Metrotrónica: mecatrónica + metrología

La metrología sale del laboratorio y entra en la fábrica: control de calidad y mediciones directamente en la línea de producción.

En el sector manufacturero, sobre todo, se ha producido un aumento considerable de la solicitud de mediciones realizadas directamente en la línea de producción. En este artículo hablaremos de la solución encontrada por ECAque toma el nombre de "Metrotronics": a partir de la definición y las necesidades llegaremos a conocer todas las ventajas de su aplicación.

En muchos sectores industriales existe una necesidad cada vez mayor de garantizar que todos los productos cumplan las especificaciones, lo que hace que el control estadístico de las muestras realizado en el Laboratorio sea insuficiente.

En promedio, se requiere para poder medir las piezas automáticamentecon una frecuencia horaria superior a los miles de piezas; la medición también puede estar asociada a un control de calidad, ya sea "cosmético" o funcional. Por otra parte, la precisión de la medición requerida en la línea es cada vez más cercana a la de la Equipo de laboratorioEsto requiere un enfoque metrológico cada vez más riguroso.

L’aplicación práctica de la metrología siempre ha tenido su hogar natural en el laboratorio, en un ambiente controlado. La instrumentación y las tecnologías diseñadas para realizar mediciones también se han adaptado a este entorno. Ahora bien, la necesidad de abandonar el Laboratorio implica una serie de actividades no indiferentes, que se evaluarán como una nueva oportunidad para el actual sector de la metrología.

Definición de "Metrotrónica

De ahí la necesidad de identificar con un término una serie de acciones, pensamientos, reglas y tecnologías, de manera que puedan asumir un alcance y una forma definidos. Me tomé la libertad de crear el neologismo"Metrotronics"para identificar todo lo que está dentro del alcance de lala adaptación de los instrumentos metrológicos para que puedan funcionar directa y eficazmente en un entorno de producción industrial. Metrotrónica es una palabra compuesta de metro(logia) y (meca)tronica.

La metrología es la ciencia que tiene como objeto el estudio de temas relacionados con la medición de las cantidades físicas (ref. Enciclopedia Treccani en línea) y, según la definición del VIM, el artículo 2.2, es la ciencia de la medición y sus aplicaciones.

Mecatrónica es una palabra compuesta de meca(nica) y (elet)tronica y significa "ciencia que viene dela integración entre la mecánica y la electrónica a fin de diseñar, desarrollar y controlar sistemas y procesos con un alto nivel de automatización e integración” (ref. Enciclopedia Treccani en línea). Muchas empresas que producen equipos de medición están invirtiendo una gran parte de sus recursos de I+D en esta área.

5 aspectos clave de la medición automática en un entorno no controlado.

1. La metrotrónica y el objeto

En primer lugar, la imposibilidad de controlar todo lo que fue controlado en un ambiente de laboratorio y podría afectan al objeto medidoConcretamente, la influencia de las cantidades no controladas será más o menos crítica según el tipo de medición que se realice. Si tengo que medir un objeto metálico, me concentraré más en los aspectos relacionados con la temperatura y no, por ejemplo, en los relacionados con el porcentaje de humedad del aire.

2. La metrotrónica y el instrumento

En segundo lugar, consideramos la incapacidad de controlar todo lo que fue controlado en un ambiente de laboratorio y podría afectan al instrumento de mediciónEn este caso, mucho depende de la herramienta que planeemos usar. A menudo las tensiones dinámicas como las vibraciones ambientales y las variaciones de iluminación (para los sistemas de medición óptica) son dos características a analizar.

3. La metrotrónica y el medio ambiente

En tercer lugar consideramos la dificultad o incapacidad de preparar el objeto a medir de manera óptima y controlada con el que lo preparas en el laboratorio. El aspecto rápido y repetitivo de la medición implica su automatismo. En los laboratorios hay operadores especializados que preparan el objeto para la medición, una operación fundamental y compleja que, si se realiza mediante un mecanismo automático de forma inadecuada, puede dar lugar a mediciones incorrectas. El más trivial de los problemas a tratar es la falta o la limpieza incompleta de la pieza.

