ALGUNAS CONSIDERACIONES SOBRE LA METROLOGIA AUTOMATIZADA Y SUS

Document Sample
ALGUNAS CONSIDERACIONES SOBRE LA METROLOGIA AUTOMATIZADA Y SUS Powered By Docstoc
					ALGUNAS CONSIDERACIONES SOBRE LA METROLOGIA AUTOMATIZADA
        Y SUS RELACIONES CON LA INGENIERIA INVERSA
                           1
                              Eusebio Jiménez López                ejimenezl@msn.com
                            2
                              Luis Andrés Velázquez           lgarcia@ulsa-noroeste.edu.mx
                        1
                          Víctor Manuel Martinez Molina           vmartinez@uts.edu.mx
                              2
                                Gerardo Urrea Lugo                 jera43@hotmail.com
                           4
                             Leonardo Arellano Rivera           leo_ar_1985@hotmail.com
                           3
                             Alberto Luna Bracamontes          alberto_luna1@hotmail.com
                       3
                         Javier Alejandro López Martínez           haalomar@gmail.com
                              5
                                Juan Delfín Vázquez               jdelfin@itesca.edu.mx
1
  Centro de Innovación y Transferencia Tecnológica (CINNTRA) de la Universidad Tecnológica del Sur de Sonora-IIMM
                       Dr. Norman E. Borlaug. Km 14. CP 85000, (01-644) 414-86-87, Cd. Obregón Sonora, México.
                                                     Tel. (644) 4-10-60-00 Ext. 6023
                                                     2
                                                       Universidad La Salle Noroeste
3
  Centro de Aplicación y Desarrollo de Tecnología de la Universidad Tecnológica del Sur de Sonora (CADET)
                 4
                   Innovación en Ingeniería de Manufactura y Mantenimiento S de RL MI (Empresa SPIN-OFF de IDDSA)
                          5
                            Centro de Tecnología Avanzada del Instituto Tecnológico Superior de Cajeme (CETA)


                                                                  as universities, about the potential of the technologies used
RESUMEN                                                           in measurements (for example of Coordinate Measuring
                                                                  Machines (CMM)) and, on the other hand, the lack of
Gran parte de las empresas sonorenses que se dedican a la         integration of metrology in general methodologies such as
manufactura y a la fabricación de partes y componentes,           Reverse Engineering. This article discusses some
utilizan con poca frecuencia la Metrología Automatizada,          considerations about the importance of the extensive and
esto es debido a que, por un lado, existe desconocimiento,        integrating use of Automated Metrology in the field of
tanto del sector productivo, como de las universidades, del       education and industrial applications, including MMC, the
potencial de las tecnologías utilizadas en las mediciones (por    specialized manufacture of parts and components as well as
ejemplo de las Máquinas de Medición por Coordenadas               the functional relationships of that same with Reverse
(MMC)) y, por otro lado, a la falta de integración de la          Engineering methodology. It shows a case study which was
Metrología a metodologías más generales como es el caso de        digitized in a CMM and the information was transferred
la Ingeniería Inversa. En este artículo se discuten algunas       automatically to a CAD system using the IGES format.
consideraciones sobre la importancia en el campo de la            Finally some considerations on transferring information
educación y en las aplicaciones industriales que tiene el uso     between measurement systems and CAD systems are
extensivo e integrador de la Metrología Automatizada, en          discussed.
particular las MMC, en la fabricación especializada de partes
y componentes, así como las relaciones funcionales de la          Index Terms            Automated Metrology,         Reverse
misma con la metodología de la Ingeniería Inversa. Es             Engineering, Education of Engineering, CAD.
presentado un caso de estudio el cual fue digitalizado en una
MMC y trasferida la información en forma automática a un
                                                                  NOMENCLATURA
sistema CAD por medio del formato IGES. Finalmente, se
discuten algunas consideraciones sobre la transferencia de
                                                                  CONACyT: Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología
la información entre los sistemas de medición y los sistemas
                                                                   : Equivalencia
CAD.
                                                                  INTRODUCCIÓN
Palabras clave  Automatizada, Ingeniería Inversa,
Enseñanza de la Ingeniería, CAD                                   En la actualidad el diseño y la manufactura de máquinas,
                                                                  partes y componentes, han evolucionado y se han
Abstract                                                         potencializado, esto es por la inserción de la computadora y
                                                                  por el desarrollo de nuevas tecnologías, en especial de los
Much of the Sonoran companies dedicated to manufacturing          materiales. Los métodos de diseño y los procesos de
and the manufacture of parts and components use with less         fabricación ahora son manejados con paquetes
infrequently Automated Metrology. This is because, on the         computacionales logrando con esto mejor eficiencia y mayor
one hand, there is ignorance from both the productive sector,
rapidez en el desarrollo de productos o en la prestación de        no es enseñada de manera formal y la Metrología
servicios de Ingeniería. En el caso de la Metrología, la           Automatizada (en el sentido de las MMC) es poco usada, en
computadora ha tenido un fuerte impacto tecnológico, pues          parte porque es limitado el número de Universidades que
ha sido posible diseñar equipos de digitalización por              tienen MMC y porque los programas de estudio de ciertas
contacto como las Máquinas de Medición por Coordenadas             carreras solo contemplan Metrología Convencional.
(MMC) o bien los equipos de medición sin contacto, como
los son los scanner.                                               En este contexto, las empresas sonorenses, aun y a pesar que
                                                                   hay en el Estado, centros empresariales de gran impacto,
Una de las ventajas que la computadora le ha proporcionado         como el Clúster de Ford y empresas del ramo aeronáutico,
a la Ingeniería, es la capacidad de poder integrar muchas          no usan la Ingeniería Inversa formal ni la Metrología
disciplinas en la solución de problemas. Por ejemplo, ahora        Automatizada como métodos para generar valor en la
es posible una integración entre el Diseño y La Manufactura        fabricación de partes y componentes. Cabe señalar que los
mediante las técnicas CAD/CAM. Esta integración ha                 requerimientos de la Metrología Automatizada y de forma
permitido el desarrollo de productos en forma rápida, óptima       implícita la Ingeniería Inversa, requeridos por el sector
y eficiente. Otra integración importante es la que se da entre     productivo sonorense se encuentran en las demandas de los
los equipos de digitalización y los sistemas CAD. Ahora es         fondos mixtos CONACyT.
posible pasar, en forma automática (a través de intercambio
de información computacional) de la información obtenida           Para que la Metrología Automatizada y la Ingeniería Inversa
de una MMC a un sistema CAD. Una de las áreas de la                puedan ser valiosas herramientas en el sector productivo, es
Ingeniería que se ha beneficiado con la integración                necesario, por un lado, que las Universidades integren en sus
MMC/CAD es la Ingeniería Inversa de partes y                       planes de estudio temas relacionados con el uso y manejo de
componentes.                                                       MMC, calibración de equipos de medición, uso de software
                                                                   en las mediciones, manejo de integraciones computacionales
Sin embargo, generalmente en la práctica, la Metrología y la       como el MMC/CAD, CAD/CAM entre otros, y sobre todo el
Ingeniería Inversa operan en forma separada. Esto es debido,       claro dominio del marco teórico básico, tanto de la
en primer lugar a la falta de conocimiento práctico que            Metrología, como de la Ingeniería Inversa y, por otro lado,
permita asociar en términos formales a la Metrología con los       que el sector productivo adquiera la tecnología necesaria
métodos de la Ingeniería Inversa. En segundo lugar, a que          para desarrollar proyectos de alto valor agregado en el
los profesionistas carecen de conocimientos en estos campos        diseño y la fabricación de partes y componentes. Además,
que permitan las aplicaciones en forma conjunta. La                debe fomentarse la creación de empresas tipo SPIN-OFF que
Metrología y la Ingeniería Inversa son dos campos que en la        hagan la conexión entre el sector empresarial y las
actualidad deben operar en forma integrada. En el contexto         Universidades.
de las aplicaciones, la Ingeniería Inversa es más extensa que
la propia Metrología, pero en lo esencial y en lo particular, la   En este artículo se presentan algunas consideraciones sobre
Ingeniería Inversa y la Metrología son dos campos que              la importancia en el campo de la educación y en las
operan en forma sinérgica. En este sentido, se puede decir         aplicaciones industriales, que tiene el uso extensivo e
que la Metrología dentro de la Ingeniería Inversa, funge           integrador de la Metrología Automatizada y la Ingeniería
como un programa de investigación (o una serie de                  Inversa, además, se presenta un caso de estudio en donde se
programas) que tiene dos objetivos principales, por un lado        observa la integración entre la MMC y un sistema CAD.
genera la información dimensional de los componentes               También se discuten algunas consideraciones que deben
(producto de referencia) y. por otro lado, valida la               tomarse en cuenta en la generación, tratamiento y
configuración del duplicado. La Metrología es esencial             exportación de la información entre los softwares,
dentro de la Ingeniería Inversa orientada al duplicado de          particularmente el formato de intercambio IGES [1].
partes y componentes, pues genera la información
dimensional primaria de los mismos, la cual, posteriormente        SOBRE LA IMPORTANCIA DE LA INGENIERÍA
es tratada, refinada y validada.                                   INVERSA Y LA METROLOGÍA AUTOMATIZADA

