O modo de produção vigente exige cada vez mais rapidez, precisão e eficiência nos processos. Em resposta a essas tendências, constituem-se desafios à área de Metrologia a obtenção de sistemas de medição e algoritmos de avaliação de erros mais precisos; a avaliação de incertezas com precisão; e a execução de medições com rapidez. Neste trabalho apresenta-se um Sistema Automatizado de medição para avaliação dos desvios de forma e orientação de componentes. O sistema é baseado na utilização de um robô industrial com seis graus de liberdade e sensores de deslocamento do tipo LVDT. O emprego de sistemas como o proposto para a avaliação de desvios geométricos está condicionado à utilização de um modelo matemático de separação de erros, uma vez que a acurácia de posicionamento e a repetibilidade dos robôs disponíveis atualmente não são adequadas à medição de grandezas micrométricas. Além da aplicação do modelo de separação de erros, este trabalho inclui a elaboração modelos e rotinas de processamento de dados para a avaliação de desvios geométricos. Sistemas similares desenvolvidos foram aplicados principalmente à medição de desvios de retilineidade, e em alguns casos, circularidade. Neste trabalho, buscou-se ampliar o escopo de aplicações deste tipo de sistema, de forma a abranger não só a avaliação dos desvios de retilineidade, mas também a avaliação dos desvios de planicidade e perpendicularismo. Além disso, o enfoque da pesquisa foi dirigido à avaliação do desempenho do sistema e do modelo de separação de erros, por meio da realização de testes experimentais com três peças distintas e por meio de análise comparativa com sistemas convencionais de medição. Os resultados obtidos comprovaram a eficiência do sistema proposto, que destacou-se também por apresentar boa repetibilidade. / The current production system demands fast, efficient and precise processes. In order to address these issues, most of the research efforts in the Metrology area have been focused into the development of faster and more accurate measuring systems as well as into the definition of methods to better evaluate uncertainties in measurement. This work presents an automated system for the evaluation of form and orientation deviations of mechanical components. A six-degree-of-freedom industrial robot and LVDT sensors are used to take the measurements. The implementation of the proposed system depends on the application of a mathematical model for error separation since the accuracy of positioning and repeatability presented by the currently available industrial robots are not suitable for measuring micrometric deviations. Besides the application of the error separation model, this work also includes the development of data processing algorithms for the evaluation of geometrical deviations. Few similar systems to the proposed one were developed and applied mainly for straightness and, in some cases, roundness measurements. This work aimed at broadening the range of applications of this kind of measuring systems, making them suitable for the evaluation of flatness and orthogonality deviations. Additionally, the focus of the research was set to the performance evaluation of the system and the error separation model. In order to do that, experimental tests with three different parts were carried out. The values found were compared to the values of the deviations measured with conventional GD&T practice. The obtained results showed the efficiency of the proposed system, which also presented good repeatability.

Sistemas dedicados de medição são especialmente recomendados para a inspeção repetida de uma característica mecânica. Entretanto, instrumentos e sistemas de medição apresentam erros que deterioram o resultado da inspeção. Tal circunstância demanda a aplicação de técnicas de separação de erros que viabilizem o desacoplamento dos erros induzidos pelo sistema de medição daqueles apresentados pelas peças medidas. Este trabalho tem por objetivo apresentar um sistema automatizado e dedicado à medição de erros de retilineidade e circularidade em componentes mecânicos. Um robô industrial foi empregado para operar dispositivos de medição específicos para cada tipo de medida. Entretanto, robôs industriais apresentam erros de posicionamento relativamente grandes que impedem a utilização do sistema de coordenadas do equipamento como referência para medições precisas. Para minimizar o efeito dos erros do sistema de medição sobre o valor medido, foram aplicadas técnicas multi-sensoriais de separação de erros. Na medição do erro de retilineidade, uma nova abordagem foi desenvolvida para minimizar a influência do erro de posicionamento axial dos sensores, que constitui a maior fonte de erros no processo de desacoplamento. Foram realizadas simulações computacionais e testes experimentais aplicados à medição do erro de retilineidade e de circularidade de vários artefatos que comprovaram a efetividade da metodologia utilizada. / Dedicated measuring systems are particularly recommended for the repetitive inspection of a mechanical feature. However, measuring instruments and systems present errors that deteriorate the result of the inspection. Such a circumstance demands the application of error separation techniques that perform decoupling of errors induced by the measuring system from part errors. This work aims to present an automated measuring system that is dedicated to the task of inspecting straightness and roundness errors in mechanical components. An industrial robot was employed to operate specific measuring devices for each measurement. However, industrial robots present relatively large positioning errors that prevent the use of their coordinate system as a reference to accurate measurements. In order to minimize the effect of the measuring system on the measured value, multi-probe error separation techniques were employed. On the straightness measurement, a new approach was developed to minimize the influence of the axial positioning error of the sensors, which consist of the major error source on the decoupling process. Computational simulations and experimental straightness and roundness tests were accomplished for various artefacts, which confirmed the effectiveness of the employed methodology.

