Diseño de procesos industriales incorporando escaneo láser

Mediante la tecnología 3D scanner se llevan a cabo análisis de objetos en tiempo real, capturando datos sobre la forma e incluso la apariencia (por ejemplo, el color), y construir a partir de estos datos modelos tridimensionales digitales. En el proceso de escaneo láser una línea láser estructurada se hace pasar por el objeto con el objetivo de colectar datos tridimensionales. Los datos de superficie son capturados por un sensor de la cámara montado en el escáner láser, y se registran con exactitud los untos 3D en el espacio.

Debido a lo avanzado y variable de esta tecnología, vamos a basar esta exposición en la información detallada que suministran los fabricantes.

APLICACIONES EN LA INDUSTRIA

En la industria esta tecnología se usa para tres aplicaciones diferentes:

• Ingeniería inversa. Mediante el análisis de su estructura, función y operación; se descubren los principios tecnológicos de un mecanismo, objeto o sistema El propósito es reducir las decisiones de diseño a partir del estudio de productos finales (ver Aplicación práctica de la modelización híbrida en ingeniería inversa). En los últimos años, la ingeniería inversa ha sido una herramienta muy útil para disminuir el tiempo empleado en resolver problemas de ingeniería.
• Prototipaje.
• Control de calidad (Ver Mejorando la calidad del producto. Implanta un TQM).

En la industria esta tecnología se usa para tres aplicaciones diferentes:

EQUIPAMIENTO

El equipamiento láser puede ser de varios tipos:

• Equipos manuales: Se usan para objetos de pequeño tamaño con detalles moderados o intrincados.
• Cámara de escaneo laser 3D: Se utiliza para objetos de tamaño medio o grande y con detalle moderado. Son equipos que no requieren contacto con el objeto, y proporcionan excelentes soluciones a alta velocidad y fiabilidad. La captura de las imágenes puede hacerse colocando la cámara en una posición estática o utilizándola como una cámara digital normal.
• Escáner laser de rango largo: Este equipo se utiliza para grandes objetos (aproximadamente hasta veinte metros) con detalles moderados. Es excelente para barcos, infraestructuras, espacios abiertos, etc.
• Escáner basado en CMM convencional: Esta tecnología se utiliza con los objetos más pequeños y los detalles más intrincados.

¿PODEMOS USAR ESCANEADO LÁSER EN NUESTRA APLICACIÓN?

Las tecnologías disponibles para construir estos modelos de escaneo 3D son numerosas, cada una con sus propias limitaciones, ventajas y costes. Consecuentemente, antes de plantearse algo serio, deberemos hacer un estudio minucioso de la utilidad de esta tecnología en nuestra aplicación. En este enlace podemos ver un resumen de las características de estos productos.

Las decisiones deben tomarse una vez se haya valorado en conjunto el proceso, teniendo en cuenta variables como:

• Seguridad. Debe realizarse un análisis de seguridad del proceso para tener en cuenta los riesgos que esta tecnología puede suponer para el personal de planta.
• Funcionamiento del proceso. Fases del proyecto, estrategias de contratación, restricciones, etc.
• Complejidad. Debe evaluarse tanto la complejidad de los diseños como la complejidad de la construcción.
• Localización.
• Personal.

Analizando nuestra posible aplicación es muy posible que veamos que el escaneo láser es ya una opción apropiada, que aporta beneficios, por ejemplo, en la planificación de proyectos, en el diseño, en la exactitud de los datos, disponibilidad de información, y en aspectos operacionales. La seguridad es también un beneficio, que a veces se desestima, pero con es esta tecnología es factible reducir sustancialmente el tiempo que el personal está expuesto a condiciones ambientales peligrosas. En proyectos a realizar en localizaciones remotas o peligrosas, la información que puede necesitar un trabajo de semanas para conseguirla, puede obtenerse ahora en pocos días. La accesibilidad dentro de la planta es otra consideración que debe tenerse en cuenta, pues la posición del escáner puede situarse hasta a 300 m del punto inspeccionado. Los beneficios para diseño de procesos que pueden obtenerse con la información que está disponible tras un escaneo láser son incalculables. Muchos procesos industriales, requieren a menudo la reiteración para conseguir encontrar la solución óptima, y con esta tecnología el diseño consigue simplificarse sustancialmente.

El uso del escáner láser y modelos 3D son de los aspectos más recientes a tener en cuenta en los procesos de diseño de plantas industriales y sistemas de tuberías. El escaneo láser combinado con la visión de burbuja fotográfica, da un rápido y fácil acceso a toda la planta, con un ahorro de tiempo potencial significativo. No sólo la información está rápidamente disponible sino que también es fácil el acceso a toda la planta, con un ahorro de tiempo potencial significativo. El escaneo láser permite que el tamaño de las conducciones, válvulas de control, medidores de caudal, dimensiones del equipo, etc., pueda ser controlado y sus valores confirmados respecto a la documentación existente. El ingeniero obtiene datos exactos y fiables para proceder en el proceso de diseño. En circuitos hidráulicos críticos, como los de los reactores, los modelos en 3D sirven para confirmar la exactitud de sus dimensiones.

La información de una planta existente puede obtenerse con el mayor rigor y usarse posteriormente para el diseño de nuevas plantas, lo que es muy interesante, por ejemplo, en el sector de los hidrocarburos, y especialmente en refinerías.

ALGUNOS FABRICANTES

Entre los fabricantes de esta tecnología hemos seleccionado los siguientes:

• Delcam: Esta compañía británica es uno de los principales suministradores del mundo de soluciones CADCAM avanzadas para la industria de la fabricación.
• Directdimensions: Este fabricante ofrece soluciones de escaneo láser, ingeniería inversa y modelización digital.
• Geomagic: dispone de software de inspección automatizado que acelera los procesos, proporciona un análisis en profundidad y garantiza la repetibilidad. Es una de las empresas líderes en tecnología DSSP.
• Reverse-it: Proporciona productos de software de ingeniería inversa.

Bibliografía:

• 2007 Laser Scanning/Reverse Engineering Vendors. Reference Guide.
• Capturing a competitive edge through Digital Shape Sampling & Processing (DSSP). SME Blue Book Series.
• Laser scanning. A manufacturing guide.
• Process design benefits of laser scanning.

Palabras clave: 3D scanner, reverse engineering, quality control, advanced CADCAM solutions for manufacturing industry, digital modeling, CMM-Based Scanning.