En México, particularmente en Sonora, la Ingeniería Inversa        En el Estado de Sonora, se encuentra localizada la planta
formal es poco practicada, lo mismo sucede con la                  ensambladora de FORD, una de las más grandes del mundo
Metrología Automatizada. Esto es debido en parte, porque el        [2]. Dicha empresa tiene asociado un grupo de proveedores,
duplicado de partes y componentes es hecho a prueba y error        al cual se le domina CLUSTER de FORD. La operación de
o con métodos empíricos, o bien porque la Ingeniería               dicho clúster requiere del suministro de partes y
Inversa es regularmente confundida con la piratería. En la         componentes especializados. La fabricación de partes
práctica real, la Ingeniería Inversa es más usada que el           automotrices requiere de generar y utilizar conocimientos
Diseño de Equipos y Partes Originales. Otro hecho                  técnicos, maquinaria y equipos sofisticados. En cuanto a
importante es que en las Universidades, la Ingeniería Inversa      conocimiento se refiere, el clúster requiere de la Metrología,
los procesos de fabricación avanzados, el Diseño, los            En el contexto educativo, son pocas las Universidades en el
Materiales y la Ingeniería Inversa son algunos de los más        Estado de Sonora que poseen la especialidad en Ingeniería
importantes. Pero no solo la Industria Automotriz requiere       Inversa sobre todo tecnología MMC. Las figuras 1 y 2
de estos conocimientos, también son necesarios para la           muestran las MMC tipo puente de la Universidad
industria aeronáutica y en general, la mayor parte de las        Tecnológica del Sur de Sonora (UTS) y la MMC tipo brazo
empresas metalmecánica localizadas en el Estado de Sonora.       de la Universidad La Salle Noroeste (ULSA).

