Tecnologia de medição – Controlo de qualidade através de métodos de medição

Na fabricação industrial, a tecnologia de medição é um componente fundamental para a monitorização e controlo de qualidade. As técnicas de medição industrial permitem recolher e quantificar dados e informações precisos sobre os tamanhos, propriedades e características dos objetos. O artigo seguinte discute a importância que a tecnologia de medição tem para a garantia de qualidade e introduz alguns métodos da tecnologia de medição.

Importância das técnicas de medição na garantia de qualidade e controlo de qualidade

A tecnologia de medição refere-se à utilização sistemática de instrumentos de medição, métodos de medição e processos de medição para o registo e análise quantitativa de variáveis identificáveis.

Estas podem ser, por exemplo, variáveis físicas, propriedades de objetos e substâncias, bem como processos ou sistemas. Um foco possível para o uso da tecnologia de medição é a verificação dos padrões e especificações do produto. Assim, os defeitos e desvios podem ser detetados e corrigidos atempadamente, mesmo antes de os produtos chegarem ao mercado.

As seguintes vantagens resultam da utilização de diferentes técnicas de medição:

• Garantir a qualidade do produto: As técnicas de medição são utilizadas para quantificar as propriedades e características dos produtos e para os comparar com os requisitos subjacentes (por exemplo, normas ou requisitos do cliente). Isso significa que defeitos e desvios são detetados atempadamente e ações preventivas podem ser iniciadas. Isto reduz os custos de retrabalho.
• Controlo e otimização do processo: As técnicas de medição permitem a monitorização contínua dos processos produtivos. Os desvios podem ser detetados em tempo real e corrigidos por intervenção precoce.
• Tomada de decisões orientada por dados: Os dados fornecidos são precisos e confiáveis. Por exemplo, podem servir como base para melhorias de processos e alterações de conceção e apoiar a tomada de decisões.
• Rastreabilidade e documentação: Em geral, as medições são documentadas para uma rastreabilidade perfeita. Esta abordagem é particularmente benéfica em indústrias altamente regulamentadas.
• Melhoria contínua: Graças à análise dos dados de medição, os processos de melhoria podem ser desenvolvidos continuamente e implementados.

DIN 1319 para tecnologia de medição

A norma básica para tecnologia de medição na Alemanha é DIN 1319. Define o seguinte:

• Parte 1: Terminologia Básica (1/1995)
• Parte 2: Terminologia Relacionada com o Equipamento de Medição (10/2005)
• Parte 3: Avaliação de Medições de uma Única Medida; Incerteza de Medição (5/1996)
• Parte 4: Avaliação de Medições; Incerteza de Medição (2/1999)

As Partes da Norma definem, entre outras coisas, termos para medir equipamentos, avaliar e medir incertezas. Isto inclui os seguintes meios:

• Dispositivos de medição
• Equipamento de medição
• Padrão
• ajudas
• Materiais de referência
• Dispositivos para calibração ou ajuste

O software é uma destas ferramentas. É utilizado, por exemplo, para realizar medições utilizando modelos CAD de amostras de teste. Para garantir a qualidade, o equipamento de teste deve ser monitorizado em intervalos regulares.

Variáveis mensuráveis

A tabela seguinte fornece uma visão geral exemplar das variáveis mensuráveis e dispositivos de medição adequados:

Tecnologia de medição industrial

Para medições precisas e controlos de qualidade, existem diferentes tipos de técnicas de medição, tanto mecânicas como sem contacto:

• Tecnologia de medição mecânica, por exemplo, medição de comprimento com réguas, pinças ou micrómetros, ângulos de medição com goniómetros ou dispositivos de medição de ângulos
• Tecnologia de medição elétrica, por exemplo, medição de tensão com voltímetros ou medição de correntes com amperímetros.
• Tecnologia de medição ótica, por exemplo câmaras
• Tecnologia de medição da temperatura, por exemplo termómetros

Algumas das técnicas de medição e suas possibilidades de aplicação na indústria são discutidas mais detalhadamente abaixo.

Técnicas de medição mecânica e tátil

Os instrumentos de medição mecânica são utilizados em várias aplicações e indústrias para medir comprimentos, ângulos, pressão, temperatura e outros parâmetros físicos. A MISUMI oferece uma vasta gama de técnicas de medição mecânica, por exemplo:

• Ferramentas de medição do diâmetro interior
• Medidores
• Calibradores

As técnicas de medição tátil são uma subárea das técnicas de medição mecânica. Os sensores de medição táteis, tais como estiletes ou sondas táteis, podem ser utilizados para medir comprimentos, larguras e alturas de componentes ou peças de trabalho. Estes são frequentemente utilizados no fabrico para garantir que as peças têm as dimensões corretas.

