Technique de mesure

Aussi précis que nécessaire…

telle est l’exigence de nos clients envers notre processus de fabrication. Une exigence qui doit être contrôlée et vérifiée dans la salle de mesure par la mesure des longueurs, des angles, de la forme et des surfaces, c’est-à-dire par la mesure de la géométrie des pièces moulées. C’est surtout dans le cadre du premier échantillonnage, qui réunit pour la première fois les souhaits des clients, les idées de conception et le résultat de fabrication dans le processus de création du produit, que des informations sur la qualité de nos produits et processus sont fournies sous forme de données de mesure et de contrôle, qui constituent la base de notre travail quotidien en matière de qualité.

Au tournant du millénaire et avec le passage désormais quasi généralisé aux ensembles de données 3D, on constate un bouleversement considérable dans la technologie utilisée, mais aussi dans les données de référence et l’évaluation des résultats. Depuis plus de 200 ans, les constructions anciennes reposent sur des dessins dans lesquels sont indiquées les données les plus importantes, telles que la longueur totale, l’épaisseur de paroi à différents endroits, le diamètre d’une ouverture et la position centrale de l’ouverture par rapport à un bord de référence.

Les valeurs mesurées étaient déterminées directement à l’aide d’un pied à coulisse, d’un gabarit de rayon, d’un traceur et d’une règle de mesure, puis inscrites dans des tableaux et comparées dimension par dimension aux tolérances admissibles de la norme. Cette technique plutôt coûteuse conduit, notamment dans un contexte de limitation des coûts, à limiter les dimensions à vérifier à l’essentiel. De nombreuses zones d’ s ne sont pas mesurées afin d’éviter des efforts de mesure superflus. L’indication « tous les rayons non mesurés > 5 mm », qui répond aux exigences et aux possibilités du procédé de fabrication de la fonte en sable, ou l’indication d’épaisseurs de paroi minimales et de sections minimales pour les épaisseurs de bride sans limite maximale explicite facilitent la collaboration à long terme entre la fonderie et le client.

Technologie de mesure 3D

Cela a changé avec le « monde merveilleux de la CAO 3D ». Le système exige le dimensionnement de chaque détail, qu’il soit fonctionnel ou non pour le composant. Il en résulte des contrôles dimensionnels qui augmentent surtout les efforts et les coûts, tant pour le fondeur que pour le fabricant et le client final. Cela signifie qu’un dimensionnement raisonnable et limité, éventuellement complété par des représentations 2D supplémentaires du jeu de données 3D, représente un nouveau défi pour le concepteur. L’évaluation modérée des représentations 3D les plus colorées des valeurs mesurées apporte une nouvelle dimension jusqu’alors inconnue.

La technologie de mesure par coordonnées (tactile ou optique (laser)) est aujourd’hui à la pointe de la technique. Sans elle, il serait difficile de vérifier le respect des tolérances des composants, qui ont tendance à être de plus en plus petites. La possibilité d’automatiser entièrement un processus de contrôle avec une grande répétabilité, depuis l’enregistrement des valeurs mesurées jusqu’à la transmission des données de contrôle à un système CAQ supérieur, en passant par l’évaluation, constitue un avantage supplémentaire.

Le principe de mesure

Le principe de mesure diffère fondamentalement des méthodes de mesure directes conventionnelles telles que le pied à coulisse ou le traceur de hauteur. La forme d’une pièce est décrite à l’aide d’éléments géométriques de substitution (par exemple, cercle, ligne droite) qui sont ajustés aux points de mesure tridimensionnels préalablement déterminés de la surface du composant. Par exemple, pour déterminer la caractéristique de contrôle « diamètre extérieur » d’une pièce ronde, la machine enregistre un certain nombre de points d’objet répartis uniformément sur le pourtour du composant. À partir de ces valeurs mesurées, un logiciel d’évaluation calcule ensuite l’élément de forme de remplacement « cercle ». Le résultat de mesure obtenu correspond alors au diamètre de ce cercle.

Coordonnées de surface 3D

La numérisation est la première étape, et aussi la plus importante, du contrôle des composants à l’aide de la technologie de mesure optique 3D. Dans ce contexte, le terme « numérisation » désigne un procédé de description d’objets de mesure à l’aide de coordonnées de surface 3D dans l’espace. Afin de pouvoir saisir avec suffisamment de précision même les formes complexes, il est nécessaire d’enregistrer autant de points d’objet que possible à faible distance les uns des autres. La description tridimensionnelle d’une surface à l’aide de nombreux points, pouvant atteindre plusieurs millions dans certains cas, est également appelée « nuage de points ». Plus la distance entre les points est faible, plus la surface d’un corps peut être représentée avec précision.

Système de mesure optique 3D

Dans son principe de base, la technique classique de mesure par coordonnées ne diffère que très peu d’un système de mesure optique 3D. Les deux procédés s’appuient sur des points d’objet définis dans un système de coordonnées tridimensionnel pour calculer les dimensions et déterminer la forme. Cependant, le type d’enregistrement des points d’objet, le nombre de points d’objet ainsi que les possibilités d’évaluation et de représentation des résultats de mesure sont très différents.

Ensemble de données 3D

Au final, l’ordinateur génère un ensemble de données 3D à partir du nuage de points mesurés, qui est comparé à l’ensemble de données de base issu de la conception. Les écarts sont indiqués en couleur. La distinction susmentionnée entre « important » et « sans importance » ( ), familière à tout utilisateur d’un pied à coulisse, est souvent omise et peut entraîner des modifications totalement inutiles, des retards et des démarrages de production tardifs. Cette évaluation, qui peut varier d’un secteur à l’autre, entre un carter de turbine en Ni-Resist et une charnière de capote en EN-GJS-400-15, voire entre des composants de construction identique mais fabriqués dans des matériaux différents, est venue s’ajouter aux tâches de l’assurance qualité.