Cuantificar la forma tridimensional de las láminas con textura

Láminas de superficie texturizada

Se trata de láminas cuya superficie presenta un patrón irregular de subida y bajada que confiere a la lámina diversas funciones. Existen varios tipos clasificados según el propósito y la función, el material y el tamaño, la forma y el patrón de los desniveles y el método de procesamiento o fabricación. Las planchas con superficie texturizada se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, como la industria aeroespacial, materiales para productos industriales como automóviles y electrodomésticos, productos cotidianos de uso familiar y productos médicos y sanitarios.

Tipos de láminas con textura

Una superficie texturizada puede aumentar la superficie de la lámina dándole una forma tridimensional. Las ventajas de estas formas se aprovechan para crear una amplia gama de tipos, funciones y aplicaciones. A continuación se muestran algunos ejemplos típicos.

• Lámina de aislamiento térmico: capturar el aire caliente o frío en la forma irregular puede mitigar las diferencias de temperatura. La aplicación de una lámina de este tipo en un tejado o ventana situados entre las diferentes temperaturas del exterior y el interior reduce el efecto sobre la temperatura interior y disminuye la condensación.
• Lámina de disipación de calor: la forma irregular de la lámina funciona como disipador de calor. Estas láminas se utilizan para disipar el calor en componentes como CPU y placas base, transistores de potencia y piezas de la fuente de alimentación dentro de dispositivos electrónicos compactos.
• Material de amortiguación o amortiguador de vibraciones: son láminas de material flexible o elástico como el caucho o el uretano con formas irregulares en la superficie que se utilizan para absorber golpes o vibraciones. Se utilizan mucho para mejorar el silencio y el confort interior de los automóviles.
• Lámina de absorción de agua: estas láminas aprovechan la mayor superficie que proporciona la superficie irregular para mejorar la capacidad de absorción de agua.

Las planchas de superficie texturizada también se utilizan para una amplia gama de otros productos, como productos industriales, productos de uso diario y productos médicos y sanitarios. Pueden añadirse formas irregulares con diversos fines, como mejorar la facilidad de limpieza de la suciedad, evitar que resbale, evitar que se pegue y conseguir diseños atractivos.

Procesado y producción de láminas con textura

Los procesos de fabricación y las tecnologías de transformación de las láminas texturadas también son muy variados. En el caso de un textil, es posible añadir la función deseada cambiando el giro o el espesor de la urdimbre. En el caso de las telas no tejidas producidas por el método de hilado directo o por hilado entrelazado, o de las láminas de plástico o papel con superficie lisa, pueden añadirse diversas formas y funciones irregulares mediante procesos como el gofrado o el estampado, el recubrimiento de patrones o el grabado.
A continuación se explican los mecanismos del grabado y relieve, que son los más comunes entre estos métodos.

Relieve y grabado

El grabado y relieve son métodos para crear una forma de superficie irregular presionando una lámina entre dos láminas de metal o plástico, una de las cuales contiene salientes y la otra hendiduras, o presionando una placa con salientes sobre la lámina desde arriba.
Cuando las formas creadas al presionar la lámina entre placas (matrices) desde arriba y desde abajo son más altas que la superficie del material, el proceso se denomina relieve. Cuando las formas son inferiores a la superficie del material, se denomina grabado. El relieve mediante la aplicación de presión sobre la superficie del material en una cara utilizando una sola placa de proyección también se conoce como “estampado ciego”. El mecanismo de cada proceso se muestra en los siguientes esquemas.

Gestión de la calidad de las láminas con textura

Salvo en el caso de productos especiales, casi todas las láminas texturadas deben tener un patrón de superficie irregular uniforme. Cuando la altura y la profundidad de la forma irregular no son uniformes en toda la superficie de la lámina, no será posible producir la función o el aspecto deseados, y los productos podrán considerarse defectuosos.
En el caso de una superficie irregular fina, no es posible evaluar visualmente si la forma irregular es uniforme o no. Incluso cuando en las inspecciones en línea es posible identificar la forma general, los arañazos, los dobleces, las arrugas y las materias extrañas en la lámina, no es posible medir con precisión la altura y la profundidad de las formas irregulares finas.

Con las láminas de alta funcionalidad, como el ciclo del producto es rápido, la velocidad es importante en cada paso, desde la I+D hasta la creación de prototipos, la evaluación y la comercialización. Realizar evaluaciones eficientes y precisas en cada etapa producirá una diferencia significativa en la velocidad.

Láminas con textura - Dificultades de medición

Independientemente del método de fabricación o procesamiento, es extremadamente importante medir con precisión la forma irregular de la superficie de las láminas a la hora de evaluar el rendimiento, la calidad y los procesos del producto. Sin embargo, la medición mediante sistemas convencionales de medición de perfiles y otros sistemas de medición por contacto experimenta los siguientes problemas.

Dificultades de medición - Perfilómetro

Un sistema de medición de perfiles mide y registra el perfil de un objetivo trazando su superficie con un lápiz óptico.
En los últimos años, se han desarrollado sistemas de medición de perfiles que utilizan un láser en lugar de un lápiz óptico para medir formas complejas trazando el perfil sin contacto. Algunos modelos son incluso capaces de realizar mediciones tanto de la superficie superior como de la inferior.

