Reduzir o erro de lobing da sonda em caraterísticas curvas (sem transformar a sua CMM numa máquina de adivinhação)

Se alguma vez mediu um furo, uma esfera ou um raio suave e pensou:

“Porque é que esta curva ‘perfeita’ parece ligeiramente... trilobada?”

Não está a imaginar coisas. Esse padrão muitas vezes vem de erro de lobagem-um comportamento de acionamento dependente da direção, comum em apalpadores cinemáticos (com interrutor mecânico). Em termos simples: a sonda não dispara exatamente com a mesma deflexão em todas as direcções, pelo que a superfície medida pode apresentar uma subtil assinatura “triangular / de três lóbulos”.

Este blogue é sobre reduzir a formação de lóbulos, nomeadamente em elementos curvos (furos, cilindros, esferas, filetes, grandes raios) - onde a combinação de alterações da superfície normal + mudanças de direção do disparo da sonda faz com que o lobing apareça alto e bom som.

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O que é realmente o lobing (e porque é que as caraterísticas curvas o expõem)

O mecanismo principal

Os apalpadores cinemáticos por contacto utilizam um mecanismo de comutação mecânico. A força de acionamento necessária pode variar com a direção de apalpação, criando pequenos erros de forma, normalmente designados por “lobing”.”

Porque é que as curvas “aumentam” o lobing

Num plano plano, pode muitas vezes aproximar-se com um único vetor consistente e safar-se.

Num elemento curvo:

• cada ponto de contacto tem uma normal de superfície diferente
• o seu vetor de aproximação pode variar involuntariamente
• flexão da caneta e alteração do comportamento do pré-curso com a direção

E porque a pré-viagem é afetada por direção de disparo, velocidade de disparo e comprimento/esbelteza da caneta, A sua curva torna-se uma tela perfeita para o lobing pintar.

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A ideia “DeepMind”: o lobing não é um ruído aleatório - é uma forma que se repete

Eis a mudança de mentalidade que supera os conselhos genéricos da concorrência:

O lobing é frequentemente uma assinatura estável e dependente da direção.
Isso significa que pode:

1. evitar mudar a direção do gatilho, para que o erro se mantenha consistente e seja anulado (ou, pelo menos, não crie forma), ou
2. modelar/compensar o comportamento direcional da sonda, e o sistema corrige-o.

A maior parte das lojas não faz nem uma coisa nem outra - limita-se a “tirar mais pontos” e espera.

Mais pontos podem, de facto, fazer com que um padrão de lóbulo pareça mais credível.

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Passo 1: Confirmar que se trata de lobing (e não de outra coisa)

Antes de “corrigir o lobing”, faça uma verificação rápida da sanidade mental:

• Voltar a medir a mesma curva com o mesmo programa e comparar os resultados. Se a forma for repetível, é provável que seja sistemática (lobing/pré-viagem) e não aleatória.
• Se a forma da sua caraterística se assemelhar a um padrão estável de vários lóbulos, isso está de acordo com o comportamento da sonda cinemática dependente da direção descrito na literatura.

Se for não repetível, suspeito:

• agulha solta, problemas de montagem, danos causados por colisão, contaminação, problemas de recolocação (estes não criam uma “assinatura de lóbulo” consistente)

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Etapa 2: Reduzir a causa principal (melhores correcções ROI)

1) Diminuir a velocidade do toque (sim, a sério)

Uma maior velocidade do gatilho pode aumentar o pré-curso, e o pré-curso varia com a direção - exatamente aquilo de que se alimenta o lobing.

Regra da loja:
Para caraterísticas curvas críticas, utilize uma velocidade de toque mais lenta e consistente do que a velocidade de inspeção geral.

2) Encurtar e endurecer a pilha de agulhas

As pontas mais compridas ou finas aumentam os efeitos de pré-curso e de deflexão da caneta.

Movimentos práticos:

• utilizar o estilete mais curtohttps://cnc-probe.com/cnc-probes-stylus/ que limpa a parte
• reduzir as barras de extensão
• evitar aglomerados de agulhas pesados, exceto se necessário

3) Considerar a tecnologia de sonda se o lobing for uma dor recorrente

A Renishaw descreve explicitamente que as “sondas padrão” que utilizam um interrutor mecânico podem apresentar lóbulos, e que as sondas sensíveis à deformação (por exemplo, TP200) são concebidas para ultrapassar esse problema de variação de direção. https://cnc-probe.com/cnc-touch-probes/

Não é necessário substituir tudo - mas se a sua empresa vive de uma forma apertada de furos/esferas, esta é uma das poucas alterações que pode reduzir o lobing na fonte.

