A medição de peças de grande porte não costuma ser, tradicionalmente, uma das tarefas mais fáceis realizadas pela indústria. Isso porque, há anos atrás, para controlar uma peça muito grande, era preciso contar com equipamentos compatíveis, como paquímetros e micrômetros, por exemplo. Além disso, as variações dimensionais eram grandes, dificultando a precisão do produto final. Nesses casos, quando a peça era de produção em série, justificava-se economicamente a fabricação de dispositivos de medição específicos. Mas quando o item correspondia a pequenos lotes, era necessário recorrer a instrumentos de medição enormes e caros.
Hoje, contudo, a realidade é diferente: máquinas de medição por coordenadas (MMC), braços articulados de medição (BAMs) e máquinas de medição a laser são os métodos mais comuns colocados atualmente à disposição da indústria para tornar a medição nesses casos mais eficiente, ágil e precisa.
Confira, a seguir, as aplicações de cada um deles, em detalhes.
Máquinas de medição por coordenadas (MMC)
Consideradas um dos instrumentos metrológicos mais poderosos que existem, as máquinas de medição por coordenadas são usadas na maioria das indústrias. Há poucas peças cujas formas e/ou dimensões não podem ser medidas com uma MMC. Não à toa, as melhorias na flexibilidade e na exatidão, acopladas com diminuições de tempo e custo das medições, justificam a sua rápida aceitação na metrologia industrial.
Na medição por coordenadas com contato, a informação sobre a geometria da peça é obtida apalpando a superfície em pontos de medição discretos, e as coordenadas desses pontos são expressas num sistema de referência pré-determinado. Entretanto, não é possível avaliar os desvios geométricos da peça (desvios de diâmetro, de distância, de posição, de perfil, batimentos, entre outros) diretamente pelas coordenadas dos pontos medidos. Por isso, podem se identificar, basicamente, duas formas para avaliar, a partir dessas coordenadas, a qualidade geométrica da peça.
As coordenadas dos pontos medidos são usadas para estimar, através de um algoritmo de ajuste (mínimos quadrados, por exemplo), os parâmetros de elementos geométricos ideais, também chamados de elementos substitutos, tais como cilindros, planos, cones e assim por diante.
A avaliação de conformidade é realizada comparando esses parâmetros com as especificações de aplicação (tolerâncias de tamanho, posição, orientação, batimento, entre outros). Os pontos medidos são posicionados com relação ao modelo CAD tridimensional da peça, usando algum critério matemático de ajuste , como o best-fit, por exemplo. A partir desse posicionamento, podem ser determinados os desvios da superfície real com relação à superfície do modelo, realizando a avaliação de conformidade com as especificações. Este é o modo mais frequente no que se refere às superfícies de forma livre.
As máquinas de medição por coordenadas podem ser classificadas em dois tipos básicos, conforme a natureza dos movimentos entre partes móveis: existem as que se baseiam em deslocamentos retilíneos mutuamente ortogonais, denominadas de máquinas “cartesianas”, e as que se baseiam em movimentos de rotação, denominadas de “braços articulados”.
Braços articulados de medição
Os braços articulados de medição (BAMs) usam uma série de articulações compondo 5, 6 ou 7 graus de liberdade e medidores angulares de precisão (encoders) para determinar a posição de um apalpador no espaço tridimensional. O posicionamento do apalpador na superfície da peça é feito manualmente e o volume de medição é esférico.
Devido à sua configuração e características construtivas, os braços articulados de medição possuem algumas particularidades que podem ser vantajosas e decisivas em determinadas aplicações, como a grande portabilidade, a relação vantajosa entre o volume de medição e o tamanho do equipamento e o menor custo em relação às máquinas de medição por coordenadas cartesianas.
Dessa forma, medições em campo e em locais de difícil acesso feitas com os BAMs são possíveis do ponto de vista operacional, com relativa facilidade para o usuário. No entanto, como qualquer sistema de medição, eles estão sujeitos a limitações metrológicas. Em geral, as incertezas das medições realizadas com os braços articulados de medição são maiores do que as incertezas das medições executadas em MMCs cartesianas. Fatores como a habilidade do operador e a rigidez da fixação do braço com relação à peça são críticos e podem degradar fortemente o desempenho metrológico do sistema de medição. Valores de repetitividade (95%) entre 0,1 mm e 0,6 mm, são comuns para volumes de medição de, aproximadamente, 2 m (alcance de medição ou diâmetro da esfera de medição).
Medição a laser
Boa parte das máquinas a laser utilizadas atualmente no mercado conta com o recurso laser scanning - tecnologia de medição e digitalização remota 3D de alta precisão, que possibilita a execução de levantamentos tridimensionais/bidimensionais traduzidos na realização de projetos de especial complexidade técnica.
“As máquinas de medição com tecnologia a laser são as mais utilizadas no segmento industrial para medir peças de grande porte devido à sua facilidade de manuseio e, também, ao seu grau de precisão”, afirma Eudes Nunes da Silva, instrutor de formação profissional da Escola SENAI Jairo Cândido.
Benefícios da utilização do laser:
- Medições de alta precisão, a partir de 5µ por metro;• Possibilidade de medição de objetos de até 120 metros de comprimento;• Extremamente portátil, dá a capacidade de medir e inspecionar os objetos no local, em processo ou onde for mais eficiente o custo-benefício;• Pode ser utilizado em qualquer ambiente com variação de temperatura, o software compensa a dilatação e contração de vários materiais.
Aplicações industriais:
• Alinhamento e nivelamento de máquinas, equipamentos, ferramentas entre outros componentes, como:
- Turbinas de geração de energia hidráulica, gás e óleo;
- Pás eólicas de geração de energia;
- Hyper compressores;
- Eixos da industrias de laminação, papel e celulose;
- Máquinas de usinagem CNC e convencionais.
• Inspeção dimensional de grandes volumes através de arquivo CAD ou desenho técnico, como:
- Peças usinadas em grandes máquinas (tornos verticais, mandrilhadoras);
- Dispositivos aeronáuticos, navais e automotivos de montagem, solda ou controle.
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