Tecnología de medición: Control de calidad mediante métodos de medición

En la fabricación industrial, la tecnología de medición es un componente fundamental para la supervisión y el control de calidad. Las técnicas de medición industrial permiten recopilar y cuantificar datos e información precisos sobre los tamaños, propiedades y características de los objetos. El siguiente artículo analiza la importancia que tiene la tecnología de medición para el aseguramiento de la calidad e introduce algunos métodos de la tecnología de medición.

Importancia de las técnicas de medición en el control de calidad

La tecnología de medición se refiere al uso sistemático de instrumentos de medición, métodos de medición y procesos de medición para el registro y análisis cuantitativo de variables identificables.

Pueden ser, por ejemplo, variables físicas, propiedades de objetos y sustancias, así como procesos o sistemas. Un posible uso de la tecnología de medición es la verificación de las normas y especificaciones del producto. Por lo tanto, los defectos y desviaciones pueden detectarse y corregirse a tiempo, incluso antes de que los productos salgan al mercado.

La utilización de diferentes técnicas de medición presenta las siguientes ventajas:

• Garantizar la calidad del producto: Las técnicas de medición se utilizan para cuantificar las propiedades y características de los productos y compararlas con los requisitos subyacentes (p. ej., estándares o requisitos del cliente). Esto significa que los defectos y las desviaciones se detectan a tiempo y se pueden iniciar acciones preventivas. De este modo se reducen los costes de reelaboración.
• Control de procesos y optimización de procesos: Las técnicas de medición permiten la supervisión continua de los procesos de producción. Las desviaciones se pueden detectar en tiempo real y corregir mediante intervención temprana.
• Toma de decisiones basada en datos: Los datos suministrados son precisos y fiables. Por ejemplo, pueden servir como base para las mejoras de procesos y los cambios de diseño y respaldar la toma de decisiones.
• Trazabilidad y documentación: En general, las mediciones se documentan para una trazabilidad perfecta. Esta estrategia es particularmente beneficiosa en industrias altamente reguladas.
• Mejora continua: Gracias al análisis de los datos de medición, los procesos de mejora se pueden desarrollar e implementar continuamente.

DIN 1319 para tecnología de medición

El estándar básico para la tecnología de medición en Alemania es DIN 1319. Define lo siguiente:

• Parte 1: Terminología básica (1/1995)
• Parte 2: Terminología relacionada con el equipo de medición (10/2005)
• Parte 3: Evaluación de mediciones de una sola medición; incertidumbre de medición (5/1996)
• Parte 4: Evaluación de mediciones; incertidumbre de medición (2/1999)

Las partes de la norma definen, entre otras cosas, los términos para medir el equipo, la evaluación y la incertidumbre de medición. Esto incluye los siguientes medios:

• Dispositivos de medición
• Equipo de medición
• Estándar
• ayudas
• Materiales de referencia
• Dispositivos para calibración o ajuste

El software es una de estas herramientas. Se utiliza, por ejemplo, para realizar mediciones utilizando modelos CAD de muestras de prueba. Para garantizar la calidad, el equipo de prueba debe supervisarse a intervalos regulares.

Variables medibles

La siguiente tabla proporciona una descripción general ilustrativa de las variables medibles y los dispositivos de medición adecuados:

Tecnología de medición industrial

Para mediciones precisas y controles de calidad, hay diferentes tipos de técnicas de medición, tanto mecánicas como sin contacto:

• Tecnología de medición mecánica, por ejemplo, medición de longitud con reglas, calibradores o micrómetros, medición de ángulos con goniómetros o dispositivos de medición de ángulos
• Tecnología de medición eléctrica, por ejemplo, medición de tensión con voltímetros o medición de intensidades con amperímetros.
• Tecnología de medición óptica, por ejemplo, cámaras
• Tecnología de medición de temperatura, por ejemplo, termómetros

Algunas de las técnicas de medición y sus posibilidades de aplicación en la industria se analizan con más detalle a continuación.

Técnicas de medición mecánica y táctil

Los instrumentos de medición mecánica se utilizan en diversas aplicaciones e industrias para medir longitudes, ángulos, presión, temperatura y otros parámetros físicos. MISUMI ofrece una amplia gama de técnicas de medición mecánica, por ejemplo:

• Herramientas de medición del diámetro interior
• Indicadores
• Pies de rey

Las técnicas de medición táctil son una subárea de técnicas de medición mecánica. Pueden utilizarse sensores táctiles de medición, como los estiletes o las sondas táctiles, para medir longitudes, anchuras y alturas de componentes o piezas de trabajo. A menudo se utilizan en la fabricación para garantizar que las piezas tengan las dimensiones correctas.

