cap16A - Instrumentos para forma e posição

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INSTRUMENTOS E MINSTRUMENTOS E MÉÉTODOS PARA O TODOS PARA O 
CONTROLE DE FORMA E POSICONTROLE DE FORMA E POSIÇÇÃOÃO
1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO
Os desvios de forma e posição afetam o desempenho de 
máquinas porque reduzem as áreas em contato, 
aumentando o desgaste e mudando o ajuste de partes 
montadas. 
Mesmo que as tolerâncias dimensionais sejam atendidas, os 
desvios de forma devem ser considerados porque podem 
afetar o funcionamento de um elemento de máquina. 
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CONTROLE DE FORMA E POSICONTROLE DE FORMA E POSIÇÇÃOÃO
1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO
Um exemplo ilustrativo é mostrado na figura abaixo. 
O eixo apresenta os diâmetros dentro das tolerâncias 
dimensionais e, no entanto, tem desvios de forma 
inadmissíveis. Está empenado.
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CONTROLE DE FORMA E POSICONTROLE DE FORMA E POSIÇÇÃOÃO
1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO
• Uma busca nas informações de catálogos e folhetos de 
fabricantes, de instrumentos de medição de desvios de 
forma e posição, revela que os seguintes parâmetros são 
controlados normalmente por diversos métodos e 
instrumentos:
•Perpendicularidade
(esquadros)
•Concentricidade
•Coaxialidade
•Simetria
•Batimento
•Ondulosidade
•Rugosidade
•Planeza
•Retitude
•Circularidade
•Paralelismo
•Posição de um ponto
•Posição angular
•Contornos (linhas, superfícies)
•Superfícies de revolução 
(clindricidade)
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CONTROLE DE FORMA E POSICONTROLE DE FORMA E POSIÇÇÃOÃO
1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO
• Os desvios de forma e posição deveriam ser determinados 
em relação a uma referência constituída pela forma ideal 
que é a nominal. 
• Porém, a comparação experimental da forma efetiva com a 
nominal apresenta dificuldades. 
• Normalmente, a forma nominal é substituída por um perfil 
ou uma superfície. 
• Os mais usados são perfil reto e superfície plana. 
• As referências mais usadas para determinar desvios de 
posição são: posição de um ponto, de um eixo ou de um 
plano.
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CONTROLE DE FORMA E POSICONTROLE DE FORMA E POSIÇÇÃOÃO
1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO
Os principais tipos de instrumentos e máquinas de medir, 
encontrados nos catálogos e folhetos de fabricantes, são os 
seguintes:
• Medidores mecânicos de deslocamento montados em 
estruturas suportes com dispositivos auxiliares como 
réguas, dsempenos, prismas V, pontas para fixação 
entrepontas, esquadros, etc.
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CONTROLE DE FORMA E POSICONTROLE DE FORMA E POSIÇÇÃOÃO
1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO
Os principais tipos de instrumentos e máquinas de medir, 
encontrados nos catálogos e folhetos de fabricantes, são os 
seguintes:
• Sistemas com sensores de deslocamento, que dão sinal 
elétrico, montados com dispositivos mecânicos e 
computadores com softwares específicos.
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CONTROLE DE FORMA E POSICONTROLE DE FORMA E POSIÇÇÃOÃO
1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO
Os principais tipos de instrumentos e máquinas de medir, 
encontrados nos catálogos e folhetos de fabricantes, são os 
seguintes:
• Sistemas óticos que usam luz de Laser e sensores óticos 
para processamento de sinais em computador.
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CONTROLE DE FORMA E POSICONTROLE DE FORMA E POSIÇÇÃOÃO
1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO
Os principais tipos de instrumentos e máquinas de medir, 
encontrados nos catálogos e folhetos de fabricantes, são os 
seguintes:
• Sistemas com câmaras digitais para captar imagens de 
fenômenos óticos ou do próprio objeto sob medição, e 
processamento em computador.
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CONTROLE DE FORMA E POSICONTROLE DE FORMA E POSIÇÇÃOÃO
1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO
Os principais tipos de instrumentos e máquinas de medir, 
encontrados nos catálogos e folhetos de fabricantes, são os 
seguintes:
• Máquinas de medir em coordenadas que também 
incorporam tecnologia de sensores elétricos e óticos, e 
informática.
