Metrología de conectores

Posición verdadera y residuos, en una sola captura

La medición y la detección de defectos suelen ser dos estaciones. En un campo de contactos pueden ser la misma inspección.

Una pasada de segmentación que localiza cada contacto con precisión subpíxel ya ha hecho el trabajo de encontrar lo que hay depositado sobre ellos. La posición frente a una tolerancia diametral y los residuos de objetos extraños salen del mismo fotograma, a velocidad de línea.

Una captura
dos respuestas, un ciclo
100%
todas las piezas, no una muestra
En la cámara
sin PC de metrología en la celda
Campo de contactos de un conector sobre su salida de segmentación, con todos los contactos enmascarados y un contacto desplazado enmascarado en otro color

Una captura, una segmentación. Cada contacto lleva una máscara cuyo centroide es su posición medida, y el contacto que está fuera de su cavidad se separa por ese mismo contorno y no por una segunda inspección.

Qué significa posición verdadera en un campo de contactos

A qué distancia está un contacto del punto donde lo sitúa el plano, informado como diámetro y no como más y menos. La zona de tolerancia es un círculo alrededor del centro nominal, de modo que el valor informado es el doble de la desviación radial.

RTP = 2 × √( Δx² + Δy² )

Un contacto desviado 0,10 mm en x y 0,10 mm en y tiene un error radial de 0,141 mm y una posición verdadera de 0,283 mm. Citar la cifra radial divide por dos todos los números del informe, y es la forma más habitual de malinterpretar estos resultados.

Cómo una sola pasada hace los dos trabajos

Cuatro pasos entre el fotograma y el informe

La medición no va acoplada a la comprobación de defectos, ni la comprobación de defectos va acoplada a la medición. Ambas se leen de la misma segmentación de la misma imagen.

Paso 1

Segmentar todos los contactos

Una sola inferencia devuelve una máscara de píxeles por contacto en todo el campo, no un recorte por pin. Nada se recorta, se enventana ni se busca de forma individual, y por eso una pieza de 160 contactos cuesta aproximadamente lo mismo que una de 16.

Paso 2

Centroide con precisión subpíxel

La máscara se reduce a un centro mediante momentos ponderados por intensidad y no por el píxel entero más cercano. Eso es lo que sitúa la resolución de medida por debajo del paso de píxel y lo que hace que merezca la pena pagar por un presupuesto sensato de micras por píxel.

Paso 3

Ajustar al campo nominal

Una transformación de semejanza registra los centros medidos sobre los nominales del plano y resuelve a la vez rotación, traslación y escala uniforme. La colocación en el utillaje sale de la medición en lugar de contaminarla.

Paso 4

Informar desviación y estado

La posición sale del residuo tras el ajuste. El estado sale de la máscara que lo produjo. Los residuos, la deformación y un contacto ausente son todos cambios en el mismo contorno que la medición ya ha utilizado.

El problema de la alineación

Mida la pieza, no el utillaje

Un conector nunca se asienta dos veces igual. Medida en coordenadas de imagen sin corregir, una pieza girada dos décimas de grado declara fuera de posición todos los contactos exteriores aunque la pieza en sí sea perfecta. Ese error es de colocación, y tratarlo como si fuera de producto es como un proceso capaz empieza a fallar en la inspección final.

La solución es un ajuste óptimo antes de calcular ninguna desviación. Una transformación de semejanza resuelve rotación, traslación y escala uniforme en todo el campo de contactos a la vez, registrando los centros medidos sobre los nominales del plano. El residuo que queda tras ese ajuste es la pieza.

El datum que use el ajuste cambia todos los números del informe. Un ajuste sobre todos los contactos reparte el error de forma uniforme y favorece a una pieza con un solo pin defectuoso. Un ajuste sobre los elementos de referencia indicados en el plano informa de lo que el plano pide. Los dos discrepan, y solo uno de ellos es la especificación.

Residuos en el mismo fotograma

La contaminación no se puede enumerar

Los residuos de objetos extraños llegan en forma de viruta metálica, bolas de soldadura, escamas de recubrimiento, fibra de guante, polvo y lo que haya soltado la operación anterior. Un clasificador entrenado con la lista que usted ya ha visto falla con la primera cosa que no ha visto, y por eso la detección se plantea como una desviación respecto a un contacto limpio y no como un conjunto de clases con nombre.

El residuo conductor es el caro

Un fragmento metálico que puentea dos contactos es un cortocircuito en campo, meses después del envío. Es también el más difícil de ver, porque es metal sobre metal y no existe el contraste que hace evidente a una fibra.

El tamaño depende de la óptica

El umbral detectable lo fijan las micras por píxel y cuántos píxeles caen sobre la partícula, no el modelo. Indique la partícula más pequeña que importa y el campo de visión y el objetivo salen por aritmética.

