Turma: 2003 (Grupo 3)

Teodolito

Os teodolitos são utilizados há muito tempo na engenharia
civil sendo empregados na medição de construções, estradas e principalmente para
a medição topográfica de terrenos, e nos últimos anos têm sido muito empregados
na engenharia mecânica para a medição de equipamentos e peças de grande porte,
devido ao seu alcance, precisão e portabilidade. A utilização do teodolito na
mecânica só foi sedimentada após a comunicação destes com os computadores,
pois nos sistemas antigos só era possível obter os valores dos ângulos, e nos atuais
também são fornecidas as coordenadas em “X, Y e Z” de cada ponto em relação ao
sistema de coordenada da peça. Isso resultou nos teodolitos eletrônicos acoplados a
computadores com software de medição utilizados na atualidade.

Basicamente são dois os tipos de teodolitos, e estes apresentam
diferentes princípios de funcionamento. São eles:
- Teodolito Standard;
- Teodolito Total ou Estação Total.

O Teodolito Standard é basicamente um instrumento utilizado para
medição de ângulos (horizontal e vertical) e utiliza um telescópio para o
foco preciso do centro do alvo. Com os ângulos verticais e horizontais de dois ou
mais teodolitos em relação aos alvos e com a posição relativa entre eles, é possível
se estabelecer, através de uma triangulação, a posição dos alvos em X,Y
e Z no espaço.

O procedimento de preparação, coleta de dados e análise dos
pontos medidos (nas coordenadas do objeto) com o teodolito standard, pode ser
resumido da seguinte forma:
- Orientação mútua dos teodolitos em relação a referências no espaço, que
podem ser pontos em comum, incluindo barra de escala ou outras distâncias
conhecidas e, através de um balanceamento matemático (Bundle Adjustment),
poderão ser definidas as posições dos equipamentos em relação ao sistema de
coordenadas local e entre si;
- Transformação do sistema de coordenadas local em um sistema de
coordenadas do objeto, utilizando pontos de referência do objeto que possuam
coordenadas conhecidas. Tudo isto independente da posição e orientação do objeto;
- Coleta de dados ou de pontos já no sistema de coordenadas do objeto;
- Se necessário, executar análises de funções geométricas como círculos,
posições de eixos, direções de vetores, comparações dos valores de coordenadas
nominais com reais, análise e posicionamento de elementos (Build) e comparativo
de modelos de CAD com peças reais.

Principais características técnicas do Teodolito Standard:
- Resolução angular = 0.1”, 0.00001? ;
- Desvio Padrão conforme DIN18723, 1? = 0.5” ;
- Pode trabalhar de 2 a 8 teodolitos em conjunto;
- Armazenamento dos dados em cartão PCMCIA, memória interna ou em um PC;
- Temperaturas: - de trabalho = -20 ate 50 ?C;
- de armazenamento = -40 ate 70 ?C.

O Teodolito Total ou Estação Total é um equipamento que mede o
ângulo vertical e horizontal, como o teodolito standard, e também a distância do alvo.
A medição de distância é feita através de um raio infravermelho que sai do centro da
luneta e que ao atingir um refletor retorna para o ponto de partida,
e tomando como referência o comprimento de onda do raio infravermelho é
possível calcular a distância até o ponto medido, e através do ângulo vertical, ângulo
horizontal e da distância, um ponto pode ser especificado em coordenada
polar, e o software converte para coordenada retangular, ou seja, X, Y e Z. Os
modelos atuais podem rastrear e reconhecer automaticamente o alvo.

O procedimento de preparação, coleta de dados e análise dos
pontos medidos (nas coordenadas do objeto) com uma Estação Total é feita da
mesma forma que no Teodolito Standard, exceto o item 1 do procedimento, pois a
Estação Total já é orientada automaticamente no sistema de coordenadas local
assim que ligada, e também utiliza como referência para a distância o comprimento
de onda do raio infravermelho e não uma barra de escala.
Principais características técnicas do Teodolito Total:
- Desvio Padrão (absoluto) de 1? = 1mm;
- Precisão típica na medição de distância = ? 0.5 mm até 120 m;
- Duração da medição = 3 seg.;
- Pode trabalhar com somente um teodolito;
- Tipos de refletores: Prismas, Refletores de canto cubico (? 25 mm) e fitas
reflectivas;
- Campo de medição = 200m com fitas e até 5km com prismas;

Aplicações aeroespaciais do Teodolito

Fabricação de dispositivos através de “Virtual Mock up”
Por ser uma máquina tridimensional extremamente portátil, versátil e
precisa quando aplicado na medição de peças de grande porte, o teodolito tem
aplicação em vários setores da indústria.
Na indústria aeroespacial, um dos maiores desafios é o de reduzir
ou eliminar o número de Modelos Padrões ou “Mock-up”.O Modelo
Padrão como o nome diz, é um modelo em tamanho real que representa com
fidelidade as principais dimensões de uma peça a ser produzida, podendo atingir até
30 m de altura e 50 m de comprimento. Do Modelo Padrão são produzidos, o modelo
padrão secundário e o ferramental para produção, sendo que a produção e
montagem de várias peças simultaneamente só é possível com a fabricação de
vários modelos padrões [MÜNCH & BAERTLEIN, 1993].

Os maiores problemas ocasionados pela utilização de modelos
padrões, podem ser classificados da seguinte forma:
Tempo : - Longo tempo para fabricação de um ferramental;
- Fabricação sucessiva ao invés de simultânea de fixações e ferramental;
Precisão: - Altas tolerâncias exigidas na fabricação dos Modelos Padrões;
- Propagação de erro durante a fabricação;
Manutenção: - Verificações freqüentes da estabilidade dos Modelos Padrões;
- Alterações físicas em caso de mudança dos Modelos Padrões;
Armazenagem: - Ocupa uma grande área de armazenagem;
- Devem ser armazenados durante 20 ou 30 anos;
- Geração de serviços adicionais que geram despesas;
Estes custos podem chegar a 1/3 (um terço) do custo total
empregado em um lançamento de uma nova aeronave ou seja milhões de dólares.


Com a utilização de Teodolitos Monitorados por Computador CAT
(“Computer-Aided Theodolite”) integrados a sistemas CAD, é possível uma redução
significativa do número de Modelos Padrões, pois os ferramentais de produção
passam a ser gerados diretamente dos dados retirados do modelo CAD, que passa
a ser o modelo padrão na construção do ferramental. Esse processo é denominado
“Gageless Tooling ou Virtual Mock up”. A utilização de modelos CAD, garante que o
ferramental sempre é gerado de um Modelo Padrão mais atualizado possível. Na
utilização de modelos físicos, estes devem ser retirados da produção para eventuais
correções, o que causa uma grande perda de produção, ao passo que, modelos
CAD podem ser alterados muito mais rapidamente e a um menor custo.