Inspección de planitud de piezas plásticas transparentes: lo que muestran realmente dos conjuntos de datos
La planitud es una de esas tolerancias geométricas que todos dan por entendidas hasta que un informe llega a la mesa y nadie coincide en qué significa el número. El motivo es estructural: la planitud no se lee en una escala. Es una magnitud derivada. Se toma un conjunto de puntos sobre la superficie, se ajusta un plano ideal entre ellos bajo alguna regla y solo entonces se obtiene un número.
Cambie cualquier eslabón de esa cadena y el número cambia. A continuación hay un conjunto de datos de inspección real, procedente de la evaluación de una muestra de cliente, reproducido sin adornos. Todas las cifras de este artículo se remontan a los dos archivos en bruto que exportó el software de medición. No embellecemos el resultado y no hablamos por el equipo.
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Sistema de medicion flash capturando puntos en una pieza de plastico transparente (foto tomada durante el proyecto)
El problema que esta medición debía resolver
La pieza de trabajo es un componente estructural de plástico transparente, suministrado como pieza izquierda y derecha, y debe confirmarse antes del montaje. La dificultad no es si se puede fotografiar. Son tres cosas a la vez.
Primero, el material transmite luz. Una sonda de contacto corre el riesgo de deformar una superficie relativamente blanda, y la imagen convencional tiene dificultades para fijar un borde cuando el fondo se transparenta. Segundo, varias zonas distintas de la pieza requieren evaluación y no comparten una única referencia de altura. Tercero, lo que necesita el taller es un criterio repetible, no una descripción puntual de lo que alguien vio esa mañana.
Bajo esas restricciones se configuró la evaluación con muestreo óptico sin contacto, con dos zonas de planitud independientes definidas dentro de un mismo programa de medición, de modo que áreas diferentes de la pieza pudieran puntuarse por separado. Cada pieza se midió después seis veces para observar la dispersión de las lecturas bajo una única condición de amarre.
Qué contiene realmente la tabla de datos
La tabla exportada tiene dos regiones. La región superior contiene los estadísticos de resumen; la región inferior contiene los registros individuales. Entender esa división es el requisito previo para leer cualquier informe de inspección.
La región de estadísticos: una serie resumida
La región de estadísticos se organiza por zona de evaluación. Para cada zona informa del número de mediciones válidas, los recuentos OK y NG y la tasa de NG, el valor de diseño, los límites de especificación superior e inferior, máximo y mínimo, media, rango, desviación estándar y sus múltiplos, además de Cp y Cpk. Cada columna corresponde a una zona de evaluación, no a un punto físico.
La región de detalle: cada lectura individual
La región de detalle registra cada ciclo cronológicamente: marca de tiempo, el veredicto de aprobado o rechazado que emitió el software, un número de secuencia y la lectura producida para cada zona en ese ciclo. Todos los estadísticos anteriores se calculan a partir de estos valores brutos. Por tanto, cuando un estadístico resulta extraño, la comprobación más rápida es siempre volver a la región de detalle.
Los datos medidos
Dos piezas, cada una con su propio programa, seis mediciones válidas cada una. Todos los valores siguientes se toman literalmente de la región de estadísticos. Las unidades son milímetros.
Estadísticos de resumen de las dos series (fuente: región de estadísticos de los dos archivos de datos de inspección en bruto)| Estadístico | Derecha, zona 001 | Derecha, zona 002 | Izquierda, zona 001 | Izquierda, zona 002 |
|---|
| Mediciones válidas | 6 | 6 | 6 | 6 |
| OK / NG | 0 / 6 | 6 / 0 | 0 / 6 | 6 / 0 |
| Límite de especificación superior | 0.0500 | 0.0500 | 0.05 | 0.05 |
| Máximo | 0.1447 | 0.0069 | 0.0891 | 0.005 |
| Mínimo | 0.1359 | 0.0052 | 0.0831 | 0.0036 |
| Media | 0.1403 | 0.0060 | 0.0852 | 0.0045 |
| Rango (máx - mín) | 0.0088 | 0.0017 | 0.006 | 0.0014 |
| Desviación estándar | 0.003156 | 0.000588 | 0.004022 | 0.000456 |
| Cpk | -9.532584 | 24.949094 | -2.784232 | 33.262189 |
| Veredicto del software | NG | OK | NG | OK |
Los dos archivos se exportaron con formato decimal distinto: el archivo de la derecha usa cuatro decimales fijos y el de la izquierda usa la precisión nativa de salida. Reproducimos ambos literalmente en lugar de rellenar o redondear, porque normalizar el texto cambiaría lo que quedó registrado.