La medición y evaluación de láminas con textura mediante un sistema de medición de perfiles puede experimentar los siguientes problemas:

• Dado que el objetivo se mide trazando a lo largo de líneas, es difícil medir y evaluar la deformación en un área extensa.
• No es posible identificar la forma irregular de toda la superficie del objetivo.
• Cuando se trazan varias líneas de medición para medir una superficie lo más amplia posible, se necesita mucho tiempo para medir las alturas y profundidades máximas y mínimas. Además, los valores medidos son inestables debido a la desviación de las líneas de medición.

Soluciones de medición

Los instrumentos de medición convencionales de tipo contacto solo miden formas mediante líneas o puntos, y no pueden identificar la forma completa de una lámina con textura. Además, es difícil obtener los valores máximos y mínimos de cada irregularidad superficial en todo el blanco, o realizar rápidamente comparaciones cuantitativas.

Para resolver estos problemas de medición, KEYENCE ha desarrollado el perfilómetro óptico 3D de la Serie VR.
La Serie VR captura con precisión la forma tridimensional de toda la superficie del objetivo sin entrar en contacto con él. Además, escanea en 3D toda la forma en 1 segundo, lo que permite una medición instantánea y cuantitativa sin errores en los resultados. Esta sección presenta algunas ventajas específicas de la Serie VR.

Ventaja 1: medición 3D en 1 segundo.

La Serie VR puede adquirir datos de superficie de 800,000 puntos de una lámina fina, flexible y delicada con una sola medición sin contacto en tan solo un segundo. Los máximos y mínimos de la superficie irregular (altura, profundidad) en la forma 3D adquirida pueden mostrarse en un mapa de colores para visualizar las ubicaciones deformadas en todo el objetivo.

También se pueden trazar múltiples líneas de perfil en las ubicaciones deseadas de los datos escaneados mediante operaciones sencillas e intuitivas. Como también es posible medir con precisión los perfiles, se pueden adquirir al instante datos detallados de las piezas deformadas.
Incluso después de la medición, se puede realizar la medición del perfil de diferentes piezas utilizando los datos de escaneado 3D de área amplia anteriores sin necesidad de volver a ajustar y escanear el objetivo.

Además, al utilizar los datos de medición de varias láminas en las que se aplicaron diferentes condiciones de procesado, es posible comparar formas y aplicar las condiciones deseadas a varios conjuntos de datos a la vez.
Además de una medición y evaluación precisas, se consigue una drástica reducción de las horas de trabajo y una mayor eficacia laboral.

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Ventaja 2: el funcionamiento es sencillo y cualquier persona puede realizar la medición sin que se produzcan variaciones en los valores medidos.

La medición de formas 3D puede realizarse fácilmente con solo colocar el objetivo en la plataforma y presionar un botón.
Al alternar entre las cámaras de bajo y alto aumento, se pueden medir con precisión todos los detalles de la forma y la rugosidad de la superficie con un solo sistema, incluso en láminas con superficies finas e irregulares.

Dado que es posible el ajuste automático de la posición en función de los datos característicos del objetivo, no se requiere una nivelación o posicionamiento estrictos. Esta serie también incluye la primera función de medición inteligente del sector, que configura automáticamente el rango de medición y mueve la plataforma en función del tamaño del objetivo. Esto elimina el trabajo que se requería para establecer la longitud de medición y el rango Z.

Se pueden utilizar herramientas de ayuda para extraer automáticamente la forma de la superficie y garantizar que las mediciones se realizan en el mismo lugar, independientemente del operador. Además de fines como la I+D, las pruebas y la evaluación, esto permite aumentar fácilmente el número de muestras o realizar análisis de tendencias para la medición y la inspección también durante la producción comercial.

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Resumen: medición eficiente de láminas con textura

La Serie VR puede medir formas de objetivos 3D de forma precisa e instantánea mediante escaneado 3D de alta velocidad sin entrar en contacto con el objetivo. Además de medir las dimensiones tridimensionales de la lámina, esto permite realizar rápidamente trabajos que antes resultaban difíciles, como la medición de alturas diminutas y formas irregulares, y la comparación de varios conjuntos de datos.
El uso de la Serie VR ofrece las siguientes ventajas:

• Escaneado instantáneo sin contacto.
• Las diferencias de altura en todo el objetivo pueden visualizarse en un mapa de colores.
• Se pueden medir varios conjuntos de datos a la vez.
• Una vez finalizada la exploración, se puede realizar en cualquier momento la medición del perfil de cualquier pieza y la comparación de varios conjuntos de datos a partir de datos anteriores.
• Sin necesidad de posicionamiento ni otro tipo de preparación, la medición puede realizarse simplemente colocando el objetivo en la plataforma y presionando un botón. Esto elimina la necesidad de asignar un operador especializado para los trabajos de medición.
• Dado que las formas 3D pueden medirse fácilmente a altas velocidades con gran precisión, es posible medir un gran número de muestras en poco tiempo. Esto es útil para mejorar la calidad.
• El funcionamiento sencillo y el control automatizado eliminan la variación derivada de factores humanos, lo que hace posible una verdadera medición cuantitativa.

Este sistema permite realizar comparaciones con datos CAD y analizar fácilmente datos como la distribución dentro de las tolerancias. Además del I+D, el diseño y las pruebas, puede utilizarse eficazmente en una amplia gama de situaciones durante la fabricación de láminas, incluida la inspección por muestreo tras el inicio de la producción comercial y el análisis de la causa raíz cuando se producen errores.

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