La posición le dice de dónde viene

Un residuo registrado contra el contacto sobre el que cayó es dato de proceso y no un recuento de rechazos. Una partícula que aparece siempre en la misma posición de la matriz señala aguas arriba a una estación concreta.

Cómo se demuestra

Un estudio R&R, no una demostración

Lo planteamos como un análisis del sistema de medición sobre un conector de alta velocidad de 160 contactos con una tolerancia de posición diametral de 0,46 mm. Un R&R cruzado separó la variación en pieza a pieza, repetibilidad y reproducibilidad por el método ANOVA, y el resultado se correlacionó con una máquina de medición por coordenadas sobre las mismas piezas.

160
contactos medidos por captura
Una inferencia, un fotograma, conector completo
15%
precisión sobre tolerancia
R&R cruzado, método ANOVA
10
categorías distintas
La guía AIAG pide cinco o más
12 µm
repetibilidad, una sigma
Mismo operario, misma pieza, capturas repetidas

Frente a un patrón certificado

Todos los contactos del bloque de calibración midieron dentro de la zona de 0,46 mm, con un error medio de posición verdadera de 0,031 mm. Esa es la comprobación de que la escala y el ajuste son correctos antes de juzgar con ellos ninguna pieza de producción.

Frente al método de referencia

Comparado con la máquina de medición por coordenadas sobre los mismos conectores, el 98 por ciento de los contactos coincidió dentro de 0,025 mm, con una diferencia media en la posición verdadera informada de 7,5 µm. El número de línea y el número del laboratorio de metrología describen la misma pieza.

Con un 15 por ciento de la banda de tolerancia, la medición queda en el rango aceptable de forma condicional según la guía AIAG, donde por debajo del 10 por ciento es aceptable y por encima del 30 por ciento no lo es. Diez categorías distintas es el doble del mínimo de cinco, y eso es lo que hace que el resultado sirva para control estadístico de proceso y no solo para decidir sobre la pieza.

Las partes difíciles

Cuatro factores que deciden si el número es real

La medición falla de forma distinta a la detección. Una detección encuentra el defecto o no lo encuentra. Una medición puede equivocarse con total confianza, y una posición equivocada con confianza en un conector es una pieza buena desechada o una pieza cortocircuitada enviada.

El error de perspectiva es error de medición

Los contactos tienen altura. Un objetivo estándar ve un pin cercano al borde del campo ligeramente de lado, de modo que su punta y su base no se proyectan sobre el mismo centro y la posición aparente varía según dónde se haya asentado la pieza. Ninguna calibración lo elimina, porque depende de la colocación. Con una tolerancia diametral en décimas de milímetro, la óptica telecéntrica deja de ser un lujo.

La escala tiene que ser trazable

Las micras por píxel son la constante que lo convierte todo. Derívela de un patrón certificado y no de una diana impresa, regístrela y vuelva a comprobarla de forma programada. Una escala que ha derivado no produce números evidentemente erróneos. Produce números plausibles, que es peor.

La iluminación decide dónde está el borde

Un contacto recubierto es curvo y especular. La iluminación frontal desplaza el contorno aparente con el ángulo de iluminación, de forma que el mismo pin mide distinto bajo una lámpara envejecida. Una geometría que produzca un contorno consistente, normalmente contraluz o una cúpula difusa controlada, es lo que hace que el borde sea repetible y no solo visible.

Repetibilidad antes que exactitud

Una estación que acierta de media pero dispersa de pieza a pieza no puede decidir sobre nada. La repetibilidad es lo que mide el estudio R&R y es razonable exigirla antes de que la estación rechace su primera pieza, no después de que rechace la equivocada.

Por qué molestarse en medir

Un veredicto le habla de una pieza. Un número le habla del proceso.

Capacidad, no rendimiento

Una distribución de valores de posición verdadera le da un índice de capacidad sobre la característica. Una tasa de aprobados le da la proporción de piezas que casualmente pasaron la línea en este turno.

Deriva antes que chatarra

Una posición que se desplaza hacia el límite de tolerancia es visible durante horas antes de que falle nada. El desgaste de herramienta, un utillaje que se afloja y una alimentación que se desplaza se anuncian en la media mucho antes de anunciarse en el contenedor de rechazos.

Informe antes de decidir

Una medición puede funcionar en producción y quedar registrada sin decidir nada. Usted acumula semanas de datos reales y fija el límite a partir de lo que el proceso hace de verdad, en lugar de activar un criterio y averiguarlo sobre la marcha.