Por otro lado, una de las áreas de aplicación en la Ingeniería
que por su naturaleza requiere la integración de muchos
campos del conocimiento, es la Ingeniería Inversa. Sin
embargo, la Ingeniería Inversa formal, esto es, aquella que
usa métodos sistemáticos, es poco usada por las empresas y
las universidades o, en muchos casos, no se sabe que en el
trasfondo, muchos proyectos orientados al duplicado de
partes y componentes son desarrollados precisamente bajo el
contexto de la Ingeniería Inversa. Estos hechos limitan por
un lado, que las empresas sonorenses (que se dedican al
diseño y la manufactura de partes y componentes) sean más
competitivas y, por otro lado, se limita uso de la tecnología
integrada. La Ingeniería Inversa no debe de confundirse,
como comúnmente se hace en México, con la piratería, pues
su origen y métodos son científicos. Es en realidad el ser
humano el que decide darle un mal uso a la información
generada a través de algún método de la Ingeniería Inversa.
                                                                           Figura 1. MMC de puente de la UTS
La Ingeniería Inversa o de Reversa, es una metodología que
tiene como objetivo conocer o determinar las características
y funciones de un proceso, sistema o componente [3]. Las
aplicaciones de la Ingeniería Inversa son ilimitadas, se
utiliza en Mecánica, Computación, Electrónica, en la
Manufactura, etc. La sustitución de partes, la innovación
tecnológica, el copiado de partes o la reproducción de
sistemas son solo algunas de las aplicaciones específicas del
proceso de la Ingeniería Inversa. Otras razones de la
Ingeniería Inversa son: Generar información perdida sobre
partes y componentes, generar sustitutos de emergencia, para
analizar las características de los productos, como medida de
comprobación para verificar el no duplicado de partes
patentadas, para reparar o darles mantenimiento a equipos y
maquinaria y para fines académicos y de investigación, entre
otras.
Dentro del proceso de la Ingeniería Inversa, la Metrología
Dimensional adquiere un valor muy importante, pues
proporciona la información geométrica y dimensional de los
componentes la cual es procesada por diferentes softwares y
maquinaria hasta generar el duplicado. Posteriormente,
dicho duplicado debe ser probado usando Metrología y otros            Figura 2. MMC de brazo de la ULSA Noroeste
criterios de prueba, para determinar sí sus características
                                                                 En el Sur de Sonora, particularmente en la CD. Obregón,
geométricas, de manufactura y funcionales son equivalentes
con el producto original o de referencia. Por lo tanto, para     existen redes interinstitucionales formadas entre empresas y
que la Metrología Dimensional pueda ser usada para               Universidades. Una de dichas redes es llamada RED ALFA
propósitos especiales (educativos, empresariales y de            [4] y está formada por La Universidad La Salle Noroeste, el
                                                                 Instituto Tecnológico Superior de Cajeme, la Universidad
negocios), esta debe ser incorporada a la Metodología
                                                                 Tecnológica del Sur de Sonora y la Empresa Impulsora de
General de la Ingeniería Inversa, sobre todo como programa
                                                                 Desarrollo Dinámico S.A. de C.V. (Transformada ahora a
formal de investigación.
                                                                 una empresa SPIN - OFF llamada Innovación en Ingeniería
de Manufactura y Mantenimiento S DE RL MI). Los
investigadores de la RED ALFA han desarrollado                           El uso de sistemas de tecnología de la información
numerosos trabajos de investigación en el contexto de la                  diferentes por compañías u organizaciones
Ingeniería Inversa, sobre todo el la Ingeniería Inversa                   cooperando en un proyecto específico, como por
Automatizada. En dichas Investigaciones se han usado las                  ejemplo un arquitecto y un ingeniero civil
MMC mostradas en las figuras 1 y 2. Los resultados de las                 trabajando en un proyecto de ingeniería civil.
Investigaciones se han traducido en tesis de licenciaturas [5],          El uso de diferentes sistemas de tecnología de la
de maestría [6], artículos nacionales e internacionales y en              información en disciplinas de ingeniería distintas
cursos de capacitación para las empresas locales. En los                  dentro de una compañía, por ejemplo, en ingeniería
salones de clase, el marco teórico y la metodología de la                 de diseño y en el análisis de elementos finitos.
Ingeniería Inversa, es enseñada en tópicos de Mecatrónica,               El uso de diferentes sistemas de tecnología de la
tanto en licenciatura, como en Maestría. Sin embargo, aun y               información dentro de una cadena de
a pesar de que se tienen equipos, investigación y docencia en             abastecimiento, como por ejemplo, un fabricante
el campo de la Ingeniería Inversa, no ha sido posible                     automotriz que desea proveer datos o recibir datos
transferir los conocimientos a la industria en forma práctica.            de su proveedor de componentes.
                                                                         La necesidad de entregar datos describiendo
ALGUNAS    CONSIDERACIONES   SOBRE                         LA             completamente un producto o proyecto a un cliente,
INGENIERÍA INVERSA AUTOMATIZADA                                           por ejemplo, de un contratista diseñador de plantas
                                                                          de procesado al propietario u operador de la planta.
La Ingeniería Inversa Automatizada es aquel proceso que se               La necesidad de manejar datos independientemente
lleva acabo para duplicar un objeto de referencia en donde la             de un sistema de tecnología de información
interacción del ser humano con el sistema de reproducción                 específico, por ejemplo, para mantener el control de
se reduce al mínimo posible. En este proceso la interacción               configuración de los datos creados o modificados
entre softwares es principal y fundamental, por tal motivo,               dando uso a un número de sistemas heterogéneos.
resulta necesario conocer las diferentes formas de                       La necesidad de administrar datos a través de la
generación, procesamiento, representación y exportación de                vida de los productos a los que se relacionan dichos
la información generada, en este caso, de la información                  datos.
geométrica y de manufactura de los objetos de referencia                 La necesidad de almacenar datos más allá de la vida
(objetos por duplicar). Cabe señalar que la mayor parte de                activa de sistemas de información de tecnología
los ingenieros que usan software para las mediciones, el                  específicos, por ejemplo, que el operador de una
diseño y la manufactura de partes y componentes,                          instalación nuclear requiera mantener información
generalmente lo manipulan y no consideran cierta                          de diseño (por regulación del gobierno) por muchos
información importante. Por ejemplo, la forma y los                       años después del decomiso de la instalación.
formatos con que los paquetes computacionales leen la
información. La transferencia de información y sobre todo         Los escenarios anteriores comparten una característica: hay
su representación, es de suma importancia puesto que              una necesidad de negocios en lo que respecta a ser capaz de
muchos problemas que se presentan en las integraciones            tener acceso a datos creados por un sistema computacional
computacionales, por ejemplo, CAD/CAM, se deben a que             diferente del propio y viceversa, donde los dos sistemas
la información no es compatible o viene incompleta.               pueden        estar    separados       organizacionalmente,
Algunos formatos adoptados por la industria son IGES              geográficamente o en cuestiones de tiempo. Otro factor
(Initial Graphics Exchange Specification), DXF (Data              importante a considerar, es el hecho de que la información
Exchange File) y SET (Standard DEchange et de Transfert)          creada por un sistema computacional tiene un valor
entre otros. Un protocolo que se ha usado como                    significativamente más alto para una empresa que el
estandarización de la información entre sistemas                  software particular utilizado para crear o tener acceso a
computacionales es el STEP (Standard for the Exchange of          datos, o el hardware por el cual son almacenados o
Product Model Data) [7].                                          comunicados. En este sentido, es importarte estudiar y tener
                                                                  conciencia de la importancia de los protocolos de
La necesidad por el uso de estándares tales como STEP, es         comunicación entre sistemas computacionales que asisten al
el resultado del manejo de sistemas de software exclusivos        diseño y a la manufactura de productos.
para un propietario, los cuales tienen protegidos, como por
ejemplo, cuando los datos creados utilizando el sistema de
                                                                  ALGUNAS  CONSIDERACIONES      SOBRE  LA
un proveedor no son directamente accesibles para el sistema
                                                                  METODOLOGÍA DE LA INGENIERÍA INVERSA
de otro proveedor. Requerimientos industriales para el
intercambio de datos entre sistemas no similares pueden           No existe una definición única de la Ingeniería Inversa, ni
surgir en diferentes circunstancias, y estos pueden, en           tampoco un método único. Por lo tanto, es necesario
general ser categorizados como [7]:
seleccionar una definición y una metodología asociada.               9) B es un modelo.
Considere la definición siguiente [8]:                               10) Se verifica, según el paso 3), si B es equivalente a
                                                                         A.
La Ingeniería Inversa es un proceso analítico-sintético que
                                                                     11) Se dan las conclusiones.
busca determinar las características y/o funciones de un
                                                                     12) Se revalúa B.
sistema, una máquina o un producto o una parte de un
                                                                     13) B es aplicable.
componente o un subsistema. El propósito de la ingeniería
inversa (I.I) es determinar un modelo de un objeto o
                                                                 PROGRAMAS Y MODELOS DE LA INGENIERÍA
producto o sistema de referencia.
                                                                 INVERSA
O, en forma equivalente:
                                                                 En esta sección se discutirán algunas consideraciones sobre
La Ingeniería Inversa puede también considerarse como un         las características de los programas de investigación de la
proceso de sistematización; esto es, un proceso que pone de      Ingeniería Inversa y los modelos obtenidos de la aplicación
manifiesto o explícita las relaciones objetivas entre los        de dichos programas. Los programas de la Ingeniería Inversa
elementos y las relaciones que hacen posible la existencia de    se pueden clasificar en [9]:
un objeto, para posteriormente construir un modelo de dicho
                                                                     1) Programas analíticos
objeto.
                                                                     2) Programas sintéticos.

