Artigo de Opinião

escrito por João Pinto Fonseca, S4Metro Applications Technician & Training.

Para conseguirmos dar resposta aos exigentes desafios da Indústria, a Metrologia, como ciência de medição tem evoluído muito, pelo que existem cada vez mais Soluções tecnológicas ao dispor dos técnicos de metrologia.

Perante a variedade de opções, é de extrema importância perceber as características de cada tecnologia, bem como as suas vantagens e desvantagens.

1. Do Paquímetro à Coordinate Measuring Machine (CMM)

Hoje em dia, a metrologia por coordenadas é amplamente utilizada em controlo dimensional, mas nem sempre foi assim. Até aparecerem as primeiras máquinas CMM, os técnicos de metrologia industrial tinham apenas ao seu dispor os conhecimentos e equipamentos de medição manual, baseados na metrologia linear: paquímetro, micrómetro, graminho, comparador, plano, suta, etc.

Com estes equipamentos o controlo é físico, o que implica contacto directo com as superfícies a medir. É também um controlo muito visual, sendo muito positivo, por exemplo, no controlo de uma planicidade num plano ou de uma circularidade com um comparador. Por outro lado, a sensibilidade do operador é preponderante no erro da medição e podem verificar-se discrepâncias significativas na medição da mesma característica, quando realizada por operadores diferentes.

Paquímetro e CMM

Numa CMM a estratégia de medição é diferente, uma vez que, em vez de se medir directamente uma distância ou diâmetro, são captados vários pontos na peça. Esses pontos são utilizados para construir características (planos, círculos, cilindros) que serão, por sua vez, utilizados para avaliar dimensões e geometrias. Esta nova lógica altera completamente a forma de medir as peças, mas permite controlar características que anteriormente eram difíceis, ou mesmo impossíveis de controlar.

As CMM evoluíram com base nas máquinas-ferramenta (arquitectura muito idêntica à de uma fresadora) e tornaram-se equipamentos de medição muito versáteis e precisos. Mas mais do que isso, a automatização dos eixos de uma CMM permitiu medições automáticas repetitivas e, por isso, adequadas a controlar processos produtivos. A precisão destes equipamentos é tal, que o ambiente em que têm de trabalhar deve ser altamente controlado, particularmente no que à temperatura diz respeito. A temperatura é o parâmetro mais importante em medições de precisão mas que jamais pode ser esquecido.

Durante décadas as CMM foram o equipamento de eleição em laboratório e, hoje em dia, estão cada vez mais rápidas, precisas e adaptadas à integração com outras tecnologias e realidades. Esta tecnologia tem as suas limitações, como por exemplo, a medição de peças muito pequenas, como as da indústria da relojoaria ou o acesso a certas cavidades de peças com geometrias mais complexas.

CMM Universal Coord3

2. O Braço de Medição Articulado

Nem todas as medições podem ser realizadas no ambiente controlado de um laboratório. A necessidade de medir in situ levou ao desenvolvimento de braços de medição articulados de operação manual. Como estão preparados para medir fora do laboratório, é fácil perceber que são equipamentos robustos e resistentes aos mais diversos ambientes. Esta tecnologia representa um compromisso entre a portabilidade de um equipamento manual e a incerteza de uma CMM.

Medição com Braço de Medição da Kreon Technologies

3. Medição em Grande Escala com Laser Tracker

A CMM e os braços de medição têm limites no seu tamanho, mas existem indústrias que necessitam de metrologia em grande escala, tal como o sector naval ou aeronáutico. A tecnologia do Laser Tracker veio permitir dar resposta a este desafio, pois permite medir peças com várias dezenas de metros de comprimento, com uma incerteza relativamente baixa.

É também uma tecnologia com elevada possibilidade de integração com outras, permitindo, por exemplo, combinar a baixa incerteza de um equipamento óptico com o alcance de um Tracker e, até mesmo, a mobilidade de um drone.

4. Do Táctil ao Óptico – Laser e Vídeo

A evolução do analógico para o digital e a crescente necessidade de medição sem contacto levou ao desenvolvimento de tecnologias ópticas que, actualmente, se podem dividir essencialmente em duas grandes categorias: sensores de processamento de imagem (vídeo) e sensor ópticos de distância (laser). Ambos permitem digitalizar integralmente as peças, captando uma grande quantidade de informação que pode ser utilizada, não só para medição, mas também para fazer engenharia inversa. Ao digitalizar a totalidade de uma peça é possível arquivar toda a informação da mesma, ao contrário de uma medição feita por apalpação, em que só são registados os pontos discretos medidos.

Os sensores ópticos de distância (laser) são adequados para digitalizar todo o tipo de superfícies curvas ou planas e conseguem, em menos tempo, captar muitos mais pontos do que qualquer outra tecnologia por contacto. As evoluções desde tipo de sensores têm-se concentrado não só na velocidade de varrimento das superfícies, mas também na diminuição de incerteza.

Os sensores de processamento de imagem (vídeo) são ainda mais rápidos e precisos do que os ópticos de distância, mas mais vocacionados a medições 2D e a peças de tamanho muito pequeno. Para colmatar esta limitação, este tipo de equipamentos é normalmente integrado em soluções multisensor.

Qualquer uma destas tecnologias é muito sensível ao acabamento superficial das peças, pelo que se torna necessário filtrar o excessivo ruído característico deste tipo de digitalizações. Ambas estão limitadas ao que conseguem “ver”, e aquilo que não “veem”, não medem.

3D Scanning com HandySCAN3D | Máquina óptica Micro-Vu

5. Do Visível ao Invisível – Tomografia Computadorizada

A tomografia é uma tecnologia desenvolvida para a área da medicina, que permite gerar imagens do interior do corpo humano por meio da exposição ao mesmo, a quantidades controladas de radiação.

A necessidade da indústria em medir pormenores interiores de peças, leva à adaptação desta tecnologia para o controlo dimensional de peças. Um equipamento de tomografia computadorizada é composto por uma fonte de radiação, um detector e uma mesa giratória. A peça é colocada na mesa giratória, a fonte de radiação é regulada em função da densidade dos materiais da peça e, por fim, o detector captura várias imagens 2D (radiografias) que são depois processadas e transformadas numa nuvem de pontos 3D, à qual se dá o nome de voxel e que tem origem nas expressões volumétrico e pixel.

A nuvem de pontos obtida é idêntica à obtida numa digitalização laser que, em vez de só ter as superfícies exteriores visíveis, inclui também todos os pormenores interiores. Isto permite, não só medir o interior de peças sem ter de as destruir, como também fazer análise de porosidades ou de interacções entre peças de um conjunto.

6. Não existe uma Tecnologia Perfeita

Não existe uma tecnologia perfeita e todas as tecnologias se complementam entre si.

Uma nova tecnologia que surja no mercado pode ganhar terreno às existentes, mas não as substitui por completo. Existem, naturalmente, diferenças entre Soluções de diferentes fabricantes para a mesma tecnologia, podendo ser generalizadas as seguintes vantagens e desvantagens: