Escaneamento direto para alvos de contraste simples para adequação aos processos industriais existentes
Definição da viabilidade de alvos pretos e brancos de baixo custo para a inspeção de nível metrológico na construção naval
A documentação "as-built" é um requisito para muitas aplicações industriais em que a documentação formal da instalação do projeto é necessária, e a construção naval não é exceção. A inspeção precisa é essencial para garantir que o navio fique reto e não se curve devido a pequenos desvios no processo de fabricação, e tal inspeção requer uma verificação confiável e possível nas grandes escalas exigidas quando se trata de navios.
O uso de scanners a laser terrestres oferece uma grande nuvem de pontos adequada ao segmento de construção, sendo essa uma solução amplamente utilizada na indústria para fins de documentação. No entanto, esses dispositivos não são suficientemente precisos para a verificação dimensional adequada que também é exigida no setor da construção naval.
Após discussões com um grupo de especialistas do setor, nossos engenheiros começaram a explorar o uso do Leica Absolute Tracker ATS600 para inspeção de alta precisão na construção naval, como um sistema para uso em conjunto com o processo de documentação do scanner terrestre hemisférico já bem estabelecido na indústria.
O conceito se baseia na capacidade exclusiva de escaneamento direto do rastreador a laser ATS600, que permite medir pontos de superfície com precisão metrológica a uma distância de até 60 metros, sem a necessidade de um alvo no ponto de medição.
O processo de fabricação na construção naval envolve a soldagem de painéis para criar subconjuntos, que depois serão soldados para formar um módulo. Diferentes módulos são soldados entre si para formar o navio completo. É fundamental garantir que o navio permaneça reto durante todo esse processo, e atualmente os scanners a laser terrestres costumam ser usados para documentar o estado final do módulo ou do navio inteiro. No entanto, esses scanners não têm a precisão metrológica do ATS600, o que os torna inadequados para inspeção e relatórios de qualidade validados.
Com base no conhecimento do processo, foi proposta uma solução que combina os recursos de escaneamento direto do ATS600 com o uso de alvos de contraste simples comumente usados para registro dimensional na indústria. Embora o ATS600 certamente seja capaz de medir com um refletor no estilo tradicional de rastreador a laser – uma funcionalidade simplesmente impossível em qualquer tipo de scanner terrestre – os refletores são caros e, portanto, dificilmente seriam uma alternativa aceitável.
Nossos especialistas precisavam mostrar que alvos de contraste em preto e branco simples e de baixo custo podiam ser medidos com o ATS600 mantendo o nível de precisão de medição exigido dentro de uma tolerância de 1 milímetro.
Depois de testado, o alvo preto e branco do Leica GZT21 foi considerado uma alternativa de baixo custo aos refletores com o ATS600, com precisão atingida em 1 milímetro. Foram realizados três testes: testes de repetibilidade a 5, 10 e 20 metros em diferentes rotações do alvo; um alinhamento de melhor ajuste de cinco alvos de contraste em cinco posições diferentes do rastreador, e um alinhamento de melhor ajuste de cinco refletores de anel vermelho (RRRs) de 1,5 polegadas nas mesmas posições do rastreador para comparação.
O software SpatialAnalyzer da Hexagon oferece um recurso para extrair automaticamente o ponto central do alvo e ajustar o ângulo de inclinação do escaneamento para garantir a distribuição homogênea dos pontos no alvo. É recomendado escanear o alvo em um ângulo de 45 graus para obter a mais alta precisão e espaçamento de pontos igualmente distribuído.
Os resultados do teste mostraram que, embora a medição do refletor seja mais precisa, a medição para um alvo preto e branco do Leica GZT21 ficou consistentemente dentro da tolerância em todas as posições de medição. Isso estabelece que a solução proposta é uma opção válida para obter nuvens de pontos precisas com baixo custo e alta precisão, combinando os recursos de escaneamento direto do ATS600 com o uso de alvos comuns para registro preciso, identificando-se o alvo preto e branco do Leica GZT21 como uma alternativa de baixo custo aos refletores de rastreadores a laser tradicionais.
Essa solução facilita a documentação "as-built" na construção naval, enquanto garante a precisão nas tarefas de inspeção, sem exigir grandes alterações nos padrões de processo atuais.
Uma vez estabelecido como parte do processo de inspeção e documentação na construção naval, o ATS600 pode ter ainda mais a oferecer, auxiliando diretamente no processo de montagem.