Por otro lado,
                                                                 Los programas analíticos son todos aquellos programas,
                                                                 procedimientos y métodos que tienen por objetivo conocer o
La Ingeniería Inversa busca obtener información acerca de
                                                                 determinar las propiedades y características del objeto de
un objeto o sistema de referencia. Dicha información es
                                                                 referencia. Por otro lado, los programas de síntesis son todos
obtenida bajo un proceso de análisis del objeto, y puesto que
                                                                 aquellos programas, procedimientos y métodos que tienen
todo análisis hecho por la I.I debe ser guiado, entonces la
                                                                 por objetivo utilizar la información de los programas de
información obtenida debe ser específica con dos claros
                                                                 análisis para conocer primeramente a los objetos de
propósitos; esto es, por un lado la información es referida al
                                                                 referencia, y posteriormente, reproducirlos o mejorarlos.
objeto inicial o de referencia o mejor dicho, debe
caracterizar al objeto y, por otro lado, la información guía a   Los objetivos principales de los programas analíticos son los
la síntesis hacia la obtención de un modelo del objeto.          siguientes:
                                                                      1) Obtener datos e información fidedigna, funcional y
Por otro lado, el método asociado con la definición principal             objetiva del objeto de referencia.
descrita anteriormente es [8]:                                        2) Transformar los datos en modelo de información
                                                                          manejables.
    1) Fase 1: Conocimiento preliminar del objeto de
                                                                 Cabe mencionar que en los programas de síntesis la
       referencia A.
                                                                 información que viene del análisis del objeto de estudio a
    2) Fase 2: Diseño de un plan de investigación P.
                                                                 menudo no es suficiente y debe ser complementada y
    3) Fase 3: Aplicación del plan al objeto de referencia.
                                                                 además, tales programas responden al rediseño de nuevos
    4) Fase 4: Sintetizar la información generada por el
                                                                 productos, duplicado y manufacturas, partiendo de la base de
       plan, generar el modelo B y demostrar que B  A.          la información obtenida de los programas de análisis. Por
    5) Fase 5: Caracterizar el modelo B.                         ejemplo, las mediciones dimensionales, los programas de
    6) Fase 6: Usar B para diversos propósitos                   análisis de propiedades mecánicas y caracterización de
                                                                 materiales son ejemplos de programas analíticos, en tanto,
O, en forma explicita:                                           los programas de CAD, CAM, CAE o los procesos de
                                                                 manufactura, son programas de síntesis.
    1)   Se presenta el objeto de referencia A.
    2)   Se definen las referencias                              Los modelos que se consideran en este artículo, son
    3)   Se definen los objetivos                                productos de la Ingeniería Inversa. De acuerdo con [9], la
    4)   Con los pasos 2 y 3, se diseña el proceso de la         aplicación de los programas de análisis sobre el objeto de
         investigación.                                          referencia genera información. Generalmente dicha
    5)   El producto del diseño del paso 4) es un plan o         información se presenta o se genera en forma de datos. El
         programa de investigación operativa.                    conjunto de datos son en sí mismo modelos y la
    6)   Se aplica P al objeto A.                                transformación de dichos a datos a entidades manejables da
    7)   El resultado del paso 6) es información de A.           como resultados otros modelos. Por ello, al conjunto de
    8)   Se considera el paso 3) y con los resultados del        modelos derivado de los programas de análisis y sus
         paso 7) se genera B.
transformaciones (modelos de datos a modelos manejables)         computacionales usados para generar los modelos, puesto
se les llamará modelos de análisis. Por otro lado, la            que no es el tema central de la presente investigación,
aplicación de los programas de síntesis genera dos clases de     además, no se detallará cada etapa (salvo la del programa de
modelos, por un lado, se tienen modelos que buscan               medición), pues solo se intenta dar un ejemplo simple de la
determinar exclusivamente el conocimiento del objeto de          aplicación de la metodología.
referencia y, por otro lado, se tienen modelos de innovación
o modelos de valor agregado.                                     Aplicación de la metodología propuesta

