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REVISTA DA MADEIRA - EDIÇÃO N°122 - JANEIRO DE 2010

Ferramenta de Corte

Desgaste de ferramentas em processo de fresamento de madeiras

Com o objetivo de obter informações rápidas e acuradas para a avaliação do desgaste de ferramentas em longas seqüências repetitivas de ensaios de fresamento em torno tubular, vem se desenvolvendo trabalhos específicos que permitem maior produtividade.

Os métodos disponíveis utilizados no laboratório de processamento de materiais da UNESP - Bauru são o projetor de perfis e o microscópio óptico acoplado a uma câmera CCD. Dentro deste contexto buscou-se uma solução satisfatória que permitisse agilidade, precisão e baixo custo para otimizar o desempenho da pesquisa principal.

Concluiu-se que a agilidade necessária ao método só poderia ser alcançada através do uso de imagens digitais que permitem a automatização do processo de mensuração através de softwares específicos, como os utilizados na área da microscopia quantitativa.

A segunda questão a ser solucionada está na definição da precisão da medição que a imagem deve permitir e conseqüentemente qual o equipamento com menor custo para a obtenção dessa imagem.

Nesse sentido estabeleceu-se como hipótese de pesquisa que : “A utilização de digitalizadores de mesa associados a softwares específicos podem substituir com vantagens o uso do projetor de perfil na mensuração do desgaste de ferramentas em operações de plainamento”.

Tendo como parâmetro o projetor de perfil que permite ampliações de 10 vezes associado ao uso de mesa de coordenadas chega-se à conclusão de que a resolução mínima equivalente seria de 0,01 mm.

Para obter-se uma precisão de centésimos de milímetros em uma imagem digital é necessário que o digitalizador reconheça 2540 pontos em uma polegada e dentre os equipamentos disponíveis escolheu-se um com resolução óptica de 2400 pontos por polegada, que fica muito próxima (95%) do valor necessário e possui preço bastante acessível no mercado.

Para a escolha ainda cabe uma observação, pois a resolução a ser considerada é a óptica já que a resolução interpolada que vem descrita nos equipamentos é obtida através de equacionamentos matemáticos que podem gerar distorções na imagem.

O princípio de funcionamento do digitalizador baseia-se na sensibilização de fotosensores pela luz refletida por um objeto que atravessa um conjunto de lentes e espelhos.

O sinal analógico obtido pelo conjunto de sensores passa por um conversor A/D para a conversão digital da informação que é transmitida via interface para o computador. Embora o princípio de funcionamento seja o mesmo, atualmente duas tecnologias principais são utilizadas nos equipamentos: o CCD (charge coupled device) e o LIDE (LED indirect Exposure).

A tecnologia CCD é a mesma apresentada por câmeras e filmadoras digitais comuns e embora permita excelente resolução apresenta inconvenientes como a possibilidade do surgimento de aberrações nos cantos da imagem e a utilização de lâmpadas de alta intensidade. A tecnologia LIDE por outro lado, devido sua construção física e utilização de luz LED, consegue minimizar esses problemas e se adequa melhor as necessidades do estudo.

Análise de imagens

O programa ImageJ foi desenvolvido pelo National Institute of Health e é disponibilizado gratuitamente em http://rsb.info.nih.gov/ij/ sendo de domínio público e constantemente aperfeiçoado através de colaboradores do mundo todo. Tem uso intensivo para análise de microscopia quantitativa sendo adequado para o trabalho com imagens digitais como as obtidas por esse estudo.

A seguir são descritas as etapas passo a passo que foram aplicadas para cada uma das ferramentas.

Inicialmente escaneriza-se a ferramenta com resolução óptica de 2400 pontos por polegada, resolução suficiente para permitir uma precisão de aproximadamente 0,0106 mm como mostra a figura 4. Para evitar-se distorções ou aberrações ópticas posiciona-se a ferramenta na região central do digitalizador, outro cuidado é com o alinhamento em relação as laterais para evitar-se problemas na sobreposição das imagens.

Através do comando “Threshold” do programa ImageJ transforma-se a imagem inicial para o modo monocromático.

Com o histograma da imagem seleciona-se os pontos de menor brilho correspondendo à área da ferramenta.

Como resultado obtém-se uma máscara que servirá como referência para a comparação com as imagens posteriores da ferramenta.

Após a série de ensaios escaneriza-se a ferramenta novamente em tons de cinza com 2400 dpi seguindo o mesmo procedimento anterior.

Sobreposição das imagens

Com o auxílio dos “pluguins” do programa Imagej é feita a sobreposição e o alinhamento das imagens inicial e final do ensaio na região da aresta cortante.

Análise da imagem

Para a correta quantificação das áreas da imagem inicialmente é necessário fazer o ajuste da escala da imagem. Utilizando o comando setscale do imagej são fornecidas as distancias em ppp e seu correspondente real em milímetros.

Ajuste de escala da imagem Na seqüência reaplica-se o comando threshold, isolando-se os pontos claros da imagem que correspondem justamente à área perdida da aresta.

Na imagem binária obtida aplica-se o comando “Analyze Particles” com os ajustes.

Como resultado obtém-se uma imagem com as bordas das áreas removidas e a quantificação dessas áreas em milímetros quadrados na forma de uma tabela, concluindo a análise.

Considerando os resultados obtidos através do projetor de perfil, cuja mensuração das áreas é feita através do somatório dos vários segmentos obtidos, verificamos grande correspondência dos valores apurados pelo método com desvios máximos da ordem de 5% entre os valores apurados . Uma outra maneira de se constatar a equivalência dos resultados é através da sobreposição da imagem digitalizada ampliada e impressa em acetato sobre a imagem do projetor de perfil, que se mostram idênticas a olho nu.

Após executar-se algumas dezenas de testes comparativos entre os resultados obtidos e a mesa de projetor de perfil concluiu-se pela eficácia do método para a pesquisa principal, embora ainda careça de experimentação complementar para validação estatística.

Para o presente estudo mostrou-se vantajosa sua utilização, pois o método revelou-se bem mais ágil e os resultados independentes da habilidade do operador, minimizando a possibilidade de erro, o que vem comprovar a hipótese inicial de pesquisa.

Conclui-se também que os custos envolvidos são baixos, adequados a proposta inicial do trabalho.

Entretanto é importante observar que este método limita-se a análise de ferramentas para plainamento, cuja superfície que forma a aresta cortante pode ser alinhada com a superfície do digitalizador.

Em uma perspectiva de continuidade, serão buscadas formas de análise de outras geometrias de ferramentas e o desenvolvimento de um software específico que possibilite uma maior automatização do processo.

Autores: Alexandre J. Duarte de Souza (ajsouza@hotmail.com); Marcos Tadeu T.Gonçalves (tadeu@itapeva.unesp.br) - Universidade Estadual Paulista – Campus Itapeva Ulisses Frazão de O. Tibúrcio (ulisses@feb.unesp.br) - Universidade Estadual Paulista – Campus Bauru.