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Etapa 3: Programar tácticas para caraterísticas curvilíneas (onde ocorre a maioria das vitórias)

Tática A: Manter o vetor de abordagem consistente sempre que possível

Se se aproximar sempre de uma superfície com o mesma orientação da sonda, Se o ajuste for feito de forma mais rápida, reduz-se a alteração do comportamento direcional da sonda entre pontos - o que significa uma forma menos “lobulada” no ajuste. Esta é uma prática comum no mundo real entre os utilizadores de sondas CMM/CNC. https://cnc-probe.com/cnc-touch-probes/

Como aplicar este produto nas curvas:

• Para um diâmetro/cilindro, A Comissão Europeia, por exemplo, prefere uma estratégia em que a sonda se aproxima dos pontos utilizando uma orientação consistente da cabeça e vectores de aproximação controlados (em vez de “qualquer vetor que o software escolha”).
• Para um esfera, Evite misturar direcções de abordagem radicalmente diferentes, a menos que esteja a mapear intencionalmente o comportamento.

Tática B: Utilizar mais ângulos de cabeça - mas apenas se se qualificar corretamente

Rodar a cabeça para manter a direção da sonda favorável pode ajudar, mas apenas se a sua qualificação corresponder à forma como mede.

Os testes de desempenho de sondagem do tipo ISO envolvem explicitamente a sondagem em várias orientações numa esfera (porque a direção é importante).

Tradução para o chão de fábrica:
Se medir um furo com 3-5 ângulos de cabeça diferentes, qualifique esses ângulos corretamente e verifique com um programa de teste de esfera que se assemelhe ao seu padrão de medição.

Tática C: Não “pulverizar e pulverizar” pontos à volta de uma curva

Tomar muitos pontos uniformemente em torno de um furo pode realmente reconstruir a forma do lóbulo lindamente.

Em vez disso:

• Utilização pontos suficientes para a estabilidade, mas concentre-se em física de sondagem coerente
• Se precisar de dados densos para a forma, considere estratégias de digitalização (se disponíveis) ou sondagem controlada de orientação múltipla com validação

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Etapa 4: Qualificação e compensação (a solução adulta)

Qualificar como se mede (não como no slide de formação)

O seu software de metrologia necessita de uma calibração/qualificação exacta da ponta de prova para saber a localização e o diâmetro da ponta antes da medição.

Mas “qualificado” não significa “à prova de lóbis”.”

O que realmente ajuda:

• Qualificar as pontas de sonda e as orientações que irá utilizar para a curva
• Utilize padrões de qualificação que representem as direcções que irá sondar em programas reais

Construa um “mapa de erros” se tiver de atingir uma forma ultra-rigorosa

Existe investigação comprovada sobre compensação de erros do apalpador por contacto utilizando modelos de erro de sonda generalizados e até abordagens de redes neuronais - relatando uma redução significativa do erro em alguns casos.

No mundo real, é possível fazer uma versão simplificada:

1. Medir uma esfera de referência de alta qualidade com o seu próprio estilete e estilo de programa
2. Observe os desvios direcionais (a sua “assinatura”)
3. Utilizar funcionalidades de software ou pós-processamento (quando validado) para corrigir o desvio sistemático de direção

É um esforço maior do que abrandar e encurtar o estilete - mas é assim que se ganha quando se está a perseguir a forma nos microns de um dígito.

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Um SOP simples para reduzir a formação de lóbulos nos furos/rádios (copiar isto)

Quando a forma de uma caraterística curva é importante (furos, esferas, raios):

1. Velocidade de toque: definir uma velocidade consistente mais lenta (não misturar velocidades dentro da mesma caraterística)
2. Caneta: a configuração mais curta e mais rígida que permite ultrapassar o elemento
3. Vectores de aproximação: manter a direção/orientação coerente sempre que possível
4. Ângulos de cabeça: se utilizar várias orientações, qualificar essas orientações e validar com uma rotina de esfera
5. Verificação: efetuar uma verificação da esfera de referência utilizando o mesmo estilo de sondagem para ver se o lóbulo diminui ou apenas muda de forma

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A maior armadilha: “Nós corrigimos o lobing” vs “Nós mudámos o lobing”

É possível mudar:

• a fase dos lóbulos
• a amplitude
• onde aparece o pior desvio

... sem melhorar a verdade.

É por isso que o pensamento ao estilo ISO trata o desempenho da sondagem como estando interligado com o sistema CMM e baseia-se em artefactos de teste como esferas e sondagem multi-orientação para verificação.

Na prática:
Qualquer “correção” do lobing deve ser confirmada por um teste de artefactos repetível e uma comparação antes/depois.