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CONTROLE DE FORMA E POSICONTROLE DE FORMA E POSIÇÇÃOÃO
1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO
Os principais tipos de instrumentos e máquinas de medir, 
encontrados nos catálogos e folhetos de fabricantes, são os 
seguintes:
• Microscópios de medição e projetores de perfis (os mais 
modernos também incorporam a tecnologia de sensores e 
informática).
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CONTROLE DE FORMA E POSICONTROLE DE FORMA E POSIÇÇÃOÃO
1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO
Os principais tipos de instrumentos e máquinas de medir, 
encontrados nos catálogos e folhetos de fabricantes, são os 
seguintes:
• Interferômetros.
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CONTROLE DE FORMA E POSICONTROLE DE FORMA E POSIÇÇÃOÃO
1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO
Os principais tipos de instrumentos e máquinas de medir, 
encontrados nos catálogos e folhetos de fabricantes, são os 
seguintes:
• Rugosímetros.
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CONTROLE DE FORMA E POSICONTROLE DE FORMA E POSIÇÇÃOÃO
1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO
Os principais tipos de instrumentos e máquinas de medir, 
encontrados nos catálogos e folhetos de fabricantes, são os 
seguintes:
• Instrumentos auxiliares: réguas, esquadros, desempenos, 
superfícies de reflexão de luz, computadores, impressoras, 
dispositivos óticos. 
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2. MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES MECÂNICOS 
DE DESLOCAMENTO
2.1 Desvios de retitude, planeza e paralelismo
Uso de régua de referência na determinação de desvios 
de retitude e paralelismo.
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2. MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES MECÂNICOS 
DE DESLOCAMENTO
2.1 Desvios de retitude, planeza e paralelismo
Uso de régua de referência na determinação de desvios de retitude e 
paralelismo.
Exemplo de valores medidos de desvios compostos de retitude e posição 
horizontal.
35890
-54-180
33670
-42-260
41550
-30-340
8-1730
-8-2-1020
-2-3-510
4-4ZeroZero
Desvios em relação à reta
δδδδyi = yi – yreta i (µµµµm)
Deslocamentos calculados 
y
reta i (µµµµm)
Deslocamentos medidos 
yi (µµµµm)
Posição 
xi (mm)
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2. MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES MECÂNICOS 
DE DESLOCAMENTO
2.1 Desvios de retitude, 
planeza e paralelismo
Uso de régua de referência na 
determinação de desvios de 
retitude e paralelismo.
Os pontos representados na figura se 
distribuem em torno de uma reta. 
A reta ajustada pelo método dos 
mínimos quadrados é
yreta = -3,891 + 0,09757x.
Desvio da posição = 9 µm
Desvio máximo da reta = 16 µm
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2. MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES MECÂNICOS 
DE DESLOCAMENTO
2.1 Desvios de retitude, planeza e paralelismo
Uso de régua de referência na determinação de desvios de planeza e 
posição horizontal.
Neste caso, a régua e o medidor de deslocamentos são movidos de modo que 
as leituras efetuam-se nas posições correspondentes aos nós de uma malha 
fictícia obtida para posições predeterminadas.
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CONTROLE DE FORMA E POSICONTROLE DE FORMA E POSIÇÇÃO ÃO2. MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES MECÂNICOS 
DE DESLOCAMENTO
2.1 Desvios de retitude, planeza e paralelismo
Uso de régua de referência na determinação de desvios de planeza e 
posição horizontal.
Dispositivos auxiliares devem ser utilizados para garantir o movimento da régua 
sempre num mesmo plano. 
O processamento dos valores medidos é semelhante ao caso da determinação 
dos desvios de retitude e paralelismo. 
A separação dos desvios de forma obtém-se ajustando a expressão matemática 
de um plano, por regressão múltipla.
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2. MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES MECÂNICOS 
DE DESLOCAMENTO
2.1 Desvios de retitude, planeza e paralelismo
Uso de desempeno na determinação dos desvios de 
planeza e posição horizontal.
