Braços de medição
OnyxAceBraços de medição
com scanners 3D
Onyx SkylineAce Skylinecom scanners 3D
Na metrologia, a obtenção de medições 3D precisas e exatas é crucial para manter um elevado nível de qualidade na engenharia e na produção. No entanto, a incerteza é inerente a qualquer processo de medição, mesmo com sistemas avançados. Uma gestão adequada da incerteza é essencial para garantir que os resultados das medições sejam fiáveis e precisos.
A incerteza de medição na metrologia 3D representa o desvio da medição nominal em relação ao objeto medido. Resulta de imperfeições relacionadas com o processo de medição, incluindo limitações do equipamento, experiência do operador e fatores ambientais.
Por outras palavras, trata-se do erro de repetibilidade, que corresponde ao desvio observado durante medições sucessivas do mesmo objeto em condições idênticas. A incerteza afeta a precisão das medições em áreas como a conceção de engenharia, o desenvolvimento de produtos e a investigação científica.
É fundamental avaliar e quantificar estas incertezas. Dominar e compreender as incertezas de medição é essencial para o controlo de qualidade, garantindo a conformidade com elevados padrões industriais, como os das indústrias automóvel e aeroespacial.
Por exemplo, imagine que está a medir o diâmetro de uma pequena haste metálica com um paquímetro. O diâmetro real da haste é de 5,00 mm. No entanto, devido às limitações de precisão do paquímetro e à força com que segura a haste, a sua medição pode apresentar um ligeiro desvio, resultando numa leitura de 4,92 mm ou 5,08 mm, em vez dos exatos 5,00 mm.
Neste caso, a incerteza da medição decorre de fatores como a precisão do paquímetro e a consistência da sua pegada. Assim, em vez de afirmar que o diâmetro é exatamente 5,00 mm, deve indicá-lo como (5,00 ± 0,08) mm, o que significa que o valor real do diâmetro se situa provavelmente no intervalo entre 4,92 mm e 5,08 mm.
Por conseguinte, este dispositivo de medição não permite controlar um diâmetro cuja tolerância de fabrico aceitável seja igual ou inferior a uma incerteza de medição de 5 mm ± 0,08.
A norma indica que o processo de medição deve ter uma incerteza pelo menos 4 vezes inferior ao intervalo de tolerância, e em algumas aplicações metrológicas essa incerteza aproxima-se mesmo dodécimo da tolerância. Por exemplo, para medir um diâmetro de 51 mm ± 0,4 mm, cujo intervalo de tolerância é de 0,8 mm no total, será necessário um processo de medição com uma incerteza de medição inferior a 0,8/4 = 0,2 mm.
Na metrologia, os erros e a incerteza são frequentemente confundidos como sendo o mesmo conceito, mas representam aspetos diferentes da qualidade da medição. Por isso, é fundamental compreender a diferença entre erros e incerteza.
Os erros nas medições indicam em que medida o valor medido se desvia do valor real de um objeto. Trata-se de uma diferença conhecida e corrigível, o que significa que, uma vez identificada, é possível tomar medidas para a reduzir ou eliminar.
Em contrapartida, a incerteza expressa o grau de dúvida ou confiança associado aos resultados da medição. É inevitável e tem em conta todas as possíveis variáveis desconhecidas que afetam os resultados. Em vez de ser corrigida, a incerteza é quantificada e comunicada para compreender o grau de fiabilidade da medição.
Os engenheiros esforçam-se por minimizar os erros através de ferramentas e técnicas precisas, enquanto os especialistas em metrologia recomendam a utilização de equipamento e software profissionais para melhorar a precisão das medições.
Desvios na geometria do equipamento e erros de calibração, tais como erros no comprimento da sonda, problemas de alinhamento do scanner a laser e ruído do sensor, podem afetar a fiabilidade das medições. O equipamento que não tenha sido submetido a testes rigorosos e a uma qualificação exaustiva de acordo com as normas da indústria pode apresentar um desempenho insatisfatório ou funcionar de forma inadequada, independentemente da experiência do utilizador.
Condições como a temperatura, a humidade e as vibrações podem afetar o desempenho das medições. Por exemplo, o controlo de qualidade de peças de grandes dimensões realiza-se frequentemente diretamente no ambiente de produção, em vez de num laboratório de metrologia controlado. Nesses contextos, as vibrações, a temperatura e as flutuações podem desestabilizar os gabaritos de validação e interferir nas medições. As flutuações de temperatura podem fazer com que os materiais se expandam ou contraiam, introduzindo erros de medição.
