PSI, VSI, profundidad de campo extendida y campo claro: qué modo usar en cada superficie
Con un interferómetro de luz blanca en la mesa, la primera decisión que cambia el resultado no es el objetivo, sino el modo de medición. La misma pieza medida en desplazamiento de fase y en barrido vertical sirve para cosas distintas.
Qué hace cada uno de los cuatro modos
El modo de desplazamiento de fase (PSI) desplaza con precisión el espejo de referencia para cambiar la fase y resuelve la altura a partir de varias franjas: es el de mayor resolución vertical y está pensado para superficies lisas y continuas.
El modo de barrido vertical (VSI) recorre el eje Z de forma continua y busca punto por punto el pico de modulación: no exige continuidad de fase entre píxeles vecinos, así que soporta superficies rugosas y escalones, a cambio de más tiempo de ciclo.
La profundidad de campo extendida combina las zonas nítidas de distintos planos focales en una sola imagen totalmente enfocada: sirve para observar forma y para juicios cualitativos. El campo claro es la imagen de campo iluminado normal y se usa para observación de detalles 2D y medición de cotas.
Los cuatro modos —PSI, VSI, profundidad de campo extendida y campo claro— están disponibles en el interferómetro PMS-WLI100, y la elección se hace por el tipo de superficie y por el desnivel que hay que cubrir.
Los cuatro modos comparten óptica, objetivos y plataforma. Ese es el valor real de este tipo de equipo: una sola máquina cubre observación, metrología 2D y topografía 3D, sin comprar un instrumento distinto para cada tarea.
Para qué superficies sirve el modo de desplazamiento de fase
Encaja en superficies lisas, continuas y con reflectividad relativamente alta: metal pulido, ópticas, obleas semiconductoras y superficies mecanizadas después de pulir. La diferencia de altura entre píxeles vecinos es pequeña, no hay ambigüedad de orden y la resolución vertical se aprovecha al máximo.
También es el modo más rápido: en las condiciones adecuadas, una medición puede completarse en menos de cinco segundos, lo que permite tomar muchos puntos seguidos y hacer estadística.
La condición crítica es la continuidad lateral. Si hay un escalón visible, una ranura profunda o un resto de material, aunque la rugosidad general sea baja, conviene evitar PSI: cerca de la discontinuidad aparecerán saltos de altura falsos. Una regla práctica: si ve un escalón o una ranura profunda a simple vista, no use PSI.
Para qué superficies sirve el barrido vertical
Es el modo para superficies rugosas, escalones y piezas con gran variación de altura: chorreado, textura de mecanizado, escalones, ranuras y microtaladros. Al resolver cada píxel de forma independiente, no sufre con los saltos de altura.
El precio es un recorrido de barrido más largo y, por tanto, más tiempo, con una resolución vertical algo inferior a la de PSI. Si la pieza combina zonas rugosas y lisas, lo habitual es usar primero VSI para fijar la topografía global.
Ese primer barrido tiene un valor añadido: el desnivel máximo que entrega sirve para configurar el rango de barrido de las mediciones formales, evitando fallos por un recorrido mal ajustado.
Dónde encajan la profundidad de campo extendida y el campo claro
La profundidad de campo extendida resuelve el problema de no ver todo enfocado: cuando el relieve de la pieza supera la profundidad de campo del objetivo, una sola imagen solo es nítida en parte, y la composición de varios planos da una imagen completa para juzgar rayas, rebabas o restos.
El campo claro resuelve otra cosa: medir una cota sin cambiar de equipo. Largos, anchos, diámetros y separaciones se pueden obtener mientras se observa, sin pasar a una máquina de medición por imagen dedicada.
Importa no confundir los dos resultados: la imagen compuesta sirve para interpretar forma, no para sacar altura. Las diferencias de nitidez de la imagen compuesta no son datos de altura; para eso hay que volver a un modo interferométrico y trabajar con el mapa de altura.
Tres pasos para decidir el modo
Primero, la rugosidad: superficie lisa y continua, PSI; rugosidad evidente, VSI. Segundo, el desnivel máximo: si hay escalones, ranuras profundas o discontinuidades, VSI aunque la superficie sea lisa en conjunto.
Tercero, el objetivo: si solo quiere observar la forma, profundidad de campo extendida; si quiere cotas 2D, campo claro; si quiere datos de altura 3D, entre en un modo interferométrico.
Escritos en una instrucción de trabajo, estos tres pasos dan más fiabilidad que dejar la elección a la experiencia del operador. Y hay un detalle que suele faltar: hay que fijar también qué parámetros se ajustan al cambiar de modo (rango de barrido, exposición, zona evaluada). Unificar el modo sin unificar los parámetros no hace los resultados comparables.
Qué pasa cuando se elige mal el modo
El error más común es usar PSI sobre una superficie rugosa: el orden de franjas se interpreta mal y aparecen escalones de altura falsos. El dato parece limpio y suave, así que el error no salta a la vista.
El segundo es sacar una conclusión de altura a partir de una imagen de campo claro: el nivel de gris depende de la iluminación y del material, y no es una medida de altura. Elegir mal el modo no produce una alarma, produce un número con aspecto razonable y equivocado.
La forma eficaz de detectarlo es la comprobación cruzada: medir la misma zona en dos modos y comparar. Si la diferencia supera el orden de magnitud esperado, el problema es que uno de los dos modos no aplica, no que una de las mediciones sea simplemente mejor.
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Preguntas frecuentes
¿Cuál de los dos modos principales es más exacto?
No se pueden comparar en abstracto. PSI ofrece mayor resolución vertical pero solo sirve en superficies lisas y continuas; VSI resuelve algo menos en vertical pero cubre rugosidad y escalones. El error por elegir mal el modo es mucho mayor que la diferencia de especificación entre ambos.
¿Por qué PSI falla en superficies rugosas?
PSI depende de la continuidad de fase entre píxeles vecinos. En una superficie rugosa la diferencia de altura entre vecinos es demasiado grande, el orden de franjas se interpreta mal y aparecen saltos de altura falsos, con un resultado que sigue pareciendo suave.
¿La profundidad de campo extendida da datos de altura?
Está pensada para componer una imagen totalmente enfocada a partir de varios planos focales, para interpretar forma. Para altura cuantitativa hay que usar un modo interferométrico e indicar el modo en el informe.
¿Qué precisión tiene la medición de cotas en campo claro?
Sirve para cotas 2D como longitud, anchura, diámetro o separación. Si el volumen es grande y el campo amplio, una máquina de medición por imagen o un sistema de medición instantánea resulta más eficiente.
¿Se puede medir la misma pieza en dos modos distintos?
Sí, y es recomendable. Primero VSI para fijar la topografía global y el desnivel máximo, después PSI en las zonas lisas para obtener detalle de alta resolución. Los dos resultados se validan mutuamente.
¿De qué depende el tiempo de medición?
Del modo, del tamaño de la zona, del número de campos que haya que unir y de los análisis solicitados. PSI es el más rápido en superficies lisas; VSI necesita un recorrido de barrido mayor y cada campo adicional alarga el ciclo.
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