4. La metrotrónica y la velocidad

En cuarto lugar el velocidad de medición. Medir una pieza en unos pocos segundos y realizar cientos de dimensiones por segundo es a menudo la norma de estas máquinas. Un gran número de instrumentos de medición no son capaces de realizar la medición con suficiente rapidez. Hay dos razones para esto problema tecnológico relacionado con el instrumento o un problema del método de medición. Por ejemplo, se pueden utilizar varios métodos para medir la dureza de un material (Brinell, Vickers, Rockwell), basándose en la medición de la resistencia que un cuerpo hace para penetrar en otro cuerpo. Un parámetro importante en estas mediciones es el tiempo que tarda el penetrador en actuar sobre el objeto.

Para tener una escala conforme a la ISO, este tiempo es del orden de unos pocos segundos, demasiado alto (incluso órdenes de magnitud) para las mediciones en línea. Este es un ejemplo clásico de una norma de medición diseñada para una medición de laboratorio.

5. Metrotrónica, repetibilidad y precisión

Como quinto y último aspecto consideramos el necesidad de medir la repetibilidad y la precisión en tiempo real si es posible. En un entorno industrial, la pérdida de precisión de los instrumentos es, en promedio, mayor que en el Laboratorio, por lo que es esencial conocer la repetibilidad y la precisión reales del instrumento. A continuación se presenta un caso que ilustra una posible solución.

Tecnologías VEA, aplicación de la metrotrónica.

Ya a partir de estos aspectos clave de la medición automática se puede enfocar claramente una de las peculiaridades de la MetrotronicsEs una ciencia que trae consigo la evaluación considerada de varios aspectos metrológicos y las incertidumbres combinadas generadas por la medición de diferentes cantidades físicas.

planta de control de calidad y medición micrométrica de los pistones

Informo de la experiencia de un sistema de medición micrométricarecientemente hecho por VEA, que realiza medidas en la línea de producción de objetos cilíndricos de aproximadamente 40 mm de diámetro, midiendo una parte cada 3 segundos y la precisión de medición requerida es de 4 µm.

Las piezas salen de una lavadora y se secan con chorros de aire caliente; cada pistón sale con una temperatura diferente, con excursiones de hasta 40 °C, lo que implica unos 38 µm de expansión térmica.

Aspecto térmico

Se hicieron ad hoc sensores térmicos de alta velocidadporque los que estaban en el mercado no eran lo suficientemente rápidos, y un algoritmo de Compensación de temperatura de cuádruple etapa con autocalibraciónque tiene en cuenta la temperatura ambiente, la temperatura de la pieza de trabajo, el indicador y el sensor óptico que hace la medición.

Pérdida de precisión

A fin de detectar la pérdida de precisión de los instrumentos, se ha adoptado un sistema de autocalibración, que contiene internamente medidores de referencia, con un procedimiento automático para comprobar las variaciones. Las vibraciones en el medio ambiente a veces pueden causar mediciones incorrectas.

El uso de una tecnología patentada particular, llamada MSA (Precisión micro estabilizada), le permite detectar en tiempo real la desviación estándar de una medida determinada. De ella se puede deducir la repetibilidad del instrumento y, en caso de una gran desviación, se puede decidir repetir la medición, también porque las vibraciones son a menudo fenómenos momentáneos. En las plantas en construcción hay una tendencia a mejorar la precisión de los sistemas aumentando las interacciones entre las diferentes cantidades físicaspor ejemplo, con la introducción de acelerómetros o dispositivos que permiten analizar el índice de reflexión de los objetos que se van a medir.

Metrotrónica y metrología

Concluyo esta "introducción" a la metrotrónica con algunas ideas que merecen un estudio más profundo.

La cantidad de información generada por los sistemas de medición en línea permite mejorar el proceso de producción de forma automáticaa través de un proceso de retroalimentación apropiado. Además, estas tecnologías están totalmente cubiertas por la nueva financiación del Plan Estratégico Nacional. INDUSTRIA 4.0que podría ser una buena oportunidad para muchas empresas.

Los sistemas de medición presentes en las líneas de producción siguen siendo principalmente soluciones manuales o, si están automatizados, que no tienen en cuenta los factores y aspectos ambientales antes mencionados, lo que muestra un gran margen de mejora. Para parafrasear un famoso dicho, podría decir que "detrás de un gran metrología siempre hay un gran metrología", porque las dos figuras son fuertemente complementarias: el metrólogo posee el conocimiento para identificar las incertidumbresel metrotronic tiene la capacidad de encontrar el soluciones a las incertidumbres identificadas.

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