Medição por Coordenadas em Tridimensional

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M E D I ÇÃO P O R COORDEN OORDENA A DA DAS S EM TRIDIMENSIONAL Organiza Org anizado do por por Oséas Oséas Sam Samuel uel Espíndola Espíndola

A Máquina de Medir por Coordenadas

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A Máquina de Medir por Coordenadas

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Máquinas de medir por coordenadas DEFINI DEF INI ÇÃO DE MMC

A posição de um ponto no espaço está definido, em coordenadas cartesianas, pelos valores relativos aos três eixos X, Y e Z com respeito a um sistema de referência. Usando séries de pontos, é possível construir o elemento geométrico que passe por eles ou que se aproxime ao máximo.

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Máquinas de medir por coordenadas DEFINI ÇÃO DE MM C Uma máquina de medir tridimensional é capaz de definir sem equívoco e com extrema precisão a posição destes pontos em um espaço tridimensional, e de calcular os parâmetros significativos das figuras geométricas sobre as quais tenham sido tomados estes pontos. Prof. Oséas S. Espíndola

Máquinas de medir por coordenadas

DEFI NI ÇÃO DE MMC: Uma máquina de medir por coordenadas é, pois, um sistema de medição capaz de determinar a dimensão, forma, posição e direção (perpendicularidade, planeza, etc.) de um objeto medindo a posição de distintos pontos de sua própria superfície. Permite alcançar elevada precisão. Prof. Oséas S. Espíndola

A Máquina de Medir por Coordenadas Exemplo de modelo PÓRTICO CNC

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Máquinas de medir por coordenadas AP LI CAÇÕES DAS MÁQUI NAS DE MEDI R 3D: As máquinas de medir por coordenadas (MMC) se utilizam para as seguintes aplicações: • Controle da correspondência entre um objeto físico com suas especificações teóricas (expressas em um desenho ou em um modelo matemático) em termos de dimensões, forma, posição e direção. • Definição de características geométricas dimensionais (dimensões, forma, posição e direção) de um objeto, por exemplo um modelo ou protótipo cujas características teóricas são desconhecidas. Prof. Oséas S. Espíndola

Princípios da medição 3D Na medição por coordenadas aplicam-se os mesmos fundamentos matemáticos das tecnologias computacionais de manufatura como CNC e sistemas CAD:

Os sistemas de coordenadas: CARTESIANAS e POLARES A partir de um sistema destes é possível descrever todas as características dimensionais e geométricas da peça / produto a medir.

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Princípios da medição 3D Mesmos produtos complexos e formados por muitas partes distintas como os veículos automotores têm seu projeto, fabricação e medição simplificados pelo uso de sistemas de coordenadas. Veja exemplo abaixo.

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Princípios da medição 3D Sistema de coordenadas da máquina versus o sistema de coordenadas da peça.

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Princípios da medição 3D Sistema de coordenadas da peça NO sistema de coordenadas da máquina.

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Princípios da medição 3D O ajuste do sistema de coordenadas à própria peça é feito com auxílio do software de medição, como se estivéssemos corrigindo a posição da peça ajustando-a à máquina: Consiste de TRÊS PASSOS: NIVELAMENTO; ALI NHA MENTO DOS EIXOS; ZERAGEM (translação do pt. zero - origem). Prof. Oséas S. Espíndola

Resultados das medições

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(exemplo)

Resultados das medições

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(exemplo)

Resultados das medições Como qualquer grandeza física, os dados obtidos na medição por coordenadas podem ser analisados e controlados utilizando técnicas estatísticas adequadas, como o CEP. Alguns softwares de medição já contém os recursos para a análise estatística de medições efetuadas em série na própria máquina.

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(análise)

Máquinas de medir por coordenadas TECNOLOGIAS EMP REGADAS Mecânica de precisão • Uma unidade de operação por controle numérico, ou manual, que seja capaz de posicionar o elemento sensor em qualquer ponto de seu volume de trabalho útil. O rigor geométrico das guias e incerteza do sensor e das escalas de medir é que têm influência direta dobre a precisão final do sistema. Controle Numérico e Computação • Controles numéricos multiaxiais (de 3 a 10 eixos), junto a uma arquitetura distribuída para o controle da dinâmica das máquinas e da necessária elaboração dos pontos de medição. Program as e aplicativos • Programas orientados a soluções de aplicações específicas, tais como superfícies complexas, engrenagens, pás de turbina, etc. Sensorialidade • Dispositivos que “scaneiam” as coordenadas dos pontos que compõem a superfície da peça a medir, com ou sem contato com a mesma. Prof. Oséas S. Espíndola

