Información general de comparadores ópticos

La ilustración que se muestra debe resultar familiar para quien ha trabajado en un laboratorio de control de calidad o en un taller de fabricación. Esta es la imagen de un comparador óptico. La razón por la cual empezamos con esta ilustración es para probar un punto importante.

La fuente de esta ilustración es de la patente #1,903,933, llenada el 21 de mayo de 1925. El hecho de que un comparador moderno no sea muy diferente al que se patentó hace 85 años puede hacer que surjan muchas preguntas, como “¿Por qué siguen existiendo?,” “¿Por qué los usamos todavía?” y “¿No se ha inventado algo mejor?” Para comenzar, analizaremos la tecnología en si misma.

La razón por la cual los comparadores no han cambiado mucho en 85 años se debe a que la tecnología fundamental que se encuentra detrás de un comparador óptico es muy sencilla y aún funciona. Ya que los principios de física que están detrás de la óptica no han cambiado, las únicas mejoras posibles en la tecnología del comparador giran alrededor de la calidad de la óptica en sí misma, así como de los elementos añadidos al comparador para facilitar al usuario la toma de mediciones.

Cómo funciona

¿Cómo funciona un comparador? Una buena analogía del principio detrás de un comparador óptico es que, de alguna forma, es como aquel viejo proyector de transparencias de la escuela—(¿Recuerdan aquel salón de proyecciones donde se presentaban transparencias sobre una pantalla?) De hecho, es posible construir un comparador rudimentario con un proyector actual.

Si aún es posible encontrar un proyector en la oficina, puede intentar llevar a cabo este experimento. Primero, coloque cualquier pieza bidimensional en la base de un proyector y proyecte la imagen sobre una pieza grande de papel pegado a la pared. La sombra resultante que se proyecta sobre el papel se puede delinear con una pluma. Esta pluma se convierte en la referencia para comparar cualquier objeto subsecuente que se coloque en la base. Si las piezas no coinciden con el dibujo, no serán las mismas. Por lo tanto, el trazo exterior de la pluma es el equivalente a una plantilla de comparador.

Con fines prácticos, realmente no es posible usar un proyector para comprobar piezas. Además, los proyectores de cabeza se encuentran en una posición fija e inamovible. Si la distancia de proyección cambia ligeramente como resultado de un movimiento o golpe en el proyector, cambia también el tamaño de la imagen de referencia sobre la pared y el dibujo deja de ser preciso.

El concepto básico que usa un comparador óptico para control de calidad es tomar la idea del proyector y empacarlo de cabeza en una caja, de tal forma que la distancia entre la pieza y la pantalla quede fija, sea conocida y pueda ser calibrada.

El concepto básico del comparador es que la pieza se fija a una base, una fuente de luz brilla sobre ella y la imagen sombreada resultante se magnifica con objetivos y espejos y se proyecta sobre la parte trasera de una vista aumentada, algo muy similar al ejemplo del proyector.

Con base en el aumento conocido de los objetivos, las mediciones de la pieza se pueden llevar a cabo directamente sobre la pantalla, usando (normalmente) una pantalla o como un retículo como el punto de referencia para los puntos proyectados o bordes. El operador centra un elemento de interés sobre el retículo, registra un punto y mueve la imagen y registra otro punto. El proceso de la toma de múltiples puntos permite construir matemáticamente elementos como el círculo, radio o bordes, lo cual generalmente se hace por medio de una pantalla digital basada en un microprocesador.

El tamaño y aumento de la imagen proyectada sobre un comparador depende de la óptica y del tamaño de la pantalla del comparador mismo—los tamaños típicos de las pantallas varían desde 12 a 36 pulgadas hasta 60 pulgadas. Sin embargo, cuanto más grande sea la pantalla, mayor será el cercamiento debido a la mayor distancia necesaria para “lanzar” la imagen. Un comparador con una pantalla enorme es, básicamente, como una caja gigante y casi siempre vacía que se usa para inspeccionar piezas pequeñas.

La ventaja de un comparador es que es muy fácil de usar para tareas sencillas con relativamente poca capacitación. En un comparador de lo más sencillo, un operador solo debe retirar una pieza y moverla con controles de mano y observar la imagen en la pantalla. Las ventajas tecnológicas, como una computadora que efectúa los cálculos matemáticos y guarda en la memoria todos los puntos medidos, las tecnologías de activación y las mejoras en el movimiento del stage, han contribuido a que el comparador continúe siendo útil en un laboratorio de calidad.
Si una de las razones para que la popularidad del comparador sea su sencillez, también es su desventaja. Ya que las piezas de producción se han hecho más complejas, con más elementos para inspeccionar con tolerancias más exigentes, con mayores índices de muestreo o incluso un 100% de inspección, las ventajas de los comparadores manuales tradicionales disminuyen significativamente.

Optiv321El aumento de los sistemas de inspección basados en la visión hace que la tecnología manual del comparador, aún equipados con capacidades modernas, parezca un tanto curioso en comparación. Este es particularmente el caso cuando se requiere inspeccionar grandes cantidades de piezas de una sola vez, ya que el sistema de visión le permite colocar en la base múltiples piezas para inspección simultáneamente. Agregue a esto las capacidades de automatización de un sistema de visión y tendrá un claro ganador en velocidad y flexibilidad. Bases automáticas móviles, la capacidad para programar en CAD, la capacidad de usar técnicas de iluminación múltiple y las capacidades de inspección 3D sobrepasan considerablemente las limitaciones de la tecnología del comparador tradicional. Imagine tener la posibilidad de colocar decenas de piezas pequeñas en la base y dejar que el equipo trabaje automáticamente, para indicarle al final del ciclo cuáles son las piezas correctas y cuáles no. Esta es ventaja de los sistemas actuales de inspección por visión.

¿Por qué alguien elegiría aún un comparador? Para mucha tareas sencillas y no repetitivas en piezas bidimensionales con bordes claramente definidos, el comparador óptico sigue siendo una gran herramienta a tener en cuenta Al igual que con cualquier tecnología aplicada, conocer la herramienta correcta y cuándo usarla resulta esencial.

Si está listo para ir más allá de los comparadores, considere buscar el sistema de visión Optiv Classic, que combina las capacidades de inspección automatizadas con PC-DMIS CAD para visión, que permite la programación de la máquina directamente desde el modelo CAD.