Nova estratégia de escaneamento direto melhora a precisão e a repetibilidade
As necessidades específicas de um cliente do setor aeroespacial levaram ao desenvolvimento de uma nova estratégia de medição inovadora para escaneamento direto com o Leica Absolute Tracker ATS600
Artigo técnico - Leica Absolute Tracker ATS600, parte 1
Desde o lançamento do Leica Absolute Tracker ATS600, a inovadora capacidade de escaneamento direto do sistema abriu uma ampla gama de novas aplicações de inspeção de nível metrológico – medições que antes eram inviáveis agora podem ser realizadas com facilidade, permitindo maior controle de qualidade para produtos em grande escala.
A equipe responsável pelos rastreadores a laser da Hexagon foi contatada em 2022 por um grande cliente do setor aeroespacial interessado em mudar seu processo de medição atual (que envolvia um processo de medição de rastreador e refletor) para o escaneamento direto com o ATS600. O processo atual envolvia um operador que recebia uma lista de pontos de superfície na peça e depois trazia-se um refletor para cada um desses locais para fazer a medição. Os pontos apenas eram registrados quando o refletor atingia a coordenada. Devido ao tamanho da peça, era necessário um andaime e equipamentos de segurança, que precisaram ser reposicionados várias vezes por causa do tamanho típico das peças que seriam medidas. Tratava-se de um processo extremamente demorado, que foi o principal motivador para investigar a possibilidade de mudança para o escaneamento direto.
No entanto, a empresa estava preocupada se o desempenho do escaneamento direto do ATS600 atingiria seus requisitos de tolerância – a Hexagon estava aberta sobre a conveniência do escaneamento direto com o custo de precisão reduzido em comparação à inspeção do refletor. Uma rodada de testes foi planejada com a equipe Hexagon local da empresa e uma unidade de demonstração com o objetivo de descobrir se os resultados da medição sem refletor seriam bons o suficiente para atender às tolerâncias restritas do setor aeroespacial.
Durante o teste planejado, os resultados das primeiras medições realizadas em paralelo com um refletor e com escaneamento direto não corresponderam. Acreditava-se que essa variabilidade fosse resultado da qualidade da superfície, que apresentava riscos e marcas do processo de fabricação anterior. Como a equipe local acreditava que isso era um problema de variabilidade, e não uma pura incapacidade de atender ao nível de precisão exigido, entrou-se em contato com a equipe de especialistas em rastreadores a laser da Hexagon com sede na Suíça, onde a linha Absolute Tracker é projetada e construída, para obter assistência.
A equipe começou a criar uma série de experimentos, durante os quais uma placa de aço escovado foi medida em várias distâncias (de 2 a 15 metros) e incidências (0° a 60°) do ATS600. A placa foi inicialmente medida com um refletor de 1,5” a partir de cada distância e incidência, com 21 pontos tomados e usados para ajustar um plano. Medições subsequentes se escaneamento direto mostraram o mesmo problema de variabilidade encontrado pela equipe local no site com o cliente do setor aeroespacial.
A equipe responsável pelos rastreadores a laser da Hexagon foi contatada em 2022 por um grande cliente do setor aeroespacial interessado em mudar seu processo de medição atual (que envolvia um processo de medição de rastreador e refletor) para o escaneamento direto com o ATS600. O processo atual envolvia um operador que recebia uma lista de pontos de superfície na peça e depois trazia-se um refletor para cada um desses locais para fazer a medição. Os pontos apenas eram registrados quando o refletor atingia a coordenada. Devido ao tamanho da peça, era necessário um andaime e equipamentos de segurança, que precisaram ser reposicionados várias vezes por causa do tamanho típico das peças que seriam medidas. Tratava-se de um processo extremamente demorado, que foi o principal motivador para investigar a possibilidade de mudança para o escaneamento direto.No entanto, a empresa estava preocupada se o desempenho do escaneamento direto do ATS600 atingiria seus requisitos de tolerância – a Hexagon estava aberta sobre a conveniência do escaneamento direto com o custo de precisão reduzido em comparação à inspeção do refletor. Uma rodada de testes foi planejada com a equipe Hexagon local da empresa e uma unidade de demonstração com o objetivo de descobrir se os resultados da medição sem refletor seriam bons o suficiente para atender às tolerâncias restritas do setor aeroespacial.
Durante o teste planejado, os resultados das primeiras medições realizadas em paralelo com um refletor e com escaneamento direto não corresponderam. Acreditava-se que essa variabilidade fosse resultado da qualidade da superfície, que apresentava riscos e marcas do processo de fabricação anterior. Como a equipe local acreditava que isso era um problema de variabilidade, e não uma pura incapacidade de atender ao nível de precisão exigido, entrou-se em contato com a equipe de especialistas em rastreadores a laser da Hexagon com sede na Suíça, onde a linha Absolute Tracker é projetada e construída, para obter assistência.
