A Máquina de Medir por Coordenadas

Como um dos instrumentos metrológicos mais poderosos, as máquinas de medição por coordenadas são usadas extensamente na maioria das indústrias. Há poucas peças cujas formas e/ou dimensões não podem ser medidas com uma MMC. As melhorias na flexibilidade e na exatidão, acopladas com diminuições de tempo e custo das medições, justificam a rápida aceitação dessas máquinas na metrologia industrial.

Na medição por coordenadas com contato, a informação sobre a geometria da peça é obtida apalpando a superfície em pontos de medição discretos e as coordenadas desses pontos são expressas num sistema de referência prédeterminado. Entretanto, não é possível avaliar os desvios geométricos da peça (por exemplo, desvios de diâmetro, de distância, de posição, de perfil, batimentos, entre outros) diretamente pelas coordenadas dos pontos medidos. Assim, podemse identificar basicamente duas formas para avaliar, a partir dessas coordenadas, a qualidade geométrica da peça:

• As coordenadas dos pontos medidos são usadas para estimar, através de um algoritmo de ajuste (por exemplo, mínimos quadrados), os parâmetros de elementos geométricos ideais, também chamados de elementos substitutos, tais como cilindros, planos, cones e assim por diante. A avaliação de conformidade é realizada comparando esses parâmetros com as especificações de aplicação (por exemplo, tolerâncias de tamanho, posição, orientação, batimento, entre outros).
• Os pontos medidos são posicionados com relação ao modelo CAD tridimensional da peça, usando algum critério matemático de ajuste (por exemplo, best-fit). A partir desse posicionamento podem ser determinados os desvios da superfície real com relação à superfície do modelo, realizando a avaliação de conformidade com as especificações. Esse é o modo mais freqüente quando se trata de superfícies de forma livre.

As máquinas de medição por coordenadas podem ser classificadas em dois tipos básicos, conforme a natureza dos movimentos entre partes móveis. Há assim as que se baseiam em deslocamentos retilíneos mutuamente ortogonais, denominadas de máquinas “cartesianas”, e as que se baseiam em movimentos de rotação, denominadas de “braços articulados”.

O Processo de Medição como Ferramenta para Garantia da Confiabilidade Metrológica

A calibração nos dá garantias que o equipamento de medição está dentro de limites pré-estabelecidos, quando é operado em condições ideais, com praticamente nenhuma influência que não seja intrínseca do próprio equipamento. Porém, o meio onde ele é utilizado e o procedimento adotado podem influenciar de maneira significativa nos resultados das medições. Isto porque no chão de fábrica existe uma série de fatores de influência que não são contemplados durante a calibração, como temperatura, sujeira, operadores, dentre outros.

A norma NBR/ISO 10012:2004 estabelece que um sistema de gestão de medição eficaz não deve focar somente nas calibrações, mas sim no processo de medição. O processo de medição carrega uma série de fontes de incerteza que não aparecem na calibração, como influência do operador, condições ambientais, procedimentos adotados, etc. Estas fatores podem comprometer os resultados de uma determinada medição, na qual o sistema de medição estaria "aprovado" na sua calibração.

A avaliação estatística do processo de medição é utilizada para avaliar estas influências, sendo o manual MSA (Measurement System Analysis) o mais difundido na indústria. Este manual prevê uma série de estudos estatísticos, onde o instrumento de medição é avaliado nas suas condições de uso.

O Planejamento das Inspeções

Na área de fabricação se dispõe de muitos tipos de sistemas de medidas e ensaio, que passam sua informação para área de processamento de dados da inspeção. A inspeção da fabricação serve para assegurar a qualidade dos produtos nas diversas etapas de fabricação e garantir a qualidade da própria produção. Para reduzir custos, as inspeções devem ser minimizadas, ainda que exista o perigo de transmitir custos a outras áreas, por exemplo, deixando passar peças defeituosas, e dando origem a reclamações de clientes.

Ao planejar a inspeção, deve se analisar o que se deve comprovar, quando, como e com que. Se o processo é dominado, se é formado por poucas fases ou se o valor agregado for pequeno, pode ser suficiente a inspeção após várias operações ou ao finalizar toda a fabricação. Quando não se cumpre certas condições, podem ser necessárias inspeções intermediárias, feitas pelo pessoal do departamento de qualidade ou por operadores da fabricação.

