/ ALINEACIÓN DE PIEZAS Para la alineación de los puntos obtenidos en la medición Hoy en día, el ajuste de una superficie escaneada con una con el sistema de coordenadas de la pieza a mecanizar, superficie diseñada es bastante común en los sistemas generalmente se proponen aproximaciones donde se comerciales de ingeniería inversa. Algunas soluciones seleccionan puntos estratégicos como base para el ajuste. disponibles en el mercado son las desarrolladas por El resultado de la alineación se ofrece en representaciones Aicon, GOM, Konika Minolta, Delcam y Creaform. En del tipo CAD especificando el exceso o falta de material. cuanto a la precisión ofrecida por sistemas fotogramétri- El alineamiento de superficies de geometría compleja cos, Rieke-Zapp et al. [8] demostraron que, una cuidadosa debe ser realizado antes del mecanizado, al igual que el calibración de cámaras de alta calidad, puede dar lugar a análisis metrológico de la pieza mecanizada. Se ha dedi- una incertidumbre en el rango de 1/50.000. cado un gran esfuerzo a resolver esta problemática que Como conclusión, hay relativamente menor trabajo previo es matemáticamente y computacionalmente complejo. Chatelain y Fortín abordaron el problema de distribuir el sobrematerial de la pieza, para así evitar el problema de falta de material. El artículo [2] describe el método mate- mático desarrollado, que consiste en emplear una nube de puntos en las superficies a mecanizar y el modelo sólido de la pieza mecanizada final. Se desarrolló un algo- ritmo de alineamiento nolineal que se debía de aplicar de modo iterativo, utilizando para ello el ya conocido algo- ritmo Simplex, el cual da lugar a una solución óptima sin derivar la función objetivo. Posteriormente, Chatelain mejoró el algoritmo mediante la utilización de una función logarítmica de penalización [3], dando lugar a una conver- gencia más rápida. Goch propone un algoritmo para el alineamiento de superficies complejas [4] mediante la minimización de Gauss (mínimos cuadrados) y de Tsche- bischeff (punto con mayor error). Goch desarrolló este método más allá, para poder utilizar una nube de puntos cada uno con su normal [5], en lugar de hacer uso de la definición matemática completa de la superficie. Benko et al. se concentraron en un problema parecido para encajar datos de varias curvas y superficies utilizando el método de ingeniería inversa [6]. Optimizaron el algoritmo de tal manera que se disminuyera el gran trabajo computacional que requería el tratar grandes cantidades de puntos. Galantucci et al. se centraron en el problema denominado ‘registration’ (el ajuste entre superficies de piezas medi- das y diseñadas) realizándolo en dos pasos: bruto y fino [7], donde el ajuste bruto es realizado mediante la utiliza- ción de redes neuronales y el ajuste fino mediante algo- ritmos genéticos. realizado en torno a la medición de la pieza en bruto, y sin embargo, bastantes aproximaciones propuestas sobre algoritmos de ajuste de superficies complejas, con dispo- nibilidad de soluciones comerciales. No obstante, no se han encontrado contribuciones relevantes que traten sobre el alineamiento automático de la pieza en bruto. El objetivo del presente desarrollo es la obtención de un nuevo método automatizado para el alineamiento de piezas en bruto antes de proceder a su mecanizado. Un método automatizado debe de responder a los siguientes problemas: 1. Caracterización (medición) de las superficies de la pieza a mecanizar. 2. Obtención de la información requerida de la geometría de la pieza de modo automatizado, e independiente al sistema utilizado para su definición (CAD, etc.). 3. Algoritmo automático de alineamiento ‘virtual’, calcu- lando el encaje óptimo de pieza en bruto y geometría de pieza a obtener. 4. Alineamiento en máquina. El nuevo procedimiento desarrollado en el presente trabajo ha sido patentando (EP 11380068.4) y proporciona una solu- ción integral con el siguiente enfoque: - Caracterización de la pieza en bruto, mediante una solu- ción fotogramétrica rápida y de bajo coste, basándose en la medición de los marcadores ópticos colocados sola- mente en las superficies a mecanizar (generalmente, superficies planas y cilindros), 2. Automatización del proceso de alineación - Determinación automática de la geometría ideal de la pieza, mediante la decodificación de las trayectorias de ejes de máquina disponibles en programas de mecani- zado estándar (ISO en programa CNC o CAM), - Módulo de alineamiento automático ‘virtual’, mediante el cual las coordenadas de los marcadores medidos y la geometría ideal de la pieza son automáticamente asocia- dos y alineados, calculando la posición óptima en coorde- nadas máquina de marcadores ópticos de referencia (fiduciales). - Sistema de visión 3D integrado en la máquina para medir la posición real en coordenadas máquina de los marcadores utilizados como fiduciales de referencia, calculando automá- ticamente la corrección requerida en la alineación de pieza. 26 /