Tudo sobre comparadores ópticos

A figura mostrada aqui deve parecer familiar para qualquer pessoa que tenha passado algum tempo em um laboratório de controle de qualidade ou em um chão de fábrica. Este é um retrato do comparador óptico venerável. O motivo de começarmos com esta ilustração é provar argumento relevante.

A fonte desta ilustração é da patente nº 1.903.933, apresentada em 21 de maio de 1925. O fato de que um comparador moderno parece pouco diferente de um patenteado há 85 anos pode levantar várias questões, incluindo “Por que eles ainda existem?”, “Por que ainda os usamos?”e “Por que não criamos algo melhor?” Para começar, vamos explorar a tecnologia em si.
O motivo de os comparadores não terem mudado muito em 85 anos é que a tecnologia fundamental por trás de um comparador óptico é elegantemente simples, e ela simplesmente funciona. Já que a física por trás da óptica não mudou, as únicas melhorias possíveis da tecnologia de comparação giram em torno da qualidade da própria óptica, e os recursos adicionais do comparador que tornam a medição mais fácil para o usuário.

Como funciona

Então como é que um comparador funciona? Uma boa analogia para o princípio por trás de um comparador óptico é que é um pouco semelhante ao retroprojetor antigo – lembra-se daquela tecnologia usada em sala de aula com as transparências de plástico projetadas em uma tela? Na verdade, pode-se fazer um dispositivo comparador rudimentar com um retroprojetor real.

Se você ainda pode encontrar um retroprojetor no escritório, você pode tentar esta pequena experiência. Primeiro, coloque qualquer parte bidimensional na plataforma de qualquer retroprojetor e projete a imagem em um grande pedaço de papel colado na parede. A sombra resultante projetada no papel pode ser delineada com uma caneta. Este contorno de caneta torna-se a referência para comparar a quaisquer objetos subsequentes colocados na plataforma. Se as peças não correspondem ao desenho, elas não são as mesmas. Assim, seu esboço é o equivalente a um modelo de comparação.

Como uma questão prática, não podemos realmente usar um retroprojetor para verificar peças. Por um lado, retroprojetores raramente estão em uma posição fixa, imutável. Se a distância de projeção mudar só um pouco como resultado de o projetor ser movido, o tamanho da imagem de referência na parede muda e seu desenho não é mais preciso.

O conceito básico de um comparador óptico para uso de controle de qualidade é levar essa ideia do retroprojetor e empacotá-lo dentro de uma caixa para que a distância óptica entre a peça e a tela seja fixa, conhecida e possa ser calibrada.

O conceito básico do comparador é que uma peça é afixada em uma plataforma, uma fonte de luz brilha sobre ela, e a imagem de sombra da peça resultante é ampliada com lentes e refletida por espelhos, a ser projetada na parte de trás de uma tela para visualização ampliada, praticamente como nosso exemplo de retroprojetor.

Com base na ampliação conhecida das lentes, medidas da peça podem ser feitas diretamente fora da tela, usando (tradicionalmente) uma sobreposição de tela ou mira como o ponto de referência para pontos projetados ou bordas. O operador centraliza um recurso de interesse na mira, registra um ponto, então move a imagem e grava outro ponto. O processo de medição de múltiplos pontos permite que recursos como círculos, compartimentos, raios e bordas sejam construídos matematicamente – normalmente, isso é feito em uma tela digital baseada em microprocessador.

O tamanho e a ampliação da imagem projetada sobre um comparador é dependente da óptica e do tamanho de tela do comparador – os tamanhos típicos de tela variam de 12 polegadas a 36 polegadas, mas telas de até 60 polegadas foram desenvolvidas. No entanto, quanto maior for o tamanho da tela, maior será o invólucro, pois uma distância maior é necessária para "liberar" a imagem. Um comparador com uma tela grande é basicamente uma caixa gigante, quase vazia usada para inspecionar peças pequenas.

A vantagem de um comparador é que é simples de usar para operações simples com relativamente pouco treinamento. Na comparação mais simples, um operador apenas tem de colocar uma peça e movê-la com comandos manuais e observar a imagem na tela. Avanços na tecnologia, tais como monitores de computador que fazem a matemática de forma automática e lembram todos os pontos medidos, tecnologias de acionamento automático e melhorias em movimento de plataformas têm contribuído para que o comparador venerável continue oferecendo uma função útil em um laboratório de qualidade.

Se uma das razões para a popularidade de comparadores é a sua simplicidade básica, esta é também sua falha. Como peças de produção tornam-se cada vez mais complexas, com mais recursos para inspecionar a maiores tolerâncias, com taxas de amostragem mais elevadas ou mesmo de inspeção de 100%, as vantagens dos comparadores manuais tradicionais diminuem significativamente.

Optiv321. O surgimento de sistemas de inspeção baseados na visão faz com que a tecnologia manual de comparação, mesmo equipada o com capacidades modernas, pareça pitoresca, em comparação. Este é particularmente o caso quando a exigência é para inspecionar grandes quantidades de peças de uma só vez, uma vez que um sistema de visão permite que você coloque várias peças para inspeção na plataforma de uma só vez. Adicione a isso os recursos de automação de um sistema de visão, e você tem um vencedor em velocidade e flexibilidade. Plataformas em movimento automático, capacidade de programação CAD, a capacidade de usar várias técnicas de iluminação e capacidades de inspeção 3D superam, e muito, as limitações da tecnologia de comparação tradicional. Imagine ser capaz de colocar dezenas de pequenas peças na plataforma e ir embora enquanto o programa é executado automaticamente, indicando no final do ciclo quais peças são bons e quais são ruins. Esta é a vantagem de sistemas de inspeção de visão de hoje.

Então, por que alguém ainda escolhe um comparador? Para muitos, as tarefas não repetitivas simples em peças bidimensionais com arestas bem definidas, o comparador óptico ainda é uma ótima ferramenta para ter na caixa de ferramentas. Como acontece com qualquer tecnologia aplicada, sabendo qual ferramenta usar e quando usá-la é essencial.

Se você está pronto para ir além de comparadores, considere o sistema de visão Optiv clássico que combina capacidades de inspeção automatizadas com o PC-DMIS CAD para a visão que permite a programação correta da máquina fora do modelo CAD.