Métrologie : la tendance sur

Plus de données,plus rapidement,plus simplement Sans contact

Les systèmes de mesure optiqueou vidéo numérique conviennent par-ticulièrement au contrôle de piècesdélicates. Ils réalisent des mesures pré-cises et ne déforment pas les pièces.Grâce à la diversité de produits pro-posés par les nombreux acteurs dumarché, il est aujourd’hui facile de trou-ver la bonne solution pour tout type

Que proposent les fabricants,quels sont les nouveautés dans

ce domaine ? Comment faire pourobtenir des pièces sans défaut avecun contrôle non invasif et sans ralentirla production ? Lors du salon Micro-nora, au dire des fabricants eux mêmeune tendance lourde du marché seraitd’aller de plus en plus vers un contrôle« bord de ligne » c’est-à-dire directe-ment dans l’atelier au plus près de lachaîne de production. Le but est degagner du temps sur le processus decontrôle mesure, sans avoir à sortir lespièces de l’atelier et, bien sûr, antici-per l’apparition d’un défaut au plus

tôt dans la fabrication afin de réaliserl’économie de pièces rebutées. Cesopérations deviennent de plus en plussimples grâce aux évolutions constan-tes apportées par les spécialistes dela mesure ces 10 dernières années.Leurs machines de contrôle 2D et 3Dtant en géométrie qu’en état de sur-face se contentent d’une ambianceatelier pour réaliser des mesures degrande précision. En effet, toutes cesmachines sont capables de compenserles importantes différences de tempé-rature de l’atelier avec une bonne fia-bilité et une bonne répétabilité (fidé-lité) des mesures.

Dans tous processus de fabrication, un contrôle mesure des pièces en fin de production oumieux en cours de production est indispensable, pour atteindre les niveaux de qualité descahiers des charges de plus en plus stricts des donneurs d’ordres. Par ailleurs l’augmentationdes cadences de production, imposée par l’amélioration constante de la productivité, obligeles bureaux des méthodes à se poser la question « contrôle en laboratoire ou directement

sur la ligne production ? »

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Les acteurs de la métrologie connaissent bien la citationde Peter Drucker « if you can not measure it, you can not

improve it » (On ne peut améliorer ce qu’on ne peut mesurer).Ici un contrôle avec contact sur MMT Duramax de Carl Zeiss.

Machine HD de haute précision

Précision meilleure que 0,5μm*

Caméra 12MP

Optique bi-télécentrique

Éclairage épiscopique collimaté

Possibilité de 4 zooms sélectionnables

Fonction Best Fit, multi DXF avec analyse et représentation des écarts

Une multitude de fonctions disponiblesNous contacter au :

*Pour un champ de 6,45 x 4,6mm en zoom 4

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de contrôle. L’apparition ces dernières années de caméras àhaute résolution et la croissante exponentielle des capacités decalcul des logiciels de traitement d’image ont permis de créer desmachines de mesure sans contact 2D et 3D très performantes.Elles peuvent mesurer en automatique, de manière très précise etsans intervention humaine.

Ayonis produit en France ses machines de mesure et les logi-ciels associés. Le constructeur a su capitaliser sur ses 25 ansd’expérience dans la métrologie par vision et propose des pro-jecteurs de profil numériques 2D et des systèmes de mesureautomatiques 3D multicapteurs. Les modèles ICM permettenten un simple déposé de pièces, quelles que soient leur position,et de réaliser une mesure en une seconde.

Baty est depuis les années 30, fabricant d’appareils demesure destinés aux entreprises industrielles produisant despièces mécaniques, électroniques ou plastiques. Dans sa gamme,la petite machine de mesure 2D sans contact VμMaster est laplus simple et très performante dans sa catégorie. Elle peutmesurer des pièces de 400 mm x 300 mm, en manuel ou enautomatique avec un scanning haute vitesse de 5000 point/sec.

