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Esta página não está relacionada apenas com os nossos medidores, mas com medidores ópticos de diâmetro genéricos (daqui em diante, MODs), alguns de seus aspectos construtivos, compromissos e abordagens de projeto. Entrarei em detalhes sobre MODs "a laser" e "a CCD". Várias pontos pressupõem conhecimentos de matemática e física.
MOD é a sigla para "Medidor Óptico de Diâmetro". Um MOD é um instrumento que mede diâmetros usando luz, sem contato mecânico com o produto sendo medido. Genericamente um MOD consiste de duas partes:
a unidade de iluminação, que gera uma cortina (de preferência plana) de luz, e
a unidade da recepção ou análise.
O MOD analisa o efeito que a peça causa na iluminação, derivando daí o valor do diâmetro. Percebe-se daí um cuidado no uso de MODs: Se a peça deixar de ficar perpendicular à cortina de luz e inclinar-se no plano vertical, a medida aumentará na razão de 1/cos(inclinação). Se a inclinação se der somente no plano horizontal, o valor medido não muda. Para pequenas inclinações verticais o erro é pouco significante (1/cos(0.5º) = 1.00004, ou 0.8µm numa peça de 20mm), mas para inclinações maiores isto é um problema grave (1/cos(5º) = 1.0038, ou 76µm numa peça de 20mm). O restante o texto considerará peças passando perpendicularmente ao plano de medição.
No MOD ideal o valor medido deve ser função exclusiva do diâmetro da peça, e não deve depender dos fatores:
Posição horizontal da peça (posição varia na direção da janela da iluminação ou recepção);
Posição vertical da peça;
Peças em movimento uniforme ou vibrando;
Cor e acabamento superficial;
Fumaça e névoa na zona de medição;
Sujeira nas janelas de iluminação e recepção;
e, mais importante, o MOD ideal pode, na presença de fatores adversos como os acima, parar de medir. Mas ele não pode, por causa destes fatores, medir errado. A medição, se existir, tem que ser confiável. Medindo errado, um sistema de controle automático pode seguir produzindo produtos fora de especificação até o problema ser detectado, enquanto que, ao parar de medir, o problema é notado rapidamente.
Finalmente, o MOD ideal deve efetuar as medições com qualidade compatível com o processo controlado. O MOD ideal para o controle de uma linha de extrusão de mangueiras é diferente do MOD ideal para medir rolamentos; no primeiro caso a presença de ovalação é inevitável e é necessário um medidor de eixo duplo; no segundo necessita-se de alta precisão.
Atualmente os principais fabricantes de MODs usam uma das duas seguintes abordagens em busca do MOD ideal:
MODs baseados na varredura opto-mecânica de um feixe de laser;
MODs baseados na varredura eletrônica de um sensor CCD
Na figura acima, o desenho superior mostra o sistema a laser. O laser é gerado por um diodo-laser, defletido por um espelho giratório e o feixe angular resultante é colimado (transformado num feixe paralelo) por uma ou mais lentes. Alternativamente, o laser pode ser defletido por um grupo de espelhos giratórios que produzem o feixe paralelo sem a necessidade de lentes colimadoras. O feixe paralelo intercepta a peça a ser medida, e a fração que não é obstruída pela peça é projetada num sensor de luz - normalmente um fotodiodo. Este medidor mede o tempo em que o laser não atinge o sensor. Este tempo será proporcional ao diâmetro da peça.
O desenho inferior mostra um sistema baseado em CCD. Uma fonte de luz é colimada, produzindo um feixe paralelo. Este
Cada uma destas abordagens tem seus méritos e
Estes fatores merecem comentários:
Posição da peça varia horizontalmente - Paralelismo
De maneira simplificada, se a luz gerada pela iluminação consistir somente de raios perfeitamente paralelos entre si, a sombra não terá seu tamanho alterado num movimento exclusivamente horizontal.