L A R EPRESENTACIÓN DEL SISTEMA REAL : EL MODELO DE

VERIFICACIÓN

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El trabajo del planificador de procesos de inspección comienza, normalmente, con un acercamiento a la geometría nominal de la pieza y a las especificaciones de tolerancias expresadas en los correspondientes planos, valorando los posibles defectos que puede presentar, y sigue con el análisis de los operadores establecidos para estas especificaciones y con la búsqueda de elementos de referencia sobre los que obtener las desviaciones, que permitirán conocer los valores de las características. Esta búsqueda es fundamental para la fase posterior de definición del plan de inspección, porque estos elementos de referencia están directamente vinculados con las características cinemáticas y geométricas de los equipos o instrumentos de medida, que determinan las operaciones de medida que se pueden realizar.

Por lo tanto, el planificador trabaja con dos realidades geométricas, la de la pieza a verificar y la del recurso metrológico, que se analizan a continuación.

3.6.1.1 E

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En el segundo apartado ya se comentó que el análisis y la comprensión de los sistemas reales se basa en el postulado de que existen dos mundos: el mundo físico (real) y el mundo abstracto (modelos). También se vio que en los procesos de simulación y especificación los modelos utilizados resultan de la simplificación del modelo primitivo (de piel), que solo representa una de las instancias imaginadas del modelo de piel, que

debería contemplar toda una infinidad de representaciones posibles. Además, también se ha visto que la norma GPS establece que el modelo de piel está representado por una geometría continua.

Pues bien, estas nociones e hipótesis de esos dominios no coinciden con los del de la verificación, donde el modelo de piel se vincula a una instancia del real y se construye en base a la información resultante del proceso de medición. Esto es lo que también se desprende de lo establecido por la norma GPS, que indica que la geometría de una pieza existe en tres “mundos” distintos: el mundo de las especificaciones, donde el diseñador imagina diferentes representaciones de la pieza futura; el mundo de la propia pieza, el mundo físico; y el mundo de la verificación, donde se emplea una representación de la pieza dada a través del muestreo con instrumentos de medida. Como consecuencia de esta asunción, en la norma se proponen tres modelos de superficie para representar las interfaces completas de una pieza con su entorno: el nominal, el de especificación y el de verificación (Figura 3.13).

a b c

Modelo de superficie. a) Nominal b) Especificación c) Verificación

Figura 3.13 Modelos de superficie [de Ma et ál., 2007].

Además, en la literatura especializada, de igual manera que en la norma GPS, se sobreentiende que el modelo de verificación primitivo es un modelo de geometría discreta, que está constituido por un conjunto de puntos obtenidos mediante muestreo con equipos de medición. Sin embargo, esto es solo verdad cuando se utilizan sistemas metrológicos desarrollados basados, por ejemplo, en la medición por coordenadas con sondas mecánicas u ópticas. Cuando se utiliza cierta metrología básica (pie de rey, micrómetros, goniómetros, reglas de senos, etc.) el modelo primitivo resultante del proceso de verificación es un modelo mucho más simple, porque con la información obtenida solo se puede obtener un modelo con desviaciones (variaciones) dimensionales que se asemeja al nominal. Por ejemplo, cuando un elemento geométrico de tamaño se mide con un micrómetro de bocas planas, la medida que se obtiene solo permite obtener información sobre la distancia entre elementos ideales recortados (generatrices o planos del tamaño de las bocas) que se supone que se mantienen paralelos y que no tienen defectos de forma. Se trata de un proceso de verificación simple, en este caso de longitud, que puede proporcionar directamente el valor del atributo especificado pero que asume algunas hipótesis arriesgadas: a) que los defectos de orientación existentes entre los elementos geométricos sobre los que se mide y los defectos de forma de ambos elementos se presumen bajos; y b) que el valor de la dimensión obtenida no se encontrará cerca de los límites establecidos. En la buena práctica metrológica, cuando asumiéndose el principio de envolvente la medida obtenida está cerca de ese límite, se aconseja aplicar un método de medida más desarrollado, que proporcione mayor información sobre la geometría real y que por lo tanto permita obtener un modelo primitivo más desarrollado y cercano al real, eliminando la duda del cumplimiento de las hipótesis antes mencionadas.

Por lo tanto, el modelo primitivo de la medición puede corresponder a diferentes tipos de geometrías, resultantes de la extracción:

 modelos discretos de piel con defectos (superficies integrales o derivadas), formadas por puntos o teselas, obtenidas mediante MMC o equipos de medición óptica;

 modelos discretos de líneas con defectos (perfiles de la superficie o líneas derivadas), formadas por puntos o segmentos obtenidos mediante metrología de perfiles/formas o de textura de superficies;

 modelos ideales con defectos dimensionales, unos modelos de piel que mantienen la forma del nominal y que se construyen con las medidas obtenidas mediante equipos que proporcionan una medida concreta de distancia o ángulo (directa o indirecta) o el margen de variación de estas obtenido mediante un barrido (ver apartado 3.6.3).