Tres conclusiones que vale la pena retener
Uno: dos zonas en la misma pieza, dos veredictos opuestos
La zona 001 de la pieza derecha promedia 0.1403 mm y falla en los seis ciclos. La zona 002 de la misma pieza promedia 0.0060 mm y aprueba los seis. La pieza izquierda se comporta de forma idéntica en cuanto al tipo: 0.0852 mm frente a 0.0045 mm. La diferencia supera un factor de veinte en la pieza derecha y ronda un factor de diecinueve en la izquierda.
La lección práctica es esta: bajo un mismo amarre, en un mismo programa, áreas distintas de una sola pieza pueden deformarse en magnitudes completamente distintas. Tratar una única posición de muestreo como representativa de «la planitud de esta pieza» no es una simplificación, es un error de categoría. La pregunta que conviene hacerse es qué zonas necesitan puntuación independiente y qué banda debe corresponder a cada una.
Dos: los fallos no son todos del mismo tipo
La zona 001 produce valores de Cpk negativos (-9.532584 en la pieza derecha, -2.784232 en la izquierda). Eso ocurre porque la media ya se sitúa más allá del límite superior de 0.05 mm, de modo que el numerador de la expresión de Cpk se vuelve negativo y la aritmética devuelve un valor negativo. Es el comportamiento normal de la fórmula. No es un fallo del software ni un fallo de medición.
Igualmente, no significa nada más allá de eso. Un Cpk negativo indica que la media de esta muestra queda fuera del límite actual. No puede transformarse en una cifra de exactitud ni puede anotarse como el veredicto de aceptación del cliente. Esa distinción la tratamos por separado más abajo.
Tres: cuán ajustada es realmente la dispersión
Para la zona 001 el rango es 0.0088 mm en la pieza derecha y 0.006 mm en la izquierda. La zona 002 es un orden de magnitud más ajustada. El rango y la desviación estándar describen dispersión, es decir, responden a una pregunta concreta: en las mismas condiciones, ¿devuelve esta configuración el mismo número otra vez?
No responden si ese número es correcto. Una dispersión excelente puede situarse cómodamente alrededor de un valor central equivocado. A la inversa, un conjunto disperso de lecturas no condena automáticamente al sistema: el asentamiento de la pieza, la deriva térmica y la relajación del amarre dejan aquí su huella. Mantener separadas estas dos preguntas es la condición previa para leer cualquier informe de medición con honestidad.
Qué respaldan estos datos y qué no
Expresar la frontera con claridad importa más que acumular conclusiones. La tabla siguiente separa lo que puede afirmarse de lo que no, para que nada se repita hasta convertirse en una afirmación que los datos no pueden sostener.
Frontera de las conclusiones para este conjunto de datos| Respaldado por los datos | No respaldado por los datos |
|---|
| Las seis lecturas individuales de cada serie, con sus rangos y desviaciones estándar | Una cifra de exactitud del equipo derivada de estas lecturas |
| La dispersión dentro de cada zona a lo largo de esos seis ciclos | Una afirmación de rendimiento del tipo «este modelo alcanza X» |
| El veredicto OK/NG emitido contra el límite configurado de 0.05 mm | La decisión final de aceptación del cliente |
| La gran diferencia de magnitud entre las dos zonas de una pieza | Capacidad de proceso a largo plazo, Cpk de producción o rendimiento |
| Dónde se sitúa la media de cada zona respecto al límite configurado | Distribución de planitud punto por punto en la superficie |
Sobre Cp y Cpk: los valores de esta tabla fueron calculados automáticamente por el software a partir de seis muestras. Describen ese pequeño conjunto de muestras y nada más. No son una declaración de capacidad de proceso a largo plazo, que requeriría muchos lotes, muchas más muestras y condiciones de producción estables.
