WM | RS-C - Medición de la rugosidad óptica y de corta coherencia

Además de la precisión dimensional y la desviación posicional, la rugosidad se está convirtiendo cada vez más en el centro de la garantía de calidad en la producción de componentes. Las propiedades funcionales y las estructuras de las superficies de los componentes deben probarse para garantizar propiedades como la estanqueidad, la lubricación, la fricción o el comportamiento de desgaste. Por lo tanto, las estructuras microscópicas se miden cada vez más en el entorno MMC y se caracterizan con la ayuda de los parámetros de rugosidad.

Publicado en inVISION en septiembre de 2020

Sin embargo, los parámetros de rugosidad conocidos, basados en el perfil, Ra y Rz, sólo proporcionan información limitada debido al método de cálculo. Por lo tanto, es necesario derivar adicionalmente parámetros orientados a la función a partir de los datos de medición, que se basan en el análisis de la distribución del material (por ejemplo, Rk, Rpk y Rvk), y considerar adicionalmente los parámetros 3D (por ejemplo, Sa o Sz). Estos últimos tienen una clara ventaja sobre el principio de medición basado en el perfil de las sondas táctiles debido a la medición bidimensional y a una mejor evaluación estadística. Esta es una de las razones por las que la óptica está ganando cada vez más aceptación en las aplicaciones industriales.

Para tener en cuenta esta tendencia en el entorno de MMC, resulta ventajoso no sólo determinar las desviaciones de forma y posición, sino también poder evaluar la calidad de la superficie de forma microscópica en el marco de procesos de medición automatizados. Con la ayuda de las MMC, se crea una referencia 3D de la pieza o del proceso de fabricación y, por tanto, se establece una referencia de la geometría del componente. El nuevo sensor WENZEL WM | RS-C es ideal para su uso en este ámbito de aplicación.

Figura 1: Interferómetro de luz blanca WM | RS-C para medir la rugosidad y las microestructuras en vista detallada

Para la medición óptica y no destructiva de topografías, el sensor tiene interesantes puntos de venta únicos: El WM | RS-C es un interferómetro de medición de área con resolución FULL HD (1920 X 1080), que combina la resolución vertical extrema de un interferómetro (en el rango nanométrico) con una resolución lateral extrema de sólo 55 nm (objetivo 100X). El sensor funciona opcionalmente con un accionamiento piezoeléctrico o un actuador externo y puede resolver ópticamente las microestructuras más finas hasta el límite de difracción física. Estas estructuras finas no pueden detectarse ni de lejos con sondas de medición destructivas debido a la presión hertziana y al filtrado del perfil morfológico (causado por radios de punta de sonda comparativamente grandes, de 2 a 5 µm). Este hecho hace que el sensor sea interesante para numerosas aplicaciones, como la medición de superficies rectificadas, pulidas, lapeadas o bruñidas. Las aplicaciones de la tecnología de semiconductores, la producción de obleas, la microestructuración técnica y la tecnología médica completan el rango de uso del sensor, incluso en áreas de aplicación muy exigentes. Gracias al principio de medición bidimensional, el sensor también permite una evaluación estadística mucho mejor de las superficies en comparación con los sistemas de medición táctil. Este conocimiento está ganando gradualmente aceptación en las aplicaciones industriales y también está influyendo en la normalización de la rugosidad, por ejemplo (la normalización de los parámetros de rugosidad en 3D).

El WM | RS-C permite medir y exportar topografías, nubes de puntos y mallas STL trianguladas con más de 4 millones de triángulos por cada medición. Los datos de medición pueden proporcionarse en un tiempo de medición inferior a 30 segundos. Por último, se llevan a cabo análisis de rugosidad en 2D y 3D según la norma DIN EN ISO específicamente sobre la base de los datos de medición y se emiten los parámetros de rugosidad en forma de informe.

Figura 2: Representación ejemplar de superficies microscópicas medidas con el nuevo sensor de rugosidad WENZEL WM | RS-C. Arriba a la izquierda: Norma de rugosidad superfina. Arriba a la derecha: Estándar de ajuste de profundidad (estándar de ranura con una profundidad de ranura de 75 nm). Abajo a la izquierda: Aluminio molido. Abajo a la derecha: Escala de vidrio con estructura periódica.

Otra característica especial de la WM | RS-C es su tamaño, que se ha conseguido optimizando la trayectoria del haz: El sensor no es más grande que un teléfono inteligente estándar y, gracias a la interfaz Gigabit Ethernet compatible con el sector, puede adaptarse rápida y fácilmente a las MMC existentes. Los nuevos algoritmos de evaluación permiten medir incluso en presencia de vibraciones de la máquina o del entorno, lo que promete un enorme potencial, especialmente en el entorno de fabricación. Esto permite utilizar el sensor en MMC como WENZEL LH, WENZEL CORE o en brazos robóticos en el área de producción. Gracias a la adaptación opcional MMC, también es posible crear una referencia de coordenadas global entre la topografía microscópica y el sistema de coordenadas de la máquina o de la pieza. Por consiguiente, también son posibles las aplicaciones multisensor en distintos rangos de escala.

Además de los aspectos técnicos, el software de control y evaluación del WM | RS-C es otro elemento central en el uso práctico del sensor: El sensor se maneja con el software WM | PointMaster. Esto proporciona su propio módulo para la adquisición de datos y el control de los sensores. El software también incluye su propia herramienta de rugosidad y evaluación, que puede utilizarse para analizar la rugosidad de las superficies de acuerdo con las normas. Con la ayuda del software se pueden definir interactivamente secciones de perfil y curvas spline en la superficie. En consecuencia, es posible realizar análisis de rugosidad que van mucho más allá de las evaluaciones puramente lineales. Las normas aplicadas incluyen la DIN EN ISO 16610 (para el filtrado conforme a la norma), la DIN EN ISO 4287 (para el cálculo de parámetros de rugosidad como Ra y Rz), así como la DIN EN ISO 13565 (para el cálculo de parámetros basados en Abbott como Rk, Rvk y Rpk). Además, es posible realizar análisis de las nubes de puntos medidos o de las mallas STL (por ejemplo, de micro superficies) sin restricciones.