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Cresce a procura pela utilização de um único sistema que possa ser usado numa gama mais ampla de aplicações

As vantagens de usar um braço de medição com sistema de instalação repetível de sensor

09/04/2021

Nos últimos anos, assistimos a avanços importantes no campo da metrologia portátil. Um dos mais significativos foi a introdução de um sistema de instalação repetível para sensores táteis e scanners 3D. A gama Absolute Arm, da Hexagon, utiliza uma união cinemática que permite instalar rapidamente sensores e scanners no braço e, mais importante, sem comprometer a precisão da medição. Neste artigo, explicam-se as vantagens da utilização de braços de medição portátil na indústria.

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Hoje em dia, os utilizadores de equipamento de metrologia querem ‘medir mais com menos’. Em vez de se incorrer no custo da utilização de diferentes sistemas de medição para cada aplicação específica, existe uma procura crescente pela utilização de um único sistema que possa ser usado numa gama mais ampla de aplicações. Portanto, as exigências quanto aos sistemas de medição são maiores do que nunca e a chave está na versatilidade.

O sistema Absolute Arm oferece uma ampla gama de diversos sensores e apalpadores para satisfazer estas necessidades. Embora os sensores táteis e os scanners laser convencionais sejam os mais populares, os sensores tubulares de infravermelhos e os sensores óticos também se podem utilizar no mesmo braço e podem ser trocados segundo as necessidades de medição.

Figura 1: Diferentes apalpadores e sensores do Absolute Arm
Figura 1: Diferentes apalpadores e sensores do Absolute Arm.

Em seguida, apresentamos alguns exemplos que ilustram a necessidade de versatilidade na produção industrial moderna:

Manutenção de turbinas

As pás das turbinas podem sofrer danos durante o voo, pelo que pode ser necessário obter rapidamente peças de substituição. Uma forma rápida de o conseguir consiste em digitalizar em 3D uma pá ‘boa’ para posterior maquinagem, embora possam existir áreas com tolerâncias demasiado elevadas para um scanner laser (como o eixo da turbina, por exemplo). Neste caso, será utilizado um sensor tátil para garantir a máxima precisão. Número de sensores necessários: 2.

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Fabrico de tubos de escape para o setor automóvel

Os sistemas de tubos de escape estendem-se frequentemente por todo o comprimento de um automóvel. É importante que não toquem em qualquer peça móvel para que seja possível rever o seu “percurso”. Um sensor tubular de infravermelhos permite medir com precisão o perfil do tubo, ao passo que um sensor tátil permite ao utilizador medir as peças mais complexas do sistema, como os suportes e as suspensões. Número de sensores necessários: 2.

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Fabrico de componentes aeroespaciais com materiais compósitos

Com materiais compósitos, não importa apenas a forma da peça, mas também a orientação das fibras que dão robustez à peça. Para verificar uma peça deste tipo, geralmente, as suas superfícies sem forma definida serão digitalizadas com um scanner laser e, previamente, é instalado um sensor ótico para analisar a orientação. Também é possível usar um sensor tátil para áreas de tolerância muito elevada. Número de sensores necessários: 3.

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Fabrico de peças maquinadas (secção do adaptador do corpo da bomba)

Geralmente, uma secção de um adaptador do corpo da bomba tem vários elementos para distribuir o fluxo do líquido. A inspeção do elemento do corpo interior realiza-se facilmente, sendo utilizada uma extensão de sensor ou um sensor angular (sensor de gancho) para se alcançarem os pontos ocultos de medição. O resto da peça pode-se analisar facilmente com um sensor tátil de comprimento standard. Número de sensores necessários: 2.

Todos estes exemplos mostram o quão habitual se torna para os operários a necessidade de troca entre diversas medições com apalpadores e/ou sensores para terminar o trabalho.

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Troca de apalpadores e sensores: o que pode correr mal?

Quando um apalpador (ou sensor) do sistema se troca a meio do trabalho, é muito importante que aquele que o substitui seja colocado exatamente no mesmo sítio do braço onde foi calibrado originalmente. Caso não seja possível, os utilizadores devem optar entre uma menor precisão ou uma menor produtividade.

Perda de precisão

Caso o novo apalpador ou sensor seja instalado no braço numa posição que não coincide exatamente com a posição original de calibração, qualquer leitura proveniente do apalpador ou sensor será errónea e, possivelmente provocará um fabrico de peças defeituosas.

Perda de tempo

A única forma de garantir precisão nesta situação consiste em recalibrar o sistema de medição para oferecer dados precisos novamente. Para isso, será necessário interromper o trabalho de medição para que o operário possa realizar uma calibração. Caso as medições sejam efetuadas numa oficina, poderá ser necessário deslocar o equipamento para um local mais estável.

