Control dimensional de elementos de fijación: uso de luces telecéntricas para tornillos de alta precisión

La medición de elementos de fijación de alta precisión comienza con la luz. La detección de bordes subpíxel requiere un borde nítido y bien definido en el límite de la pieza. Por lo tanto, la retroiluminación debe ser uniforme, intensa y cuidadosamente difundida. Cualquier compromiso en la luz se traduce directamente en incertidumbre de medición. Esta página explica los requisitos y enumera los iluminadores RODER Vision correspondientes.

Por qué la iluminación de retroiluminación es esencial

La medición de elementos de fijación se basa en la silueta de la pieza. La cámara captura la sombra sobre un fondo brillante. Luego, el algoritmo detecta los bordes de la silueta. Finalmente, calcula las dimensiones a partir de las coordenadas de píxel de esos bordes.

Este enfoque exige un fondo brillante y uniforme. Deben estar ausentes los puntos calientes, las zonas oscuras y los gradientes. De lo contrario, el brillo del fondo desplaza el umbral del borde según la posición. Como resultado, el borde aparente se mueve y aparece un error sistemático. Resulta difícil eliminar dicho error mediante calibración.

Los retroiluminadores de la serie BL de RODER Vision están diseñados para metrología. La uniformidad de su área activa es del 95% o superior en toda la superficie. Por lo tanto, el umbral del borde se mantiene constante en cualquier punto del campo. A su vez, el sistema mide con precisión en cualquier posición.

Óptica e iluminación telecéntrica

En la óptica estándar, el tamaño del objeto en la imagen depende de la distancia. Una pieza más cercana al objetivo se ve más grande, y una pieza más lejana se ve más pequeña. Por lo tanto, cualquier variación de altura introduce un error de medición. Las vibraciones y las tolerancias de fijación provocan el mismo problema.

Los objetivos telecéntricos resuelven esto de forma elegante. Recogen únicamente los rayos paralelos al eje óptico. En consecuencia, mover la pieza hacia adelante o hacia atrás no cambia el aumento dentro de la profundidad de campo. Por esta razón, la óptica telecéntrica es el estándar para mediciones de alta precisión.

Los sistemas telecéntricos imponen una exigencia específica a la luz. La retroiluminación debe ser sustancialmente colimada, con rayos paralelos al eje. Una retroiluminación no colimada crea una penumbra en el borde. Esta penumbra es una transición borrosa entre el fondo y la silueta. Por lo tanto, su anchura establece la incertidumbre mínima del borde.

Medición del perfil y paso de rosca

La inspección de roscas es la tarea más compleja en elementos de fijación. El perfil abarca el paso, el ángulo de la rosca y los diámetros mayor y menor. También incluye la forma de la rosca. Todos ellos deben estar dentro de la especificación para garantizar un funcionamiento correcto en la pieza de acoplamiento.

Para ello, el eje del tornillo se sitúa perpendicular al eje de la cámara. A continuación, la retroiluminación ilumina el tornillo desde atrás. En consecuencia, las crestas y las raíces aparecen como picos y valles periódicos en el perfil del borde. El aumento debe resolver estas características. Para un tornillo M3 con un paso de 0,5 mm, se necesitan al menos 20 píxeles por paso. Un valor superior, de 40 a 80 píxeles por paso, mejora la precisión.

La alineación y la longitud de onda son determinantes aquí. La retroiluminación debe situarse precisamente detrás de la zona de medición. Cualquier desviación angular ilumina los flancos desde la parte frontal y desdibuja el borde de la raíz. Además, las longitudes de onda más cortas definen con mayor nitidez el borde difractivo. Por lo tanto, el azul a 470 nm o el verde a 525 nm proporcionan bordes más nítidos que el rojo a 617 nm. Para las roscas más exigentes, se prefiere la retroiluminación monocromática azul o verde.

Inspección de la geometría de la cabeza y de la huella

La inspección de la cabeza abarca el diámetro, la altura y la impronta (ranura de accionamiento). Improntas como Phillips, Torx, hexagonal hueca y ranurada deben respetar la profundidad y estar libres de daños. Una impronta dañada provoca fallos de ensamblaje. También puede romper la punta del destornillador durante el atornillado automatizado.

Iluminación de vista superior para la impronta

La inspección de la impronta utiliza una cámara de vista superior sobre la cabeza. La iluminación coaxial es la técnica más eficaz en este caso. La luz coaxial se desplaza a lo largo del eje y penetra en la impronta. Luego se refleja en las paredes y el fondo de la impronta. Como resultado, la impronta aparece como un patrón característico de regiones de brillo y sombra.

La luz de campo oscuro a ángulos reducidos añade otra comprobación. Detecta deformaciones o daños en el borde de la impronta. Las rebabas y los bordes enrollados dispersan la luz. Por lo tanto, aparecen como anomalías brillantes sobre la superficie oscura de la cabeza.

Iluminación anular para características de la cabeza

La iluminación anular desde arriba ilumina el perímetro de la cabeza de manera uniforme. Por lo tanto, es adecuada para el diámetro de la valona, la presencia de arandela y el marcado de la superficie. Un ángulo moderado proporciona una superficie superior brillante y uniforme. Como resultado, respalda la lectura de marcados y la medición del perímetro.

Medición de longitud, diámetro del vástago y punta

La longitud, el diámetro del vástago y la geometría de la punta son los parámetros clave restantes. Los tres se miden a partir de la silueta en vista lateral mediante retroiluminación. La longitud total abarca desde la parte superior de la cabeza hasta la punta. Por lo tanto, su precisión depende de la calibración del aumento y de la uniformidad de la retroiluminación.

El diámetro del vástago se mide en varias posiciones a lo largo de este. Esto permite comprobar la conicidad, la ovalidad y la variación del diámetro. La geometría de la punta abarca el ángulo de conicidad, la longitud de la punta y la simetría. La pieza debe situarse con precisión perpendicular al eje de la cámara. De lo contrario, la inclinación acorta la silueta y añade error. Por lo tanto, los utillajes de fijación deben limitar el ángulo dentro de 0,1° para una alta precisión.

Integración para la inspección en línea

Los sistemas en línea manejan piezas procedentes de alimentadores de tazón, pistas vibratorias o cintas transportadoras. Los rendimientos son altos. Por lo tanto, la iluminación debe adaptarse a estos mecanismos de presentación. También debe responder a las necesidades de disparo del sistema de visión. Los iluminadores RODER admiten funcionamiento estroboscópico y disparadores externos para este propósito.

Familias de iluminadores RODER Vision para la inspección de elementos de fijación

Las siguientes familias abarcan la metrología de elementos de fijación y la inspección de improntas. Cada una ofrece alta uniformidad, emisión estable y carcasas robustas. Por lo tanto, la elección correcta depende de la tarea y de la vista.

La elección correcta depende de la medición. Para la metrología de silueta, destaca el retroiluminador BL3, con azul o verde para los bordes más nítidos. Las comprobaciones de cabeza e impronta se adaptan en su lugar a la iluminación anular DC6 y a la luz frontal DL5. Una emisión estable para ciclos prolongados favorece al DL6, que representa una opción sólida. En cada caso, RODER Vision proporciona soporte de ingeniería para la integración telecéntrica y en línea. Por lo tanto, defina primero el parámetro, la óptica y la presentación, y luego elija la iluminación adecuada.

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