Además, el conjunto de modelos obtenidos del proceso de la       Fase 1
Ingeniería inversa se pueden clasificar en modelos
principales y modelos secundarios. Los principales son               1) Se presenta el objeto de referencia A
aquellos que se asocian con los requerimientos del cliente y
los secundarios son modelos que se obtienen como: 1)
Modelos de apoyo para los principales y 2) Modelos
complementarios [9].

Bajo este contexto, se puede afirmar que una de las
actividades más importante de la Ingeniería Inversa es el
diseño de los programas de investigación, pues de ellos
dependen la calidad, confiabilidad y representatividad de los
modelos obtenidos. Además, otros aspectos importantes
relacionados con los programas de la Ingeniería Inversa son,                  Figura 4. Objeto de referencia
por un lado, el buen estado de las herramientas, dispositivos
y máquinas que se usan para realizar los análisis y, por otro    Descripción: A es un objeto real y es un componente. A es
lado, el correcto dominio de las teorías y los métodos usados    incompleto, puesto que no se conocen sus planos de
para la interpretación y la modelación de los resultados.        fabricación. Es finito y medible y se considera que admite
                                                                 descomposición en el sentido de ser analizado subparte por
Caso de estudio                                                  subparte (circunferencias y arcos entre otras supartes).

Considérese la parte mecánica mostrada en la figura 3.               2) Se definen las referencias (CFR).

                                                                 El objeto de referencia A mostrado en la figura 4 es de la
                                                                 clase (ECR). Esto es, la pieza es ciertamente conocida y se
                                                                 tienen métodos de análisis ya desarrollados entre otras
                                                                 cosas, por ello A  ECR.

                                                                     3) Se definen los objetivos (COE).

                                                                 El objetivo principal es generar tres modelos de A: 1)
                                                                 Modelo Digitalizado (MD), Modelo en CAD (MCAD) y
                                                                 Modelos en CAM (MCAM), tales modelos deben ser
                                                                 generados usando la integración MMC/CAD/CAM.

                                                                 Fase 2

                                                                     4) Con CFR y COE, se diseña el proceso de la
                                                                        investigación.

                                                                 El proceso es el siguiente:
                                                                 Medición Automatizada (Modelo digitalizado)
                                                                         4.1. Adquisición de datos
       Figura 3. Parte mecánica a por reproducir                         4.2. Caracterización dimensional y geométrica
                                                                         4.3. Segmentación de los datos.
La pieza forma parte de un motor de combustión interna.
Cabe señalar que en este ejemplo (tomado de la referencia                4.4. Generación de un modelo de información
[1]), no se describirán las interrelaciones entre los paquetes            geométrica y dimensional usando una MMC.
Modelo en CAD
        4.5. Generación de un Modelo CAD.
Modelo en CAM
        4.6. Generación de un Modelo CAM.
        4.7. Generación de un modelo de información
         para la manufactura

    5) El producto del diseño del paso 4) es un plan o
       programa de investigación operativa (P).

No aplica, es un paso descriptivo

Fase 3

    6) Se aplica P al objeto A.                                   Figura 7. Modelo de información (MCAM) en CAM
                                                                 sobre la base de la información de la MMC y del CAD
En las figuras 5,6 y 7 se muestran las salidas gráficas de la
                                                                    7) El resultado del paso 6) es información de A.
pieza obtenidas de la MMC, el CAD y el CAM,
respectivamente.
                                                                No aplica, es un paso descriptivo

                                                                Fase 4

                                                                    8) Se considera el paso 3) y con los resultados del
                                                                       paso 7) se genera B.

                                                                Los modelos MD, MCAD; MCAM son tales que:

                                                                                B= { MD, MCAD; MCAM}

                                                                    9) B es un modelo.

                                                                No aplica, es un paso descriptivo

   Figura 5. Modelo de información en la Máquina de                 10) Se verifica, según el paso 3), si B es equivalente a
            Medición por Coordenada (MD)                                A.

                                                                Puesto que los objetivos del paso 3) fueron cumplidos,
                                                                entonces se concluye que:

                                                                              A  B = {MD, MCAD, MCAM}

                                                                    11) Se dan las conclusiones.

                                                                Algunas de las conclusiones del proceso de la Ingeniería
                                                                Inversa aplicada a la parte “A” son:

                                                                    a) El modelo MD y el modelo MCAD son diferentes,
                                                                       de hecho MCAD es MD reconstruido en CAD.
                                                                    b) El modelo MCAM solo genera las trayectorias de
                                                                       los posibles maquinado a la pieza.
  Figura 6. Modelo de información (MCAD) en CAD
      sobre la base de la información de la MMC                 Fase 5

                                                                    12) Se revalúa B.
Los modelos MD, MCAD y MCAM tienen características                La figura 8 (Ver apéndice A) muestra la ubicación de las
computacionales importantes, pues los modelos de CAD              primitivas geométricas y la figura 9 muestra el proceso de
pueden usarse para análisis en un CAE (Computer Aided             digitalización de la pieza [1,11].
Engineering) o para fabricación en estereolitografía.