Tecnología de medición eléctrica

En la tecnología de medición eléctrica, se miden principalmente valores eléctricos como tensión, amperaje, resistencia, potencia y otros parámetros eléctricos. Por ejemplo, una medición eléctrica puede llevarse a cabo de la siguiente manera: En primer lugar, debe seleccionarse un dispositivo de medición suficientemente dimensionado. Los cables de medición del dispositivo de medición se conectan entonces al circuito que se va a probar o al dispositivo que se va a probar. Para evitar cortocircuitos, las puntas de medición no deben entrar en contacto con otras partes del circuito. En los dispositivos digitales, es posible que el indicador deba calibrarse a cero antes de la medición. El resultado obtenido se compara entonces con los voltajes previstos y se evalúa para determinar si está dentro del rango normal.

Tecnología de medición óptica

Las técnicas de medición óptica incluyen, por ejemplo, cámaras industriales dirigidas hacia el objeto de prueba y conectadas a través de un PC. La cámara toma imágenes de alta resolución basadas en qué parámetros, como el diámetro, se calculan en el PC. La resolución se extiende hasta el rango de micrómetros. Las técnicas de medición óptica son muy flexibles. Son adecuadas para una amplia variedad de piezas de trabajo. El principio funciona a través de los bordes de sombra de los objetos: todo lo que se puede representar en la sombra se puede medir utilizando la tecnología de medición óptica. Sin embargo, la tecnología de medición óptica tiene sus límites: Las características especiales tales como ranuras, orificios o dientes de engranaje en ejes no se pueden reproducir de esta manera. En estos casos, es aconsejable añadir técnicas de medición táctil a las técnicas de medición óptica. Una sonda de medición puede, por ejemplo, escanear y medir un engranaje.

Tecnología de medición acústica

Las técnicas de medición acústica utilizan diversos parámetros, como el tiempo de recorrido de las ondas ultrasónicas o los patrones de reflexión, para identificar defectos, irregularidades o cambios de material. Son completamente no destructivas. Los sensores ultrasónicos, por ejemplo, funcionan con la propagación y el reflejo de las ondas sonoras. El sensor se sostiene en un lado de la pieza de trabajo, el área de la superficie de contacto puede agrandarse mediante un agente de acoplamiento tal como un gel, y luego las ondas sonoras se guían hacia dentro de la pieza de trabajo. En el otro extremo, se reflejan mediante un tope conectado o también sin uno y se envían de vuelta al punto de partida. A continuación, el transmisor se convierte en el receptor. Si hay cavidades en la pieza de trabajo, estas envían el eco de reflexión mucho antes y se registran como el llamado eco de error en la evaluación. Los sensores ultrasónicos también se pueden utilizar en lugares de difícil acceso, como orificios perforados.

Tecnología de medición 3D

En la tecnología de medición 3D, se realizan mediciones tridimensionales precisas de los objetos. Permite recopilar datos sobre las características geométricas y la estructura espacial de los objetos tridimensionales. La tecnología de medición 3D puede comprender varias técnicas, como el escaneo láser, la proyección de flequillos, la visión estereoscópica, las máquinas de medición de coordenadas (CMM) y muchas otras.

Un dispositivo de medición de coordenadas funciona, por ejemplo, de la siguiente manera: Se crea un modelo CAD de la pieza de trabajo que se va a probar y se introduce en un software especial. A continuación, la pieza de trabajo se coloca en el dispositivo de medición de coordenadas y su posición se transfiere al software mediante mediciones previas. A continuación, el dispositivo traza los contornos de la pieza de trabajo real utilizando el modelo CAD y pasa esta información directamente al software. Allí, las dimensiones reales se comparan directamente con las dimensiones requeridas. Cualquier desviación que se detecte, como los excesos de tolerancia, también se marca directamente en este punto. Un requisito previo para la tecnología de medición 3D es, por supuesto, un modelo CAD bien preparado.

Digitalización de la tecnología de medición

En los últimos años, la digitalización de la tecnología de medición ha hecho un progreso considerable. Esto ha mejorado la eficiencia, la precisión y la flexibilidad y ha permitido la integración en sofisticados entornos de fabricación automatizados.

La digitalización tiene las siguientes ventajas:

• Redes e integración: La tecnología de medición está cada vez más integrada en los sistemas de red y en los entornos de la Industria 4.0. Esto permite la transmisión de datos de medición a través del Internet de las cosas (IoT) y la integración perfecta de la tecnología de medición en los procesos de producción.
• Procesamiento y análisis de datos: registrando digitalmente los datos de medición, se pueden crear y utilizar más fácilmente cálculos y evaluaciones estadísticas altamente complejos para tomar decisiones bien informadas.
• Automatización: Los procesos de medición se pueden automatizar (p. ej., los dispositivos de medición se controlan automáticamente).
• Procesamiento de imágenes y 3D: Es posible realizar análisis de superficies y modelos 3D más complejos.
• Supervisión y control remotos: Las mediciones se pueden realizar de forma remota, lo que resulta especialmente útil en entornos peligrosos o de difícil acceso.