Introduction
La fabrication repose sur la mesure. "On ne peut pas améliorer ce que l'on ne peut pas mesurer", ce qui est particulièrement vrai pour la fabrication. Dans les industries modernes, les systèmes de mesure sont essentiels pour concevoir et fabriquer des pièces de machines. Il existe deux catégories de systèmes de mesure : avec et sans contact.
Les systèmes de mesure par contact utilisent des sondes physiques pour analyser un objet. Les MMT sont les appareils de mesure par contact les plus avancés. Elles peuvent calculer une géométrie 3D parfaite. Toutefois, les systèmes de mesure sans contact utilisent une technique différente. Ils mesurent les dimensions d'un objet sans contact direct. Ils utilisent des techniques laser, photographiques ou électriques pour calculer la distance linéaire.
Dans ce guide, nous passerons en revue les systèmes de mesure avec et sans contact. Vous découvrirez leurs avantages et leurs inconvénients. Enfin, vous saurez comment choisir l'instrument de mesure idéal.
Contacter les systèmes de mesure
Définition et principe de fonctionnement
Les systèmes de mesure par contact mesurent physiquement la distance sur un objet. Les outils de mesure sont des palpeurs tactiles, des pieds à coulisse, des échelles ou des micromètres. Ils doivent être en contact avec l'objet pour effectuer la mesure. Le principe de fonctionnement peut varier en fonction du type d'appareil. Dans la plupart des systèmes de mesure par contact, c'est un palpeur physique qui effectue la mesure.
Les types
Les systèmes de mesure par contact fonctionnent selon différents principes. Il s'agit notamment du déplacement linéaire, de la fluctuation de tension, du profilage 3D et de la détection de proximité. Examinons les différents types de systèmes de mesure par contact :
Les pieds à coulisse et les micromètres sont des outils mécaniques simples qui mesurent une distance unidimensionnelle. Ils offrent une précision allant jusqu'à 0,01 mm. Ce sont des outils fiables et robustes de la métrologie conventionnelle.
Le LVDT et le potentiomètre à corde sont des appareils de mesure électriques. La fluctuation du courant dans le circuit mesure la distance.
Les machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) sont les formes les plus avancées de systèmes de mesure par contact. Elles sont équipées de sondes physiques qui touchent un objet et créent une cartographie en 3D.
Avantages
Les instruments de mesure par contact existent depuis longtemps. Ce sont des appareils de mesure fiables pour l'inspection scientifique et industrielle. Ces dernières années, les MMT ont révolutionné le profilage dimensionnel grâce à des mesures 3D de haute précision. Elles peuvent atteindre une répétabilité de 0,3 micron pour un seul point.
Les appareils de mesure par contact offrent une précision, une polyvalence et une exactitude élevées. Les environnements sales, les faibles éclairages ou les matériaux denses ne les gênent pas. Ils mesurent des profils tels que des fissures, des contours, des diamètres intérieurs et des trous.
Inconvénients
La vitesse de mesure est l'un des points faibles de la mesure par contact. Les systèmes de mesure par contact sont manuels et prennent beaucoup de temps. Ils ne sont pas adaptés aux taux d'échantillonnage élevés et à la fréquence des vibrations.
Les systèmes de mesure par contact exercent une légère pression sur la surface de l'objet. La force externe peut être problématique pour les matériaux déformables tels que les moules en plastique ou l'argile. Ils ne peuvent mesurer que des propriétés physiques telles que la rugosité et les dimensions. Ils ne peuvent pas mesurer des caractéristiques telles que la température, le profil de couleur ou la composition chimique.
Systèmes de mesure sans contact
Définition et principe de fonctionnement
Les systèmes de mesure sans contact mesurent les attributs physiques d'un objet sans contact direct. Ils peuvent mesurer les dimensions, la géométrie, la température, la couleur ou la rugosité. Ces instruments utilisent des technologies optiques telles que le laser et la lumière structurée. Ils peuvent également utiliser des techniques électriques telles que la capacité et la fibre optique. Certains appareils avancés utilisent également des tomodensitomètres. Ils utilisent ces méthodes pour analyser des objets à distance. Les VMM sont un exemple de systèmes de mesure sans contact. Ils obtiennent des données par l'intermédiaire d'un capteur optique et d'une caméra. Un logiciel informatique reconstruit la surface de l'objet à l'aide d'un diagramme de nuages de points.
