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Lycée Jules Garnier NOUMÉA C.P.G.E. 2° Année PT S.I.I. CI 1 : Relation Produits

Lycée Jules Garnier NOUMÉA C.P.G.E. 2° Année PT S.I.I. CI 1 : Relation Produits-Procédés-Matériaux Fiche de TD Page 1 sur 20 Métrologie et MMT.docx} Notions de métrologie et MMT I. Introduction à la métrologie A. Définitions 1- Métrologie : C’est le domaine des connaissances relatives au mesurage. Il englobe tous les aspects aussi bien théoriques que pratiques quel que soit la nature de la science et de la technologie développée. 2- Mesurage : C’est l’ensemble des opérations permettant d’attribuer une valeur à la grandeur mesurée. 3- Grandeur mesurable : C’est une caractéristique d’un phénomène, d’un corps ou d’une substance, qui est susceptible d’être distinguée qualitativement par un nom (en métrologie dimensionnelle : Distance, Angle..) et déterminée qualitativement par une valeur (nombre exprimé dans l’unité choisie). 4- Méthode de mesure : C’est une succession logique d’opérations décrites d’une manière succincte permettant la mise en œuvre du mesurage. 4.1- Méthode directe : C’est le relevé d’une dimension à partir d’une référence. La précision et la grandeur de la dimension influent sur le choix de la référence. 4.2- Méthode indirecte : C’est le relevé à l’aide d’un capteur de l’écart entre une pièce à mesurer et un étalon (pièce de référence). 5- Dimension : C’est la distance la plus courte entre deux points réels ou fictifs (Exp. : Un diamètre, un entraxe). 6- Mesurande : C’est la grandeur particulière soumise au mesurage (Exp. : Température, Pression, Dimension…) 7- Résultat de mesurage : C’est la valeur attribuée à la grandeur (au mesurande) obtenue par mesurage. Une expression complète doit contenir la valeur et une information sur l’incertitude. 8- Contrôle dimensionnel : C’est l’ensemble des opérations permettant de déterminer si la valeur d’une grandeur se trouve bien entre les limites de tolérance qui lui sont imposées. On distingue deux types de contrôle : 8-1. le contrôle par attribut: Il est limité à une simple vérification de conformité (réponse par oui ou non, pas de mesurage). Applications : calibres fixes, montages de contrôle, plaquettes visio-tactiles. Lycée Jules Garnier NOUMÉA C.P.G.E. 2° Année PT S.I.I. CI 1 : Relation Produits-Procédés-Matériaux Fiche de TD Page 2 sur 20 Métrologie et MMT.docx} Notions de métrologie et MMT 8-2. le contrôle par mesurage: Où l’on procède d’abord à un ou plusieurs mesurages pour quantifier les grandeurs et ensuite à une comparaison des valeurs mesurées avec les spécifications demandées. Pour palier à ce problème, la norme ISO 14253-1 préconise de déduire de la spécification l’incertitude de mesure. B. Classification des instruments de mesure 1. Vérificateurs à dimensions variables Il y a les instruments de mesure directe. Lycée Jules Garnier NOUMÉA C.P.G.E. 2° Année PT S.I.I. CI 1 : Relation Produits-Procédés-Matériaux Fiche de TD Page 3 sur 20 Métrologie et MMT.docx} Notions de métrologie et MMT On trouve aussi des éléments de mesure indirecte comme les comparateurs. Lycée Jules Garnier NOUMÉA C.P.G.E. 2° Année PT S.I.I. CI 1 : Relation Produits-Procédés-Matériaux Fiche de TD Page 4 sur 20 Métrologie et MMT.docx} Notions de métrologie et MMT 2. Vérificateurs à dimensions fixes II. Vérification de spécifications par métrologie conventionnelle Lycée Jules Garnier NOUMÉA C.P.G.E. 2° Année PT S.I.I. CI 1 : Relation Produits-Procédés-Matériaux Fiche de TD Page 5 sur 20 Métrologie et MMT.docx} Notions de métrologie et MMT Lycée Jules Garnier NOUMÉA C.P.G.E. 2° Année PT S.I.I. CI 1 : Relation Produits-Procédés-Matériaux Fiche de TD Page 6 sur 20 Métrologie et MMT.docx} Notions de métrologie et MMT Lycée Jules Garnier NOUMÉA C.P.G.E. 2° Année PT S.I.I. CI 1 : Relation Produits-Procédés-Matériaux Fiche de TD Page 7 sur 20 Métrologie et MMT.docx} Notions de métrologie et MMT Lycée Jules Garnier NOUMÉA C.P.G.E. 2° Année PT S.I.I. CI 1 : Relation Produits-Procédés-Matériaux Fiche de TD Page 8 sur 20 Métrologie et MMT.docx} Notions de métrologie et MMT Lycée Jules Garnier NOUMÉA C.P.G.E. 2° Année PT S.I.I. CI 1 : Relation Produits-Procédés-Matériaux Fiche de TD Page 9 sur 20 Métrologie et MMT.docx} Notions de métrologie et MMT Lycée Jules Garnier NOUMÉA C.P.G.E. 2° Année PT S.I.I. CI 1 : Relation Produits-Procédés-Matériaux Fiche de TD Page 10 sur 20 Métrologie et MMT.docx} Notions de métrologie et MMT III. Utilisation de Machines à Mesurer Tridimensionnelles (MMT) A. Aperçue historique Les machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) sont nées au début des années soixante et se sont vraiment développées après l’invention du palpeur à déclenchement en 1970. Les principaux concepts qui régissent la