Efeitos dinâmicos na medição : problemas em metrologia dinâmica e medição por coordenadas

Abstract

Atualmente, um dos desafios que se impõe à metrologia científica está relacionado com os efeitos dinâmicos nos processos de medição, considerando sistemas de medição e controle cada vez menores e mais rápidos. Estes efeitos estão associados com a velocidade e a forma de variação do mensurando, e das grandezas de influência, bem como com a dinâmica do processo de medição, considerando o mecanismo do instrumento de medição, como por exemplo, a movimentação de apalpadores em Máquinas de Medir por Coordenadas (MMCs). A demanda para a metrologia industrial moderna aponta para necessidade de se aumentar a eficiência dos processos de medição, levando-se em conta aspectos dinâmicos associados ao mensurando e às grandezas de influência. A proposta desta dissertação de mestrado é fazer uma análise dos avanços mais recentes da metrologia envolvendo as questões dinâmicas na medição. Apresenta-se o estado da arte de pesquisas voltadas para a metrologia dinâmica e para a dinâmica no processo de medição em Máquinas de Medir por Coordenadas. Foi feita uma avaliação crítica dos métodos de calibração dinâmica de sensores de pressão e temperatura usados na UnB. Um estudo das principais variáveis envolvidas no processo de medição usando Máquinas de Medir por Coordenadas foi realizado. Estas máquinas geralmente usam sondas de gatilhamento para capturar as coordenadas de pontos na superfície das peças, sendo que a dinâmica do processo de medição influencia os erros e o tempo total de operação. Este trabalho apresenta os princípios de funcionamento das Máquinas de Medir por Coordenadas e um estudo das fontes de erros dinâmicos em sondas de gatilhamento dessas máquinas. Investigou-se, através de técnicas de planejamento de experimento, o comportamento dessas variáveis no processo de medida. A análise de variância foi aplicada para melhorar a avaliação dos resultados, que mostraram ser a velocidade o quesito que mais influencia os erros de medição nesse processo, seguida pela quantidade de pontos escolhida para a apalpação do artefato a ser medido. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Nowadays, considering control and measurement systems increasingly smaller and faster, one of the challenges imposed on the scientific metrology is related to the dynamic effects in the measurement processes. These effects are associated with the form and speed of measurand variation and the influence quantities, as well as the dynamics of the measurement process, considering the mechanism of the measuring instrument, for example the movement of the touch probes on Coordinate Measuring Machine (CMM). The demand for modern industrial metrology indicates the need to increase the efficiency of measurement procedures, taking into account dynamic aspects associated with the measurands and the quantities of influence. The purpose of this dissertation is to analyze the latest developments involving the issues of metrology in the dynamic measurements. It presents the state of the art of researchs for metrology dynamic and for the dynamics in the process of measurement in Coordinate Measuring Machines. We conducted a critical evaluation of the methods of dynamic calibration of pressure and temperature, used at UnB. A study of the main variables involved in the measurement process using Coordinate Measuring Machine was performed together. These machines typically use triggering probes to capture the coordinates of points on the surface of the pieces, where the dynamics of the measurement is influenced by the errors and the total time of operation. This dissertation presents the principles of operation of Coordinate Measuring Machines and a study of sources of dynamic errors in triggering probes of these machines. Techniques of planning of experiments were used to investigate the behavior of these variables, in the measurement process. Analysis of variance was applied to improve the assessment of the results which showed that the displacement speed of the probe is the question that most influences the measurement errors in the process, followed by the quantity of chosen points for probing the artifact to be measured.