Rastreamento de Progresso: Reavaliar a tecnologia de rastreador a laser

Rastreadores a laser têm sido as ferramentas de metrologia portátil de escolha para as empresas que servem os setores aeroespacial, de manufatura e automóveis e outros de grande escala. Aplicações para estes sistemas incluem a inspeção no local, o alinhamento assistido por metrologia e montagem, prototipagem, ferramentaria aeroespacial, medições automotivas de corpo-em-branco, engenharia reversa e parte de acoplamento de peças de grandes dimensões e montagens. Um sistema de rastreador a laser se destaca em termos de precisão, confiabilidade e durabilidade para aplicações de metrologia em grande escala. No entanto, a sua principal vantagem é a portabilidade. O simples peso, tamanho e comprimento de algumas peças tornam impossíveis medi-los em uma máquina de medição por coordenadas (MMC) tradicional.

No passado, os rastreadores a laser eram vistos como custo proibitivo para organizações menores. Para eles, as tarefas de alinhamento e de certificação são executadas, com variados graus de sucesso, recorrendo a soluções improvisadas. Hoje, como especificações do cliente requerem tolerâncias mais rígidas, na faixa de milésimos de polegada, os fabricantes investigam a viabilidade de rastreadores a laser com interesse renovado. Documentar os processos de controle de qualidade é outra tendência da indústria que forçam as empresas a reavaliar seus procedimentos de medição. Desde a sua criação no início de 1990, a maturação do mercado tem feito os preços de rastreador a laser caírem, aumentando assim a acessibilidade. Grandes avanços na tecnologia de rastreador a laser também têm suscitado mais atenção ao uso expandido e funcionalidade.

Um rastreador a laser é uma máquina de medição por coordenadas portátil (PCMM) que utiliza um feixe de laser para medir com precisão e inspecionar as características de um objeto no espaço 3D. O feixe de laser é enviado para um refletor esfericamente montado (SMR) para medir ângulos de dois eixos do rastreador mecânicos, o eixo azimute, e o eixo de elevação ou zênite. Esta informação é então combinada com uma distância a partir do laser para calcular as coordenadas X, Y e Z.
Hexagon T-Probe Solar Reserve Em 1995, um medidor de distância absoluta (ADM) foi incorporado a rastreadores a laser e revolucionou a forma como eles eram usados. Se o feixe era interrompido, o operador já não tinha que voltar para um local conhecido como "reset" da unidade. O operador simplesmente realocava o feixe e continuava com a inspeção. Em sua primeira iteração, os ADMs foram lentos e significativamente menos precisos do que os seus homólogos de interferometria. A tecnologia avançou muito rapidamente e hoje existem ADMs disponíveis, que são ainda mais precisos do que os interferômetros a que uma vez foram comparados. Algumas unidades incorporaram ambas as tecnologias ADM e interferometria individuais em uma unidade de medida singular chamada de um interferômetro absoluto ou GFIA.

Com certos rastreadores a laser, como a Leica Geosystems AT901 Absolute Tracker (Hexagon Manufacturing Intelligence, North Kingstown, RI), o operador não encontra o feixe; o feixe encontra o operador. Uma câmera PowerLock integrada dentro do rastreador utiliza um campo cônico de vista para pegar o refletor. Este avanço agiliza o tempo de inspeção já que o operador só precisa estar na vizinhança geral do rastreador a laser para bloquear um feixe de um refletor.

Apesar de extremamente preciso, um rastreador de laser é limitado a medições dentro da sua linha de visão. Sem uma linha clara de visão, vários movimentos do rastreador podem ser necessários para completar uma inspeção completa em uma única ferramenta ou peça. Além do desperdício de tempo precioso, os movimentos da estação degradam a precisão das medições já que o erro composto é criado com cada movimento. A solução para este problema tem sido a introdução dos acessórios de medição de mão.

A função de acessórios manuais do rastreador a laser, é monitorar um padrão conhecido de diodos infravermelhos em uma sonda ou scanner. Ao sondar um ponto, o rastreador calcula a posição X, Y, Z da sonda, enquanto que uma câmara calcula os valores de rotação da sonda de RX, RY, RZ. Os dois são combinados para obter dados de 6 graus de liberdade (6 DoF). Essas ferramentas fornecem uma ampla gama de novos recursos e inovações que não são possíveis em gerações anteriores de rastreadores a laser.

1. Nenhum movimento de estação é obrigatório

Ao usar tecnologia portátil, nenhuma linha direta de visão é necessária para o ponto de medição. Com base neste avanço, o rastreador pode ser definido em uma posição para medir a peça inteira dentro de um volume esférico de até 328 pés. Manter o rastreador na sua posição original, ajuda a garantir a exatidão e a integridade dos dados. Isso é benéfico em grandes objetos com características obscuras uma vez que uma sonda de mão ou um scanner podem ser manipulados para reunir dados 3D dentro ou atrás da peça e até mesmo de cabeça para baixo.

