Traçadores Bi e Tridimensionais na Indústria

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UNIVERSIDADE TUIUTI DO PARANÁ
DANILO COELHO DO NASCIMENTO
LUIZ CARLOS GONÇALVES DA SILVA JUNIOR
TRAÇADORES BI E TRIDIMENSIONAIS
CURITIBA
2015
DANILO COELHO DO NASCIMENTO
LUIZ CARLOS GONÇALVES DA SILVA JUNIOR
TRAÇADORES BI E TRIDIMENSIONAIS
Trabalho apesentado à disciplina de Metrologia do curso de Engenharia mecânica da Universidade Tuiuti do Paraná sob orientação do professor Paulo Lagos para obtenção de nota referente ao segundo bimestre.
CURITIBA
2015
TRAÇADORES BI E TRIDIMENSIONAIS
	Com o passar dos anos ocorreu um intenso desenvolvimento tecnológico nos processos de usinagem de peças, destacando-se o surgimento dos centros de usinagem com comando numérico. Paralelamente refinaram-se as exigências quanto a conformidade geométrica dos componentes de sistemas mecânicas resultando em especificações mais severas de projeto, de modo a garantir um elevado desempenho funcional dos mesmos. Pelo não desenvolvimento da tecnologia de medição no mesmo ritmo, criou-se uma defasagem tecnológica a tal ponto, que o controle de certas peças tornavam extremamente difíceis e economicamente inviável.
	Traçadores tridimensionais são indispensáveis para empresas que necessitam de um controle dimensional e posição geométrica mais apurada, pois com a evolução dos processos de usinagem a área de medição teve que evoluir junto para garantir a qualidade do produto.
	Na indústria, estes traçadores são essenciais, pois mede posições de furos e suas tolerâncias, que normalmente são bastante rigorosas. A definição dimensional de uma peça é feita geometricamente no espaço bi ou tridimensional. Espaço este que é demonstrado por dois ou três eixos perpendiculares entre si, X,Y/ X,Y,Z
APLICAÇÃO NA INDÚSTRIA
	
	O desafio que se coloca aos sistemas produtivos atualmente é que produzem peças cada vez mais exatas, com formas geométricas cada vez mais complexas e com custos cada vez mais acessíveis. O atendimento destas necessidades requer uma contínua melhoria no ciclo de desenvolvimento de produtos ao longo de suas etapas. E com os sistemas produtivos buscando cada vez mais diminuir o retrabalho e o tempo de produção e consequentemente os custos, os novos processos de medições surgem como grandes aliados à otimização dos processos já que, além de inspecionar conformidade geométrica da peças produzidas, com os dados gerados, podem-se identificar prováveis variações no processo de fabricação, tendo assim um indicador confiável de onde se deve investir em melhorias para as futuras correções.
	Na década de 90, a utilização de maquinas para medir coordenadas para aferição de peças e controle do processo produtivo no setor industrial cresceu de forma expressiva. No Brasil, o numero de empresas que agregaram o uso de traçadores tridimensionais e equipamentos de medição por coordenadas ao seu controle de qualidade, chegou a ter um crescimento de 20% em 1999 em relação aos anos anteriores. Muitos fatores tem levado o ambiente industrial a procurar equipamentos de medição por coordenadas como uma importante ferramenta.
	Dentre estes fatores deste instrumento de medição, pode-se destacar:
Flexibilidade e rapidez na medição de peças dotadas de quaisquer formato geométrico
Possibilidade de interações com sistemas como CAD
Alto grau de informatização dos resultados das medições e, com a utilização de sistemas computacionais, uma vasta gama de facilidades como a programação de estratégias e emissão de relatórios
Programações OFF-LINE permitindo a programação de peças sem o desperdício de tempo de maquina parada.
As maquinas de medir por coordenadas vêm substituindo os métodos convencionais de medições, devido suas vantagens estratégicas, como por exemplo;
	Medição Convencional
	Medição por Coordenadas
	
