Maquinamedircoordenadas
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Capítulo 9Capítulo 9
MÁQUINAS DE MEDIR POR COORDENADASMÁQUINAS DE MEDIR POR COORDENADAS
9.1 IMPORTÂNCIA9.1 IMPORTÂNCIA
Ao longo de alguns anos ocorreu intensivo desenvolvimento tecnológico nos
processos de usinagem das peças, destacando-se o surgimento dos centros de usinagem
com comando numérico. Paralelamente, refinaram-se as exigências quanto à
conformidade geométrica dos componentes de sistemas mecânicos 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
tornava-se extremamente difícil e economicamente inviável.
A aplicação racional da tecnologia de medição por coordenadas tornou-se viável
com o desenvolvimento dos computadores que passaram a ter:
- enormes potencialidades matemáticas;
- flexibilidade de comunicação e conexão com um processo;
- resistência a ambientes industriais;
- pequeno porte e baixo custo.
Através de uma máquina de medir por coordenadas (figura 9.1) determina-se, de
forma universal, com um mínimo de dispositivos e instrumentos específicos, as
coordenadas de certos pontos sobre a peças a controlar. Tais pontos convenientemente
processados pelo computador associado, resultam os parâmetros geométricos da peça.
O desenvolvimento das máquinas de medir por coordenadas (MMC) foi
favorecido ainda pela evolução dos sistemas de medição de deslocamento eletrônicos,
que permitem elevar a sua qualidade e viabilizaram a sua integração com sistemas
automatizados de fabricação. As MMC's têm em comum com tais sistemas a característica
de grande flexibilidade.
9.2 MEDIÇÃO POR COORDENADAS9.2 MEDIÇÃO POR COORDENADAS
Com base nos sistemas de medição de deslocamento das máquinas de medir por
coordenadas, é possível conhecer a posição que um elemento localizador ocupa dentro
do espaço de trabalho da máquina (figura 9.2). Este localizador, operando por princípios
eletro-mecânico e articulado, é chamado de apalpador. Esclarecendo de modo grosseiro,
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ele relaciona o ponto de contato do seu sensor com a peça a um ponto de referência
conhecido dentro do sistema coordenado.
Figura 9.1: Máquina de medir coordenadas (tridimensional).Figura 9.1: Máquina de medir coordenadas (tridimensional).
A determinação das coordenadas dos pontos sobre a peça serve de base
para a determinação dos parâmetros de elementos geométricos (dimensão, forma e
posição) como por exemplo a distância entre superfícies, o diâmetro e a posição de um
círculo, e outros.
Para determinar o comprimento de um bloco prismático, é suficiente conhecer as
coordenadas dos pontos sobre as faces extremas. O cálculo do comprimento é bastante
simples se o bloco estiver posicionado paralelamente a um dos eixos coordenados,
tornando-se mais trabalhosa a obtenção do resultado caso a posição do bloco seja
aleatória no espaço. Para determinar o diâmetro de um círculo, basta conhecer as
coordenadas de três pontos deste círculo. A operação de cálculo relativa a uma posição
espacial qualquer é bem mais complexa do que aquela para o círculo contido em plano
paralelo a um dos planos definidos por dois eixos coordenado. Nos dois casos, uma
solução rápida, precisa e confiável só é possível com o emprego de um computador/
calculadora para efetuar o processamento.
A figura 9.3 mostra recursos básicos de processamento geométrico usualmente
encontrados em sistemas computadorizados. Esta figura mostra também que os cálculos,
em geral, não se baseiam exatamente nos pontos de contato do sensor com a peça, mas
sim nas posições dos centros do sensor após o contato, e na compensação do seu raio
conforme condições específicas de cada tipo de elemento medido.
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Figura 9.2: Medição de coordenadas: exemplo de medição.Figura 9.2: Medição de coordenadas: exemplo de medição.
Figura 9.3: Determinação de elementos geométricos por coordenada.Figura 9.3: Determinação de elementos geométricos por coordenada.