Atualmente se tenta passar a responsabilidade da qualidade dos produtos aos operadores da fabricação. Esta técnica é chamada de células com Auto-controle e é bastante difundida na indústria. Para este caso, o objetivo de garantia de qualidade é difícil de se alcançar, pois normalmente os operadores tem uma formação deficiente em aspectos da qualidade, pouca motivação, e são estimulados apenas por prêmios por produtividade.

A Metrologia como Geradora de Informações para Qualidade

A informação usada no gerenciamento dos processos de produção é gerada principalmente pela inspeção. A inspeção pode ser definida como “... o processo de medir, analisar, ensaiar ou comparar de qualquer forma uma unidade de produto com os requisitos aplicáveis”. A inspeção pode ser classificada em inspeção por atributos ou atributiva e inspeção por variáveis. A primeira delas opera na detecção de eventos contáveis, isto é, a presença ou não de certo atributo do produto, geralmente uma falha ou defeito. Na maioria das vezes, a inspeção atributiva é baseada na comparação direta de certas características do produto com padrões físicos, por exemplo, na inspeção com calibradores P-NP (passa/não-passa). Esse tipo de inspeção já foi o alicerce do controle da qualidade no início da manufatura industrializada, mas apresenta fortes limitações na hora de aplicar técnicas de controle de processos. Por isso, mas também devido ao avanço tecnológico dos sistemas de medição, ela está sendo progressivamente substituída pela inspeção por variáveis.

A inspeção por variáveis é baseada em dados obtidos pela medição e a comparação com os limites de especificação se realiza de forma numérica. Pode ser aplicada às características da qualidade de produto, mas também aos parâmetros de controle dos processos de fabricação. Este tipo de inspeção é a que melhor se adapta às necessidades do controle de processos, permitindo alcançar o ideal de operar no alvo com variação mínima.

Desta forma, a medição torna-se imprescindível para o cumprimento dos objetivos da empresa no que diz respeito à qualidade. No entanto, ela também é um processo e, como tal, apresenta variação. Essa variação pode ser caracterizada a partir do desvio existente entre o resultado da medição e o valor verdadeiro da característica sob análise (valor do mensurando), denominada de erro de medição. Assim, os dados usados na garantia da qualidade de produto e processo não descrevem a qualidade produzida, mas fornecem uma imagem distorcida da mesma.

Quanto maior seja o erro de medição com relação à variação do processo, menor será a efetividade das ações tomadas a partir dos dados. Esse efeito é diferente dependendo da técnica usada para pós-processamento dos dados brutos. No caso da inspeção seletiva, pode-se esperar a aceitação de produto não-conforme e a rejeição de produto conforme. No CEP, o erro de medição afeta a distância e posicionamento dos limites de controle, reduzindo a capacidade dos gráficos de controle para detectar mudanças no processo e alterando a probabilidade de alarmes falsos. A avaliação de capacidade dos processos também é afetada pela medição, através da mudança no valor estimado dos índices de capacidade.

Trecho retirado da dissertação de mestrado deste autor: "Desenvolvimento de um sistema informatizado para suporte à garantia da qualidade com foco na pequena empresa".

Áreas de Atuação do Metrologista

A demanda por Metrologistas no mercado atual é crescente, principalmente para atuar em áreas relacionadas à Metrologia Industrial. Com pressões cada vez maiores de clientes, e organismos certificadores, as empresas tem buscado cada vez mais este tipo de profissional. E o melhor de tudo: a busca por profissionais qualificados também aumenta.

Embora a Metrologia Industrial seja o impulsionador deste tipo de mercado, outras áreas da Metrologia são "puxadas por ela", e o Metrologista, que pode atuar em diversos segmentos, tem um mercado bastante amplo e cheio de opções, como mostra o vídeo do Sr. Antônio Cortazzo.



Cabe destacar que a demanda por profissionais qualificados também está aumentado, e portanto, precisamos nos qualificar e ficar atentos as necessidades do mercado.

