Metrotrónica: mecatrónica + metrologia

Metrologia sai do laboratório e entra na fábrica: controle de qualidade e medições diretamente na linha de produção.

 

No setor de manufatura, acima de tudo, houve um aumento considerável na solicitação de medições realizadas diretamente na linha de produção. Neste artigo vamos falar sobre a solução encontrada por ECAque leva o nome "Metrotronics": a partir da definição e das necessidades, conheceremos todas as vantagens da sua aplicação.

Para muitos sectores industriais existe uma necessidade crescente de assegurar que todos os produtos cumprem as especificações, tornando assim insuficiente o controlo estatístico por amostragem realizado no Laboratório.

Em média, é necessário ser capaz de medir peças automaticamentecom uma frequência horária superior a milhares de peças; a medição também pode estar associada a um controle de qualidade, seja "cosmético" ou funcional. Por outro lado, a precisão da medição exigida em linha está sempre mais próxima da Equipamento de laboratórioIsto exige uma abordagem metrológica cada vez mais rigorosa.

L’aplicação prática da metrologia sempre teve a sua casa natural no laboratório, num ambiente controlado. A instrumentação e as tecnologias concebidas para realizar medições também se adaptaram a este ambiente. Agora a necessidade de deixar o Laboratório envolve uma série de atividades não indiferentes, a serem avaliadas como uma nova oportunidade para o setor de metrologia atual.

Definição de "Metrotronics

Daí a necessidade de identificar com um termo uma série de ações, pensamentos, regras e tecnologias, para que elas possam assumir um escopo e uma forma definidos. Eu tomei a liberdade de criar o neologismo".Metrotronics"para identificar tudo o que está no âmbito doadaptação de instrumentos metrológicos para que possam operar direta e efetivamente em um ambiente de produção industrial. Metrotronica é uma palavra composta por metro(logia) e (mecca)tronica.

A metrologia é a ciência que tem como objectivo o estudo de questões relacionadas com a medição de grandezas físicas (ref. Enciclopédia Treccani online) e, de acordo com a definição do VIM, o artigo 2.2, é a ciência da medição e suas aplicações.

Mecatrônica é uma palavra composta por mecca(nica) e (elet)tronica e significa "ciência que vem deintegração entre mecânica e eletrônica a fim de projetar, desenvolver e controlar sistemas e processos com um alto nível de automação e integração” (ref. Enciclopédia Treccani online). Muitas empresas que produzem equipamentos de medição estão a investir uma grande parte dos seus recursos em I&D nesta área.

5 aspectos chave da medição automática em um ambiente não controlado.

1. Metrotrônica e o objeto

Em primeiro lugar, a impossibilidade de controlar tudo o que era controlado num ambiente de laboratório e podia afectar o objecto medidoEspecificamente, a influência de quantidades não controladas será mais ou menos crítica, dependendo do tipo de medição a ser realizada. Se eu tiver que medir um objeto metálico, vou me concentrar mais em aspectos relacionados à temperatura e não, por exemplo, naqueles relacionados com a porcentagem de umidade no ar.

2. Metrotrônica e o instrumento

Em segundo lugar, consideramos a incapacidade de controlar tudo o que foi controlado num ambiente de laboratório e que poderia afectar o instrumento de medidaNeste caso, muito depende da ferramenta que pretendemos utilizar. Muitas vezes as tensões dinâmicas, tais como vibrações ambientais e variações de iluminação (para sistemas de medição óptica) são duas características a serem analisadas.

3. Metrotrônica e o meio ambiente

Em terceiro lugar, consideramos a dificuldade ou incapacidade de preparar o objeto a ser medido de forma ótima e controlada com o qual o prepara no laboratório. O aspecto rápido e repetitivo da medição implica o seu automatismo. Nos Laboratórios existem operadores especializados que preparam o objeto para a medição, uma operação fundamental e complexa que, se realizada por um mecanismo automático de forma inadequada, pode levar a medições incorretas. O mais trivial dos problemas a resolver é a falta ou a limpeza incompleta da peça.

