Realidad mixta: El avance más destacado en metrología 3D a gran escala desde el laser tracker

Análisis dimensional 3D y control de calidad

Realidad mixta: El avance más destacado en metrología 3D a gran escala desde el laser tracker

Debido a su alta precisión en rangos de medición amplios, los laser trackers son conocidos como revolucionarios avances en el proceso de metrología 3D a gran escala en la industria aeroespacial, la del transporte por tierra, la energética y la de fabricación naval, entre otras. Los métodos para optimizar el uso eficiente de laser trackers incluían contar con dos operadores que trabajaban en conjunto, mostraban la geometría de las piezas medidas con proyectores externos y usaban un teléfono móvil como control remoto.

Estas técnicas ya han alcanzado sus límites.

Por fortuna, ya existe tecnología que los supera. Gracias a la visualización holográfica, los sistemas de seguimiento, las cámaras, el escáner 3D y un potente software, los lentes inteligentes HoloLens 2 de Microsoft impulsan el rendimiento de la medición a gran escala en un orden de magnitud cuando se emparejan con la aplicación PolyWorks|AR™ de InnovMetric. Con la realidad mixta, la metrología a gran escala nunca volverá a ser la misma:

  • Los operadores siempre medirán las entidades correctas, gracias a los gráficos de guiado que se superponen a la pieza medida.
  • Las grandes pantallas y los proyectores externos ahora son innecesarios.
  • Los operadores pueden trabajar con las manos libres.
  • Es posible cambiar las tareas de inspección con un simple gesto.

 

Pequeño versus grande

Para los objetos que miden menos de dos metros, la medición 3D es sencilla. Los operadores conocen su posición respecto al objeto que están midiendo en todo momento. Por lo general, pueden reconocer y relacionar lo que ven en la pantalla de la computadora con una ubicación de la pieza que están midiendo. Saben cómo alcanzar la siguiente entidad de medición siguiendo la secuencia predefinida y pueden regresar rápidamente a la computadora si necesitan un ratón o un teclado para interactuar con el software de medición 3D.

Conforme el tamaño de las piezas medidas aumenta a más de 5 metros, los problemas de rendimiento de la medición aumentan también. Los operadores podrían tener dificultades para ubicar su posición en el espacio y distinguir un objetivo de medición en medio de otras entidades. Establecer la correspondencia entre la pantalla de una computadora y una ubicación física se vuelve cada vez más difícil. Es posible que los operadores deban avanzar varios metros para alcanzar la siguiente entidad de medición. Regresar a la computadora desde la que se opera el software de medición 3D requiere que se invierta más tiempo en la tarea.

Con los laser trackers en el lugar, los clientes rápidamente empezaron a adaptar sus técnicas de medición a gran escala. Dichas tareas a menudo debían ser realizadas por dos operadores: uno que llevaba a cabo las mediciones físicamente, y otro en la computadora que operaba el software de medición, iniciaba las funcionalidades y respondía las preguntas. Otras adaptaciones consistieron en redirigir la pantalla de la computadora a un monitor más grande, a una pantalla de proyección o a una pared en blanco, con la finalidad de aumentar el campo de visión de los operadores.

Aunque estas soluciones iniciales mejoraron el flujo de trabajo, eran insuficientes. Necesitar dos operadores duplica el costo humano de las tareas de medición y mantener el contacto visual necesario con una pantalla fija mientras el operador se desplaza en medio de un amplio conjunto de entidades es muy difícil.

 

Las mejoras evolucionan

Por fortuna, dos tipos de tecnología permitieron que los operadores hicieran grandes avances en cuanto al rendimiento en las tareas de medición 3D a gran escala.

El primero se debe a las tecnologías de proyección: proyectores láser que proyectan contornos 3D con ayuda de un rayo láser y los proyectores basados en un área que proyectan imágenes. Ambos dispositivos pueden proyectar la geometría de guiado y los resultados de medición sobre la superficie de las piezas medidas, lo que facilita la ejecución de las secuencias de medición y el análisis de los resultados de medición.