Pero además, en el caso de que estos modelos primitivos sean discretos el operador de verificación establece unos modelos simplificados: a) modelos de superficies/perfiles continuas, que se pueden obtener por reconstrucción (operaciones de ajuste e interpolación) de los primitivos con el objetivo de obtener puntos que coincidan con los puntos de muestreo establecidos en la especificación; b) modelos de superficies ideales con defectos dimensionales; c) modelos de superficies ideales con defectos angulares; y d) modelos de elementos ideales con defectos derivados de los anteriores.

Los de tipo b) y c) pueden considerarse equivalentes a los modelos de piel con defecto de Costadoat y los de tipo d) a los de esqueleto con defectos del mismo autor, estudiados en el subapartado 3.3.2. Los de simulación se construyen en base a geometrías ideales con defectos dimensionales y angulares, en este caso infinitos, construidos a partir de los modelos nominales mientras que los de verificación se construyen en base a elementos sustitutos y derivados resultantes de los primitivos de verificación. Como ya se comentó en el subapartado 3.3.2, Costadoat demostró en su tesis doctoral la posibilidad de hacer equivalentes los elementos ideales con defectos con los sustitutos de especificación, pero no los confundía. Esto último también es de aplicación para la especificación y la verificación porque, aunque los elementos sustitutos y derivados de la verificación tengan que ser reflejo de los de la especificación, los dos son independientes y tienen existencias diferentes, de igual forma que ocurre con los operadores de verificación y especificación.

Otra diferencia entre el proceso de simplificación seguido en la simulación y el de la especificación/verificación, es que en el caso de estos últimos no se pretende obtener un modelo final (de simulación). En la verificación, como en la especificación, la simplificación del modelo de piel pretende obtener modelos ideales (integrales o derivados) que sirvan para poder establecer los valores o resultados de la medida o las características especificadas, que se establecen en muchos casos entre modelos.

3.6.1.2 E

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Como ya se ha comentado en la introducción de este subapartado, en la medición también participan geometrías reales pertenecientes al recurso de medida (instrumento o equipo), como por ejemplo superficies de un mármol, de unas pinzas de sujeción, etc. Se trata de unas geometrías, normalmente de elevada precisión, que se tratan como modelos primitivos ideales y que son conocidas en el dominio metrológico como geometrías de materialización (embodiments). Un adjetivo que, como se verá a continuación, también se atribuye a otras geometrías ideales que tienen la misma geometría nominal que la geometría de la pieza con las que se vinculan y que se utilizan como referencia en la medida, obteniéndose respecto a ellas las desviaciones de las geometrías de la pieza.

Estas geometrías de referencia, que como ya se acaba de indicar se materializan en el equipo de medida, pueden ser de los siguientes tipos: a) geometrías de materialización cinemática, que son geometrías ideales generadas por los movimientos de las guías del equipo de medida; b) geometrías calculadas, que se obtienen mediante operaciones matemáticas de asociación, realizadas en base a criterios como el de mínimos cuadrados, mínimo diámetro exterior, etc.; c) geometrías de materialización de posicionamiento, pertenecientes a las pletinas, mandrinos, pinzas de precisión, utillajes de precisión, etc. utilizadas para este posicionamiento. Sobre estas últimas interesa indicar que, siempre que sea posible y no se presenten complicaciones excesivas para su materialización, lo normal es elegirlas para que tengan correspondencia con alguno de los datums establecidos en la especificación sobre las geometrías objeto de medida. Pero cuando esa condición no se da o en muchos casos por conveniencia, el planificador puede seleccionar otras aunque ello pueda implicar la necesidad de obtener más geometrías calculadas para los datums especificados no materializados. Las posibles soluciones establecidas dependerán en gran medida de los datums especificados en la pieza, la complejidad de esta y la flexibilidad de los equipos disponibles para la medida.

Estas geometrías de referencia, reales o ficticias, al actuar como el elemento básico para obtener las desviaciones, tienen una marcada influencia en la verificación. Además, cada una vendrá expresada en un sistema de coordenadas concreto, perteneciente al equipo de medición. Por otra parte, cada una de las seleccionadas tiene que poseer el número mínimo de g.d.l. activos requeridos para medir las desviaciones involucradas en las especificaciones.

En el proceso de determinación del plan de medida, la consideración de diferentes geometrías de referencia factibles para un determinado equipo y configuraciones es fundamental. De ello depende el número de subfases necesarias para verificar la pieza y la posibilidad de minimizar tanto este número como el de las alineaciones necesarias para cada una de estas sujeciones. Con las alineaciones se busca que los elementos de situación de las geometrías de materialización cinemática, de posicionamiento o calculadas, coincidan al máximo con los elementos sustitutos de las geometrías reales de la pieza. Al respecto, conviene tener presente que los equipos que permiten obtener geometrías de materialización calculadas, como las MMC, tienen mayores posibilidades para extraer información de muchas geometrías. Esta versatilidad, que permite disminuir el número de subfases, es una de las causas por las que este tipo de equipos, en sus diferentes versiones, son cada vez más utilizados.