Sistemas de Inspeção por Visão: Impulsionando Precisão e Eficiência na Metrologia

Os sistemas de inspeção por visão foram incrivelmente impactados pela tecnologia digital e orientada a dados de hoje. Saiba como mudaram, tornaram-se menos propensos a erros e ajudaram a elevar a qualidade das peças de forma eficiente e automatizada.

As ferramentas e máquinas para inspeção de peças evoluíram em direções bastante significativas. Para entender melhor a tecnologia dos atuais sistemas de inspeção por visão, ajuda compreender como mudaram — e por quê.

Conversamos com um especialista em engenharia e produto da Mitutoyo para descobrir.

A Evolução dos Equipamentos de Metrologia: Comparadores de Perfil vs. Sistemas de Inspeção por Visão

Os primeiros comparadores eram comumente conhecidos como "shadowgraphs" (grafos de sombra). Eles permitem medição via uma sombra "projetada a partir de uma imagem ampliada da peça sobre uma tela com um gráfico de sobreposição", escreve a Quality Magazine no artigo "Comparators: More Than Meets the Eye".

"Essa tecnologia existe desde os anos 1950, mas ainda é usada em oficinas hoje", diz Mark Sawko, especialista de produto da Mitutoyo. Sawko está na empresa há 15 anos e foi engenheiro de aplicação óptica.

A Mitutoyo ainda vende comparadores — mas a tecnologia em si evoluiu muito. Eram máquinas muito grandes, de seis a sete pés, com uma grande luz que iluminava a peça por trás.

Os comparadores atuais são menores.

Fonte: Mitutoyo

"As pessoas ainda gostam porque é fácil", diz Sawko. "Eles usam comparadores em oficinas de usinagem durante toda a vida profissional. Algumas oficinas querem ficar com o que é confortável para elas."

Os comparadores atuais também são digitais. Você alinha a mira na tela com uma borda da peça e então faz uma leitura digital, ou "DRO" (Digital Readout).

"Então você move a mira para um lado da peça, zera o valor X do DRO, por exemplo, move a mira para o outro lado da peça e apenas lê o valor desse número, e essa é sua distância, em polegadas, milímetros, o que quer que esteja medindo", explica Sawko.

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Como o Computador e os Dados Influenciaram os Sistemas de Inspeção por Visão

Comparadores são uma forma muito direta de medir e servem bem a seu propósito. Mas há um porém. Eles vêm com algumas limitações inerentes.

"A precisão dos comparadores é limitada a quão bem o operador consegue alinhar a mira com a borda da peça", diz Sawko. "Com um sistema de visão, você remove o operador da equação e ganha muito mais precisão do que com um comparador."

Com um sistema de visão, a borda de uma peça é determinada automaticamente. Ele usa o avançado software de computador atual e uma câmera que pode capturar muito mais detalhes do que uma peça retroiluminada projetada.

"A câmera capta luz melhor do que um comparador", diz Sawko. "O comparador usa iluminação de perfil, que é boa para ver as bordas externas, mas não para ver a superfície da peça."

Alguns dos comparadores atuais têm mais de uma fonte de luz, mas como ainda é uma projeção, é limitado pela luz espelhada. Um sistema de visão com uma boa câmera permite que um inspetor de qualidade ou operador de máquina aproveite a iluminação de perfil e uma iluminação de superfície uniforme — algumas das quais incluem uma luz anelar ao redor da borda da câmera — para ver e medir mais da peça com um nível muito maior de certeza.

E devido à natureza automatizada dos atuais sistemas de inspeção por visão, medir a qualidade das peças se torna muito mais eficiente. Simplesmente há menos margem para erro — e o processo de inspeção é muito mais rápido. E como todos na manufatura hoje sabem, velocidade importa.

"A maioria dos sistemas de visão são CNC, ou seja, motorizados e controlados por computador. Então basicamente você escreve um programa e a máquina se move automaticamente e mede as bordas e superfícies", diz Sawko.

O que mais está acontecendo na tecnologia de inspeção atual? Leia "Where Metrology Meets Today's Precision Manufacturing".

Em sistemas de inspeção por visão muito avançados, eles podem ser paletizados, podendo potencialmente inspecionar muitas mais peças de uma vez do que um comparador. E como são programáveis por máquina, a eficiência realmente aumenta.

"Você pode escrever um programa e então o software diz à máquina e à câmera: OK, mova para esta localização, faça uma medição agora, mova para a próxima localização, etc.", diz Sawko. "Então, basicamente, você pode ter um operador chegar, colocar uma peça na máquina de visão, chamar um programa, apertar o botão 'ir', e então ele pode ir fazer outra coisa enquanto a máquina mede aquela peça ou tem uma palete de várias peças."

Entendendo a Variedade de Sistemas de Visão

A Mitutoyo divide suas linhas de produtos em três áreas distintas. Há aqueles que são sempre baseados em CNC, o que ela marca como "Quick Vision". Para oficinas que não precisam de velocidade e automação ou que podem ter orçamentos menores, há "Quick Scope" e "Quick Image". A linha Scope é sempre operação manual. A linha de produtos Quick Image pode ser manual ou motorizada.

"Quick Vision" é para oficinas que priorizaram a precisão acima de tudo. O topo de linha é conhecido como "ultra" e é conhecido por ser "um dos sistemas de visão mais precisos do mundo", segundo a Mitutoyo. Este produto de ponta é muito usado por governos para medições sofisticadas para atender a padrões. Pense no NIST, o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia.

Fonte: Mitutoyo

Fabricantes que trabalham com fibra óptica também usam o sistema ultra de ponta.

"Se você está fazendo luz passar por um monte de fibras minúsculas, e tem uma extremidade de uma fibra alinhada com outra extremidade de outra fibra, se as duas extremidades não se alinharem exatamente, você perde sinal porque toda a luz não passa", explica Sawko. "Então esses conectores são desafiadores. As tolerâncias são realmente, realmente apertadas, para garantir que as fibras se encaixem da forma mais precisa possível."

O Quick Image, por outro lado, usa óptica "telecêntrica" para obter uma foto de profundidade de campo rapidamente e com precisão.

"Toda a peça está em foco o tempo todo em que está sendo medida", diz Sawko. "Então é muito mais rápido que um comparador — e vê mais da peça."

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