Solución a la metrología industrial de grandes piezas

Los sistemas de fotogrametría portable se están empleando cada vez más como técnica 3D para aplicaciones de metrología industrial en la fabricación de componentes de grandes dimensiones. Se trata de un sistema que mediante la toma de una serie de imágenes desde diferentes posiciones y puntos de vista a un conjunto de marcadores ópticos dispuesto sobre las superficies del objeto a medir. Ideko lo explica a continuación.

En entornos industriales existe la necesidad de llevar a cabo la medición y el alineamiento de piezas industriales que son consideradas de alto rango, que son aquellas que tienen un gran tamaño, como por ejemplo piezas de más de 10 metros de longitud. Por ejemplo, en piezas de alto rango que vayan a ser mecanizadas, la medición y alineación de la pieza previa es necesaria para, entre otras cosas:

• garantizar que hay suficiente sobrematerial en todas las superficies a mecanizar,
• calcular la alineación en bruto de la pieza para un reparto óptimo de sobrematerial, y
• colocar y ajustar la pieza en la máquina.

Para llevar a cabo la medición y alineación de este tipo de piezas, se pueden emplear diferentes sistemas de medición, como fotogrametría o “laser tracker”. En estos sistemas de medición, la pieza de alto rango comprende unos puntos de medida, de los cuales un usuario obtiene progresivamente información a través de un instrumento de medida. Para realizar la medición, el usuario se ha de mover alrededor de toda la pieza para ir obteniendo información acerca de todos los puntos de medida, que servirán para finalmente obtener las medidas concretas de la pieza de alto rango.
En las instalaciones convencionales de medición de piezas industriales de alto rango, mientras se va obteniendo la información sobre los diferentes puntos de medida, la información que se obtiene a través del instrumento de medida se muestra en tiempo real en una pantalla de visualización de un ordenador que se encuentra fijo en un punto particular, de modo que el usuario puede ir viendo y comprobando dicha información obtenida a través del instrumento de medida.
Sin embargo, en piezas de alto rango, el usuario debe desplazarse alrededor de toda la pieza para realizar la medición y, para ir viendo la información que está obteniendo, necesita desplazarse desde donde haya obtenido la información acerca de los últimos puntos de medida hasta el lugar donde se encuentra la pantalla de visualización, teniendo que volver a continuación hasta el punto donde habrá obtenido la información de los últimos puntos de medida para continuar con la medición, lo cual supone una importante pérdida de tiempo.
Esta problemática se agrava en función del tamaño de la pieza, puesto que en ciertos casos el usuario que realiza la medición debe subirse a grúas, andamios u otros elementos similares para poder obtener información acerca de todos los puntos de medida de la pieza de alto rango, por lo que el tiempo perdido en bajar de dichos elementos para mirar la pantalla de visualización y volver al punto anterior para seguir con la medición es aún mayor.
A la vista de la problemática descrita en las instalaciones de medición de piezas industriales de alto rango, resulta necesaria una solución que proporcione una manera de poder comprobar en tiempo real la información obtenida de los puntos de medida de la pieza a través del instrumento de medida, sin que el usuario deba desplazarse del lugar en el que se encuentra realizando la medición.
Para dar respuesta a esta problemática se ha desarrollado una instalación de medición de piezas industriales de alto rango, que soluciona las desventajas y limitaciones de las instalaciones de este tipo existentes en la actualidad, puesto que permite a un usuario comprobar en tiempo real la información obtenida de una pieza que se desea medir sin que el usuario deba desplazarse del lugar en el que se encuentra realizando la medición.
Esta instalación de medición de piezas industriales de alto rango comprende la pieza que se desea medir y que tiene incorporados en su superficie unos puntos de medida (son elementos que se disponen sobre la pieza a medir, como por ejemplo marcadores ópticos) y un instrumento de medida que sirve para obtener la información acerca de los puntos de medida. Para poder visualizar la información obtenida se emplea una pantalla de visualización donde se representa la información obtenida a través del instrumento de medida, y una segunda pantalla de visualización que puede ser llevada a donde se toma la información de medición de los puntos y que está conectada a la primera pantalla de visualización y mostrando la misma información, de forma que un usuario que esté realizando la medición de la pieza y que lleve consigo dicha segunda pantalla de visualización, tiene a su alcance constantemente, y a tiempo real la información conseguida en la medición. De ese modo, se evita que el usuario que está realizando la medición de la pieza deba desplazarse desde el punto donde se encuentra hasta el punto donde está situada la primera pantalla de visualización cuando desea realizar una comprobación de la información obtenida hasta el momento. Esta conexión entre los dos sistemas de visualización se realiza de forma inalámbrica. La segunda pantalla de visualización forma parte de un dispositivo electrónico común, como por ejemplo un teléfono móvil, una Tablet o una PDA, de modo que su inclusión y conexión con el resto de los elementos de la instalación de medición de piezas industriales de alto rango pueda ser más sencilla.
Todo esto supone un gran ahorro de tiempo y una mayor comodidad al hacer uso de la instalación, puesto que en piezas industriales de alto rango, las distancias son considerables, e incluso hay casos en los que el usuario que desea realizar la medición de la pieza debe subirse a una grúa o a un andamio. Por todo ello, la instalación de medición de piezas industriales de alto rango resulta de unas características constructivas y funcionales que la hacen ventajosa, confiriéndole vida propia y carácter preferente respecto de las instalaciones convencionales de este tipo.
La figura 1 muestra una vista esquemática de una instalación de medición de piezas industriales de alto rango, donde se emplea la fotogrametría como sistema de medición de las piezas industriales. En este caso, el instrumento de medida se corresponde con una cámara fotográfica (3) especialmente diseñada para realizar fotografías de la pieza que se desea medir (1), de modo que en cada fotografía se obtiene información de los puntos de medida de dicha pieza (2). La cámara fotográfica envía la información obtenida a través de las diferentes fotografías realizadas al ordenador (4) que comprende una pantalla de visualización, el cual tiene incorporado un software que calcula las medidas de la pieza a través de la información obtenida mediante las diferentes fotografías realizadas. Estas medidas son también visibles desde una segunda pantalla móvil (5).
Por otro lado, cuando el sistema de medición empleado en la instalación para realizar la medición de las piezas industriales de alto rango es el “laser tracker”, los puntos de medida se corresponden con puntos de la pieza en los cuales el usuario dispone un elemento óptico que es seguido por un láser, que en este caso se corresponde con el instrumento de medida. De ese modo, el usuario va colocando el elemento óptico en diferentes puntos de medida de la pieza y el láser obtiene información acerca de la localización de cada punto de medida.

Solución propuesta
Los sistemas de fotogrametría portable se están empleando cada vez más como técnica 3D para aplicaciones de metrología industrial en la fabricación de componentes de grandes dimensiones. Mediante la toma de una serie de imágenes desde diferentes posiciones y puntos de vista a un conjunto de marcadores ópticos dispuestos sobre las superficies del objeto, la trazabilidad del proceso la establecen una serie de barras de escala dispuestas sobre la escena, cada una con distancias pre-calibradas entre correspondientes parejas de marcadores ópticos.