	
	Alinhamento Manual e demorado da peça
	Não é necessário alinhamento manual da peça
	Instrumentação dedicada e pouco flexivel
	Flexibilidade e adaptação simples às tarefas de medição
	Determinação separada de dimensões, desvio de formas e posição, utilizando diferentes equipamentos de medição
	Determinação conjunta de Dimensão, forma e posição, na maior parte das vezes, em uma única medição.
	Dificuldade de integração em ambientes automatizados 
	Possibilidade de integração em ambientes com automação flexivel
	Menor confiabilidade em tarefas complexas
	Maior confiabilidade em tarefas complexas
	Maior tempo de inspeção para grande quantidade de peças complexas
	Menor tempo de inspeção para grande quantidade de peças (compatível com programação CNC)
	Maior custo com inspeções de peças de geometria complexa
	Menor custo com inspeções de peças com geometria complexa.
	Menor custo de Investimento
	Maior custo de investimento
	
	
 
Devido fatores como estes citados a cima, a tecnologia de medição por traçadores bi e tridimensionais, vem possibilitando uma ótima interação com o ambiente de produção, como por exemplo, a utilização de recursos que permitem a verificação da temperatura para compensação das incertezas de medições. A integração da tecnologia de medição por coordenadas com outros meios de produção, permite inclusive o envio de dados diretamente para os setores que monitoram o desempenho dos processos, possibilitando a troca de informações necessárias para a otimização do processo produtivo. Devido à extrema facilidade de automação, de integração ao ambiente industrial e a rapidez de medição, traçadores tridimensionais e maquinas de medir por coordenadas apresentam grandes vantagens em relação aos sistemas convencionais que atualmente já não conseguem acompanhar a evolução tecnológica da manufatura.
TRAÇADOR TRIDIMENSIONAL
Os traçadores tridimensionais, como o próprio nome já sugere, TRI (Três) DIMENSIONAL (Dimensão), são equipamentos que permitem representar peças em três dimensões, X, Y, Z (Comprimento, Largura e Altura). Sabendo que cada ponto de uma peça que está sendo medida possui uma posição nos eixos X Y e Z, a intercessão das posições dele nos três eixos, nos da a posição dele no espaço, e assim podem ser feito com todos os pontos da peça. A maquina de medição tridimensional é conhecida como MMC, ela usa o princípio da definição no espaço através dos três eixos (X Y Z). 
A base é rigorosamente plana, contendo corpos que deslizam nos eixos X Y Z, como mostrado na imagem acima. Na Ponta do eixo Z, é acoplado um sensor especial que fara o toque na peça, esse sensor pode ser mecânico, eletrônico ou óptico, que vai tocando a peça em vários pontos fornecendo coordenadas dos eixos ao computador acoplado ao traçador. 
Dentre os tipos de sensores (Mecânico, Eletrônico e Óptico), existem vários modelos, que são usados de acordo com a forma da peça, o tamanho, a posição e o grau de exatidão requerido. Abaixo estão alguns tipos de sensores;
SENSOR MECÂNICO
SENSOR ELETRÔNICO
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SENSOR ÓPTICO
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	Os sensores Eletrônicos tocam a peça assim como os sensores mecânicos, porém são muito mais sensíveis. Quando eles tocam a peça, a ponta de medição, mesmo por uma pressão muito pequena, se desloca num certo ângulo e produz um sinal elétrico e acústico que congelam a marcação digital mostrando a posição do sensor em termos de coordenadas X, Y e Z, são essas posições que o mostrador digital e ou o computador vai mostrando. No caso de peças muito pequenas em que os sensores mecânicos e eletrônicos não são capaz de medir, ai então usa-se o sensor óptico. Estes sensor óptico proporciona uma imagem ampliada da peça que esta por ser medida e então por sinais elétricos, comandadas pelo operador do equipamento, são feitas as medições. 
	Com o equipamento de medição por coordenadas diminui muito o tempo de medição, e comparado com o processo de medir com instrumentos convencionais, um MMC diminui o erro acumulado, a leitura é mais simples e não exige uma habilidade técnica especial, e ainda tem orecurso de ser acoplado em um computador que é um sistema de processamento de dados, e a uma impressora.
	