2. SMRs se torna opcional

Refletores, também conhecidos como cubos de canto montados esfericamente, são de tamanho pequeno e muitas vezes caem, quebram ou extraviam. Eles podem ser difíceis de usar, especialmente em aplicações exigentes, em que um operador possa precisar de uma mão livre para segurar uma grade. Eles também têm uma gama limitada de medição. Ao usar um cubo de canto, o feixe do rastreador a laser deve entrar em um ângulo de ±22 graus ou menos. Usando uma sonda portátil, o ângulo de incidência se alarga a ±45 graus que facilita inspeções e aumenta sua velocidade.
Além disso, os kits alvo, que são utilizados em conjunto com refletores, podem introduzir uma fonte de potencial de erro. Um erro comum é a confusão entre os tamanhos imperiais e métricos. Por exemplo, um suporte de refletor 25 milímetros não pode ser visualmente distinguido de um tamanho de 1 polegada (25,4 mm).

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3. Portáteis interagem com o rastreador a laser

As sondas manuais contêm vários controles de cada lado do dispositivo para a aquisição de dados de coordenadas 3D e interação com o software de medição. Esses controles são um recurso de economia de tempo já que o operador não precisa voltar a um computador para inserir dados. Este potencialmente reduz a mão de obra necessária uma vez que apenas uma pessoa, em vez de duas, é necessária para fazer as medições.

Alguns sistemas de rastreamento a laser permitem que a informação seja inserida com um controle remoto. No entanto, estes não fornecem o feedback necessário em tempo real, para assegurar que a vistoria seja concluída corretamente. Um sistema com um controle remoto também é uma desvantagem em aplicações com acessibilidade limitada.

4. Os pedidos de digitalização são melhorados

No passado, a única maneira de digitalizar uma parte com um rastreador a laser foi a de esfregar um SMR sobre sua superfície. Para aplicações que se beneficiam de varredura a laser, os scanners portáteis que podem coletar centenas de milhares de pontos por segundo são monitorados pelo rastreador a laser para permitir enormes nuvens de pontos que são inerentemente precisas sobre grandes volumes. Utilizando esta tecnologia, o modelo CAD pode ser questionado na hora, deixando cair o tempo de inspeção de dias para algumas horas.

5. Chaves tornam-se flexível

Sem saber a posição absoluta de um objeto no espaço, luminárias pode ser necessária a realização de uma parte para a inspeção. Design iterações exigem alterações de fixação que pode ser caro e demorado. A capacidade de inspecionar todos os lados de um objeto permite que os modelos matemáticos para ser criado dentro do software, criando essencialmente acessórios virtuais. O operador pode então manipular os modelos dentro de um ambiente virtual em vez de criar novas luminárias dentro do ambiente físico. Os engenheiros de projeto se beneficiam muito com o aumento das variações do produto em um determinado ciclo de montagem, recursos de prototipagem em grande escala, redução dos custos de materiais e recebimento do produto no mercado mais rapidamente.

 6. Automação de sistemas robóticos

Sistemas de rastreador a laser facilitam a automação robótica e permitem que robôs menos precisos de baixo custo sejam usados em aplicações de maior precisão. Cubos de canto são capazes de ajudar um rastreador a laser a calibrar um robô industrial, tendo em conta os comprimentos de ligação, ângulos de torção, zeros conjuntos, deslocamentos de ligação e os parâmetros de rigidez.

Outra maneira para automatizar um robô é guiá-lo para as suas posições requeridas usando 6 graus de liberdade. Esta capacidade permite que os fabricantes de robôs corrijam o instrumento terminal durante um ciclo de calibração com menos poses. Também permite que a localização exata do ponto central ferramental (TCP) seja conhecida em tempo real.

A última maneira de automatizar robôs industriais é permitir a inspeção na máquina de peças de grandes dimensões. A maneira mais fácil de pensar nisso é considerar o robô como um operador extremamente repetitivo. Embora o robô mova um dispositivo de mão sobre a parte para inspecioná-lo, as medições são registradas pelo rastreador a laser em vez pela máquina. Isto assegura a exatidão dos resultados com base na precisão do rastreador, não a máquina NC menos precisa.

Como a tecnologia de rastreador a laser tornou-se economicamente mais acessível, os rastreadores a laser, também eles, tornaram-se menores, mais leves, mais rápidos e cada vez mais fáceis de usar. O escaneamento manual, produtos de controle de sondagem e máquinas aumentaram a flexibilidade do rastreador a laser e o número de possíveis aplicações tem crescido exponencialmente. Opções como o funcionamento com bateria e IP54 (Ingress Protection) permitiram que os rastreadores a laser de hoje possam alcançar lugares que as pessoas nunca pensaram serem possíveis. Como a demanda por essa tecnologia continua a se expandir, a sua disponibilidade tem aumentado para uniformizar as oficinas de trabalho menores. Rastreadores a laser exigem um segundo olhar de um público maior.