Hexagon Metrology possède 20 unités de fabrication, 70centres de précision dédiés au SAV et plus de 100 partenairesde distribution sur les cinq continents dédiés à la métrologie. Cespécialiste propose de nombreuses solutions de mesure sanscontact : des scanners laser, des scanners à lumière blanche etdifférents palpeurs optiques. La solution HP-O présente unenouvelle technologie de scanning pour des machines de mesuretridimensionnelles (MMT) fixes, basée sur la mesure de distanceoptique interférométrique à modulation de fréquence. Elle effec-tue ainsi des mesures sans contact à grandes vitesses. Un capteuroptique rapide associe la précision et la fiabilité d’un palpeurtactile à une plage de mesure étendue tout en offrant des perfor-mances de collecte de données plus élevées. Hexagon proposeaussi une nouvelle série innovante de palpeurs inductifs sans filfabriqués par TESA. Ces produits se distinguent par une robus-tesse et une stabilité hors pair lors du transfert de données. Ilsgarantissent des mesures rapides et fiables dans les modes sta-tiques et dynamiques, même lorsque l’instrument est en mouve-ment ou subit une accélération. L’absence de câble de connexionoffre au palpeur une polyvalence et une liberté de mouvementcomplète, pendant la mesure en micro-métrologie.

Keyence, société présente sur le marché depuis 1974,développe et fabrique des équipements allant des capteurs dedétection ou laser aux instruments de mesure et aux systèmesde vision, en passant par les marqueurs laser et les microscopesnumériques. Le système de mesure dimensionnelle par imageriesérie IM réduit le temps de mesure d’une pièce, même com-plexe, en mesurant jusqu’à 99 cotes en 2 secondes. Le traite-ment des pièces s’effectue sur un champ de mesure de 200 x100 mm avec plusieurs options d’éclairage. Il suffit de poser lapièce à contrôler sur la platine, d’appuyer sur le bouton pourque les résultats de mesure s’affichent à l’écran avec une grande

QUALITÉ – CONTRÔLE

MICRONORA

Carl Zeiss avec sa Rotos réalise àla fois sur une seule et même machineà mesurer tridimensionnelle (MMT)l’analyse de taille, d’emplacement, deforme, de surface et de rugosité. Cecapteur sans fil transmet les données àl’ordinateur via Bluetooth.

Le contrôle« bord de ligne »se généralise

Au vu des conditions qui règnentdans un atelier, on est tenté de penserque les mesures de précision sontimpossibles dans un tel environne-ment. Les machines à mesurer spécia-lement conçues pour les centres defabrication prouvent le contraire et liv-rent, là aussi, une haute précision.Elles s’avèrent idéales pour les unitésde production à haute performance età conception cellulaire, en permettantde réaliser des inspections automa-tiques directement sur le site de fabri-cation. Des interfaces logicielles spé-cialisées mettent ces machines à laportée d’opérateurs peu expérimen-tés, qui peuvent inspecter des piècesen mode pointer-cliquer.

Carl Zeiss a été l’un des premiersà miser il y a plus de 10 ans sur lamesure bord de ligne. Le constructeurpossède à son catalogue un nombreimportant de produits dédiés. Sanouvelle Zeiss Contura est remarqua-ble, celle-ci qualifiée de tout-terrainpar le fabricant possède en effet unlarge éventail de capteurs tactileset optiques et un grand volume demesure. La gamme Contura permet eneffet de choisir en fonction de sesbesoins, 8 tailles de machines pourdes volumes de mesure allant de700 x 700 x 600 mm à 1200 x2400 x 1000 mm.

Mitutoyo, a récemment mis sur lemarché avec la machine Mach Ko-ga-me une solution de mesure efficienteen bord de ligne. Elle est autonomeou facilement intégrable sur une machinespéciale ou sur une machine outil. MachKo-ga-me est compacte et légère etparfaitement adaptée au contrôle auto-matisée des petites pièces jusqu’àdes tailles de 120 x 120 x 80 mm.Elle accepte et compense automati-

précision. Ce système très compactsimplifie les procédures de mesure àtel point que n’importe quel opéra-teur peu sans formation, réaliser uncontrôle sans risque d’erreur.Avec contact

Carl Zeiss fait référence depuis1973 avec son système de scanningde régulation actif de la force demesure. Il permet de réaliser des mesu-res de haute précision, même avecdes systèmes de palpeurs complexes.La technologie Zeiss Navigator avecune approche tangentielle, circulaire ouhélicoïdale sans mouvement de « stopand go » améliore encore la vitessedes palpeurs actifs. Avec la techno-logie « QuickChange » c’est aussi lavitesse de changement de palpeur quis’améliore.

Mitutoyo, travaille dans le domainede la mesure depuis 1934, et arécemment mis sur le marché sa MachKo-ga-me. Cette solution de contrôletridimensionnel en ligne ultra rapideoffre une accélération de + de 6 m/s²et une vitesse d’avance de 340 mm/s.Elle est adaptée aux mesures point àpoint et au scanning en continu.