Fase 6

    13) B es aplicable.

Las aplicaciones del modelo B, puede darse solo el
ambientes computacionales, pues que B es un conjunto de
modelos computacionales, por ejemplo para simulación de
partes del sistema y para análisis de elemento finito entre
otras.

ALGUNAS    CONSIDERACIONES  SOBRE                          EL
PROGRAMA DE INVESTIGACION PARA                             LA
DIGITALIZACION   AUTOMATIZADA   Y                          EL
PROTOCOLO IGES

En esta sección se presentan algunas consideraciones sobre
el programa de investigación relacionado con la                              Figura 9. Proceso de digitalización
digitalización de caso de estudio. Para digitalizar la pieza de
trabajo en la MMC de la UTS (obtención del modelo MD) se          La información derivada del proceso de digitalización se
utilizó el siguiente procedimiento [10]:                          muestra en la tabla 1:

         1. Entender claramente la especificación.
         2. Elección del equipo de Trabajo.
               2.1. Elección de la MMC apropiada.
               2.2. Elección del sistema de palpado.
               2.3. Elección del software.
         3.    Desarrollar y seguir un procedimiento (hacer
               programa de parte).
               3.1. Condiciones ambientales.
               3.2. Selección de las características de la
                    pieza a ser medidas.
               3.3. Definición del dato o datos a ser usados
                    para     establecer    el    sistema     de
                    coordenadas.
               3.4. Establecimiento de datos en una MMC.
               3.5. Selección de la orientación de la pieza.
               3.6. Selección del método de sujeción de la
                    pieza.
               3.7. Calificación del palpador.
               3.8. Definición de la estrategia de palpado.
               3.9. Programación de la MMC.                                Tabla 1. Registro de datos digitalizados
               3.10. Registro de la información evaluada.
         4.    Medir la parte.                                    Una vez realizado el proceso de digitalización, la
         5.    Registro de los datos obtenidos.                   información debe ser transformada a un formato de
         6.    Determinar la incertidumbre de la medición.        transferencia, para este caso el formato IGES. La tabla 2
         7.    Juzgar conformidad.                                muestra los datos digitalizados en dicho formato. Por otro
         8.    Saber qué hacer con los casos que conforman.       lado, la extracción de la información hacia otro software
         9.    Saber qué hacer con los casos que no               tiene un proceso. La figura 10 muestra dicho proceso [1,11]:
               conforman.
         10.   Archivo.
                                                                       MMC al formato común a través de un convertidor interno
                                                                       un formato común para exportar al sistema CAD e importar
     Base de                       Pre – Procesador
   Datos Nativa                                                        este mismo fichero bajo otra traducción del software CAD al
                                                                       formato común.
    MMC/CAD                            MMC/CAD
                                    Traductor Interno:
                                                                       Por otro lado, los requerimientos y necesidades de los
                                      Geomet 101
                                                                       sistemas origen y destino son la clave para la utilidad del
                                                                       estándar IGES, esto es, debido a que depende directamente
                  Sistema Origen                                       de los datos, en contraste con su independencia de las
                                                                       herramientas informáticas que manejan esos datos [9, 40].

                                                                       Cabe señalar que en la transferencia de información del
                                                                       objeto de referencia A por el protocolo IGES, se toman las
                                                                       consideraciones especificadas por el estándar ANS US
                       IGES                                            PRO/IPO-100-1996 (Actualización formal del estándar
                     Versión 5.3                         Archivo B.D
                                                                       ANSI Y14.26M -- 1996/2006), las cuales consisten en:

                                                                       - Creación del Modelo Gráfico I MD:
                                                                       - Revisión del Modelo Gráfico I MD previamente del
                                                                       intercambio Pre – Procesado:
                                                                       - Revisión del Modelo Gráfico I MD después del
                                                                       intercambio y Post – Procesado.
 Post – Procesador                            Base de
                                            Datos Nativa               Una vez conocidos cada uno de los sistemas de relación
      MMC/CAD                                                          en el formato común IGES y sus traductores, se procede a
                                             MMC/CAD
   Traductor Interno:                                                  descomponer el procesado de la información del modelo en
Mechanical Desktop 2007                                                pasos claramente diferenciados. En primer lugar, la
                                                                       extracción de la información geométrica de la pieza, así
           Figura. 10 Sistema destino                                  como el acondicionamiento de dicha información. Para
                                                                       evaluar el intercambio se han definido modelos 2D (en
                                                                       ambos sistemas) de primitivas geométricas, y un último
La ventaja del formato IGES es que representa el modelo                modelo que es el ensamblaje de todos los anteriores.
gráfico del modelo digitalizado del objeto de referencia, no
limitándose únicamente a su representación gráfica o                   Por lo tanto, la extracción de la información procesada en la
visual. Esto lo consigue gracias a una metodología (ASME               máquina de medición por coordenadas, queda definida y
Y14.26M) que incorpora modelos de referencia, lenguajes                estructurada como se presenta a continuación:
de definición formal y una arquitectura. Por otro lado, las
primitivas geométricas representativas del objeto de                       -   Los modelos de datos generados en el procesado de
referencia en la base de datos MMC/CAD, se consideran                          la información (Modelo MD) tratan de aplicaciones
como elementos geométricos fundamentales, sin dimensión,                       individuales.
sin propiedades físicas; así mismo, se establecen como
elementos primitivos de todas las construcciones que                       -   Los archivos de parte describen entidades comunes
realizarán el traductor IGES del software MMC en el pre -                      utilizadas, en los sistemas origen y destino; así
procesado y el traductor IGES del software CAD en el post –                    como en la definición de la estructura de un
procesado. De esta manera, el método de utilidad en la                         producto, específicamente su forma (geometría,
propuesta de integración MMC/CAD para la extracción de                         topología).
los datos del sistema de digitalización, es la traducción del
modelo, sacado del fichero original del software MMC al                    -   El formato del fichero para intercambio de los datos
formato común a través de un convertidor interno a un                          es IGES versión 5.3.
formato común para exportar al sistema CAD e importar este
mismo fichero bajo otra traducción del software CAD al                 Por otro lado, la implementación exitosa de un método para
formato común. La información descrita anteriormente se                el intercambio en un sistema de producción genera
puede sintetizar en la figura 10:                                      beneficios tangibles y optimizan el proceso de diseño al
                                                                       prever. La tabla 3 (ver apéndice A) muestra la segmentación
Además, se puede observar en la figura 10, que el método es            de la información con el propósito de la extracción y
la traducción indirecta del fichero original del software              establecer el vínculo MMC/CAD.
ALGUNAS CONSIDERACIONES SOBRE                           LOS      La figura 12 muestra la apertura del formato IGES en el
ARCHIVOS DE TRANSFERENCIA                                        Mechanical.
El objetivo principal del archivo de transferencia es
establecer el vínculo MMC / CAD, donde cada sistema
soporta e interpreta correctamente la clase de conformidad
del protocolo de aplicación ANSUS PRO/IPO-100-1996,
bajo el estándar IGES. Esto implica la evaluación tanto del
pre-procesador (creación del fichero IGES) como del post-
procesador (lectura e interpretación del IGES). Por otro lado,
sí son conocidos cada uno de los sistemas involucrados
en la transferencia de información y sus traductores, se
procede a la realización del intercambio entre el software
MMC (Geomet 101) y la plataforma CAD (Mechanical
desktop 2007).