4. Metrotrônica e velocidade

Em quarto lugar, a velocidade de medição. Medir uma peça em poucos segundos e realizar centenas de dimensões por segundo é muitas vezes a norma para estas máquinas. Um grande número de instrumentos de medição não é capaz de realizar a medição com velocidade suficiente. Há duas razões para isto problema tecnológico relacionado com o instrumento ou um problema no método de medição. Por exemplo, vários métodos podem ser usados para medir a dureza de um material (Brinell, Vickers, Rockwell), com base na medição da resistência que um corpo faz para penetrar em outro corpo. Um parâmetro importante nestas medições é o tempo que o penetrador leva para agir sobre o objeto.

Para ter uma escala compatível com a ISO, este tempo é da ordem de alguns segundos, demasiado alto (mesmo ordens de magnitude) para medições online. Este é um exemplo clássico de uma norma de medição concebida para uma medição em laboratório.

5. Metrotrônica, repetibilidade e precisão

Como um quinto e último aspecto, consideramos o necessidade de medir a repetibilidade e a precisão em tempo real, se possível. Num ambiente industrial, a perda de precisão dos instrumentos é, em média, mais elevada do que no Laboratório, pelo que é essencial conhecer a real repetibilidade e precisão do instrumento. Um histórico de casos ilustrando uma possível solução será apresentado abaixo.

Tecnologias VEA, aplicação da metrotrônica.

Já a partir destes aspectos chave da medição automática você pode focar claramente uma das peculiaridades do MetrotronicsÉ uma ciência que traz consigo a avaliação ponderada de vários aspectos metrológicos e incertezas combinadas geradas pela medição de diferentes quantidades físicas.

Relato a experiência de um sistema de medição micrométricarecentemente realizada pela VEA, que realiza medidas na linha de produção de objetos cilíndricos de aproximadamente 40 mm de diâmetro, medindo uma peça a cada 3 segundos e a precisão de medição necessária é de 4 µm.

As peças saem de uma máquina de lavar e são secas por jatos de ar quente; cada pistão sai com uma temperatura diferente, com excursões de até 40 °C, o que implica cerca de 38 µm de expansão térmica.

Aspecto térmico

Eles foram feitos ad hoc sensores térmicos de alta velocidadeporque os do mercado não eram suficientemente rápidos, e um algoritmo de compensação quádrupla de temperatura com auto-calibraçãoque leva em conta a temperatura ambiente, a temperatura da peça, o medidor e o sensor óptico que faz a medição.

Perda de precisão

A fim de detectar a perda de precisão dos instrumentos, foi adoptado um sistema auto-calibratório, que contém medidores de referência internamente, com um procedimento automático de verificação de variações. Vibrações no ambiente podem, por vezes, causar medições incorrectas.

O uso de uma tecnologia proprietária particular, chamada MSA (Precisão Micro-estabilizada), permite detectar em tempo real o desvio padrão de uma determinada medida. A partir dele pode-se deduzir a repetibilidade do instrumento e, no caso de um grande desvio, pode-se decidir repetir a medição, também porque as vibrações são frequentemente fenómenos momentâneos. Nas fábricas em construção, há uma tendência para melhorar a precisão dos sistemas, aumentando as interacções entre as diferentes quantidades físicaspor exemplo, com a introdução de acelerômetros ou dispositivos que permitem analisar o índice de reflexão dos objetos a serem medidos.

Metrotrônica e metrologia

Concluo esta "introdução" à metrotrónica com algumas ideias que mereceriam um estudo mais aprofundado.

A quantidade de informação gerada pelos sistemas de medição on-line permite melhorar o processo de produção automaticamenteatravés de um processo de feedback apropriado. Além disso, estas tecnologias são totalmente cobertas pelo novo financiamento no âmbito do Plano Estratégico Nacional. INDÚSTRIA 4.0o que pode ser uma boa oportunidade para muitas empresas.

Os sistemas de medição presentes nas linhas de produção ainda são principalmente soluções manuais ou, se automatizadas, que não levam em conta os fatores e aspectos ambientais discutidos acima, mostrando grande margem para melhorias. Parafraseando um ditado famoso, eu poderia dizer que "atrás de um grande metrologista é sempre um grande metrologista", porque as duas figuras são fortemente complementares: o metrologista possui o conhecimento para identificar incertezaso metrotronic tem o que encontrar o soluções para as incertezas identificadas.

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