Sistemas dedicados de medição são especialmente recomendados para a inspeção repetida de uma característica mecânica. Entretanto, instrumentos e sistemas de medição apresentam erros que deterioram o resultado da inspeção. Tal circunstância demanda a aplicação de técnicas de separação de erros que viabilizem o desacoplamento dos erros induzidos pelo sistema de medição daqueles apresentados pelas peças medidas. Este trabalho tem por objetivo apresentar um sistema automatizado e dedicado à medição de erros de retilineidade e circularidade em componentes mecânicos. Um robô industrial foi empregado para operar dispositivos de medição específicos para cada tipo de medida. Entretanto, robôs industriais apresentam erros de posicionamento relativamente grandes que impedem a utilização do sistema de coordenadas do equipamento como referência para medições precisas. Para minimizar o efeito dos erros do sistema de medição sobre o valor medido, foram aplicadas técnicas multi-sensoriais de separação de erros. Na medição do erro de retilineidade, uma nova abordagem foi desenvolvida para minimizar a influência do erro de posicionamento axial dos sensores, que constitui a maior fonte de erros no processo de desacoplamento. Foram realizadas simulações computacionais e testes experimentais aplicados à medição do erro de retilineidade e de circularidade de vários artefatos que comprovaram a efetividade da metodologia utilizada. / Dedicated measuring systems are particularly recommended for the repetitive inspection of a mechanical feature. However, measuring instruments and systems present errors that deteriorate the result of the inspection. Such a circumstance demands the application of error separation techniques that perform decoupling of errors induced by the measuring system from part errors. This work aims to present an automated measuring system that is dedicated to the task of inspecting straightness and roundness errors in mechanical components. An industrial robot was employed to operate specific measuring devices for each measurement. However, industrial robots present relatively large positioning errors that prevent the use of their coordinate system as a reference to accurate measurements. In order to minimize the effect of the measuring system on the measured value, multi-probe error separation techniques were employed. On the straightness measurement, a new approach was developed to minimize the influence of the axial positioning error of the sensors, which consist of the major error source on the decoupling process. Computational simulations and experimental straightness and roundness tests were accomplished for various artefacts, which confirmed the effectiveness of the employed methodology.

O modo de produção vigente exige cada vez mais rapidez, precisão e eficiência nos processos. Em resposta a essas tendências, constituem-se desafios à área de Metrologia a obtenção de sistemas de medição e algoritmos de avaliação de erros mais precisos; a avaliação de incertezas com precisão; e a execução de medições com rapidez. Neste trabalho apresenta-se um Sistema Automatizado de medição para avaliação dos desvios de forma e orientação de componentes. O sistema é baseado na utilização de um robô industrial com seis graus de liberdade e sensores de deslocamento do tipo LVDT. O emprego de sistemas como o proposto para a avaliação de desvios geométricos está condicionado à utilização de um modelo matemático de separação de erros, uma vez que a acurácia de posicionamento e a repetibilidade dos robôs disponíveis atualmente não são adequadas à medição de grandezas micrométricas. Além da aplicação do modelo de separação de erros, este trabalho inclui a elaboração modelos e rotinas de processamento de dados para a avaliação de desvios geométricos. Sistemas similares desenvolvidos foram aplicados principalmente à medição de desvios de retilineidade, e em alguns casos, circularidade. Neste trabalho, buscou-se ampliar o escopo de aplicações deste tipo de sistema, de forma a abranger não só a avaliação dos desvios de retilineidade, mas também a avaliação dos desvios de planicidade e perpendicularismo. Além disso, o enfoque da pesquisa foi dirigido à avaliação do desempenho do sistema e do modelo de separação de erros, por meio da realização de testes experimentais com três peças distintas e por meio de análise comparativa com sistemas convencionais de medição. Os resultados obtidos comprovaram a eficiência do sistema proposto, que destacou-se também por apresentar boa repetibilidade. / The current production system demands fast, efficient and precise processes. In order to address these issues, most of the research efforts in the Metrology area have been focused into the development of faster and more accurate measuring systems as well as into the definition of methods to better evaluate uncertainties in measurement. This work presents an automated system for the evaluation of form and orientation deviations of mechanical components. A six-degree-of-freedom industrial robot and LVDT sensors are used to take the measurements. The implementation of the proposed system depends on the application of a mathematical model for error separation since the accuracy of positioning and repeatability presented by the currently available industrial robots are not suitable for measuring micrometric deviations. Besides the application of the error separation model, this work also includes the development of data processing algorithms for the evaluation of geometrical deviations. Few similar systems to the proposed one were developed and applied mainly for straightness and, in some cases, roundness measurements. This work aimed at broadening the range of applications of this kind of measuring systems, making them suitable for the evaluation of flatness and orthogonality deviations. Additionally, the focus of the research was set to the performance evaluation of the system and the error separation model. In order to do that, experimental tests with three different parts were carried out. The values found were compared to the values of the deviations measured with conventional GD&T practice. The obtained results showed the efficiency of the proposed system, which also presented good repeatability.