Deriva de medición al cambiar la altura de la pieza
Un sistema que mide con repetibilidad de dos micras en el banco de pruebas empieza a dispersarse cuando pasa a la línea. La pieza es la misma, la iluminación es la misma y el objetivo no se ha tocado. Lo que cambió es que las piezas de producción no son planas como las del banco. Esta nota explica cómo separar los dos tipos de deriva que aparecen en ese escenario, porque exigen correcciones opuestas.
Qué deriva se está viendo en realidad
Cuando una pieza se acerca o se aleja del objetivo, un objetivo convencional cambia de aumento y todas las dimensiones medidas se escalan ligeramente. Un objetivo telecéntrico está diseñado para mantener el aumento constante dentro de un rango de profundidad limitado, y por eso se especifica para piezas con variación de altura.
La deriva que sobrevive a ese diseño casi nunca es un error de aumento. O bien la pieza ha salido del rango telecéntrico, o bien el umbral de detección de borde se ha desplazado porque cambió el enfoque. Son dos causas distintas y se corrigen de forma distinta.
El rango telecéntrico es finito y se puede medir
La telecentricidad solo se mantiene dentro de la profundidad de campo. En la gama telecéntrica de POMEAS esa profundidad va de 0,017 mm a 172 mm según el modelo, es decir, abarca cuatro órdenes de magnitud. Un modelo de aumento alto tiene una profundidad de campo muy estrecha, de modo que un cambio de altura trivial para un modelo de aumento bajo puede sacar al modelo de aumento alto de su zona telecéntrica.
Esta es la razón más frecuente de que un sistema que funcionaba en el banco derive en línea: en el banco las piezas eran nominalmente planas, en producción no lo son. Antes de cambiar de objetivo conviene medir cuánta altura varía realmente la pieza, incluyendo rebabas, radio de plegado y tolerancia de apilado.
La prueba de las tres alturas
Se mide un patrón conocido a tres alturas sin cambiar nada más que la altura, y se comparan las dimensiones obtenidas.
| Observación | Interpretación | Corrección |
|---|
| Todas las dimensiones se escalan en la misma proporción | Deriva de aumento: la pieza sale del rango telecéntrico | Reducir la variación de altura con utillaje o elegir un modelo con más profundidad de campo |
| Algunos bordes se desplazan y otros no, o el borde se vuelve más blando | Deriva de foco: afecta a la detección de borde | Añadir autofoco o estabilizar la geometría de iluminación |
| Sin cambios al variar la altura | El rango telecéntrico cubre la variación real | Buscar la causa de la dispersión en otro sitio: iluminación, utillaje, algoritmo |
Esta prueba se hace antes de cualquier cambio de hardware, porque un ajuste de software sobre una deriva de aumento no corrige el error de escala.
Corrección de la deriva de aumento
Hay dos caminos: reducir la variación de altura con un utillaje de apoyo, o elegir un modelo con mayor profundidad de campo al aumento requerido. La segunda opción tiene un coste óptico conocido: profundidad de campo y resolución se intercambian, de modo que un modelo con más profundidad tendrá una resolución en el espacio objeto más gruesa. En la gama POMEAS la resolución va de 1,1 a 398 micrómetros.
La elección correcta es el modelo cuya resolución siga siendo suficiente mientras su profundidad de campo cubre la variación real de altura. Esa combinación se comprueba familia por familia de piezas y no se puede dar por buena a partir de la ficha del catálogo.
Corrección de la deriva de foco
Si el aumento es estable pero los bordes se vuelven blandos, el problema es que la pieza sale de la zona de enfoque nítido aunque siga dentro de la zona telecéntrica. La corrección pasa por añadir un eje de autofoco o por estabilizar la luz para que el contraste del borde no dependa del enfoque.
Una causa habitual es una iluminación muy angulada: al cambiar la altura, la sombra cae en otro punto del borde y el detector interpreta otra posición como borde. En piezas con paredes altas o con chaflán, esa sensibilidad es mayor que la del propio objetivo.
Qué dice y qué no dice la cifra de telecentricidad
La telecentricidad especificada, que en la gama POMEAS se sitúa entre 0,02 y 0,04 grados en los modelos donde se declara, describe cuán paralelos son los rayos principales. Acota el cambio de aumento por milímetro de altura. No indica el rango de profundidad en el que eso se mantiene, y no cubre los efectos de enfoque. Ambos datos hay que tomarlos de la profundidad de campo y de la resolución del modelo concreto.
Preguntas frecuentes
¿Un objetivo telecéntrico elimina la deriva de medición con la altura?
Reduce la deriva de aumento, pero solo dentro de su rango telecéntrico. Fuera de ese rango la deriva reaparece con la misma lógica que en un objetivo convencional.
¿Cómo sé si la pieza ha salido del rango telecéntrico?
Midiendo un patrón conocido a varias alturas. Si todas las dimensiones se escalan en la misma proporción, la pieza está fuera del rango telecéntrico.
¿Cuál es la profundidad de campo de un telecéntrico POMEAS?
Depende del modelo: en la gama va de 0,017 mm a 172 mm. Profundidad de campo y resolución se intercambian, así que no se puede maximizar ambas a la vez.
¿Basta con añadir autofoco para corregir la deriva?
Solo para la deriva de foco. Si hay deriva de aumento, el autofoco no corrige el error de escala: la pieza debe permanecer dentro del rango telecéntrico.
Lecturas relacionadas
Para fijar el modelo antes de comprometer una tolerancia, la guía de cómo elegir un objetivo telecéntrico por FOV, WD y DOF y el cálculo de aumento, FOV y distancia de trabajo. Si el problema aparece como borde duplicado y no como deriva, conviene revisar la nota sobre telecéntrico frente a objetivo FA y comparar con la familia de objetivos zoom industriales cuando el campo deba variar.