Medición integral de máquinas herramienta 3D

La fabricación de componentes de precisión requiere precisiones que ni siquiera las máquinas de procesamiento más modernas pueden ofrecer de forma fiable. Por lo tanto, el control de calidad implica una medición de alta precisión de los componentes. Esto normalmente se realiza con máquinas de medición por coordenadas en salas de medición especiales alejadas de la máquina herramienta. Esta medición táctil es engorrosa, lenta y sólo posible en muestras aleatorias. Y lo que es aún peor: después de realizar la prueba, la pieza debe volver a colocarse en la máquina herramienta para cualquier posible repaso.

Alternativa a la medición de coordenadas Maún

El sensor óptico HoloTop NX desarrollado por Fraunhofer IPM ofrece la solución: mide la topografía de la superficie del componente recién mecanizado directamente en la máquina herramienta. Durante la medición, la pieza de trabajo puede permanecer montada. El sensor óptico detecta la superficie y la profundidad de las trayectorias de fresado en un área grande y revela ajustes inexactos de la herramienta con precisión micrométrica.

De este modo, los errores de proceso se identifican directamente en el resultado del procesamiento y se corrigen inmediatamente mediante retroalimentación al proceso de producción. Por primera vez, el sistema de medición HoloTop NX permite un verdadero control de calidad del 100 por ciento en el proceso de producción.

Holografía de longitudes de onda múltiples para mediciones topográficas de alta precisión

El sistema utiliza holografía digital de múltiples longitudes de onda y, mediante el uso de una interfaz mecánica flexible, se puede integrar en muchas máquinas herramienta existentes. Se pueden medir campos de medición de un tamaño de 12,5 x 12,5 mm². La topografía de la superficie se registra con alta precisión desde el micrómetro al milímetro, y con una velocidad de medición y una robustez sin precedentes.

La familia de sensores HoloTop también permite una medición 3D rápida y altamente precisa de las superficies de los componentes directamente en la línea de producción. Actualmente hay sistemas disponibles para detectar superficies de entre 15 × 15 mm² y 200 × 150 mm² con resoluciones laterales de entre 3 y 30 µm y precisiones de hasta menos de 0,2 µm (3σ). Además, los sistemas HoloTop se pueden utilizar en el control de calidad de superficies metálicas de precisión (especialmente superficies de sellado) o componentes electrónicos (estructuras de microgolpes o placas de circuitos de alta corriente).

En la feria Control, a principios de este año, se presentó un sistema HoloTop 9M18 listo para usar, que permitió medir un área de 18 × 18 mm² con 9 millones de puntos 3D en menos de 60 ms. Repetibilidad de punto único de menos de 1 µm (3σ) lograda en condiciones de producción.

Medición de topografía macroscópica con precisión microscópica

Las mediciones táctiles o sondas ópticas, habituales actualmente, están muy limitadas por el número de puntos de medición y el importante tiempo de medición que esto conlleva. Además, estos métodos tienen una capacidad muy limitada para medir estructuras complejas como pendientes, surcos profundos, bordes altos u agujeros. Las alternativas ópticas generalmente requieren un sistema de medición separado, lo que significa que las piezas de trabajo deben configurarse repetidamente después de la inspección. HoloTop NX establece aquí nuevos estándares: el sensor es totalmente integrable y cuenta con una distancia de trabajo muy grande, un amplio rango de medición y una alta precisión de medición.

La holografía digital de múltiples longitudes de onda se basa en el principio de interferometría, en el que la luz de un láser se divide en un haz de medición y un haz de referencia. Mientras el haz de medición incide sobre la superficie del objeto de muestra, el haz de referencia recorre una trayectoria óptica exactamente definida dentro del sensor. A continuación se superponen el haz de medición y el haz de referencia con una cámara. El patrón de interferencia emergente contiene información sobre la topografía del objeto de muestra. Con los métodos numéricos adecuados se puede calcular en tan solo una fracción de segundo la forma de la superficie técnica a partir del patrón de interferencia. No solo eso: dado que la holografía digital registra de forma precisa y completa tanto la intensidad como la fase del haz de medición, también es posible calcular numéricamente su propagación espacial. De esta manera se puede medir la superficie del objeto, incluso si no se muestra en alta resolución en el chip de la cámara. Mediante el uso de múltiples láseres con varias longitudes de onda, HoloTop puede realizar mediciones inequívocas tanto en centímetros como en submicrómetros.

Para más información: www.ipm.fraunhofer.de

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