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Como funciona o CMM: como medir objetos com precisão de nível mícron?
Com o avanço da ciência e da tecnologia, as máquinas de medição por coordenadas tridimensionais (CMM) tornaram-se uma ferramenta importante para medição de fabricação e engenharia. Este dispositivo pode medir a geometria de um objeto com precisão de nível micrométrico, adquirindo dados através da detecção de pontos discretos na superfície do objeto. Este artigo explorará o princípio de funcionamento, os principais componentes e a aplicação do CMM na indústria moderna.
Princípios básicos e composição
O princípio de funcionamento do CMM é baseado no movimento preciso de sua sonda no espaço tridimensional (eixo XYZ). A sonda pode ser operada manualmente ou controlada por um computador, o que torna os resultados da medição mais confiáveis. Normalmente, a estrutura principal de uma CMM é um projeto de “ponte”, permitindo que a sonda se mova livremente em três eixos ortogonais.
Sempre que a sonda toca um ponto na superfície do objeto, a máquina faz uma amostragem do sensor de posição de cada eixo para obter as coordenadas tridimensionais do ponto.
Após adquirir dados de vários pontos, o CMM irá gerar uma "nuvem de pontos", que pode descrever as características da superfície do objeto. Quer se trate de operação manual, controle automático de computador ou através de programas pré-escritos, o CMM pode concluir essas medições com eficiência.
Características técnicas e precisão
O CMM geralmente consiste em três partes principais: corpo, sistema de sonda e sistema de coleta de dados. As CMMs modernas são feitas principalmente de materiais como liga de alumínio, cerâmica ou granito preto para melhorar a rigidez de sua estrutura e reduzir erros durante o processo de medição. A precisão de um CMM é definida como um fator de incerteza, geralmente no nível do mícron.
Uma CMM equipada com uma sonda de contato pode fazer medições repetidas com precisão de um mícron ou menos.
Pesquisas mostram que, com o desenvolvimento da tecnologia, os cenários de aplicação do CMM se expandiram gradualmente para campos mais diversos, como equipamentos médicos, aeroespacial e fabricação de automóveis.
Várias tecnologias de sondagem
O CMM usa uma variedade de sondas para medição, sendo as mais comuns as sondas de gatilho mecânico e as sondas a laser. As primeiras sondas mecânicas eram geralmente feitas de uma esfera dura soldada a uma haste longa, um projeto que lhes permitia medir superfícies planas e redondas. Com o avanço da tecnologia, as sondas de gatilho eletrônico as substituíram gradativamente, podendo registrar automaticamente coordenadas tridimensionais quando a sonda entra em contato com um objeto.
O surgimento de sondas ópticas e sondas a laser não apenas melhora a precisão da medição, mas também acelera a medição porque elas podem medir sem tocar no objeto.
O novo sistema de sonda de varredura é capaz de deslizar pela superfície de um objeto enquanto coleta pontos em intervalos especificados, um método considerado mais preciso do que as medições tradicionais de sonda de contato.
A ascensão das máquinas de medição portáteis
A maioria das CMMs tradicionais são fixas, enquanto as CMMs portáteis usam braços articulados ou sistemas de digitalização sem braços para que possam se mover aleatoriamente e serem usadas em vários ambientes. As CMMs portáteis, que normalmente pesam menos de 9 quilos, são leves e fáceis de operar, tornando-as ideais para aplicações não repetitivas, como engenharia reversa e prototipagem rápida.
Padronização e desenvolvimento futuro
Existem padrões especiais da série ISO 10360 para verificação de desempenho do CMM. Esses padrões definem as características e erros de medição do sistema de sonda e garantem a confiabilidade da medição. No futuro, com o desenvolvimento da tecnologia de medição automatizada, o CMM provavelmente será combinado com outras tecnologias de medição para se tornar um dispositivo de medição multisensor.
No geral, o CMM não é apenas uma tecnologia básica na área de manufatura, mas também um líder no desenvolvimento de medições de engenharia modernas. Demonstrou um valor insubstituível em diferentes indústrias. Como o CMM enfrentará novos desafios e oportunidades no futuro e continuará a promover a inovação na tecnologia de medição?