Usando o rastreador no modo de construção, o usuário pode fazer uso do DRO dinâmico do sistema para guiar a peça para uma posição especificada e, posteriormente, soldá-la no lugar com uma confiabilidade muito maior em relação ao atual processo que costuma ser manual.
O uso de scanners a laser terrestres oferece uma grande nuvem de pontos adequada ao segmento de construção, sendo essa uma solução amplamente utilizada na indústria para fins de documentação. No entanto, esses dispositivos não são suficientemente precisos para a verificação dimensional adequada que também é exigida no setor da construção naval.
Após discussões com um grupo de especialistas do setor, nossos engenheiros começaram a explorar o uso do Leica Absolute Tracker ATS600 para inspeção de alta precisão na construção naval, como um sistema para uso em conjunto com o processo de documentação do scanner terrestre hemisférico já bem estabelecido na indústria.O conceito se baseia na capacidade exclusiva de escaneamento direto do rastreador a laser ATS600, que permite medir pontos de superfície com precisão metrológica a uma distância de até 60 metros, sem a necessidade de um alvo no ponto de medição.
O processo de fabricação na construção naval envolve a soldagem de painéis para criar subconjuntos, que depois serão soldados para formar um módulo. Diferentes módulos são soldados entre si para formar o navio completo. É fundamental garantir que o navio permaneça reto durante todo esse processo, e atualmente os scanners a laser terrestres costumam ser usados para documentar o estado final do módulo ou do navio inteiro. No entanto, esses scanners não têm a precisão metrológica do ATS600, o que os torna inadequados para inspeção e relatórios de qualidade validados.
Com base no conhecimento do processo, foi proposta uma solução que combina os recursos de escaneamento direto do ATS600 com o uso de alvos de contraste simples comumente usados para registro dimensional na indústria. Embora o ATS600 certamente seja capaz de medir com um refletor no estilo tradicional de rastreador a laser – uma funcionalidade simplesmente impossível em qualquer tipo de scanner terrestre – os refletores são caros e, portanto, dificilmente seriam uma alternativa aceitável.
Nossos especialistas precisavam mostrar que alvos de contraste em preto e branco simples e de baixo custo podiam ser medidos com o ATS600 mantendo o nível de precisão de medição exigido dentro de uma tolerância de 1 milímetro.
Depois de testado, o alvo preto e branco do Leica GZT21 foi considerado uma alternativa de baixo custo aos refletores com o ATS600, com precisão atingida em 1 milímetro. Foram realizados três testes: testes de repetibilidade a 5, 10 e 20 metros em diferentes rotações do alvo; um alinhamento de melhor ajuste de cinco alvos de contraste em cinco posições diferentes do rastreador, e um alinhamento de melhor ajuste de cinco refletores de anel vermelho (RRRs) de 1,5 polegadas nas mesmas posições do rastreador para comparação.
O software SpatialAnalyzer da Hexagon oferece um recurso para extrair automaticamente o ponto central do alvo e ajustar o ângulo de inclinação do escaneamento para garantir a distribuição homogênea dos pontos no alvo. É recomendado escanear o alvo em um ângulo de 45 graus para obter a mais alta precisão e espaçamento de pontos igualmente distribuído.
Os resultados do teste mostraram que, embora a medição do refletor seja mais precisa, a medição para um alvo preto e branco do Leica GZT21 ficou consistentemente dentro da tolerância em todas as posições de medição. Isso estabelece que a solução proposta é uma opção válida para obter nuvens de pontos precisas com baixo custo e alta precisão, combinando os recursos de escaneamento direto do ATS600 com o uso de alvos comuns para registro preciso, identificando-se o alvo preto e branco do Leica GZT21 como uma alternativa de baixo custo aos refletores de rastreadores a laser tradicionais.
Essa solução facilita a documentação "as-built" na construção naval, enquanto garante a precisão nas tarefas de inspeção, sem exigir grandes alterações nos padrões de processo atuais.
Uma vez estabelecido como parte do processo de inspeção e documentação na construção naval, o ATS600 pode ter ainda mais a oferecer, auxiliando diretamente no processo de montagem.
Usando o rastreador no modo de construção, o usuário pode fazer uso do DRO dinâmico do sistema para guiar a peça para uma posição especificada e, posteriormente, soldá-la no lugar com uma confiabilidade muito maior em relação ao atual processo que costuma ser manual.
Figure 1: Resultados do teste de repetibilidade em várias distâncias – 20 execuções por posição e rotação do alvo.
Figure 2: Melhor ajuste – posição de referência para posições medidas.
