Further development of a laser measurement system for machine tool testing

Abstract

Este relatório visa explanar o trabalho realizado durante o estágio na cidade de Aachen na Alemanha no laboratório WZL da universidade RWTH Aachen, detentora de um dos melhores cursos de engenharia mecânica da Alemanha. Este estágio teve duração de 10 meses, entre setembro de 2013 e junho de 2014. O estágio foi caracterizado como projeto final de curso, que tem como sua função validar a disciplina obrigatória de mesmo nome para o curso de Engenharia de Controle e Automação da Universidade Federal de Santa Catarina. O WZL der RWTH Aachen têm como uma de suas áreas de atuação o ramo de metrologia e qualidade do controle de fabricação. Existem muitos processos de fabricação metal mecânica analisados e estudados pelo laboratório, dentre eles o processo de fresamento e o teste do alinhamento da ferramenta de corte desse tipo de máquinas. São estudados vários métodos inovadores para tornar o teste alinhamento da ferramenta de corte mais rápido e eficiente, reduzindo custos. Dentre esses métodos, foi proposto um novo método de teste do alinhamento da ferramenta de corte, englobando um sistema absoluto de medição a laser por interferometria existente no laboratório, conceitos de um sistema de medição desenvolvido no Linear Collider Alignment and Survey (LiCAS) e um sensor PSD (Position Sensitive Detector), capaz de medir a posição do laser. Diante dessa proposta, foram realizados estudos no campo de interferometria para a concepção de um esquema que possibilitasse realizar as medições requisitadas envolvendo os conceitos anteriormente citados. Com a concepção de um esquema, foram pesquisados os componentes a serem comprados que satisfizessem os requisitos mínimos de desempenho. Após a compra dos equipamentos, o sistema foi montado juntamente com os componentes já existentes. Porém, necessitou-se da elaboração de um processo de calibração para o sensor PSD, o que não foi previsto no primeiro cronograma e acabou causando um leve atraso. Foi desenvolvido um software na linguagem NI LABview para realizar a leitura do sensor PSD no computador e sua calibração.Os dados da calibração tornaram possível ver em qual condição o sensor PSD desenvolvia melhor desempenho e pôde ser levado em conta para a montagem do esquema final. A partir disso, métodos para a validação das medições realizadas pelo sistema desenvolvido foram desenvolvidos e analisados.

This report aims to explain about the work done during the internship in Aachen, Germany at the Laboratory of the Machine Tools and Production Engineering (WZL) RWTH Aachen University, owner of one of the best mechanical engineering graduation course from Germany. This internship lasted 10 months, from September of 2013 to June of 2014. This internship was made for the final course project chair of the Control and Automation Engineering graduation course of the Federal University of Santa Catarina. The Laboratory of the Machine Tools and Production Engineering (WZL) RWTH Aachen studies in one of his interest areas metrology and quality control manufacturing. There are a lot of metalworking manufacturing processes being studied and analyzed by the laboratory, the milling process and the test of the alignment of the cutting tool are among them. A lot of innovative methods for testing faster and more accurate the alignment of the cutting tool are being studied in order to reduce costs and improve quality. Among these methods, it was proposed a new test method to check the alignment of the cutting tool using an existent absolute laser interferometry measurement system, concepts from a measurement system developed by the Linear Collider Alignment and Survey (LiCAS) and a PSD (Position Sensitive Detector) sensor, able to measure the laser position. With this new proposal, studies were conducted in the field of interferometry to design a scheme that would allow performing the required measurements involving the concepts mentioned above. With a scheme developed, components that fulfilled the necessary performance requirements were searched to be purchased. After the purchase of the equipment, the system was assembled together with the existing components. However, it was needed to prepare a calibration process for the PSD sensor, which was not specified in the first schedule and ended up causing a slight delay. A Software in LabVIEW language for reading the PSD sensor on the computer and calibration was developed.