Il est à noter que pour plus desouplesse d’utilisation la plupart desconstructeurs proposent de nombreu-ses machines qui combinent la mesuresans contact et le contrôle palpeur.

Contrôle de la rugositéet des états de surface

La mesure de rugosité est undomaine important de la métrologiemais souvent négligé. Les liaisonsentre sous ensembles mécaniques sefont par contact entre leurs surfaces.Ces contacts peuvent être statiquesou mobiles, ce qui crée des frictions.L’usure peut être la conséquence d’unmauvais état de ces surfaces. Maisl’état de surface des pièces va beau-coup plus loin que le simple domainede la métrologie, il met en jeux d’au-tres aspects importants, comme larésistance de la pièce à la corrosion,son design, son futur traitement. Lesdonneurs d’ordres sont de plus enplus exigeants et demandent aussi desrapports de mesure spécifique à ceparamètre.

Baty France commercialise les appa-reils de mesure de rugosité, Conturo-matic. Cette gamme produite et impor-tée d’Allemagne permet de mesureravec la plus haute précision et unetrès grande fiabilité, les pièces les plussimples comme les plus complexes.

Chez Mitutoyo, son capteur Surf-Test est capable de réaliser les mesu-res tridimensionnelles et l’inspectionde l’état de surface en même temps.Compact, portable, facile à utiliser,ce capteur est doté d’une multitudede fonctions de mesure et d’analyse.L’écran tactile couleur LCD associé,affiche les résultats des calculs et lesprofils évalués avec une grande net-teté pour un contrôle sans faille.

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Les nombreux fabricants d’instrumentationproposent tous avec leurs nouvellesmachines, plus de précisionplus rapidement et plus simplement.Ici, une MMT Hexagon avec palpeur Leitzen action.

A member of the UNITED GRINDING GroupCreating Tool Performance

HELICHECKPRECISION /ADVANCEDUne nouvelle gamme de machines de mesureavec un degré de précision encore plus accru dans sa catégorie

Cette gamme de machines permet la mesure d’outils de Ø 2 à 320 mm et jusqu’à une longueur de 420 mm.

Grâce aux logiciels Easy Check & Quick Check Modular, rien de plus simple pour mesurer vos outils en quelques clics. Ils sont adaptés aussi bien aux mesures en cours de production que lors de l’élaboration des rapports de contrôles fi naux.

Creating Tool Performancewww.walter-machines.com · www.ewag.com

MICRO-EPSILON France S.a.r.l.78100 Saint Germain en LayeTel. +33 1 39 10 21 00france@micro-epsilon.com

www.micro-epsilon.fr

Mesure de distance et de déplacement

Capteur avec contrôleur intégré

Haute fréquence de mesure

Synchronisation des plusieurs capteurs

Mesure des plus petits pièces et détails grâce à un spot réduit

Grande précision

Très haute fréquence d’acquisition de profils

Solution Plug&Play pour opérations standards

Grandeurs de mesure typiques : profil, largeur, hauteur, profondeur, bordure, rainure, cannelure, angle, présence, planéité, déformation, fente …

CAPTEURS ÀTRIANGULATION LASER

CAPTEURS DE PROFIL À LIGNE LASER

quement les différences de tempéra-ture dans la plage de 10 à 35°C.Par ailleurs, pour encore plus de pré-cision, un thermocouple sert de sondeet prend en temps réel la températurede la pièce à contrôler. La précisionde mesure est de 2 + 0.5L/100microns pour une résolution de 0.02microns. De plus, avec une accéléra-tion maximum de plus de 6 m/s²,cette machine est idéale pour unegrande vitesse de contrôle tridimen-sionnel.

Hexagon Metrology proposepour le contrôle bord de ligne touteune gamme de produits. Entre autressa nouvelle machine TIGO SF esttrès pratique d’usage avec son col decygne qui dégage bien l’espace detravail. Elle est capable de réaliser desscannings à grande vitesse grâce à soncapteur de technologie Leitz (Leitzfait partie du groupe Hexagon) cettetechnologie qui permet de réaliser desmesures de précision (2.2 microns +L/300 microns) a été transférée surtous les modèles du groupe. Pour unfaible encombrement elle possède unvolume de mesure de 500 x 580 x500 mm. Elle offre une excellentetenue à la poussière, à la saleté, àl’humidité, aux vibrations et aux diffé-rences de température, tout en n’exi-geant que peu de maintenance.