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Figura 9.4: Formas construtivas de máquinas de medir por coordenada.Figura 9.4: Formas construtivas de máquinas de medir por coordenada.
9.3 CONFIGURAÇÕES MECÂNICAS9.3 CONFIGURAÇÕES MECÂNICAS
Os cálculos de comprimentos, distâncias entre eixos, diâmetros, ângulos, desvios
de planicidade e todos os outros parâmetros geométricos, são feitos a partir das
coordenadas de pontos medidos em relação a um sistema coordenado definido pela
máquina de medir. Para constituir uma máquina universal de medir, é suficiente capacitá-
la a operarem três coordenadas lineares ortogonais. No entanto, a eficiência é
aumentada significativamente, se houver à disposição o recurso do movimento angular
em um dos planos coordenados, especialmente tratando-se de peças simétricas de
rotação, como engrenagens, discos de cames, etc. (figura 9.2). A figura 9.4 mostra
algumas formas construtivas de máquinas de medir. A forma construtiva esta muito
relacionada com o volume de medição, com a área de acesso para a peça, com a
incerteza de medição e algumas vezes com a própria tecnologia acumulada por um
certo fabricante.
 Os fabricantes em geral equipam suas máquinas com mancais pneumáticos, embora
sejam encontradas algumas máquinas guarnecidas com guias de roletes ou esferas
recirculantes. Os mancais pneumáticos permitem um movimento com mínimo de atrito,
favorecendo alcançar elevado nível de precisão para a MMC. Quanto aos medidores de
deslocamento (posição), tem-se o uso generalizado de escalas eletro-ópticas
incrementais, operando com resoluções de 0,1 a 2 µm.
9.4 APALPADORES9.4 APALPADORES
 O localizador também é de vital importância na determinação das coordenadas
dos pontos, podendo operar com ou sem contato com a peça a medir (figura 9.5). Os
sem contato são posicionados manualmente e identificam o ponto com base num sistema
óptico de projetor de perfil ou microscópio com cruz reticulada, não sendo próprios para
aplicações universais e automatizadas (figura 9.5b). Tais sistemas ópticos têm sido
substituídos por câmeras digitais e processamento computadorizado de imagens.
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Figura 9.5: Figura 9.5: Localizadores.Localizadores.
Figura 9.6: Figura 9.6: Apalpadores laser para máquinas de medir por coordenadas.Apalpadores laser para máquinas de medir por coordenadas.
A figura 9.6 mostra localizadores ópticos mais modernos, baseados em um feixe
laser e método de medição por triangulação.
Associados a dispositivos articulados de posicionamento, estes localizadores
permitem medir, sem contato, superfícies com forma irregular.
Os localizadores com contato podem ser rígidos, apresentando diferentes
configurações do sensor (figura 9.5a), em função da característica do ponto a ser
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localizado na peça, ou pode ser articulado (figura 9.5c), sendo a localização do ponto de
medida relacionada à geração de um sinal elétrico.
Figura 9.7: Configurações mecânicas de Figura 9.7: Configurações mecânicas de apalpadores.apalpadores.
Há dois tipos básicos de apalpadores:
- Apalpador medidor - fornece um sinal proporcional ao deslocamento do sensor
após o contato com a peça (figura 9.7); este sinal pode ser usado para o controle de
posicionamento (figura 9.8), para o disparo da leitura ou para obter o valor do
deslocamento,
que adicionado aos valores medidos nas escalas, resulta nas coordenadas do ponto de
medição.
- Apalpador comutador - fornece um sinal de comutação ( liga/desliga ) após um
deslocamento pré-definido do sensor (figura 9.9).
Através de uma calibração inicial do apalpador, com determinado sensor, determina-se o
diâmetro virtual da esfera, que considera o raio e a deflexão para emissão do sinal. As
coordenadas e os parâmetros geométricos do elemento medido são corrigidas com
aquele raio.
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Figura 9.8: Máquina de medir coordenadas (tridimensional).Figura 9.8: Máquina