala de dos niveles de gris no es para ser usada para medición por visión con alta exactitud, dado que los valores numéricos cambiarán dependiendo del nivel de umbral que este fijado. 30% de descuento Medidores de alturas, calibradores, micrometros e POR TIEMPO LIMITADO Mano de obra Refacciones originales Informe de inspección Garantía de 3 meses indicadores Valido desde el 1 de mayo al 31 de Octubre de 2009 ***El descuento aplica a la lista de precios de reparación vigente Para mayor información: contactar con nuestro departamento de reparación Tel (0155) exts. 320 y 321. Medición Dimensional Una imagen consiste de píxeles. Si el número de píxeles de una sección es contado y es multiplicado por el tamaño de un píxel, entonces, la sección puede ser convertida a un valor numérico en longitud. Por ejemplo, asumiendo que el número total de píxeles en el tamaño lateral de una pieza cuadrada es 300 píxeles, como es mostrado en la siguiente figura. Si el tamaño de un píxel es 10 µm bajo la amplificación de la imagen, la longitud total de la pieza esta dada por 10 µm x 300 píxeles = 3000 µm = 3 mm. APROVECHE 10% DE DESCUENTO 300 píxeles 10 µm 2

3 PRÓXIMOS CURSOS Metrología Dimensional 1 para Verificación Geométrica de Producto Metrología Dimensional 2 para Verificación Geométrica de Producto Control Estadístico del Proceso Fundamentos de Medición con CMM para Verificación Geométrica de Producto Incertidumbre en Metrología Dimensional Análisis de Sistemas de Medición INSTITUTO DE METROLOGÍA MITUTOYO Nov. Naucalpan 30 Sep. 1 y 2 de Oct. Naucalpan 25, 26 y 27 de Nov. Naucalpan 22 y 23 Octubre Naucalpan 13 Nov. Naucalpan 19, 20 y 21 Oct Naucalpan 8 y 9 de Oct y 4 de Dic. Naucalpan Tolerancias Geométricas Norma ASME 12, 13 y 14 Oct , 8 y 9 Dic Naucalpan Y14.5M , 26 y 27 Nov. Monterrey Medición de Tolerancias Geométricas con 10 y 11 de Dic. Naucalpan CMM Especificación y Verificación Geométrica 15 Oct Naucalpan de Producto Aplicación de ISO en Laboratorios 17, 18 y 19 de Nov. Naucalpan de Calibración Medición de Acabado Superficial para 12 de Nov. Naucalpan Verificación Geométrica de Producto Equipo Óptico para Verificación 11 de Nov. Naucalpan Geométrica de Producto Cualquiera de los cursos anteriores en sus Fechas de común acuerdo instalaciones Informes e inscripciones: capacitacion@mitutoyo.com.mx Tel: (0155) La detección de borde es realizada dentro de un dominio dado. Un símbolo el cual define visualmente este dominio es referido como una. Múltiples s son proporcionadas para adecuarse a varias geometrías de pieza o medición de datos. El sistema de detección de borde escanea dentro del área de la como es mostrado en la figura de la derecha y detecta la frontera entre luz y sombra Ejemplo de valores numéricos asignados a píxeles sobre la Herramienta (1) Posición de inicio del escaneo (2) Posición de detección de borde (3) Posición final de escaneado (1) (2) 3

4 Medición de alta resolución Cuando es amplificado El sistema reconoce que un borde puede desplazarse cuando mucho un píxel. Esto prevendrá la ejecución de medición de alta resolución Señal Señal de la de imagen la imagen sin procesamiento sin procesamiento subpíxel subpíxel El perfil de señal de la imagen se aproxima en una forma de onda análoga como esta. Señal de la imagen con procesamiento subpíxel Conforme el procesado de la imagen para incrementar la resolución de la detección de borde, procesado de subpíxel es usado. El borde es detectado determinando curva de interpolación, desde datos de píxeles adyacentes como es mostrado abajo. Como resultado, se permite la medición con resolución mayor que 1 píxel. PROXIMOS CURSOS APLICACIÓN DE SOFTWARE ESPECÍFICO Software QVPAK V.7.4 Software QVPAK V.7.0 Software MCOSMOS 1 Software SCANPAK WIN Software CAT1000PS Software FORMPAK Medición a lo largo de múltiples porciones de una imagen Grandes elementos que no pueden ser contenidos sobre una pantalla, tienen que ser medidos, controlando exactamente la posición del sensor CCD y mesa para localizar cada punto de referencia dentro de imágenes individuales. Por este medio, el sistema puede medir, aún, un círculo grande, como es mostrado en la primera figura de la siguiente página, detectando el borde mientras se mueve la mesa a través de varias partes de la periferia. 28, 29 y 30 de Sept. Tijuana 19, 20 y 21 de Oct. Monterrey 26, 27 y 28 de Oct. Naucalpan 01 y 02 de Oct. Tijuana 22 y 23 de Oct. Monterrey 29 y 30 de Oct. Naucalpan 07, 08 y 09 Sept , 08 y 09 de Dic. Naucalpan 21, 22 y 23 Sept , 24 y 25 de Nov. Monterrey 05, 06 y 07 de Oct , 10 y 11 de Nov. Tijuana 10 de Sept de Dic. Naucalpan 24 de Sept de Nov. Monterrey 08 de Oct de Nov. Tijuana 11 Sept de Dic. Naucalpan 25 Sept de Nov. Monterrey 09 de Oct de Nov. Tijuana 19 y 20 de Oct. Naucalpan 26 y 27 de Oct. Monterrey Software ROUNDPAK Software SURFPAK Informes e inscripciones: ingenieria@mitutoyo.com.mx Tel: (0155) Y 22 de Oct. Naucalpan 28 Y 29 de Oct. Monterrey 11 Y 12 de Nov. Naucalpan 23 de Oct. Naucalpan 30 de Oct. Monterrey 13 de Noviembre 4

