Braços de medição
OnyxAceBraços de medição
com scanners 3D
Onyx SkylineAce Skylinecom scanners 3D
Uma norma para facilitar a comparação de scanners 3D destinados à metrologia
É essencial ter total confiança num instrumento de medição ao lidar com processos de qualidade num ambiente industrial. Um scanner com boas especificações e limites claramente definidos pode ser melhor aproveitado e proporcionará resultados consistentes para a aplicação em questão. Ao padronizar os ensaios para todos os fabricantes, a norma ISO 10360-8 garante consistência, clareza e, consequentemente, confiança nas especificações dos scanners.
No passado, cada fabricante utilizava testes que apresentavam os seus respetivos produtos da forma mais vantajosa. O exemplo mais marcante é a especificação do desvio de forma nas medições dos scanners. Comparemos dois scanners que apresentam um erro de forma de 15 µm e 18 µm, respetivamente. À primeira vista, o primeiro scanner parece melhor, exceto que o seu erro de forma é expresso em 1 sigma (σ) e o do segundo em 2 σ. Isso significa que o primeiro resultado leva em consideração 68% dos pontos mais precisos, e não 95%, como faz o segundo (ver Figura 2.3). Na verdade, é altamente provável que o segundo scanner tenha um desempenho melhor. Embora um observador perspicaz possa ser capaz de detectar a estratégia, testes especiais criados pelos fabricantes podem tornar as comparações entre produtos praticamente impossíveis.
A norma abrange uma vasta gama de tecnologias, permitindo assim comparar o desempenho de sistemas muito diferentes. Os princípios de medição típicos abrangidos são a triangulação e a medição coaxial de distâncias. O primeiro inclui a projeção de linhas estruturadas, o efeito Moiré, a projeção de luz em fenda, a varredura pontual, etc., enquanto o segundo inclui a interferometria e os sistemas confocais.
Uma vez que os scanners Kreon utilizam o princípio da triangulação a laser, os ensaios de acordo com a norma ISO 10360-8 exigem que sejam deslocados de forma linear utilizando uma MMC. Estão definidos inúmeros ensaios que, em muitos casos, proporcionam uma boa avaliação das especificações de desempenho tanto da MMC como do scanner. Os ensaios aos scanners determinam as seguintes falhas: ruído, erro de digitalização, distorção da imagem, interação ótica com a superfície da amostra, erro de normalização e algoritmo incorreto. A análise que se segue baseia-se em três testes essenciais utilizados pela Kreon.
MPE (P[Size.Sph.All:Tr:ODS])
Este teste determina o erro de digitalização na medição de uma dimensão.
Realizado numa esfera de referência, indica a diferença entre o diâmetro medido pelo scanner (calculado pelo método dos mínimos quadrados a partir de todos os pontos digitalizados) e o diâmetro real da esfera digitalizada. Quanto mais próximo de 0 for o resultado, maior será a precisão do scanner na medição das dimensões de formas geométricas.
Como procedemos (figuras 1.1 e 2.1)
MPL (P[Form.Sph.D95%:Tr:ODS])
Este teste determina a distribuição dos pontos numa superfície digitalizada (Fig. 1.2).
Pode ser utilizado para avaliar o ruído de medição. Realizado numa esfera calibrada, desenha uma envolvente à volta da esfera (como uma concha) que cobre 95% dos pontos digitalizados (2 σ). Para o resultado do teste, a espessura da concha é dividida por dois, uma vez que é expressa em +/-2 σ. Quanto mais próximo de zero for o valor, menos ruído terá a nuvem de pontos.
Como procedemos (figuras 1.2 e 2.2)
MPL (P[Form.Pla.D95%:Tr:ODS])
Este teste complementa o anterior, aplicando os mesmos princípios. Aqui, a linha de laser é testada na sua totalidade e não parcialmente, como na esfera.
A medição do ruído é determinada com base num plano, em vez de numa esfera. O teste abrange 95% dos pontos digitalizados entre dois planos paralelos. Para o resultado do teste, a distância entre estes dois planos é dividida por dois, uma vez que é expressa em +/-2 σ. Quanto mais próximo de zero for o valor, menos ruído terá a nuvem de pontos.
Como procedemos (figuras 1.3 e 2.2)
Representação dos resultados dos testes numa curva gaussiana que representa a distribuição dos pontos em torno do seu valor médio.
– P = Desempenho.
P refere-se a um parâmetro de desempenho do scanner, como, por exemplo, o valor de distribuição da nuvem de pontos.
– E = Erro.
E refere-se a um erro de medição, como, por exemplo, um erro no tamanho de uma esfera.
Utiliza-se um limite máximo admissível (MPL), em oposição a uma especificação de erro máximo admissível (MPE), quando as medições de ensaio não constituem erros; por conseguinte, o ensaio de uma especificação MPL não requer a utilização de artefactos com uma calibração relevante.
Os valores de MPL e MPE, tal como especificados pelo fabricante, garantem que o sistema em questão tem um desempenho superior aos valores máximos permitidos.
O teste LDia determina o desempenho das MMC equipadas com uma cabeça rotativa. Mede uma esfera utilizando um scanner posicionado em 5 orientações diferentes. Ao combinar os erros da MMC com os da cabeça rotativa (por exemplo, a PH10), este teste faz parte daqueles que se centram nas falhas dos sistemas articulados, em vez de nas dos scanners. É por isso que, na Kreon, não incluímos este resultado nas especificações dos nossos scanners.
No entanto, ao configurar uma CMM com um scanner, este teste pode ser útil para verificar as incertezas relacionadas com uma cabeça de indexação múltipla em particular.
Os ensaios de medição de comprimento envolvem movimentos significativos da MMC, o que os coloca na categoria de ensaios a realizar durante a verificação da MMC e não especificamente do scanner.
Muitos testes baseiam-se numa redução muito significativa do número de pontos de nuvem, mantendo apenas 25 pontos. Entre os vários métodos disponíveis para selecionar esses pontos, o mais simples consiste em escolher um único ponto em cada uma das 25 zonas distribuídas uniformemente. Isso facilita a seleção dos 25 melhores pontos, garantindo excelentes resultados que, de forma alguma, refletem o desempenho do scanner em condições normais de utilização.
Particularmente adequada para scanners utilizados em máquinas de medição por coordenadas (CMM), a norma ISO 10360-8 fornece especificações fiáveis para uma vasta gama de scanners que utilizam diferentes tecnologias. A sua crescente adoção constitui uma grande ajuda para tornar mais compreensíveis os dados de desempenho dos scanners disponíveis no mercado. Compradores, metrologistas e engenheiros podem agora começar a ter uma visão real desta oferta de produtos em constante expansão. Apoiando este impulso para a transparência e clareza, a Kreon tem-se empenhado em basear todas as especificações dos seus novos scanners na norma ISO 10360-8 desde 2016.