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2. MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES MECÂNICOS 
DE DESLOCAMENTO
2.1 Desvios de retitude, planeza e paralelismo
Uso de desempeno na determinação dos desvios de 
planeza e posição horizontal.
O desempeno serve como uma superfície de referência plana e horizontal. 
Os desvios de planeza e da posição horizontal, da superfície de uma peça, são 
determinados em relação à superfície do desempeno. 
Pode-se determinar o desvio composto, pela diferença de leituras extremas, 
obtidas ao mover o medidor em torno da peça, ou separar os desvios de 
forma e posição, processando as diversas leituras obtidas em posições 
predeterminadas.
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2. MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES MECÂNICOS 
DE DESLOCAMENTO
2.2 Desvios de peças cilíndricas
ConcavismoTonel
EmpenamentoConicidadeConcentricidade
RugosidadeRugosidade (vibração)Ondulação
OvalizaçãoTriangulação (isoespesso)Forma qualquer
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2. MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES MECÂNICOS 
DE DESLOCAMENTO
2.2 Desvios de peças cilíndricas
Em geral, os seguintes desvios costumam ser determinados em 
peças cilíndricas:
• Circularidade,
• Cilindricidade,
• Concentricidade,
• Retitude das geratrizes,
• Paralelismo das geratrizes,
• Batimento.
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2. MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES MECÂNICOS 
DE DESLOCAMENTO
2.2 Desvios de peças cilíndricas
Para determinar esses desvios, com uso de relógio comparador, 
as peças são montadas entre pontas ou, se não for possível, 
sobre prismas V. 
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2. MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES MECÂNICOS 
DE DESLOCAMENTO
2.2 Desvios de peças cilíndricas
Fixação da peça entre pontas.
Desvio de:
•Batimento axial
Desvios de:
•Retitude das geratrizes
•Paralelismo das geratrizes
Desvios de:
•Circularidade
•Cilindricidade
•Concentricidade
•Batimento radial
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2. MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES MECÂNICOS 
DE DESLOCAMENTO
2.2 Desvios de peças cilíndricas
Fixação da peça em prismas V.
Desvios de: 
•Retitude
•Paralelismo das geratrizes 
(conicidade)
Desvios de:
•Circularidade
•Batimento
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2. MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES MECÂNICOS 
DE DESLOCAMENTO
2.2 Desvios de peças cilíndricas
Exemplo: valores medidos para determinação de desvios de 
concentricidade e circularidade numa peça cilíndrica fixada 
entre pontas.
-31-1941622322515-5-20-300Deslocamentos 
medidos
(µm)
3303002702402101801501209060300Posição 
angular
(o)
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2. MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES MECÂNICOS 
DE DESLOCAMENTO
2.2 Desvios de peças cilíndricas
Gráfico polar dos desvios de forma circular e de concentricidade.
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2. MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES MECÂNICOS 
DE DESLOCAMENTO
2.2 Desvios de peças cilíndricas
Gráfico cartesiano dos desvios de forma circular e de concentricidade.
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2. MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES MECÂNICOS 
DE DESLOCAMENTO
2.2 Desvios de peças cilíndricas
Os desvios obtidos pelos gráficos são os seguintes:
• Desvio de concentricidade ≈ 25 µm,
• Máximo desvio de forma ≈ 26 µm.
Analiticamente, o desvio de concentricidade corresponde à
diferença de posição dos centros dos círculos traçados em 
coordenadas polares. 
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2. MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES MECÂNICOS 
DE DESLOCAMENTO
2.2 Desvios de peças cilíndricas
No gráfico cartesiano, o desvio de concentricidade é a amplitude 
da função senoidal obtida pelo método dos mínimos 
quadrados e da forma
Nesta expressão, x é a posição angular para a qual mediu-se o 
deslocamento y, e a0, a1 (amplitude) e ф constantes 
determinadas pelo método dos mínimos quadrados.
)(10 φ++= xsenaay
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2. MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES 
MECÂNICOS DE DESLOCAMENTO
2.2 Desvios de peças cilíndricas
Determinação do desvio de paralelismo das geratrizes (conicidade). 