Sin embargo, el uso de proyectores puede ser complicado y limitante. Ubicar correctamente el proyector en el sistema de coordenadas de la pieza de medición representa dificultades. Un proyector sólo puede alcanzar superficies visibles desde su punto de vista, lo que podría requerir trasladar el proyector a varias ubicaciones o adquirir varios proyectores para gestionar los montajes amplios de manera eficiente. Las nuevas tareas requieren nuevas configuraciones.

La segunda tecnología que mejoró las tareas de medición a gran escala fue el teléfono móvil, que puede transformarse rápidamente en un control remoto mediante aplicaciones especializadas. Los operadores no sólo podían visualizar la geometría de guiado y los resultados de la medición en la pantalla del teléfono móvil, sino también hacer coincidir fácilmente una entidad en la pantalla con una ubicación en la pieza medida mientras se encontraban cerca del dispositivo de medición 3D, y con ayuda de un software de medición 3D que adapta automáticamente su pantalla a la posición del dispositivo de medición 3D. Los usuarios también podían interactuar con la computadora de manera remota, lo cual a menudo permitía que un solo operador pudiera realizar mediciones a gran escala.

Además, la información visual 3D en un teléfono móvil que actúa como control remoto siempre está disponible, ya que no hay áreas de sombra como las que podrían presentarse con el uso de proyectores.

Sin embargo, los teléfonos móviles también tienen sus limitaciones. Muchos no cuentan con los sensores necesarios para calcular su orientación en un espacio 3D. Las visualizaciones en pantalla sólo corresponden al punto de vista del operador de la pieza medida cuando el teléfono móvil está cerca del dispositivo de medición 3D. Los operadores también deben llevar consigo el teléfono móvil mientras realizan las mediciones. Si llegaran a necesitar subir una escalera, por ejemplo, el operador necesitaría usar ambas manos para hacerlo de manera segura.

 

La realidad mixta va más allá

La emergente tecnología de la realidad mixta está transformando la metrología a gran escala al ofrecer las mismas ventajas que los proyectores y los controles remotos sin sus limitaciones, al ofrecer importantes capacidades adicionales.

En comparación con el uso de proyectores o de teléfonos móviles, los lentes inteligentes HoloLens 2 de Microsoft presentan numerosas ventajas, por ejemplo:

Estas gafas inteligentes permiten el desarrollo de aplicaciones de realidad mixta que estén interconectadas con software de medición 3D para las funcionalidades de control remoto y proyección. Las geometrías estables proyectadas en piezas medidas guían y revisan los resultados de medición, sin importar la posición del operador y sin que haya áreas de sombra. No hay una configuración fija; los operadores pueden ir rápidamente de una pieza a otra con ayuda de gestos instintivos para interactuar con la interfaz del usuario. La medición es más segura, pues los operadores pueden trabajar con las manos libres.

Los sensores de los dispositivos de realidad mixta también desbloquean importantes innovaciones que no ofrecen los proyectores ni los controles remotos. Como siempre se conocen la posición del operador y el punto de vista, redireccionar el rayo perdido de un laser-tracker hacia el operador es sencillo. También lo es cambiar la ubicación del operador, cuando se requiere un desplazamiento importante. Es posible controlar un cursor y crear un punto 3D hacia una ubicación específica fácilmente con la cabeza y los ojos, al igual que hacer una anotación en un mapa de color, reportar un defecto o definir un punto de referencia para una alineación.

Los operadores también pueden usar las manos para manipular la geometría 3D dentro del sistema de coordenadas de la pieza. Pueden alinear los hologramas 3D para localizar el dispositivo de realidad mixta en relación con la pieza, y capturar automáticamente imágenes de realidad mixta que combinen la realidad y los hologramas para garantizar la rastreabilidad de las operaciones de medición manual.

Mejoras en las tareas de metrología a gran escala en un orden de magnitud

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