Encontrando o melhor ajuste
A Geoform utiliza os recursos do alinhamento best-fit do PolyWorks|Inspector™ e recupera peças que, de outro modo, seriam sucateadas.
A Geoform, Inc. (Inglewood, CA), também conhecida como Precision Measurement Laboratories, vem oferecendo serviços de metrologia desde 1986. À medida que cresceu, a empresa expandiu para a fabricação de ferramental e suportes com CAD/CAM e produção de curto prazo. Contudo, seus principais negócios continuaram a ser a inspeção dimensional, com ênfase em peças complexas para a indústria aeroespacial, automotiva e médica.
O desafio
Ao longo dos anos, a Geoform acompanhou a evolução da ferramentas, técnicas e abordagens do controle de qualidade. Com os avanços recentes, tornou-se mais importante do que nunca parar e avaliar quais ferramentas são melhores para determinado trabalho. O Presidente da Geoform, Steve Farentinos, cita como exemplo dessas mudanças o trabalho de sua empresa com a Weber Metals Inc. e também a importância da seleção das melhores ferramentas.
A Weber Metals, uma fornecedora de uma linha completa de alumínio e titânio para forjamento, é uma dentre um número crescente de empresas que usa a MDB (Definição Baseada em Modelos) para documentar seus produtos sem desenhos dimensionados. De acordo com Farentinos, “Um bom número de peças passa por nossas portas somente com os dados de CAD e instruções para inspecionar as tolerâncias do perfil e algumas poucas dimensões-chave. A inspeção de acordo com o desenho impresso não é mais a norma.” Esta abordagem proporciona uma grande economia, especialmente em peças complexas com muitas entidades geométricas. “Ela reduz o tempo necessário para fazer desenhos técnicos dimensionados, além de remover muito trabalho do processo de inspeção,” diz ele.
A solução
Para a inspeção do perfil das peças da Weber Metal, a Geoform optou pelo sistema de digitalização a laser da Faro e pela solução de software PolyWorks®. Do início ao fim - da digitalização aos relatórios - alguns trabalhos de inspeção são concluídos em menos de um dia. “Isto representa uma diferença enorme! Podemos concluir inspeções de peças relativamente complicadas em poucas horas. Da maneira antiga, a inspeção dessas peças poderia levar de três a quatro dias,” explica ele.
Quando o projeto chega, a Geoform utiliza a ferramenta mais adequada para o trabalho!
Farentinos também acrescentou, rapidamente, que “antiga” não é propriamente o melhor termo, pois a Geoform continua a trabalhar com esses métodos “estabelecidos”. Embora as CMMs portáteis (PCMM) da Faro sejam amplamente usadas, “Quando o projeto chega, a Geoform utiliza a ferramenta mais adequada para o trabalho!.” Essas ferramentas incluem dois braços Faro, três CMMs estacionárias e a solução de software PolyWorks|Inspector™ da InnovMetric.
De acordo com Farentinos, as máquinas CMMs são confiáveis e robustas para trabalhos de alto volume que requerem maior precisão e serão realizados por tempo prolongado. Os braços Faro são excelentes para trabalhos que não se repetem ou para a análise inicial de peças para fins de avaliação do projeto e para o processo de qualificação. Também são ideais para capturar os contornos de peças metálicas fundidas, forjadas e conformadas ou peças de plástico, durante a inspeção das tolerâncias do perfil. Para esses trabalhos, a Geoform usa um digitalizador a laser e um apalpador de toque na mesma sessão de medição. “Fazemos a apalpação direta de algumas entidades geométricas prismáticas e a digitalização de todo o resto. A apalpação direta é útil se você precisa medir rapidamente a configuração de algumas entidades geométricas para um sistema de coordenadas preliminar,” disse ele.
Relatório de best-fit e inspeção das medidas de uma roda de turbina, adquiridas com uma CMM estacionária.
“Mesmo se o trabalho estiver sendo executado em uma CMM, frequentemente importamos as coordenadas de peças com contornos para o PolyWorks|Inspector, se precisamos de mais opções de ajuste best-fit ou relatórios.” Steve Farentinos, Presidente da Geoform
A seleção também é bem definida em termos de software. A Geoform utiliza software convencional de CMMs para projetos de longa duração que justifiquem a programação de uma CMM, e para os quais um relatório de inspeção tabular tradicional seja adequado. Para outros trabalhos em CMMs e para todo o trabalho em PCMMs, o PolyWorks é a ferramenta escolhida pela Geoform. Farentinos comenta, “Se estivermos usando os braços Faro, logicamente usaremos o PolyWorks|Inspector.” Com plug-ins, a Geoform também pode realizar sessões de medição no PolyWorks|Inspector em CMMs manuais e em CMMS que operam em servidores I++.
Os benefícios
Alinhamento best-fit
Com os métodos de inspeção tradicionais, poucos pontos de alvos são usados para definir o sistema de coordenadas de todas as medições, bloqueando, assim, o conjunto de dados. Desse modo, poucas medições influenciam todos os resultados subsequentes. Para melhor compreensão de uma peça, pode ser útil investigar a influência do sistema de coordenadas através de permitir-se que “se afaste aleatoriamente” das posições estabelecidas dos alvos. Esta é uma das muitas aplicações do best-fit aos conjuntos de dados de medição.
