O desempenho metrológico de uma Máquina de Medir a Três Coordenadas (MM3C) está relacionado com a sua capacidade de medir peças com a precisão requerida ou desejada. No entanto, como todo instrumento de medição, essas máquinas possuem erros que afetam as medições gerando o que se convencionou chamar de erros volumétricos. Tais erros podem ser obtidos através de modelos matemáticos que descrevem como os erros individuais de todos os componentes da MM3C se combinam por todo o volume de trabalho. Atualmente, no modelamento dos erros, adota-se a independência entre os erros individuais, entretanto, se analisada a geometria estrutural da máquina, verifica-se que existe dependência entre os erros de retilineidade e os erros angulares. O objetivo deste trabalho é expressar o erro angular em função do erro de retilineidade, possibilitando assim minimizar o número de calibrações necessárias e, consequentemente, o tempo de máquina parada requerido para o levantamento do seu comportamento metrológico. Para que se pudesse atingir o objetivo proposto, foram levantados os erros de retilineidade e os angulares de uma Máquina de Medir a Três Coordenadas da marca Brown & Sharp do tipo Ponte Móvel. Com esses dados e o conhecimento da geometria da máquina, os erros angulares foram equacionados, calculados e comparados com os obtidos experimentalmente. / The metrological performance of a Three Coordinate Measuring Machines (CMM) is related to the capacity of measuring workpieces with a required precision. As every measurement instrument, these machines undergo the effects of internal and external factors that affect the measurement, generating what has been denominated as volumetric errors. Such errors can be obtained through a mathematical model that simulates how the individual errors of the CMM are combined and propagated to any point within the machine working volume. Usually, the independence among the individual errors is adopted when the machine error model is built. However, if the machine geometry is analyzed, the dependence between the straightness error and the angular error can be noted. The objective of this work is to express the angular error as a function of the straightness error. The formulation proposed in this work to express this correlation minimizes the number of calibrations necessary to evaluate the machine behavior. A Brown & Sharp Moving Bridge Coordinate Measuring Machine was used for the experimental evaluation. With this data set and knowing the machine geometry, a mathematical expression relating straightness and angular error was obtained. The calculated error values were then compared with the errors experimentally measured.

O desempenho metrológico de uma Máquina de Medir a Três Coordenadas (MM3C) está relacionado com a sua capacidade de medir peças com a precisão requerida ou desejada. No entanto, como todo instrumento de medição, essas máquinas possuem erros que afetam as medições gerando o que se convencionou chamar de erros volumétricos. Tais erros podem ser obtidos através de modelos matemáticos que descrevem como os erros individuais de todos os componentes da MM3C se combinam por todo o volume de trabalho. Atualmente, no modelamento dos erros, adota-se a independência entre os erros individuais, entretanto, se analisada a geometria estrutural da máquina, verifica-se que existe dependência entre os erros de retilineidade e os erros angulares. O objetivo deste trabalho é expressar o erro angular em função do erro de retilineidade, possibilitando assim minimizar o número de calibrações necessárias e, consequentemente, o tempo de máquina parada requerido para o levantamento do seu comportamento metrológico. Para que se pudesse atingir o objetivo proposto, foram levantados os erros de retilineidade e os angulares de uma Máquina de Medir a Três Coordenadas da marca Brown & Sharp do tipo Ponte Móvel. Com esses dados e o conhecimento da geometria da máquina, os erros angulares foram equacionados, calculados e comparados com os obtidos experimentalmente. / The metrological performance of a Three Coordinate Measuring Machines (CMM) is related to the capacity of measuring workpieces with a required precision. As every measurement instrument, these machines undergo the effects of internal and external factors that affect the measurement, generating what has been denominated as volumetric errors. Such errors can be obtained through a mathematical model that simulates how the individual errors of the CMM are combined and propagated to any point within the machine working volume. Usually, the independence among the individual errors is adopted when the machine error model is built. However, if the machine geometry is analyzed, the dependence between the straightness error and the angular error can be noted. The objective of this work is to express the angular error as a function of the straightness error. The formulation proposed in this work to express this correlation minimizes the number of calibrations necessary to evaluate the machine behavior. A Brown & Sharp Moving Bridge Coordinate Measuring Machine was used for the experimental evaluation. With this data set and knowing the machine geometry, a mathematical expression relating straightness and angular error was obtained. The calculated error values were then compared with the errors experimentally measured.

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.