Vers un contrôledirectement intégrésur la CNC

Peu d’acteurs de ce marché soncapables de communiquer directementavec les commandes numériques.Hexagon Metrology cible ses activi-tés de développement vers des solu-tions destinées à rendre l’automatisa-tion plus intelligente. Elles génèrentdes données permettant d’influerdirectement sur le processus de pro-duction pour des réactions en tempsréel. Les systèmes de mesure pourmachines-outils relèvent les côtes despièces placées sur des fraiseuses, descentres d’usinage, des tours, des machi-nes à tourner/fraiser, des rectifieuses,des machines spéciales et des robots.Les pièces sont l’objet d’inspectionsgéométriques directement sur la machine.Ces systèmes de mesure pour machi-nes-outils réduisent les temps et coûtsde production et étendent les capaci-tés des machines modernes. Cettegamme comprend des palpeurs tacti-les infrarouges, des capteurs sans fil etdes unités de réglage d’outils pourlesquels Hexagon Metrology fournitune excellente assistance en matièrede logiciels et d’applications. Avec sasérie de palpeurs m&h Hexagon pro-pose une technologie de mesure fiabledirectement sur la machine. Ce méca-nisme breveté saisit la température dela pièce à usiner avant et pendantl‘usinage, de façon entièrement auto-matique, pour adapter les paramètresd‘usinage pendant la production. Les

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La mesure doit surmonter des défismajeurs en améliorant la productivitéavec moins de ressources et moinsde personnel qualifié. Les fabricantsde dispositifs comptent désormaissur la conception industrielleet la recherche sur le terrain pour tenterde relever ces défis, comme le faitla machine Mitutoyo Mach Ko-ga-meavec palpeur Renishaw.

unité de télécommande « Jogbox »permet beaucoup de liberté de mou-vements à l’opérateur. Des témoinsLED rendent compte d’un coup d’œilsur l’état de la machine. Un simpleport USB facile d’accès simplifiel’échange de données.

Une seconde c’est suffisant pourqu’en un simple déposé de pièces,les projecteurs de profil numérique2D de la gamme ICM d’Ayonisréalisent une mesure. Le contrôle despièces s’effectue quel que soient leurposition et leur orientation dans lechamp de prise de vue. Le logicielICM fourni est très convivial, il permeten plus d’un contrôle des piècesimmédiat, l’enregistrement et l’exploi-tation des mesures pour réaliser desrapports et optimiser la traçabilité.

les machines Baty sous forme de sim-ples fichiers Excel.

Hexagon Metrology va égalementdans ce sens, avec sa nouvellemachine TIGO SF pour le contrôlebord de ligne. Le constructeur témoi-gne : « n’importe qui peut effectuerdes mesures avec cette MMT, leprincipe opératoire intuitif ouvre l’uni-vers de la métrologie à tout un chacun ».La simplicité d’usage de cette machineest en effet particulièrement soignée.Toutes les interfaces visent à rendrela chaîne de travail ergonomique etfluide. Un large écran tactile peut seplacer en tout endroit avec précisionau gré de l’opérateur. La nouvelle

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paramètres qui dépendent de la tem-pérature sont ainsi définis avec préci-sion avant le passage de la pièce àl‘étape d‘usinage suivante, tolérancescomprises. La qualité de fabricationde la pièce est donc constante pen-dant toutes les étapes de son usinage.Le palpeur pièce donne des résultatsprécis même avec de grandes amplitu-des de température. Sa communicationinfrarouge bidirectionnelle insensibleaux perturbations électromagnétiques,permet son utilisation dans l’environ-nement difficile des machines de pro-duction.

Encore simplifieret démocratiserla mesure

Aujourd’hui encore les machinesde contrôles automatiques proposéespar la majorité des acteurs du métierpeuvent paraitre trop compliquées,trop chères et présentant trop d’en-tretien ou d’étalonnage. C’est pources raisons que beaucoup de petitesentreprises hésitent souvent à franchirle pas et à s’équiper.

