Para milhões de norte-americanos, o final do verão e início do outono significa apenas uma coisa: a época perfeita para o surfe chegou, coincidindo com a alta temporada de furacões no Atlântico.
Das comunidades de palmeiras ao longo da Baía de Campeche e do Golfo do México, aos habitantes da Nova Inglaterra ao longo do Golfo do Maine, tempestades violentas podem afetar quase qualquer lugar em uma vasta extensão da costa tropical, subtropical e de latitude média. Tempestades tropicais podem se formar perto de casa, ou na costa da África, movimentando-se em direção às águas locais e ganhando intensidade à medida que se deslocam.
Mesmo em lugares que não costumam ser diretamente afetados, como Maine ou as províncias marítimas, as ondulações dessas tempestades turbulentas, às vezes originadas a centenas de quilômetros de distância, podem criar o que os surfistas chamam de "um conjunto épico", uma série de ondas, duas ou mais, que se aproximam do lugar onde os surfistas esperam, um pouco além da rebentação, aguardando a próxima onda perfeita.
Tradicionalmente, esses lindos quadros eram feitos à mão. Atualmente, a maioria é feita com uma máquina CNC (controle numérico computadorizado). De acordo com o Surfer Today
Para que uma máquina CNC faça seu trabalho corretamente, ela deve ser verificada, garantindo o corte dentro da tolerância; as peças que a compõem intactas; e as pranchas de surfe que ela cria dentro da tolerância para o que o modelo de CAD indica como correto. É aí que os laser trackers de metrologia 3D podem ajudar — os "heróis" implícitos de toda a comunidade de surfistas. Sem essa proteção crítica de controle de qualidade, uma máquina CNC calibrada incorretamente pode significar um produto final falho em seu próprio controle de qualidade na inspeção de protótipo, resultando em: menos vendas, mais produtos devolvidos ou pior, aumento de ferimentos por surfistas, impactando negativamente um setor estimado em US$ 10 bilhões.
Laser Trackers 101
Assim, para os setores que precisam realizar medições em grande escala e controle de qualidade de máquinas com regularidade, os laser trackers são o recurso mais utilizado atualmente. Eles oferecem medições em 3D precisas coletadas por um único operador, e têm sido tradicionalmente uma solução comum nos setores aeroespacial e automotivo. Eles também são benéficos em várias aplicações relevantes para outras indústrias envolvidas na fabricação e produção em massa, como pranchas de surfe.
Laser trackers são ferramentas simples: medem dois ângulos, mais uma distância. O tracker envia um feixe de laser (logo, "rastreador de laser") para um alvo retrorreflexivo (normalmente um refletor retro montado esfericamente ou SMR) que é mantido em contato direto com o objeto que está sendo medido. A luz refletida traça seu próprio caminho de volta ao tracker. À medida que a luz entra novamente no tracker, um medidor de distância nele calcula a distância do tracker ao retrorrefletor. Os dados de coordenadas coletadas são transferidos para o software de metrologia para estabelecer as coordenadas X, Y e Z para o ponto medido. Por fim, o software utiliza os pontos coletados para interpretação e modelagem.
Os laser trackers usam um de dois tipos de medidores de distância. O primeiro é o interferômetro, que usa a distância relativa para medir, o que significa que ele pode medir com precisão o movimento de um alvo, mas não pode fornecer a posição absoluta. O segundo é o medidor de distância absoluto (ADM). A maioria dos laser trackers usa a tecnologia ADM.