Cómo especificarlo

  1. Indique la tolerancia de posición del plano, y diga si es diametral. La mitad de las discusiones sobre si un sistema es capaz acaban siendo un factor de dos.
  2. Indique los elementos de referencia que debe usar el ajuste. Un ajuste óptimo sobre todos los contactos y un ajuste sobre los datums del plano producen informes distintos de la misma pieza.
  3. Indique la partícula más pequeña que importa, y deje que el campo de visión, el objetivo y las micras por píxel se deduzcan. Nuestras calculadoras de óptica hacen esa aritmética para trayectorias estándar y telecéntricas.
  4. Estime la altura de los contactos y la variación de asiento, y compruebe si el error de perspectiva resultante cabe dentro de la tolerancia. Si no cabe, presupueste óptica telecéntrica en lugar de descubrirlo durante el estudio R&R.
  5. Acuerde el estudio de aceptación de antemano. Un R&R cruzado sobre piezas reales y una correlación con su método de referencia, con los umbrales escritos antes de que nadie lo ejecute.
Trusted by

Manufacturers running Overview AI in production

Toyota
Honda
Mitsubishi
Tyson
Schaeffler
Amphenol
Molex
Clorox
Henkel
Aisin
Milliken
Tillamook
Zipline
Parker Hannifin

FAQ

Frequently asked questions

¿Qué es la posición verdadera en un conector?

La posición verdadera es la distancia entre donde está realmente un contacto y donde el plano dice que debería estar, expresada como diámetro y no como más y menos. La zona de tolerancia es un círculo alrededor del centro nominal, de modo que el valor reportado es el doble de la desviación radial. Un contacto desviado 0,10 mm en x y 0,10 mm en y tiene un error radial de 0,141 mm y una posición verdadera de 0,283 mm. Informar la cifra radial en lugar de la diametral divide por dos todos los números del informe, y es con diferencia la forma más habitual de malinterpretar estos resultados.

¿Puede una sola cámara medir la posición y detectar residuos a la vez?

Sí, cuando la medición procede de un modelo de segmentación y no de una herramienta de metrología independiente. El modelo genera una máscara para cada contacto del fotograma. El centroide de esa máscara, calculado con precisión subpíxel, da la posición. La forma de esa misma máscara da el estado, porque tanto un residuo depositado sobre un contacto como un contacto deformado alteran el contorno. Una sola inferencia produce ambas respuestas, así que la segunda comprobación consume un tiempo de ciclo que ya se estaba gastando.

¿Por qué hay que alinear la pieza antes de medir nada?

Porque una pieza nunca se asienta dos veces igual en el utillaje. Medido en coordenadas de imagen sin corregir, un conector girado una fracción de grado declara fuera de posición todos los contactos exteriores aunque la pieza sea perfecta. Un ajuste por mínimos cuadrados registra el campo de contactos medido sobre el campo nominal y resuelve primero la rotación, la traslación y la escala. Lo que queda tras ese ajuste es la desviación de la pieza y no la del utillaje. El datum que use el ajuste cambia todos los números del informe, así que debe coincidir con el plano y no con lo que resulte cómodo en la imagen.

¿Cómo se sabe que la medición es fiable?

Con un estudio R&R, igual que se cualifica cualquier otro instrumento. Un R&R cruzado separa la variación en pieza a pieza, repetibilidad y reproducibilidad, e informa del error de medición como porcentaje de la banda de tolerancia. La guía AIAG considera aceptable por debajo del 10 por ciento, aceptable de forma condicional entre el 10 y el 30 por ciento según el coste y la criticidad de la aplicación, e inaceptable por encima del 30 por ciento. El número de categorías distintas debe ser cinco o más. Hacer ese estudio antes de que la estación decida sobre la producción es la diferencia entre una medición y una demostración.

¿Esto sustituye a una máquina de medición por coordenadas?

Sustituye al muestreo, no a la referencia. Una máquina de medición por coordenadas revisa unas pocas piezas por hora en un entorno controlado y sigue siendo el árbitro de la verdad. La visión artificial mide todas las piezas a velocidad de línea y se correlaciona con esa referencia. El montaje útil es medición en línea sobre el cien por cien de la producción, conservando la MMC para la correlación periódica, lo que además le da una respuesta documentada y repetible cuando un cliente pregunta cómo se verificó el número de línea.

¿Qué tamaño de residuo se puede detectar?

Se deriva de la óptica, no del modelo. La escala en micras por píxel marca el límite inferior, y un detalle necesita varios píxeles de ancho para poder separarse del ruido del sensor y de la textura del recubrimiento que tiene debajo. El contraste importa tanto como el tamaño, ya que una fibra oscura sobre un contacto dorado es mucho más fácil que un fragmento metálico sobre una superficie metálica. La forma honesta de especificarlo es nombrar la partícula más pequeña que importa y calcular hacia atrás el campo de visión y el objetivo que ponen suficientes píxeles sobre ella.

Tráiganos un plano

Envíe la tolerancia de posición, el número de contactos y la partícula más pequeña que necesita detectar. Recibirá la óptica y una respuesta honesta sobre si una sola estación puede con ambas cosas, antes de que nadie le hable de hardware.