José Grillo directeur commercialde BATY France témoigne : « Notreobjectif est de démocratiser la mesure.Nous avons développé en interne deslogiciels faciles à appréhender pourtous. Notre machine OASIS permetun réel contrôle en bord de ligne enmoins d’une seconde et ne demandequ’un minimum de compétence del’opérateur qui n’a pas besoin d’êtreun spécialiste de la métrologie. Notrelogiciel est très intuitif et ne nécessitepas non plus de formation particu-lière, de plus ses mises à jours sontsimples et gratuites. Nous réalisonsnous même l’étalonnage de nosmachines pour un prix réduit demoitié par rapport à celui de nosconcurrents ». Baty espère ainsi faireprogresser ce marché et entraîner denombreuses PME à s’équiper. C’estimportant pour l’avenir de ces entre-prises car elles sont soumises à lapression croissante de leurs donneursd’ordres qui les poussent à réaliser lestests métrologiques et à leur fournirdes rapports de contrôle. Ce quesavent très bien faire en automatique

TESA société Suisse fondée en 1941fabrique plus de 5 000 instrumentset systèmes de mesure et fait partied’Hexagon Metrology depuis 2001.

cédé qui en réduisant la résolutionréduit jusqu’à un facteur 10 le tempsd’acquisition.

Vers la productiondu futuravec métrologieintégrée

L’usine de demain sera intelligenteet numérique, avec une approchedonnée des processus d’assemblage.L’automatisation jouera un rôle impor-tant dans tout secteur industriel. Dessolutions pour réaliser des mesures etcommandes de processus automa-tiques sont nécessaires. Sur la ligne,en bord de ligne, en mode tactile,avec ou sans contact et avec l’assis-tance d’outils logiciels polyvalents, lesconstructeurs proposent un nombrecroissant de bonnes solutions d’auto-matisation des mesures. Le but étantd’atteindre un maximum d’efficacitépour une gestion de la qualité entière-ment intégrée.

Bruno Corric

La tomographie 3Ds’invite en métrologie

Cette technologie de mesure 3D àrayons X, relativement lente est effi-cace pour des comparaisons avec lesmodèle CAO, pour des mesures dedimensions et de densité, ou pourdes analyses de défauts internes invisi-bles par les procédés traditionnels.Elle offre une précision de mesurejusque dans les moindres détails.Hexagon Metrology propose sonOptiv CT160 développée en colla-boration avec GE Measurement &Control Solutions, c’est un systèmede scan très précis qui se distinguepar sa large plage de mesure, sa rapi-dité et sa haute reproductibilité. Ladurée d’un scan varie entre 5 et 30minutes, pour de petites pièces defaible densité. Le système peut aussimesurer plusieurs pièces en un seulscan, sans palette ou autre dispositifde bridage. Un simple support enpolystyrène suffit. La taille des piècespeut aller jusqu’à 150 mm de hautpour un diamètre maximal de 120 mm.L’Optiv CT160 permet un importantgain de temps par rapport à uneMMT traditionnelle pour les mesurescomplètes de petites pièces de faibledensité. Le système produit des images

haute résolution grâce à une taille devoxel (volumetric pixel) inférieure à0,5 micron.

Carl Zeiss a développé le Metro-tom, système de tomographie permet-tant d’obtenir le volume 3D d’unepièce plastique, métal ou composite,afin d’en contrôler la qualité internequelque soit sa complexité. Les défautscachés, bulles d’air, micro fissures,sont ainsi visualisés même pour lespièces de petite taille. Ce procédéde contrôle non-destructif sans contactapporte une meilleure fiabilité de mesurepar rapport aux moyens de métrologietraditionnels. Le Metrotom 1500 estéquipé d’un tube à rayons X d’une

puissance de 225 kV / 225 Wqui rayonne à travers la pièce à

contrôler. Celle-ci est placéedans une cabine de radiopro-tection complètement isolée.Un détecteur numériqueassure l’acquisition enquelques minutes. Afind’accélérer le temps demesure, Zeiss a mis aupoint un nouveau pro-

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En cours de mesure, la nouvelle machineà mesurer tridimensionnelles Contura

de Carl Zeiss est qualifiée de tout terrainpour sa flexibilité et la convivialité

de son logiciel.

Sur les projecteurs de profil Deltec d’Ayonis, la pièce estreconnue et la gamme de contrôle automatiquement chargéeet exécutée. Une seconde après (pour une mesure sans scan)l’opérateur obtient un résultat du type «Bon » ou «Mauvais ».L’opérateur pose la pièce suivante ou déclenche l’éditiondes rapports de mesure.