O desvio real é
Com uso de prisma V, obtém-se um valor aparente ∆’ que se 
relaciona com o valor real por
dD −=∆
)2/(
11
2 '
αsen
+
∆
=∆
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2. MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES 
MECÂNICOS DE DESLOCAMENTO
2.2 Desvios de peças cilíndricas
Uso de prismas V na determinação de desvios de circularidade.
Relações ∆’/∆ de amplificação do desvio real, medido com prisma V e 
relógio comparador.
1,02,02,21,00,41,6120o
0,00,02,22,01,01,090o
3,00,00,03,02,00,060o
97532 
(posição 
baixa)
2 
(posição 
alta)
Número de lobosÂngulo 
do
prisma 
V
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2. MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES 
MECÂNICOS DE DESLOCAMENTO
2.2 Desvios de peças cilíndricas
Uso de prismas V na determinação de desvios de circularidade.
A medição dos desvios de circularidade com prismas V depende do 
ângulo do prisma e do número de lobos da peça cilíndrica. 
Tal número usualmente é desconhecido. 
Além disso, pode ocorrer uma combinação de diferentes números de 
lobos. 
Esse método manual de medição dos desvios de circularidade não se 
usa mais. 
Atualmente existem máquinas especiais para tal propósito 
INSTRUMENTOS E MINSTRUMENTOS E MÉÉTODOS PARA O TODOS PARA O 
CONTROLE DE FORMA E POSICONTROLE DE FORMA E POSIÇÇÃO ÃO 
2. MÉTODOS COM USO DE MEDIDORES 
MECÂNICOS DE DESLOCAMENTO
2.2 Desvios de perpendicularidade
Uso de esquadros como referência.
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3. USO DE NÍVEIS
Grandes superfícies podem ser controladas com níveis.
Os desvios d podem ser determinados em função de L 
(comprimento do nível) e do ângulo medido.INSTRUMENTOS E MINSTRUMENTOS E MÉÉTODOS PARA O TODOS PARA O 
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4. USO DE PLANOS ÓTICOS DE INTERFERÊNCIA
• Medição de desvios de planeza como de blocos padrão e 
de superfícies de medição de micrômetros;
• Medição de paralelismo de superfícies de medição de 
micrômetros. 
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55. MÁQUINAS DE MEDIR DESVIOS DE CILINDRICIDADE E 
CONTORNOS
• São as que usam sensores que dão sinal elétrico com 
dispositivos mecânicos e computador.
• Princípios básicos de funcionamento:
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55. MÁQUINAS DE MEDIR DESVIOS DE CILINDRICIDADE E 
CONTORNOS
Podem medir desvios de:
• Circularidade,
• Concentricidade,
• Batimentos,
• Retitude vertical,
• Retitude horizontal,
• Perpendicularidade,
• Planeza,
• Coaxialidade,
• Contornos de linhas ou superfícies quaisquer.
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55. MÁQUINAS DE MEDIR DESVIOS DE CILINDRICIDADE E 
CONTORNOS
Máquinas comerciais:
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55. MÁQUINAS DE MEDIR DESVIOS DE CILINDRICIDADE E 
CONTORNOS
• Máquinas comerciais:Medidor de Contorno e Superfície 
Combinados ”Formtracer“(Mitutoyo)
• medição de contorno e superfície num mesmo equipamento.
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55. MÁQUINAS DE MEDIR DESVIOS DE CILINDRICIDADE E 
CONTORNOS
• Máquinas comerciais: O Talyrond 265 é um equipamento de médio 
porte da Taylor Hobson para medição de forma circular. fácil de operar e 
programar através do Software Ultra. 
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55. MÁQUINAS DE MEDIR DESVIOS DE CILINDRICIDADE E 
CONTORNOS
• Máquinas comerciais: O software ultra permite a filtragem e 
remoção de dados indesejáveis assegurando a analise seguindo as 
normas internacionais com um magnífico desempenho.
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66. SISTEMAS ÓTICOS SIMPLES E COM LASER
Exemplos de sistemas óticos:
• Telescópios,
• Autocolimadores,
• Interferômetros.
São usados na medição de:
Posição angular (autocolimadores),
Planeza,
Retitude,
Posição (distância),
Paralelismo.