5 Determinando un punto de medición Sistema de coordenadas de la maquina Sistema de coordenadas de Visión Principio de Autoenfoque El sistema puede realizar mediciones en el plano XY, pero, no puede realizar medición de altura únicamente con la imagen de la cámara CCD. El sistema es comúnmente provisto con el mecanismo de autoenfoque (AF) para medición de altura. Lo siguiente explica el mecanismo AF que usa una imagen común. Aunque algunos sistemas pueden usar un AF láser. mesa de la máquina de medición Posición detectada del borde (desde el centro de visión) V = (Vx, Vy) El sistema analiza una imagen mientras la CCD se mueve hacia arriba y hacia abajo en el eje Z. En el análisis de contraste de imagen una imagen bien enfocada mostrará un pico de contraste y uno fuera de foco, mostrará un bajo contraste. Por lo tanto, la altura del pico de contraste de imagen es la altura de mejor enfoque CCD Coordenada Z Altura enfocada Contraste Las coordenadas actuales son dadas por X = (Mx + Vx), Y = (My + Vy) y Z = Mz, respectivamente. Dado que la medición es realizada mientras posiciones de medición individuales son almacenadas, el sistema puede medir sin problema dimensiones que no pueden ser incluidas en una pantalla. Variación en contraste dependiendo de la condición de enfoque El contraste de borde es bajo debido a los bordes fuera de foco El contraste de borde es alto debido a los bordes bien enfocados Necesita reducir sus errores de medición? El instituto de Metrología Mitutoyo ofrece capacitación profesional abarcando desde los principios básicos hasta los temas más avanzados. Cursos disponibles: Metrología Dimensional 1 Metrología Dimensional 2 Incertidumbre en Metrología Dimensional Especificación y Verificación Geométrica Tolerancias Geométricas Norma ASME Y14.5 Medición de Tolerancias Geométricas con CMM Calibración de Instrumentos Análisis de Sistemas de Medición Aplicación de ISO Control Estadístico del Proceso Medición del Acabado Superficial Equipo Óptico Fundamentos de Medición con CMM Alto Bajo Contraste en la dirección de escaneado Contraste en la dirección de escaneado Traducido de la guía rápida para instrumentos de medición de precisión publicada inicialmente por Mitutoyo Corporation (Japón) en Japonés e inglés. Alto Bajo Actualmente la medición de forma es tanto o más importante que la medición de Tamaño 5