A Importância da Metrologia Industrial

A Metrologia Industrial nada mais é que o emprego da Metrologia no chão-de-fábrica, visando controlar as especificações técnicas ou o processo de fabricação de um produto, se tornando um elemento principal para a Garantia da Qualidade.

A maioria dos leitores deve conhecer a célebre frase de Lord Kelvin (1824-1907): "Quando consegues quantificar aquilo de que falas, e expressá-lo numericamente, então sabes algo sobre o assunto; mas quando não o consegues quantificar, quando não o consegues expressar numericamente, o teu conhecimento sobre isso é vago e insatisfatório...".

Em outras palavras, podemos resumir: "Só o que é mensurável pode ser melhorado". E sem sombra de dúvidas, melhorar continuamente é o caminho da sobrevivência das empresas, impulsionado pela necessidade de satisfazer o "cliente", que assume uma posição determinante no direcionamento dos mercados e na determinação dos produtos que serão produzidos.

Medir torna-se, portanto, um elemento central nas ações em busca da satisfação do cliente e na conquista de espaços maiores no mercado. Medir viabiliza quantificação das grandezas determinantes à geração de um bem ou serviço, subsidiando com informações o planejamento, a produção e o gerenciamento dos processos que o produzem.

Adaptado de http://www.sebrae-sc.com.br/sebraetib/Hp/conceitos/metrologia/metroindustrial.htm

Um Pouco da História da Metrologia

Metrologia é uma palavra de origem grega - metron: medida e logos: ciência - e que por definição é a ciência que abrange todos os aspectos teóricos e práticos relativos às medições, qualquer que seja a incerteza em qualquer campo da ciência ou tecnologia. Sua história é antiga e, ao longo do tempo, tem ocupado espaço relevante não somente na Física, mas também nas demais ciências, sendo considerada por alguns autores como ‘ciência básica’.

Tudo começou quando na antigüidade percebeu-se a necessidade da criação de unidades de medida que permitissem as trocas e o comércio de mercadorias. Sabe-se que a história do progresso do homem também está estreitamente relacionada ao progresso na ciência da medição, já que em certo momento, ele percebeu que para sua medição fazer sentido era necessário que estivesse de acordo com as medições executadas pelos outros homens, tornando necessária a adoção de padrões que reproduzem as unidades de medidas.

Porém, a necessidade de medidas-padrão tomou força quando os homens iniciaram negócios em grande escala, na construção de casas, navios e utensílios em geral. Feitos dos Romanos, Hebreus e Fenícios também já mostram a utilização dessas medidas-padrão, até a invasão à Europa por tribos bárbaras, provocando um retrocesso significativo no conhecimento adquirido pelo homem. Somente muito tempo depois que, então, os reis saxões reintroduziram os sistemas de medida e padrões unificados.

No que se refere às unidades de medida adotadas durante o período colonial no Brasil, o quadro é idêntico ao encontrado em Portugal na mesma época, onde a vara, a canada e o almude eram as medidas de uso mais comum, mesmo que seu valor variasse de região para região. No entanto, a primeira menção expressa à atividade metrológica, em documentos coloniais, refere-se precisamente à fiscalização do funcionamento dos mercados locais, atividade do almotacé.

A história da metrologia no Brasil, porém, inicia-se de fato no tempo do Império, em função da necessidade de uniformizar um sistema de unidades de medida. Contudo, a formalização de mecanismos de proteção de produtores e consumidores, é um fato recente, com a criação do Instituto Nacional de Pesos e Medidas em 1961, que implantou a rede Nacional de Metrologia Legal e instituiu, no País, o Sistema Internacional de Unidades (S.I.). Em 1973, através da Lei 5.966, foi instituído o Sistema Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial, SINMETRO, com a finalidade de formular e executar a política nacional de metrologia, normalização industrial e certificação de qualidade de produtos industriais. Como órgão normativo do Sistema, foi criado, no âmbito do Ministério da Indústria e do Comércio, o Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial – CONMETRO; e o Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial – INMETRO, órgão executivo central do Sistema.

Um pouco mais sobre a formalização destes mecanismos pode ser encontrado aqui.