Así que, para la generación del archivo de transferencia del
caso de estudio analizado en [1,11], se inicia de la siguiente
manera:

- Se agrupan los modelos 2D de las primitivas bases del
objeto de referencia A de complejidad simple, que se
muestran en la figura 6.31.                                      Figura 12. Apertura del archivo en Mechanical.
- Se establece, el modelo último (Modelo Digitalizado [MD]
- Secundario) que es el ensamblaje de los modelos 2D del         CONCLUSIONES
objeto de referencia A.
                                                                 En este artículo se ha presentado algunas consideraciones
Así, en esta primera fase sólo se introduce un modelo 2D         sobre la Metrología Automatizada y la Metodología de la
primitivos, cuyas curvas y superficies son analíticas. La        Ingeniería Inversa. Las conclusiones obtenidas se resumen
figura 11 muestra en forma gráfica lo anteriormente descrito.    en los puntos siguientes:

                                                                     1) Es necesario que los empresarios Sonorenses
                                                                        dedicados a la fabricación de partes y componentes,
                                                                        puedan potenciar sus negocios con las aplicaciones
                                                                        de la Metrología Automatizada.
                                                                     2) Para que la Metrología Automatizada pueda tener
                                                                        un campo de acción más amplio en los negocios,
                                                                        ésta debe incorporarse a la Metodología de la
                                                                        Ingeniería Inversa.
                                                                     3) Es necesario que, tanto las empresas, como las
                                                                        universidades, utilicen más la Ingeniería Inversa
                                                                        metódica, pues solo a través de la utilización de los
                                                                        procesos de sistematización es posible realizar
                                                                        duplicados con más valor agregado.
                                                                     4) El ejemplo usado en este artículo, permitió mostrar
                                                                        la aplicación de un Método de la Ingeniería Inversa
                                                                        y un programa de investigación de Metrología
                                                                        Automatizada.
                                                                     5) En la Metrología Automatizada, la generación,
                                                                        representación, la extracción y la exportación de la
                                                                        información de objeto de referencia es de suma
Figura 11. Exportación del Modelo Digitalizado
                                                                        importancia. Por ello, es necesario seleccionar el
                                                                        protocolo de comunicación mas apropiado. En este
                                                                        artículo se uso el protocolo IGES solo para fines
                                                                        demostrativos.
     6) Es de suma importancia que los diseñadores y los
                                                                            [8] JIMENÉZ, Eusebio; REYES Luis; GARCÍA L. Andrés: Algunas
        encargados de manufacturar partes y componentes
                                                                            consideraciones sobre la Ingeniería Inversa, Informe Interno de
        en software computacionales, sean conscientes que                   Investigación, Centro de Tecnología Avanzada de ITESCA, Red Alfa,
        transferencia de información debe ser analizada con                 Sonora, México, 2006, ISBN: 970-9895-12-5.
        detalle, pues de otro modo el tratamiento y                         [9] GARCIA A., JIMENÉZ J., RUIZ J, LUNA G., ONTIVEROS S.,
                                                                            MARTINEZ V., REYES A., OCHOA E., CARRILLO E: Clasificación de
        procesado de la información puede ser incompleto.
                                                                            programas y modelos de la Ingeniería Inversa: Aplicaciones a un caso de
     7) La Ingeniería Inversa automatizada requiere de un                   estudio. Congreso internacional anual de la SOMIM. Puebla, México 2008.
        estudio detallado de los protocolos de                              [10] Zeleny Vázquez R. El Proceso de Medición con MMC. Instituto de
        comunicación entre los diferentes paquetes                          Metrología Mitutoyo, Edición Mitutoyo Mexicana, S.A. de C.V.
                                                                            [11] GARCÍA A., JIMÉNEZ, E., URREA G., MARTÍNEZ V, REYES, L.,
        computacionales, pues la pérdida de información
                                                                            OCHOA J. PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN en Ingeniería Inversa:
        podría ser un factor negativo en el duplicado de                    un caso de estudio. Informe técnico, IDDSA-ID-II-01-2008, Impulsora de
        partes.                                                             Desarrollo Dinámico S.A. de C.V., ISBN en trámite.
     8) Es necesario estudiar más a detalle las ventajas que
        ofrece cada protocolo, ya que la incorrecta elección                APÉNDICE
        de los mismos, puede originar más trabajo o no es
        óptimo.