Tecnologia de medição elétrica

Na tecnologia de medição elétrica, valores elétricos como tensão, amperagem, resistência, potência e outros parâmetros elétricos são medidos principalmente. Uma medição elétrica pode, por exemplo, proceder da seguinte forma: Primeiro, deve ser selecionado um dispositivo de medição com dimensões suficientes. Os cabos de medição do dispositivo de medição são então ligados ao circuito a ser testado ou ao dispositivo a ser testado. Para evitar curto-circuitos, os bicos de medição não devem entrar em contacto com outras partes do circuito. Em dispositivos digitais, o indicador pode ter de ser calibrado para zero antes da medição. O resultado obtido é então comparado com as tensões esperadas e avaliado para determinar se está dentro do intervalo normal.

Tecnologia de Medição Ótica

As técnicas de medição ótica incluem, por exemplo, câmaras industriais que são direcionadas para o objeto de teste e são ligadas através de um PC. A câmara capta imagens de alta resolução com base nos parâmetros como o diâmetro que são depois calculados no PC. A resolução estende-se até ao intervalo do micrómetro. As técnicas de medição ótica são muito flexíveis. São adequados para uma grande variedade de peças de trabalho. O princípio funciona através das margens de sombra dos objetos: tudo o que pode ser representado na sombra pode ser medido utilizando a tecnologia de medição ótica. Não obstante, a tecnologia de medição óptica tem os seus limites: As características especiais, tais como ranhuras, orifícios ou dentes da engrenagem nos eixos, não podem ser reproduzidas desta forma. Nestes casos, é aconselhável adicionar técnicas de medição tácteis às técnicas de medição ótica. Uma sonda de medição pode, por exemplo, digitalizar e medir uma engrenagem.

Tecnologia de medição acústica

As técnicas de medição acústica utilizam vários parâmetros, tais como o tempo de deslocação das ondas ultra-sónicas ou padrões de reflexão para identificar defeitos, irregularidades ou alterações materiais. São completamente não destrutivos. Os sensores ultrassónicos, por exemplo, funcionam com a propagação e reflexão de ondas sonoras. O sensor é mantido num lado da peça de trabalho, a área de superfície de contacto pode ser aumentada através de um agente de acoplamento, tal como um gel, e depois as ondas sonoras são guiadas para dentro da peça de trabalho. Na outra extremidade, são refletidas por um batente fixo ou também sem um e enviadas de volta para o ponto de partida. O transmissor torna-se então o recetor. Se agora existem cavidades na peça de trabalho, estas enviariam de volta o eco de reflexão muito mais cedo e serão registadas como o chamado eco de erro na avaliação. Os sensores ultrassónicos também podem ser utilizados em locais de difícil acesso, como orifícios.

Tecnologia de medição 3D

Na tecnologia de medição 3D, são realizadas medições tridimensionais precisas de objetos. Permite recolher dados sobre as características geométricas e a estrutura espacial de objetos tridimensionais. A tecnologia de medição 3D pode compreender várias técnicas, tais como digitalização a laser, projeção de franjas, visão estereoscópica, máquinas de medição de coordenadas (CMM) e muitas outras.

Um dispositivo de medição de coordenadas funciona, por exemplo, da seguinte forma: Um modelo CAD da peça de trabalho a ser testada é criado e introduzido num software especial. A peça de trabalho é então colocada no dispositivo de medição de coordenadas e a sua posição é transferida para o software através de medições prévias. Em seguida, o dispositivo traça os contornos na peça de trabalho real utilizando o modelo CAD e passa estas informações diretamente para o software. Aí, as dimensões reais são diretamente comparadas com as dimensões necessárias. Quaisquer desvios encontrados, como excedências de tolerância, também são marcados diretamente neste ponto. Um pré-requisito para a tecnologia de medição 3D é, obviamente, um modelo CAD bem preparado.

Digitalização da tecnologia de medição

Nos últimos anos, a digitalização da tecnologia de medição fez progressos consideráveis. Isso melhorou a eficiência, a precisão e a flexibilidade e permitiu a integração em ambientes de produção automatizados sofisticados.

A digitalização tem as seguintes vantagens:

• Redes e integração: A tecnologia de medição está cada vez mais integrada em sistemas em rede e ambientes Industrie-4.0. Isto permite a transmissão de dados de medição através da Internet das Coisas (IoT) e a integração perfeita da tecnologia de medição nos processos de produção.
• Processamento e análise de dados: ao registar dados de medição digitalmente, os cálculos altamente complexos e as avaliações estatísticas podem ser criados e utilizados mais facilmente para decisões bem informadas.
• Automatização: Os processos de medição podem ser automatizados (por exemplo, os dispositivos de medição são controlados automaticamente).
• Processamento de imagens e 3D: São possíveis modelos 3D e análises de superfície mais complexas.
• Monitorização remota e controlo remoto: As medições podem ser realizadas remotamente, o que é particularmente útil em ambientes perigosos ou de difícil acesso.