Máquinas de medir por coordenadas ESTRUTURA MECÂN I CA Em geral se denomina "máquina" à estrutura mecânica, mas, na realidade, a máquina é a combinação dos quatro elementos citados anteriormente. Os parâmetros que caracterizam a estrutura mecânica de uma MMC são os seguintes: • • • • • • •

Dimensões Arquitetura Materiais P recisão / I ncerteza de Medição Dinâmica Velocidade de posicionamento Aceleração

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Máquinas de medir por coordenadas DIMENSÕES Comprimento dos eixos, em geral cartesianos, que determinam o volume útil de trabalho (VUT) da estrutura mecânica. As dimensões podem variar desde 1 dm3 até várias dezenas de m3. É fácil apreciar como as dimensões da estrutura mecânica podem influenciar fortemente as demais características da MMC: por exemplo, o comportamento frente a variações da temperatura ambiente e, em particular, aos dos Gradientes Térmicos Espaciais. ARQUITETURA A arquitetura das estruturas mecânicas das máquinas de medir  já está consolidada. A arquitetura têm relação com as dimensões da estrutura mecânica e, em geral, é possível afirmar que um tipo determinado de arquitetura tende a encontrar o melhor compromisso entre: a) dinâmica do sistema; b) sua precisão; c) facilidade de acesso à peça a medir. Prof. Oséas S. Espíndola

Exemplo de Arquitetura Máquinas de medir por Coordenadas Modelo:

PÓRTICO Prof. Oséas S. Espíndola

Exemplo de Arquitetura Máquinas de medir por Coordenadas Modelo:

PÓRTICO Prof. Oséas S. Espíndola

Exemplo de Arquitetura Máquinas de medir por Coordenadas Modelo:

PONTE Prof. Oséas S. Espíndola

Exemplo de Arquitetura

Modelo:

BRAÇO HORIZONTAL Prof. Oséas S. Espíndola

Máquinas de medir por Coordenadas

Exemplo de Arquitetura Modelo:

PÓRTICO Mesa móvel Máquinas de medir por Coordenadas Prof. Oséas S. Espíndola

Exemplos de diversas Arquiteturas

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Exemplos de diversas Arquiteturas

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Exemplos de Arquitetura

Modelo:

Tipo cantilever Máquinas de medir por Coordenadas

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Exemplos de Arquitetura Modelo:

Tipo Braço Horizontal mesa fixa.

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Máquinas de medir por coordenadas

SI STEMAS DE SENSORES O APALP ADOR Como já foi mencionado, o coleta das coordenadas da superficie da peça a medir se faz através de dispositivos muito sofisticados, denominados apalpadores. Tais apalpadores se encontram estreitamente conectados à forma de colher os dados, que pode ser de dois tipos: P onto a ponto • O apalpador entra em contato com a peça a medir e, sem deter-se, gera um sinal que permite a aquisição das coordenadas do ponto ali onde o apalpador “tocou” a peça. Este tipo de apalpador é o mais empregado. Contínuo • Neste modo, o apalpador se mantêm em contato com a peça a medir, tomando-se pontos a uma alta freqüência de acordo com leis de aquisição determinadas. Os apalpadores mais precisos (submicrométricos) formam parte desta categoria. Prof. Oséas S. Espíndola

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SI STEMAS DE SENSORES TI P OS DE AP ALP ADORES Independentemente da categoria (modo de colher os dados), existem dois tipos de apalpadores:

Táteis

• Nestes, tanto em modo ponto a ponto como em modo contínuo, o apalpador entra em contato com a peça para permitir a aquisição dos dados.

Sensores sem contato

• Se trata de sondas que permiten a aquisição de dados sem necessidade de entrar em contato físico com a peça a medir. Prof. Oséas S. Espíndola

Modelos de Sensores Modelos: TTP (To uc h Trig g e r Pro b e ) Ma rc a TESA

TesaStar_i TesaStar

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Modelos de Sensores Modelo: PH10M

Ind e xá vel p a ra má q . CNC Marca RENISHAW RENISHAW Prof. Oséas S. Espíndola

Modelos de Sensores Modelo:

Indexável Motorizado para má q . CNC Marca TESA

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Outros modelos de Sensores Montagens em forma “estrela” e indexações.

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