AGRADECIMIENTOS

Los autores de este artículo desean agradecerle a la
Universidad La Salle Noroeste, al Instituto Tecnológico
Superior de Cajeme, a la Universidad Tecnológica del Sur
de Sonora y a la Empresa IDDSA, las cuales conforman la
Red regional ALFA, así como a la empresa Innovación en
Ingeniería de Manufactura y Mantenimiento S de RL MI
(Empresa SPIN-OFF de IDDSA), por el apoyo brindado
para la realización de esta investigación.

BIBLIOGRAFÍA

[1] GARCÍA, A: Metodología para la integración MMC/CAD/CAM, tesis
de maestría (por presentarse). UNAM, División de estudios de posgrado,
Facultad de Ingeniería. (2009).
[2]http://www.fumec.org.mx/espanol/recursos/ReportesFord/ResumenEjecu
tivo.pdf, 5 de Diciembre del 2007
[3] JIMENÉZ Eusebio; REYES Luis; GARCÍA L. Andrés; MONTOYA
Norberto; MARTÍNEZ, Víctor; SOTO Esteban; LUNA, Gabriel;
ONTIVEROS, Saúl: Algunas consideraciones epistemológicas sobre la
ingeniería inversa, Memorias del XIII congreso internacional anual de la
SOMIM y congreso internacional de metal mecánica 2007, Durango,
México, 2007.
[4] JIMENÉZ, Eusebio; REYES Luis; SOTO Esteban; GALINDO
Francisco; OCHOA Francisco; MARTÍNEZ Víctor: Experiencias de las
relaciones industria-universidad en la región Sur de Sonora, México: el
Caso de la RED ALFA, Memorias del XIV congreso internacional anual de
la SOMIM y congreso internacional de metal mecánica 2008, Puebla,
México, 2008.
[5] LEONARDO ARELLANO RIVERA. Fabricación automatizada y
pruebas dimensionales de una pieza mecánica para justificar un método de
la ingeniería inversa. (Licenciatura). Universidad La Salle Noroeste.
Diciembre del 2008.
[6] LUNA G., JIMENEZ E., GARCIA A, REYES L., MARTINEZ V.,
ONTIVEROS S., OCHOA J. Aplicación de un método de la ingeniería
inversa para el duplicado de una pieza fabricada por medio de
electroerosionado por penetración. Informe técnico IDDSA-ID-II-04-2008.
Impulsora de Desarrollo Dinámico S.A. de C.V. ISBN en trámite.
[7] Julian Fowler., STEP for Data Management Exchange and Sharing,
British Library Cataloguing in Publication Data, First published in Great
britain, 1995.

                                                                                     Figura 8. Primitivas geométricas
                          Tabla 2. Parámetros de la digitalización, Features y archivos IGES.

                                                                      Stylus         Feature
  Feature No.       Archivo - IGES    Scan Pitch     Probe Styli                                 Scan Mode
                                                                     Diámetro      Profundidad

1. Círculo No. 1       PT1.iges        0.5 mm         Stylus 1        Φ4 mm            N/A        Cerrado
2. Círculo No. 2       PT2.iges        0.5 mm         Stylus 1        Φ4 mm            N/A        Cerrado
3. Círculo No. 3       PT3.iges        0.5 mm         Stylus 1        Φ4 mm            N/A        Cerrado
4. Círculo No. 4       PT4.iges        0.5 mm         Stylus 1        Φ4 mm            N/A        Cerrado
5. Círculo No. 5       PT5.iges        0.5 mm         Stylus 1        Φ4 mm            N/A        Cerrado
6. Círculo No. 6       PT6.iges        0.5 mm         Stylus 1        Φ4 mm            N/A        Cerrado
7. Círculo No. 7       PT7.iges        0.5 mm         Stylus 1        Φ4 mm            N/A        Cerrado
8. Altura No 1         PT8.iges        0.5 mm         Stylus 1        Φ4 mm            N/A        Cerrado
9. Altura No. 2        PT9.iges        0.5 mm         Stylus 1        Φ4 mm            N/A        Cerrado
10. Altura No. 3      PT10.iges        0.5 mm         Stylus 1        Φ4 mm            N/A        Cerrado
11. Círculo No. 1     PT11.iges        0.5 mm         Stylus 1        Φ4 mm            N/A        Cerrado
12. Círculo No. 1     PT12.iges        0.5 mm         Stylus 1        Φ4 mm            N/A        Cerrado
          Característica                      Número de        Tipo de            Sistema
                            Archivo - IGES
            (Feature)                        Entidad IGES    Entidad IGES        Operativo



        13. Círculo No. 1      PT1.iges
        14. Círculo No. 2      PT2.iges
        15. Círculo No. 3      PT3.iges
        16. Círculo No. 4      PT4.iges
        17. Círculo No. 5      PT5.iges
                                                                 ARCO
        18. Círculo No. 6      PT6.iges          100           CIRCULAR
        19. Círculo No. 7      PT7.iges
        20. Círculo No. 8      PT8.iges

        21. Círculo No. 9      PT9.iges



        22. Altura No 1        PT10.iges
        23. Altura No. 2       PT11.iges         N/A        CONSTRUCCIÓN
        24. Altura No. 3       PT12.iges


        25. Plano 1            PT13.iges                                        WINDOWS XP
        26. Plano 2            PT14.iges
                                                 108            PLANO



        27. Punto 1            PT15.iges
        28. Punto 2            PT16.iges
        29. Punto 3            PT17.iges
        30. Punto 4            PT18.iges
                                                 116            PUNTO
        31. Punto 5            PT19.iges
        32. Punto 6            PT20.iges
        33. Punto 7            PT21.iges
        34. Punto 8            PT22.iges


        35. Línea 1            PT23.iges
        36. Línea 2            PT24.iges
                                                 110             LÍNEA
        37. Línea 3            PT25.iges
        38. Línea 4            PT26.iges




Tabla 3. Extracción de la información geométrica MMC/CAD con el estándar IGES