mise en œuvre et l’exploitation de ces machines sont en place depuis le début des années quatre-vingt. B. Principe général Une MMT est une machine à saisir et traiter de l’information. Un palpeur se déplace (manuellement, de manière motorisée ou automatiquement sur les MMT à commande numérique) grâce à trois glissières (parfaites… pas de jeu, pas de frottements) de directions orthogonales et vient au contact des surfaces réelles. Lors de chaque accostage, le calculateur mémorise les coordonnées X, Y et Y du centre de la sphère de palpage (dans le cas fréquent où le palpeur se termine par une petite sphère). Les points palpés permettent de déterminer une image de la surface réelle. A partir des coordonnées saisies, le logiciel de traitement des données va effectuer des opérations mathématiques visant à rechercher les valeurs des dimensions ou des spécifications que l’on cherche à connaître ou à contrôler. Ce traitement mathématique tend à se rapprocher de plus en plus des exigences des normes sans toujours les respecter totalement1. Une MMT est constituée de 4 sous-ensembles distincts : • La structure de déplacement, • Le système de palpage, • Le système électronique, • Le système informatique et le pupitre de commande. 1 La norme parle de plan tangent extérieur matière minimisant les écarts maximum et les mathématiques permettent actuellement de faire des plans associés avec des critères de type moindres carrés… Lycée Jules Garnier NOUMÉA C.P.G.E. 2° Année PT S.I.I. CI 1 : Relation Produits-Procédés-Matériaux Fiche de TD Page 11 sur 20 Métrologie et MMT.docx} Notions de métrologie et MMT C. Architecture des Machines à Mesurer Tridimensionnelles Les architectures les plus fréquemment utilisés sont : • La structure potence : assez bien adaptée aux grands volumes. Elle permet d’accéder à toutes les faces de la pièce mais la flexion du bras lui donne une précision limitée. • La structure cantilever : Particulièrement adaptée aux petites capacités de mesure, elle permet un bon accès à la pièce. • La structure portique : c’est de loin la plus répandue. Elle permet de traiter de grands volumes et d’accéder aisément aux surfaces. D. Mode de fonctionnement d’une MMT Une MMT matérialise un repère orthonormé à 3 dimensions ሺܱ, ݔ Ԧ, ݕ Ԧ, ݖ Ԧሻ. Pour chaque point palpé, on recueille les coordonnées du centre du palpeur : ܱܱప ሬሬሬሬሬሬሬԦ ൌܺ௜· ݔ Ԧ ൅ܻ ௜· ݕ Ԧ ൅ܼ௜· ݖ Ԧ La pièce à mesurer est ensuite modélisée à l'aide des éléments géométriques définis par le préparateur (points, droites, plans, cercles, cylindres, cônes et sphères). A partir du nuage de points palpés, un traitement suivant la règle des moindres carrés permet de définir quantitativement les éléments géométriques. Pour définir un élément géométrique sur une MMT, le logiciel demande de palper le nombre de points minimum+1, soit par exemple 4 points à palper pour définir un plan. Si l'on s'en tenait au nombre minimum de points (3), le calcul d'optimisation suivant la méthode des moindres carrés, ainsi que le calcul du défaut de forme serait impossible. E. Dispositif de palpage Le dispositif de palpage le plus utilisé dans les MMT est le système de palpeur Renishaw, c’est un palpeur dynamique à déclenchement. Il est construit sur le principe de la liaison isostatique de Boys. Lycée Jules Garnier NOUMÉA C.P.G.E. 2° Année PT S.I.I. CI 1 : Relation Produits-Procédés-Matériaux Fiche de TD Page 12 sur 20 Métrologie et MMT.docx} Notions de métrologie et MMT On parle de tête de palpage dynamique : au moment du contact entre le palpeur et la surface palpée, se produit dans la tête une rupture de contact électrique qui déclenche l’ordre de lecture de la position de la sphère située à l’extrémité du palpeur (en coordonnées X, Y, Z). Les 6 points de contact sont montés en série électriquement et traversés en permanence par un courant faible. Lorsque la bille vient au contact de la pièce, le solide touche+tripode passe d'une situation isostatique à une situation hyperstatique. Un des 6 points tend à décoller et la résistance électrique du palpeur varie alors fortement. A partir de cette variation importante et brutale de la résistance, une électronique de traitement génère un signal de commutation qui permettra d'actionner la lecture des règles de mesure des axes X,Y et Z. Pour assurer un bon contact sur les points d'appuis et pour éviter que le palpeur ne déclenche sous l'effet des accélérations nécessaires pour déplacer la MMT, un ressort tarable exerce un effort réglable au centre de l'étoile. Le ressort va provoquer un retard au déclenchement qui varie avec la géométrie des touches et le tarage. Néanmoins la remise en position de l'étoile après un mouvement est meilleure que 0,1 micron. Les têtes de palpage uploads/Ingenierie_Lourd/ metrologie-et-mmt-pdf.pdf