No entanto, isto não garante a recuperação do nível de precisão obtido antes da troca do apalpador ou sensor. A calibração é um processo muito variável, sendo alguns operários mais experientes do que outros.

A união cinemática

A união cinemática foi desenvolvida originalmente para máquinas de medição por coordenadas (MMC) estacionárias de alta precisão. Foi concebida com o objetivo de garantir que os sensores táteis das MMC mantenham a sua precisão, ainda que sejam trocados nas MMC. Desde então, conquistou o seu lugar entre diversos produtos da Hexagon e tem sido um elemento essencial para o Absolute Arm desde 2010.

No Absolute Arm, esta união cinemática é constituída por duas interfaces: uma no próprio braço e a outra no apalpador ou sensor que será instalado. A interface do braço é o encaixe e a interface do apalpador é o pino. Ao ligar ambas as partes, o operário ativa um mecanismo de came no braço ao girar uma alavanca. Isto fixa o apalpador na sua posição no punho do braço. De forma inversa, para retirar o apalpador, o operário pode rodar a alavanca no sentido contrário para libertar as cames e soltá-lo do braço.

Na figura 2 também se observam três pares de 'pernos de fixação'. Garantem que o apalpador possa ser instalado numa única 'posição correta'. O operário não o pode instalar de forma incorreta.

Como vantagem adicional, cada apalpador ou sensor compatível com o Absolute Arm contém um chip de ID único que, combinado com os contactos eletrónicos que são mostrados na imagem, garantem que a 'identidade' do apalpador (por exemplo, o seu tipo de laser scanner ou diâmetro de ponta) é detetada automaticamente pelo braço aquando da instalação. Graças a este processo, todo o software de medição é atualizado em conformidade com as compensações dimensionais corretas. Não é necessária qualquer intervenção do operário.

Figura 2: Elementos principais da união cinemática patenteada pela Hexagon...
Figura 2: Elementos principais da união cinemática patenteada pela Hexagon. Estes elementos asseguram a conservação de três princípios principais, para garantir a precisão e a versatilidade enquanto também se poupa tempo.

A instalação do apalpador é sempre repetível

Ao garantir que o apalpador ou o sensor é instalado numa posição padronizada que é sempre a mesma na ordem de uns quantos mícrones, a recalibração não é necessária ao instalar o sensor e a precisão da medição fica garantida. Graças a isto, também se poupa tempo e é possível concluir a medição mais rapidamente.

O apalpador é sempre identificado automaticamente

Graças aos contactos eletrónicos e ao chip de ID integrado, o braço 'reconhecerá' automaticamente o apalpador ou o sensor logo que seja instalado. Isto significa que o utilizador não necessita de selecionar um sensor particular no software antes de medir com ele. Isto reduz o risco de erro humano.

No caso de alguns softwares de medição, também significa que o apalpador ou sensor 'ideal' para a aplicação em questão pode ser recomendado ao utilizador a meio da medição.

Possibilidade de adicionar a qualquer momento novos apalpadores e sensores

Graças à união cinemática, uma única calibração do braço é suficiente. Isto significa que é possível adicionar novos sensores a qualquer braço existente no terreno com uma intervenção mínima. É possível ampliar a funcionalidade de um braço durante a sua vida útil.

A união cinemática e o Absolute Arm

A união cinemática foi inicialmente promovida pela TESA (parte do grupo Hexagon), na Suíça, para garantir que os apalpadores pudessem ser facilmente trocados nas MMC estacionárias. Atualmente, todos os apalpadores e sensores para o Absolute Arm têm incorporada de série a tecnologia de união cinemática da TESA (TKJ). Graças a um catálogo com mais de uma centena de apalpadores e sensores disponíveis, a união cinemática é um pilar central do carácter multifuncional do Absolute Arm.

A versatilidade permitida para a união cinemática é uma das principais razões pela qual o Absolute Arm é frequentemente reconhecido como o canivete suíço da metrologia: a maior multiferramenta para medição, equipado para manipular praticamente qualquer aplicação de inspeção industrial.

A união cinemática proporciona também uma plataforma para o futuro que permite a rápida implementação de novos tipos de apalpadores e tecnologias de medição, garantindo que qualquer apalpador ou sensor novo será compatível com qualquer Absolute Arm da atual geração.

Figura 3: Absolute Arm, o canivete suíço da metrologia
Figura 3: Absolute Arm, o canivete suíço da metrologia.

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