Sistema integral de control dimensional basado en tecnología láser. aplicación a la industria naval

Abstract

En esta tesis se han aprovechado los últimos avances de control dimensional basado en tecnologías láser para desarrollar un novedoso sistema de control dimensional integral que engloba técnicas optimizadas de seguimiento de procesos de fabricación de elementos con geometría altamente compleja, Se particularizó el sistema integral anteriormente descrito para el sector naval, en grandes astilleros, que hacen uso de la producción modular. Se utilizó como herramienta auxiliar básica una estación total de radiación láser motorizada de alta precisión LEICA TDA 5005, que utiliza como principio de funcionamiento la medida del ¿tiempo de vuelo¿ de un tren de pulsos de radiación infrarroja, con una precisión en el rango de 10 a 500 metros de 1 mm+-1ppm, y una precisión angular de 0,15mgon. Entre las técnicas desarrolladas de forma inédita en esta Tesis destacan: Aproximación de nubes de puntos reales a nubes de puntos teóricos para la minimización del error de posicionado. Mediante la resolución de un sistema de ecuaciones diferenciales no lineales, empleando métodos Cuasi-Newton, se logra la reducción del error efectivo de las piezas medidas. Este algoritmo, denominado AMC, contempla el uso del criterio de mínimos cuadrados, único empleado hasta ahora en la industria, y el criterio Mínimax, que localiza posiciones que minimizan el error máximo, y que presenta grandes ventajas frente al clásico criterio de mínimos cuadrados. Para una solución inicial, se plantea el uso del concepto de ejes principales de inercia de ambas distribuciones real y teórica, añadiéndose el concepto mecánico del peso a los puntos geométricos analizados. Se enuncia el principio de equivalencia mecánica de la optimización geométrica, mediante el cual se da una solución global al problema bestfit. Sistemas de referencia dinámicos: En la actualidad, en sectores de producción modular, se emplea un único sistema de referencia, fijo durante toda la fase de ensamblado. La nueva técnica desarrollada consiste en la modificación del sistema de referencia, durante esta fase, de modo que éste se oriente adaptándose a las piezas ya ensambladas, de esta forma se reducen los errores dimensionales finales, sin modificación alguna de las técnicas productivas. Con este objeto, se emplea el algoritmo AMC y matrices rototraslación. Marcado automático de puntos teóricos sobre superficies reales: aprovechando la capacidad de autodireccionamiento de las Estaciones totales, se desarrolla una técnica que permite localizar puntos teóricos sobre superficies reales. Se particulariza esta técnica para la localización de las posiciones de las marcas de calado sobre el forro de embarcaciones. Como colofón de todo el trabajo anterior, se ha elaborado un programa informático que se ha denominado CDV, que aglutina todas las técnicas anteriormente descritas, así como herramientas de control estadístico dimensional, análisis de capacidades de procesos para la definición de tolerancias en procesos intermedios, interfaz Estación total <>CAD, aplicación cliente-servidor, bajo protocolo TCP-IP, para la realización de control dimensional en tiempo real, etc., consiguiéndose facilidad de uso para su aplicabilidad práctica.