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	O sensor da maquina de medir vai mandando as informações que definem as três coordenadas dos vários pontos da peça, esses dados são recebidos pelo computador e trabalhando de acordo com o programa que esta instalado no computador. De acordo com o programa, é possível fazer cálculo geométrico, o desenho em escala da peça e outras funções mais. São esses programas que permitem medir em diferentes planos da peça sem alterar sua posição, medir círculos, distâncias entre retas, e o alinhamento e o nivelamento são feitos sem que seja necessário tocar fisicamente a peça, o computador e o programa fazem as compensações e realiza com rapidez e eficiência esses processos.
	Essa união entre computador e maquina de medir ampliou muito a capacidade de medição, atualmente temos vários tipos de maquinas de medir com vários programas para realizar diversas funções, são varias conexões de sistema e varias configurações. As principais configurações são;
Maquina MMC assistida por computador; é um conjunto básico que os sensores eletrônicos mandam os dados para o computador que tem um programa que realiza cálculos geométricos.
MMC CNC com movimentos motorizados assistida por computador; usada particularmente para medição de peças de grande porte. A movimentação do sensor eletrônico é feita por um controle remoto, Joystick, e os dados são enviados para o computador.
MMC com movimentos controlados por CNC e assistida por computador; geralmente usada para medir em série, uma atrás da outra, peças complexas. Ela usa um programa que grava uma sequência de movimentos que fazem o sensor percorrer a peça, o sensor vai fazendo a medição automaticamente e repete o mesmo movimento sempre, tornando possível checar com rapidez e eficiência lotes de peças.
MMC assistida e comandada por computador (centro de medição); esse sistema permite a programação dos movimentos do sensor pelas três coordenadas, possibilitando ainda a programação de troca de sensores, movimento giratório da mesa, até mesmo usar um sensor eletrônico com movimentação motorizada pela ponta de contato.
Os programas ou funções só permitem que faça algumas medidas, e com esses dados já se torna possível obter o conjunto. Para definir um plano, um circulo ou uma distancia entre duas retas paralelas, é necessário o sensor apalpar em três pontos, um uma esfera são necessário quatro pontos, ou seja; cada função do computador foi criada para realizar um determinado trabalho com os dados enviados pela maquina de medir, e para cada uma dessas funções existe uma estratégia de apalpamento. Então existem funções que determina o ponto de referência, elas fazem o nivelamento da peça automaticamente com os dados que o sensor envia. Funções que determinam o ponto de origem, ou seja, zerar as três coordenadas em um ponto determinado, determinar o alinhamento de eixos e planos, funções para medir, para fazer combinações através de memórias. 
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CONCLUSÃO
Os equipamentos de medição por coordenada, também chamado de traçadores, chegaram na década de 90 para ficar, e desde então muitos aprimoramentos e desenvolvimentos foram feitos no mesmo para tornar cada vez mais fácil e preciso a medição. Uma peça que demora 6 horas para ser medida através de métodos convencionais, usando uma maquina de medir sem estar conectada a um computador, esse tempo cairia para 2 horas, a maquina de medir com computador faria o trabalho com 25 minutos, cerca de 15 vezes mais rápido.
	Além da economia de tempo, temos uma maior exatidão na medição, que possibilitará fazer um sistema de controle de qualidade dos produtos da empresa, diminuindo o risco de erros que levam ao desperdício de materiais.
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ANEXOS
	Kit ponteiras e adaptadores para sensores. Fonte: Hexagon
 Kit à venda. Fonte: store.Hexagon