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77. SISTEMAS COM VISÃO
Uso de câmeras digitais acopladas a computador.
Três funções básicas estão presentes nestes sistemas:
• Formação da imagem,
• Análise da imagem,
• Interpretação da imagem.
Tecnologias integradas:
• Mecânica,
• Eletrônica,
• Controle,
• Software (informática),
• Ótica,
• Tecnologia de imagens.
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77. SISTEMAS COM VISÃO
Podem medir:
• Posição de pontos, linhas, furos,...
• Desvios de circularidade,
• Comparar formas até 3D,
• Medição 3D (coordenadas),
• Observação de superfícies em coordenadas xy.
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77. SISTEMAS COM VISÃO
Máquinas comerciais:
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77. SISTEMAS COM VISÃO
Máquinas comerciais:
Programa QVPAK (Mitutoyo)
O QVPAK proporciona novas 
características, incluídos GUI 
refinado, função de 
processamento de dados 3D, 
suporte completo do sistema de 
pontas apalpadoras com 
vídeo/calibração TP, e duas 
ferramentas de iluminação 
adicionais. O QVPAK proporciona 
segurança, portanto reduz as 
incertezas das medições e 
aumenta a produtividade.
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77. SISTEMAS COM VISÃO
Máquinas comerciais:
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88. MÁQUINAS DE MEDIR EM COORDENADAS
Com apalpadores – sensores elétricos 3D medem:
• Posição,
• Formas,
• Circularidade,
• Planeza,
• Retitude,
• Superfícies quaisquer.
Substituem diversos instrumentos convencionais.
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88. MÁQUINAS DE MEDIR EM COORDENADAS
Máquinas comerciais:
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88. MÁQUINAS DE MEDIR EM COORDENADAS
Máquinas comerciais:
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99. MICROASCÓPIOS DE MEDIÇÃO E PROJETORES DE PERFIS
Podem medir:
Posição angular,
Imagem dupla (distância entre centros de furos),
Posição xy,
Formas,
Também associam câmeras digitais.
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99. MICROASCÓPIOS DE MEDIÇÃO E PROJETORES DE PERFIS
Produtos comerciais:
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99. MICROASCÓPIOS DE MEDIÇÃO E PROJETORES DE PERFIS
Produtos comerciais:
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10. 10. MÁQUINAS E INSTRUMENTOS PARA MEDIR RUGOSIDADE 
E ONDULOSIDADE
Tipos básicos de rugosímetros:
• Rugosímetros com agulha de contato (sensor LVDT ou 
indutivo),
• Rugosímetros sem contato (óticos)
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10. 10. MÁQUINAS E INSTRUMENTOS PARA MEDIR RUGOSIDADE 
E ONDULOSIDADE
Tipos comerciais:
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10. 10. MÁQUINAS E INSTRUMENTOS PARA MEDIR RUGOSIDADE 
E ONDULOSIDADE
Tipos comerciais:
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10. 10. MÁQUINAS E INSTRUMENTOS PARA MEDIR RUGOSIDADE 
E ONDULOSIDADE
Tipos comerciais:
Talysurf CCI 9150
The
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10. 10. MÁQUINAS E INSTRUMENTOS PARA MEDIR RUGOSIDADE 
E ONDULOSIDADE
Tipos comerciais:Ultra Precision 3D Optical Profiler
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10. 10. MÁQUINAS E INSTRUMENTOS PARA MEDIR RUGOSIDADE 
E ONDULOSIDADE
Tipos comerciais:
RUGOSOFT 10 Software: Provided along with:
• CD with all instructions for installation, 6 languages available.
• Instruction manual plus on-line help (included on the CD).
• USB cable, L = 1,80 m.
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10. 10. MÁQUINAS E INSTRUMENTOS PARA MEDIR RUGOSIDADE 
E ONDULOSIDADE
• Padrões de rugosidade. 
ISO roughness parameters. Mean roughness value Ra:
• N0 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11
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11. INSTRUMENTOS AUXILIARES
Suportes.
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11. INSTRUMENTOS AUXILIARES
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11. INSTRUMENTOS AUXILIARES
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11. INSTRUMENTOS AUXILIARES
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11. INSTRUMENTOS AUXILIARES