Os erros humanos continuam a ser uma causa significativa de erros nos resultados das medições, incluindo um manuseamento inconsistente, uma configuração inadequada ou uma análise incorreta dos dados, apesar dos avanços tecnológicos. Esta utilização indevida deve-se frequentemente a orientações insuficientes ou à utilização incorreta do equipamento, resultando numa qualidade de dados incompleta e distorcida. Os operadores inexperientes podem subestimar a importância de preparar antecipadamente as condições de medição, o que pode resultar em perda de tempo, rejeição de peças ou desperdício de recursos.
A incerteza de medição também pode decorrer do algoritmo utilizado no software de metrologia. Diferentes soluções de software podem processar os mesmos dados de entrada de forma diferente, levando a variações nos resultados. Fatores como a filtragem de dados, o processamento de nuvens de pontos e os algoritmos de alinhamento podem introduzir inconsistências.
Para minimizar a incerteza, é essencial utilizar software fiável, especialmente em aplicações metrológicas de grande importância em setores como o automóvel e o aeroespacial.
A calibração regular dos instrumentos de medição é essencial para minimizar a incerteza. A calibração deve ser realizada utilizando padrões rastreáveis, para garantir que as configurações do equipamento estão bem calibradas em relação ao seu ponto de referência de medição e que o dispositivo cumpre as especificações indicadas. No caso do scanner, o processo de calibração correto envolve a definição de parâmetros para localizar com precisão a linha de laser. No caso do braço, permite definir os parâmetros do braço para localizar a extremidade do mesmo. Um dispositivo bem calibrado melhora a precisão da medição, o que é vital para controlar as especificações de projeto de engenharia, levando a uma melhor tomada de decisões e a uma maior qualidade geral do produto.
A manutenção de níveis estáveis de temperatura, humidade e vibração pode minimizar as influências externas nas medições. A utilização de salas climatizadas e de configurações de amortecimento de vibrações ajuda a criar um ambiente estável, melhorando a fiabilidade das medições.
Investir numa formação abrangente para os operadores garante que estes compreendam as complexidades do processo de medição e sejam competentes na utilização do equipamento. Os operadores qualificados têm menos probabilidades de cometer erros durante tarefas críticas de controlo de qualidade. Um técnico experiente também pode preparar antecipadamente o programa de medição 3D para agilizar todo o processo de inspeção, automatizando as atividades de medição e orientando o operador.
Um software de metrologia avançado permite corrigir fontes de erro conhecidas, tais como a expansão térmica ou a deriva do instrumento. Estas ferramentas ajudam a alinhar as medições com os modelos CAD, a organizar os dados dos relatórios e a fornecer feedback em tempo real.
Basear-se em normas internacionais como a ISO é mais fiável do que a precisão indicada na ficha técnica do fabricante. Estas normas gozam de uma reputação impecável no setor e de um historial comprovado em processos de controlo de qualidade, tornando-as a melhor forma de garantir a fiabilidade dos resultados das suas medições.
Os scanners a laser 3D com certificação ISO 10360-08 e o braço de medição validado pela norma ISO 10360-12 cumprem as especificações exigidas para resultados de medição rigorosos.
Documentar todos os aspetos do processo de medição, incluindo condições, configurações e ações do operador, ajuda a identificar e a resolver as fontes de incerteza. Documentar todas as etapas envolvidas na criação de um produto, desde a conceção até ao fabrico, pode ajudar a acompanhar a sua evolução, e esse historial pode contribuir para algumas conclusões cruciais durante os processos de produção.
A manutenção de rotina dos dispositivos de medição evita a degradação do desempenho ao longo do tempo. Além disso, a realização de revisões por pares ou auditorias ao processo de medição pode proporcionar um nível adicional de controlo, ajudando a identificar fontes de incerteza que possam ter sido ignoradas.
A Kreon oferece soluções como o Onyx Skyline e Ace Skyline, que combinam braços de medição com scanners 3D para medições por contacto (palpagem) e sem contacto (digitalização a laser). Os braços Kreon vêm equipados com sensores de temperatura para garantir que a temperatura é constantemente monitorizada e compensada, de modo a que qualquer expansão dos componentes do braço associada a variações de temperatura não afete a precisão da medição.
Em conformidade com a norma ISO, tal como todos os scanners da Kreon, Zephyr é um scanner 3D versátil que pode ser montado na MMC para atingir uma precisão excecional de 5 µm. Os dados altamente precisos e fiáveis recolhidos através da medição 3D são depois utilizados para análise, com o objetivo de reduzir erros e aumentar a fiabilidade da produção.
A incerteza nas medições 3D envolve desvios em relação ao valor real, decorrentes de limitações do equipamento, condições ambientais e erros do operador. Abordar estas incertezas através de calibrações regulares, controlo ambiental, tecnologias com certificação ISO e formação adequada garante resultados precisos e fiáveis. Ao implementar as melhores práticas, os fabricantes podem melhorar a precisão e a qualidade dos seus processos de metrologia.