La exactitud del equipo no está en esta tabla, y por una razón: doce lecturas no pueden establecerla. Esa cifra proviene de la propia configuración y, para la configuración integrada de medición flash confocal puntual-espectral utilizada aquí, la exactitud de medición alcanza 2 μm. Mantenga ambos conceptos separados al citar este caso: los números anteriores describen estas piezas, la cifra de 2 μm describe el equipo.
Qué hacer a continuación
Ante una zona que falla y otra que aprueba, el orden de las operaciones importa. Determine qué área física cubre realmente cada zona y qué hace esa área en el montaje. Luego vaya al proceso de moldeo y montaje y decida si el exceso se origina en el utillaje, el enfriamiento, la expulsión o la tensión de montaje posterior. Solo entonces ajuste el propio enfoque de medición: límites de zona, densidad de muestreo, regla de ajuste y utillaje de fijación.
En esa cadena, el esquema de medición es lo que al final se congela, pero llega al final. Defina primero el objeto. Hasta que lo haga, tiene un número que genera discusión en lugar de un número que impulsa la mejora.
Lecturas relacionadas
La geometría y las definiciones detrás de la evaluación por zonas están en el artículo complementario sobre dos zonas que devuelven veredictos opuestos; la secuencia de respuesta tras un fallo, en el artículo de ruta de resolución de problemas; los conceptos de medición, en el artículo sobre por qué la repetibilidad no es exactitud.
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Sistema de medicion flash capturando puntos en una pieza de plastico transparente (foto tomada durante el proyecto)
Productos relacionados y notas de configuracion
Lecturas relacionadas
Trazabilidad de los datos：Los valores citados proceden de las tablas de datos exportadas automaticamente por el software de medicion durante una evaluacion de muestras de un cliente (dos tablas, una serie cada una). No se ha modificado, interpolado ni convertido ningun valor. La exactitud del equipo de 2 µm esta confirmada por ingenieria y no se deriva de estas lecturas.
Preguntas frecuentes
Qué es exactamente la cifra de 0.05 mm en estos datos
Es el límite de especificación superior de planitud configurado dentro del programa de medición en el momento en que se generaron estas series. Las cuatro zonas de evaluación de ambos archivos llevan el mismo valor y el software emite su veredicto OK o NG contra él. Si debe aparecer junto a él otra tolerancia, ingeniería tiene que confirmar primero que ambas comparten la misma base. Este artículo no presupone concordancia entre cifras que no ha verificado.
Por qué la misma pieza produce NG y OK al mismo tiempo
Porque las dos zonas abordan áreas distintas de la pieza y se muestrean, ajustan y puntúan de forma independiente. Los datos muestran que las medias de las dos zonas difieren en más de un factor de veinte en la pieza derecha. No es un error del instrumento; es la demostración de que la planitud global de esta pieza no puede describirse con un solo valor.
Son suficientes seis mediciones
Seis repeticiones bastan para ver si las lecturas convergen en condiciones fijas. Están muy lejos de bastar para caracterizar un proceso. Cp y Cpk solo tienen sentido con muestras grandes, así que con n = 6 deben leerse por lo que son, aritmética aplicada a una muestra pequeña, y no como un veredicto sobre la capacidad del proceso.
Un Cpk negativo significa que la medición falló
No. Cuando la media de la zona queda fuera del límite superior de especificación, el término que representa la distancia desde la media al límite más cercano se vuelve negativo y el resultado acompaña. Señala la posición de la media respecto al límite. No es una indicación de fallo y no equivale a ninguna decisión de aceptación.
La planitud en piezas transparentes se mide de forma distinta a la de las opacas
La diferencia está sobre todo en cómo se adquieren los puntos. Las sondas de contacto corren el riesgo de deformar plásticos transparentes blandos, y la imagen 2D convencional tiene dificultades para mantener un borde cuando la luz atraviesa el material. Por eso la vía habitual es el muestreo óptico sin contacto con iluminación deliberada. Que un esquema concreto funcione depende de la transmisión, del estado de la superficie y de la geometría, y debe confirmarse con muestras reales.
Pueden usarse estos datos para afirmar una cifra de rendimiento
No. El rendimiento y la capacidad a largo plazo requieren muestras de distintos lotes y turnos en condiciones de producción estables. Estos datos cubren un día, un tipo de pieza, dos piezas y seis ciclos cada una. Su propósito es mostrar si el esquema de medición es utilizable y si la división por zonas es sensata, no extrapolar un rendimiento.