Resultados de inspeção do caminho do fluxo interno (as superfícies externas são exibidas com representação aramada).
Farentinos enfatiza, “Se o ajuste best-fit estiver envolvido, sempre realizaremos nossas medições através do PolyWorks|Inspector. Este é um de seus pontos mais fortes.”
Diz Farentinos, “Quando estamos inspecionando uma peça fundida bruta, por exemplo, podemos encontrar algumas entidades geométrica fora de tolerância quando estamos configurados em relação aos alvos datum. Mas, nosso cliente pode estar interessado em saber se há metal suficiente para usinagem na peça, se nos desviarmos dos alvos datum.” Continua ele, “Pode ser simplesmente uma questão de remover uma pequena quantidade material de um ou mais alvos datum para recuperar uma peça que teria sido sucateada. Nesses casos, usamos o recurso de best-fit do PolyWorks|Inspector para responder essas perguntas.”
O conjunto de dados de medição, que pode conter milhares, ou mesmo milhões de pontos, é alinhado aos dados CAD fornecidos pela MBD para produzir o “best fit” entre os dois. Os alvos de alinhamento podem ser distribuídos por todo o modelo CAD ou concentrados em pouca entidades geométricas, como nos datums de peças fundidas. “Isto é ótimo para peças fundidas ou forjadas que, frequentemente, têm alvos datum em superfícies desenhadas ou onde o datum tenha irregularidades de superfície. O software utiliza um grande número de pontos para usar uma média dessa variação. Isto resulta em um ajuste excelente e melhora a precisão da medição,” diz Farentinos.
Outro método de alinhamento que a Geoform utiliza é o “best-fit à zona de tolerância.” A Geoform solicitou esta ferramenta do PolyWorks|Inspector em 2008, e ajudou em seu desenvolvimento, a fim de minimizar o número de entidades geométricas fora da tolerância. Este método combina os benefícios do ajuste best-fit com a vantagem de encontrar uma posição para o conjunto de dados digitalizado que resulte em uma peça aceitável que, caso contrário, seria rejeitada. Farentinos explicou, “Basta selecionar a opção best-fit à zona de tolerância, e o software lê as faixas de tolerância para as entidades geométricas de referência. Feito isso, reposiciona as medições entre essas faixas. Ele tenta posicionar o conjunto de pontos dentro da tolerância, em vez de minimizar a distância da entidade geométrica nominal aos pontos digitalizados.”
Inspeção com mapa de cores a partir de dados de uma digitalização a laser de uma peça fundida pesando aproximadamente 600 kg.
Relatórios
Seja em uma medição com uma CMM ou uma PCMM, a Geoform opta pelo PolyWorks|Inspector quando precisa fazer um relatório com mais do que dados tabulares. Farentinos afirmou, “O PolyWorks nos dá muito mais liberdade e muito mais capacidades de relatórios.” Em vez de páginas e mais páginas de relatórios tabulares, o PolyWorks|Inspector proporciona à Geoform muitas opções e diversas maneiras de produzir relatórios visuais e intuitivos.
Um dos pontos mais fortes do PolyWorks é a facilidade de gerar relatórios; especialmente relatórios de várias páginas com mapas, tabelas, cabeçalhos e rodapés em cores.
O PolyWorks|Inspector aprimora os formatos de relatório padrão, como o AS9102, com documentação gráfica. “Os resultados da inspeção são muito melhor apresentados no PolyWorks, e são muito mais fáceis de acessar e compreender. Um de seus pontos mais fortes é a facilidade de gerar relatórios; especialmente relatórios de várias páginas com mapas, tabelas, cabeçalhos e rodapés em cores.” Diz Farentinos. “Em relatórios para o setor aeroespacial do tipo MBD, nós completamos o relatório AS9102 e referenciamos os mapas de cores gráficos gerados pelo PolyWorks. Isto proporciona ao cliente um algo mais para visualizar, além do relatório de inspeção padrão.”
Farentinos diz, “Realmente, basta arrastar e soltar. Você consegue criar um relatório em pouquíssimos minutos.” E apoiou sua declaração com um exemplo. “Tenho um relatório de 11 páginas. Trabalhei nele hoje de manhã. Comecei com a nuvem de pontos e, em uma hora e meia, eu terminei o relatório. É realmente fácil assim.”
Farentinos então passou a descrever o trabalho de inspeção que era para uma roda de turbina complexa com muitos contornos. Ele afirmou que o PolyWorks|Inspector, mais uma vez, simplificou o projeto. E observou, “Com esse tipo de projeto, usamos a linguagem de macros no PolyWorks para automatizar alguns comandos comuns. É ótimo para relatórios. Temos uma macro, por exemplo, que exporta as tabelas de dados XYZ de um subconjunto de uma digitalização a laser para fornecer documentação de apoio para o relatório de inspeção padrão.” Podemos ir dos dados brutos da inspeção a um relatório completo em 90 minutos; e esta é uma das muitas razões pelas quais a Geoform considera o PolyWorks a ferramenta mais adequada para seu trabalho de metrologia.
Inspecionando com um braço FARO uma peça automotiva com contornos.