Les types
Il existe plusieurs types d'appareils de mesure sans contact en fonction de leur technique de mesure. Examinons les principaux types :
Les VMM (Vision Measuring Machines) capturent l'image d'un objet à l'aide d'une caméra. Un logiciel informatique inspecte l'image et génère un modèle 3D de l'objet. Il utilise une technique connue sous le nom de génération de nuages de points. Les scanners à lumière structurée, les scanners à triangulation laser et les scanners photogrammétriques sont des types de MMV.
Les capteurs de capacité mesurent la distance entre deux points en fonction de la capacité qui les sépare. Ils sont capables de fournir des mesures à haute résolution. Ils mesurent les distances dans les tranches de semi-conducteurs. L'industrie électronique utilise ce type de capteurs.
Les capteurs à fibre optique mesurent des attributs physiques dans des environnements soumis à des interférences électromagnétiques. Ils sont excellents pour fournir des lectures précises dans des applications à haute fréquence. Ils conviennent aux métaux, aux plastiques, aux composites et aux matériaux en verre.
Avantages
Les systèmes de mesure sans contact n'interrompent pas le mouvement d'un objet. Ils n'appliquent pas de pression sur la cible, ce qui les rend adaptés à l'analyse de pièces mobiles, délicates ou déformables. Ils peuvent également mesurer la température, la rugosité, la texture, la rugosité, la couleur et la composition chimique.
Ils fonctionnent bien avec les logiciels de simulation et la cartographie géographique. Ils sont idéaux pour les opérations d'échantillonnage rapide qui nécessitent de grands ensembles de données. Le télémètre LiDAR en est un exemple. Il peut recréer la géométrie d'une grande zone par des mesures répétées de points de balayage.
Inconvénients
Les systèmes de mesure sans contact fournissent des mesures moins précises que les systèmes de mesure avec contact. Toutefois, l'écart entre les deux se réduit grâce à l'innovation technologique.
Ces appareils sont également affectés par des facteurs environnementaux. Par exemple, les environnements sombres ne conviennent pas aux machines de mesure visuelle. Les pièces brillantes qui manquent de contraste sont également difficiles à mesurer. Les systèmes de mesure sans contact ne fonctionnent pas bien dans les environnements sales.
Contact ou non contact ?
Les systèmes de mesure avec ou sans contact présentent tous deux des avantages et des inconvénients. Les appareils de mesure par contact conviennent à l'analyse de pièces de taille normale. Les boîtes, les cadres, les engrenages, les leviers et les tôles en font partie. En fait, l'un des avantages des MMT est leur grande surface de travail. Elle permet de mesurer des pièces lourdes et de grande taille. Grâce à leur polyvalence, elles conviennent aux ateliers de mécanique et aux fabricants. Ce sont des appareils de mesure polyvalents idéaux.
En zoomant sur les petites pièces, nous constatons l'excellence des systèmes de mesure sans contact. La nécessité d'une inspection microscopique s'accroît au fur et à mesure que la taille des pièces diminue. Les machines sans contact peuvent atteindre cette haute résolution grâce à des techniques innovantes. La lentille optique, le contrôle du courant, la triangulation laser et la photogrammétrie en sont quelques exemples. Les VMM peuvent cartographier l'ensemble de la surface de l'objet dans un nuage de points. Le logiciel peut accéder à cette représentation programmable. Les capteurs capacitifs et à fibre optique ont également une grande précision. Ils peuvent mesurer des objets jusqu'au niveau du nanomètre.
À l'autre extrémité du spectre, on trouve la cartographie topographique à grande échelle. Elle est réalisée à grande échelle, par exemple à l'échelle d'une ville ou d'un comté. Le LiDAR est utilisé pour ce type de cartographie. Le LiDAR utilise des faisceaux laser à longue distance pour effectuer des mesures. La surface de la Terre est profilée par LiDAR.
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