6 La medición del acabado superficial FÁCIL O DIFÍCIL? La verificación del acabado superficial, resultaba fácil cuando sólo se trataba de comparar la pieza maquinada con un patrón viso táctil para determinar si el acabado superficial era aceptable. Cuando los primeros rugosímetros aparecieron en el mercado, el parámetro Ra se utilizó ampliamente; sin embargo, otros parámetros como el Rq, Ry y Rz también se utilizaron. Con el paso del tiempo los parámetros se han ido multiplicando haciéndose difícil su medición dado que se requiere contar con un rugosímetro capaz de medir el parámetro deseado. En la actualidad, es posible encontrar rugosímetros portátiles capaces de dar hasta 19 parámetros diferentes, utilizando diferentes normas, valores de cut-off y longitudes de evaluación. La medición de rugosidad es fácil si se tiene el rugosímetro capaz de medir el parámetro deseado con las condiciones especificadas. La medición de rugosidad se torna difícil cuando un cliente y su proveedor al medir las mismas piezas encuentran valores diferentes. Porqué ocurre esto?. Las definiciones de algunos parámetros han cambiado a través del tiempo, algunas normas han cambiado la designación del parámetro. Por ejemplo, Ra antes se denominaba CLA y anteriormente AA Qué hacer?. En caso de tener problemas estudie el manual de operación para aclarar como se define y se llama un parámetro particular en el rugosímetro que está utilizando, pida a su proveedor o cliente hacer un análisis similar; están usando la misma norma ISO? o uno la calcula con la edición anterior de la norma y otro con la definición actual. Los rugosímetros actuales pueden calcular, en algunos casos los parámetros de acuerdo con la versión actual de la norma y con la versión anterior, indudablemente los rugosímetros antiguos, sólo lo hacen con la versión anterior. Por ejemplo, si se encuentra una especificación de rugosidad con el parámetro Rz a cual parámetro Rz se refiere?. La vieja versión ISO que promedia la distancia entre los 5 picos más altos y los 5 valles más profundos, basándose en un perfil sin filtrar. La vieja versión DIN, que es ahora, la nueva versión ISO/ASME, un promedio de distancias entre picos y valles máximos en 5 longitudes de muestreo, basándose en un perfil de rugosidad. Ry en ISO 4287:1984 es ahora Rz en ISO 4287:1997. La reciente versión japonesa (JIS) Rz de 10 puntos que promedia la distancia entre los 5 picos más altos y los 5 valles más profundos basándose en un perfil de rugosidad. Debe tenerse cuidado cuando se mide la rugosidad, por ejemplo cuando un ingeniero de producto, un maquinista y un inspector, entran en contacto con la especificación de un componente; ellos, no necesariamente saben que parámetro utilizar. El ingeniero puede escribir una especificación basada en una norma antigua o actual. El maquinista puede estar trabajando con un dibujo, documento o especificación técnica vieja o nueva. La especificación pudo haber sido producida en un departamento de diseño/desarrollo operando bajo diferentes normas nacionales o internacionales. Finalmente el instrumento de medición puede incorporar alguno o varios algoritmos en el software bajo el mismo o diferentes nombres. El potencial de error es, por lo tanto, considerable. Los usuarios de instrumentos de medición deben estar conscientes de esto y hacer 6 los pasos necesarios para clarificar lo que se desea medir entonces, la operación de medición con el rugosímetro apropiado es fácil, Para evitar ambigüedad en la especificación, debe indicarse la información completa en los dibujos. Por ejemplo, si existe sólo un límite superior de la especificación, o si también existe un límite inferior de la especificación, que tipo de filtro debe utilizarse, la longitud de muestreo, la longitud de evaluación, si el parámetro a calcular es de la curva P o R o de alguna de ondulación, que proceso de manufactura se emplea para lograr el acabado superficial deseado, de que tipo son las marcas producidas por el proceso de manufactura, si se va a remover material o no para lograr el acabado superficial deseado. Para una manera simbólica de representar la especificación del acabado superficial es necesario referirse a ISO 1302:2000. La medición del acabado superficial ha cobrado mucha importancia en los últimos años, dado que impacta la vida útil de las superficies ensamblantes, diferentes acabados superficiales darán diferente resistencia a la fatiga en partes esforzadas en forma cíclica. Una superficie con picos grandes tendrá menos área de contacto y se desgastará más rápidamente que una superficie con picos pequeños (superficie más lisa). En superficies de contacto que se deslizan, es necesario que una capa de lubricante se mantenga entre ellas para evitar el contacto directo entre metales que causa un rápido desgaste. En caso de recubrimiento, la adherencia se torna importante. A través de nuestro curso de Medición del acabado superficial para Verificación Geométrica de Producto conocerá más acerca de este tema. Solicite informes capacitación@mitutoyo.com.mx

7 Nuevo servicio de calibración de patrones de rugosidad y medición de rugosidad El laboratorio de calibración de Mitutoyo Mexicana, S.A. de C.V. ha instalado un equipo de medición de rugosidad para proporcionar a sus clientes usuarios servicio de calibración de patrones de rugosidad, así como, servicio de medición de rugosidad. De acuerdo con los requerimientos actuales de los sistemas de gestión de calidad, todos los equipos y patrones de medición, deben ser calibrados periódicamente y antes de usarlos cuando son nuevos. En muchos casos, los equipos de medición de rugosidad son calibrados de acuerdo con lo anterior, sin embargo, no ocurre lo mismo con los patrones. Los patrones de rugosidad son utilizados para determinar si, en un momento dado, es necesario ajustar la ganancia de los equipos, para verificaciones periódicas de los mismos y para la calibración de los rugosímetros. El servicio, ya esta disponible con trazabilidad a los patrones nacionales de longitud correspondientes. SERVICIO DE MEDICIÓN Mitutoyo Mexicana, S.A. de C.V. a través de su departamento de ingeniería de servicio tiene disponible servicio de medición de piezas, para lo cual cuenta con variedad de equipo, tal como Máquinas de Medición por Coordenadas (CMM), equipo de medición por visión (QV, QS, QI), máquina de medición de redondez y otras características geométricas, equipo de medición de contorno (perfil), máquinas de medición de dureza, equipo de medición de rugosidad, comparadores ópticos y microscopios, lo cual permite una gran variedad de opciones para resolver eficientemente cualquier tipo de medición dimensional. Se requiere dibujo o modelo CAD o instrucciones detalladas de, que es lo que se desea medir para obtener una cotización y acordar tiempo de entrega. Este servicio se ofrece con trazabilidad a patrones nacionales de longitud. Se entrega reporte de medición. 7 Instituto de Metrología Mitutoyo: capacitacion@mitutoyo.com.mx Laboratorio de Calibración: calibracion@mitutoyo.com.mx Ingeniería de Servicio: ingenieria@mitutoyo.com.mx Servicio de reparación: reparacion@mitutoyo.com.mx