A equipe começou a criar uma série de experimentos, durante os quais uma placa de aço escovado foi medida em várias distâncias (de 2 a 15 metros) e incidências (0° a 60°) do ATS600. A placa foi inicialmente medida com um refletor de 1,5” a partir de cada distância e incidência, com 21 pontos tomados e usados para ajustar um plano. Medições subsequentes se escaneamento direto mostraram o mesmo problema de variabilidade encontrado pela equipe local no site com o cliente do setor aeroespacial.
Figure 1. Artefato de aço escovado usado no teste. (à esquerda) | Representação da grade de medição usada para criar um valor de ponto médio. (à esquerda)
Depois de analisar o problema, a equipe desenvolveu uma nova estratégia de medição denominada medição de pontos de comparação de superfícies. O conceito envolve usar uma grade de medições de pontos espaçados e usar esses resultados para calcular um valor de coordenadas médio para o ponto central da grade.
Suponhamos que, para um determinado objeto alvo, 100 pontos devem ser medidos. As coordenadas desses pontos podem ser importadas para o software e, ao redor de cada um, uma grade pequena, mas densa, de pontos de medição sem refletores é criada automaticamente.Quando o usuário clicar em “Measure” (Medir), o ATS600 escaneará cada ponto na grade e calculará um valor médio representando a coordenada desejada. Esse processo elimina as discrepâncias causadas por arranhões no material. O raio recomendado para a grade é entre 4 e 8 milímetros, sendo o maior recomendado para distâncias de medição maiores à medida que o diâmetro do feixe de laser aumenta.
Testes extensivos feitos pelos engenheiros de rastreadores a laser da Hexagon mostraram que a estratégia pode melhorar a precisão por um fator de dois, com repetibilidade drasticamente reduzida para apenas 10 mícrons. A nova medição pode ser facilmente implementada pelos pacotes de software de metrologia com interface para o ATS600. Os clientes devem entrar em contato com o representante local da Hexagon caso também tenham interesse nessa nova estratégia de medição.
Suponhamos que, para um determinado objeto alvo, 100 pontos devem ser medidos. As coordenadas desses pontos podem ser importadas para o software e, ao redor de cada um, uma grade pequena, mas densa, de pontos de medição sem refletores é criada automaticamente.Quando o usuário clicar em “Measure” (Medir), o ATS600 escaneará cada ponto na grade e calculará um valor médio representando a coordenada desejada. Esse processo elimina as discrepâncias causadas por arranhões no material. O raio recomendado para a grade é entre 4 e 8 milímetros, sendo o maior recomendado para distâncias de medição maiores à medida que o diâmetro do feixe de laser aumenta.
Aprimoramento da precisão por um fator de dois, com repetibilidade drasticamente reduzida para apenas 10 mícrons.
O resultado é uma nova estratégia de medição relativamente simples que oferece excelentes resultados de precisão e repetibilidade, ao mesmo tempo em que proporciona economia significativa de tempo em comparação com a medição do refletor.Testes extensivos feitos pelos engenheiros de rastreadores a laser da Hexagon mostraram que a estratégia pode melhorar a precisão por um fator de dois, com repetibilidade drasticamente reduzida para apenas 10 mícrons. A nova medição pode ser facilmente implementada pelos pacotes de software de metrologia com interface para o ATS600. Os clientes devem entrar em contato com o representante local da Hexagon caso também tenham interesse nessa nova estratégia de medição.
Figure 2. Resultados de medição usando escaneamento direto de ponto único. (à esquerda) | Resultados usando grades de pontos de comparação de superfície de 0,5 x 0,5 mm. (à esquerda)
Com base nos resultados obtidos, a empresa aeroespacial que iniciou a investigação investiu em três novas unidades do ATS600. Em comparação com os fluxos de trabalho de configuração e aquecimento existentes, os tempos de inspeção serão reduzidos de 2,5 horas para apenas 45 minutos.
Além disso, o método de escaneamento direto garante a segurança dos trabalhadores, pois o trabalho em altura não é mais necessário. Além disso, a capacidade do ATS600 de realizar medições com e sem refletor permite que ele continue realizando as atuais rotinas automatizadas de junção de asas com refletores, ao mesmo tempo em que pode mudar para novas rotinas de inspeção de escaneamento sem contato sem várias configurações de tecnologia e desmontagens.
Além disso, o método de escaneamento direto garante a segurança dos trabalhadores, pois o trabalho em altura não é mais necessário. Além disso, a capacidade do ATS600 de realizar medições com e sem refletor permite que ele continue realizando as atuais rotinas automatizadas de junção de asas com refletores, ao mesmo tempo em que pode mudar para novas rotinas de inspeção de escaneamento sem contato sem várias configurações de tecnologia e desmontagens.