A tecnologia ADM baseia-se na mudança de fase, que funciona enviando um sinal de um comprimento de onda conhecido para um alvo, e medindo a diferença na fase do sinal recebido. A diferença dá a distância até o tracker. Vários comprimentos de onda devem ser enviados, começando com um sinal de comprimento de onda longo para dar uma estimativa aproximada de onde o alvo está, seguido por comprimentos de onda mais curtos para fornecer mais precisão. O ADM tende a ser altamente preciso, mas tem um tempo de medição mais lento. A FARO desenvolveu um sistema de "ADM avançado", o que diminui o tempo necessário para que o sinal mude as frequências. A sexta geração de tecnologia ADM da FARO é o Integrated Absolute Distant Measurement (iADM). O iADM permite medir o ângulo e a distância a partir do mesmo feixe de laser. Isso elimina os erros e desvios que às vezes estão associados à tecnologia ADM de dois feixes.
Como muitos dispositivos de medição em 3D, os laser trackers variam em velocidade e precisão dependendo da construção e das especificações e têm aplicabilidade ao longo do ciclo de vida da fabricação, incluindo:
- Alinhamento: realize medições em tempo real durante o processo de montagem para confirmar tolerâncias e manter ou melhorar o controle de qualidade
- Instalação, alinhamento e manutenção da máquina: garanta a calibração da máquina e monitore as peças mecânicas para mantê-las dentro das especificações operacionais
- Inspeção de peças e montagens: crie um registro digital de dados reais (versus nominais) para validar a conformidade com os requisitos de qualidade
- Construção de ferramentas, matrizes e moldes: realize medições de precisão volumétrica para monitorar o desgaste e garantir consistência
- Engenharia reversa: obtenha dados de medição digital precisos sobre peças ou montagens para as quais não existem desenhos ou desenhos assistidos por computador (CAD)
- Calibração de robôs: Realize calibragens de manutenção de rotina em robôs no local para garantir a conformidade com as especificações e resultados uniformes
Apesar dessas inúmeras aplicações, alguns setores têm evitado adotar a tecnologia laser tracker pois consideram-na difícil de usar, o que é uma percepção ultrapassada. A medição era um esforço intensamente manual que exigia uma linha de visão absoluta entre a unidade laser e o SMR. Se algo ficasse entre os dois, o feixe seria interrompido e a sequência teria que começar de novo. Os operadores precisavam de treinamento e experiência mais extensos para usar o Laser Tracker de forma eficiente.
Mas inovações recentes mitigaram essa preocupação, permitindo que o laser localize e se fixe ao alvo, mesmo que o feixe luminoso seja interrompido. Consequentemente, os operadores podem começar a usar a tecnologia sem precisar de treinamento rigoroso, e o tempo necessário para medir objetos grandes ou complicados foi drasticamente reduzido. Além disso, o uso de um acessório como um 6Probe fornece assistência portátil sem fio ao medir áreas ocultas ou de difícil acesso por meio de sua capacidade de 6 Graus de Liberdade (6DoF). Esses recursos tornam os laser trackers uma solução amplamente aplicável, rápida e fácil de usar.
Mantendo a comunidade do surfe no caminho certo
A relação simbiótica entre as máquinas CNC e os laser trackers é marcante. De certa forma, um não existiria sem o outro.
No entanto, é importante reforçar que, embora a velocidade e a eficiência do design assistido por computador e da fabricação subtrativa assistida por computador se combinem ao longo do tempo, isso não acontecerá (ou ocorrerá em um ritmo muito mais lento) se o equipamento encarregado de projetar o produto (qualquer produto, seja prancha de surfe ou veleiro) falhar completamente ou não cumprir sua promessa de gerar uma medição de precisão de produção em série.
Como disse o famoso e octogenário surfista e designer de pranchas de surfe Skip Frye: "Para mim, surfar é como tocar música. Você tocas melodias diferentes com pranchas diferentes."
Estendendo a analogia de Skip ao máximo, os laser trackers são as ferramentas de medição de precisão através das quais essas pranchas de surfe são "ajustadas" para atingir as notas mais perfeitas.
Então, este ano, quando a bacia do Atlântico novamente ganha vida e tempestades tropicais começam a transformar suas águas em "bombas" de três, seis e nove metros, pense em como muito se deve ao laser tracker (e não apenas à máquina CNC).
Surpreendente, não é?