METROLOGIAMáquina de Medir Por Coordenadas

Professor: Ricardo Holanda

Alunos: Matteus Mesquita e Rafael Camilo

Introdução

Com a crescente necessidade de inovações tecnológicas para ferramentas de medição foi necessário a criação de uma máquina que suprisse esse vácuo tecnológico, tal necessidade, foi atendida devido os avanços matemáticos e a evolução dos sistemas eletrônicos.

Evoluções no campo metrológico e eletrônico e suas integrações com os processos de automações industriais favoreceram a criação das Máquinas de Medidas por Coordenadas(MMC) que apresenta grande flexibilidade em suas características de implementação.

Modelos

MMC - IFG

Medição por coordenadas

Medição Tridimensional

A definição dimensional de uma peça é feita geometricamente no espaço tridimensional. Esse espaço é caracterizado por três eixos perpendiculares entre si - chamados X, Y, Z - e que definem um sistema coordenado de três dimensões. Assim, um ponto no espaço é projetado no plano de referência, onde se definem duas coordenadas (X, Y) e a terceira corresponde à altura perpendicular a esse plano (Z).

Medição Tridimensional

Através de uma máquina de medir por coordenadas determinam-se, de forma universal, com um mínimo de dispositivos e instrumentos específicos, as coordenadas de certos pontos sobre as peças a controlar. Tais pontos convenientemente processados pelo computador associado, resultam os parâmetros geométricos da peça.

Medição Tridimensional

Medição Por Coordenadas

Com base nos sistemas de medição de deslocamento das máquinas de medir por coordenadas, é possível conhecer a posição que um elemento localizador ocupa dentro do espaço de trabalho da máquina.

Este localizador, operando por princípios eletromecânico e articulado, é chamado de apalpador. Esclarecendo de modo grosseiro, ele relaciona o ponto de contato do seu sensor com a peça a um ponto de referência conhecido dentro do sistema coordenado.

Operação

Para determinar o comprimento de um bloco prismático, é suficiente conhecer as coordenadas dos pontos sobre as faces extremas. O cálculo do comprimento é bastante simples se o bloco estiver posicionado paralelamente a um dos eixos coordenados, tornando-se mais trabalhosa a obtenção do resultado caso a posição do bloco seja aleatória no espaço.

Para determinar o diâmetro de um círculo, basta conhecer as coordenadas de três pontos deste círculo.

EXEMPLOS DE MEDIÇÃO DE COORDENADAS

Determinação De Elementos Geométricos Por

Coordenadas

Apalpadores

O localizador também é de vital importância na determinação das coordenadas dos pontos, podendo operar com ou sem contato com a peça a medir.

Os sem contato são posicionados manualmente e identificam o ponto com base num sistema óptico de projetor de perfil ou microscópio com cruz reticulada, não sendo próprios para aplicações universais e automatizadas.

Tais sistemas ópticos têm sido substituídos por câmeras digitais e processamento computadorizado de imagens.

Tipos Básicos De ApalpadoresApalpador medidor - fornece um sinal proporcional

ao deslocamento do sensor após o contato com a peça; este sinal pode ser usado para o controle de posicionamento, para o disparo da leitura ou para obter o valor do deslocamento, que adicionado aos valores medidos nas escalas, resulta nas coordenadas do ponto de medição.

Apalpador comutador - fornece um sinal de comutação (liga/desliga) após um deslocamento pré-definido do sensor.

Exemplos De Apalpadores

LOCALIZADORES LASERS PARA MMCs

Configurações Mecânicas Dos Apalpadores

Erros De Medição

A qualidade dos resultados de uma MMC é função, em primeiro plano, dos erros de medição das coordenadas.

Para alcançar bons resultados deve-se garantir que a máquina tenha movimentos relativos geometricamente bem definidos, com mínimos erros de retilineidade, ortogonalidade, planicidade, etc.

O elemento mais crítico do sistema é o localizador, no caso, o apalpador. Segue se a estrutura da máquina de medir, que estabelece os movimentos, afetando-os de erros, isto é, com desvios de retilineidade, ortogonalidade, posicionamento, etc.

Fontes De Erros Em Uma MMC

Calibração MMC

A MMC é uma ferramenta importante no controle dimensional de peças, porém é fundamental que se tenha conhecimento da sua incerteza de medição através de calibração.

A calibração serve para avaliar o grau de exatidão com que a MMC realiza as medições. É importante a avaliação quanto ao uso dos resultados da calibração na avaliação das tarefas de medição em conjunto com as demais fontes de incerteza. O uso coerente desses resultados, aliado ao conhecimento do princípio de medição e seus componentes estruturais, possibilitam maior controle sobre as fontes de incertezas da MMC.

Calibração MMC

Os ensaios em MMC são comumente divididos em três categorias: Aceitação,

Verificação e Calibração.

Calibração

A calibração, a rigor, é a determinação dos desvios verificados entre o valor indicado pelo sistema de medição e o valor verdadeiro convencional. Porém, este conceito é de difícil aplicação para uma MMC, pois teria que expressar a incerteza de medição para cada elemento geométrico medido, por exemplo, diâmetros, ângulos, comprimentos, etc. Dessa forma, o que normalmente se apresenta no resultado do Ensaio de Calibração da MMC é o seu erro cometido na medição de comprimentos no seu volume de medição

Ensaio de Aceitação

O Ensaio de Aceitação é uma relação contratual realizada no momento da instalação da MMC pelo fornecedor no local de trabalho segundo procedimentos de calibração referenciados em normas. É um teste de verificação das condições reais da MMC em relação com os dados especificados pelo fabricante.

Ensaio de verificação

O Ensaio de Verificação é um teste simples e periódico realizado geralmente pelo próprio usuário objetivando o conhecimento das condições gerais de medição da MMC. Em caso de a MMC não atingir os limites de erro especificados, toma-se a decisão de efetuar calibração mais rigorosa.

Outra forma de se obter a incerteza de medição da MMC, especialmente para tarefas específicas de medição, é através do método da MMC Virtual, que consiste basicamente de duas etapas. A primeira envolve os ensaios para levantamento dos erros da MMC através de calibrações e ensaios de apalpação. A segunda etapa consiste de simulações computacionais das condições na medição de tarefas específicas, tais como configuração de apalpadores e estratégia de medição.

Custos e Vantagens• O custo de uma MMC ainda é bastante alto.• Na avaliação comparativa dos custos, devem ser

considerados aspectos como: custo do investimento, depreciação, custo da área de trabalho, facilidade para preparação da medição (programas), tempo de medição, tempo de processamento, manutenção dos sistemas e assistência pós-venda, tamanho dos lotes, capacidade de comunicação com outros sistemas computacionais (troca de dados), etc.

• A implantação de um sistema de medição por coordenadas exige um estudo técnico-econômico aprofundado e uma adaptação conveniente do sistema de controle de qualidade (especificações em desenhos, por exemplo).

Referências• A Tecnologia de Medição por Coordenadas na Solução de

Problemas da Indústria: Sistematização de Informações e do Processo Metrológico do Laboratório Prestador de Serviços; Andrey, Glaucio Maas, disponível em: <http://www.posmci.ufsc.br/teses/gam.pdf> acessado: 25/06/2015.

• Inmetro.gov.br, acessado em: 25/06/2015.