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1 UNIVERSITE de TOULON et du VAR U.F.R DE SCIENCES ET TECHNIQUES N° attribué pa

1 UNIVERSITE de TOULON et du VAR U.F.R DE SCIENCES ET TECHNIQUES N° attribué par la bibliothèque Pour obtenir le grade DOCTEUR DE L'UNIVERSITE DE TOULON ET DU VAR Discipline: Sciences et Techniques en Génie Mécanique Présentée et soutenue publiquement Par Gabriel CLOITRE Le: 25 janvier 2000 CONTRIBUTION A LA CONNAISSANCE ET A LA MODELISATION DES PARAMETRES INFLUANT SUR LA CAPABILITE DES PROCEDES DE MESURE TRIDIMENSIONNELS Directeur de thèse : Serge TORBATY Professeur Université de Toulon et du Var Gratian STETIU Professeur Université Sibiu Roumanie. Rapporteur Bruno-Marie BECHARD Professeur Université de Sherbrooke Canada Rapporteur Pierre BOURDET Professeur Université Ecole Normale Supérieure Cachan Rapporteur Serge TICHKIEWICH Professeur Institut National Polytechnique Grenoble Rapporteur Michel WEILL Professeur Université de Toulon et du Var Patrice CHOLLET Maître de Conférences Centre Etudes Supérieures Techniques Industrielles Toulon Jean Marc LINARES Maître de Conférences Institut Universitaire de Technologie d'Aix en Provence tel-00740375, version 1 - 10 Oct 2012 2 " La soumission implique la possibilité de l'arrogance et de la révolte" R.Caillois, L'Homme et le Sacré, 1939 A ma femme Renée A mes filles Claudine et Cécile A la mémoire de mon père tel-00740375, version 1 - 10 Oct 2012 3 Remerciements Toutes les mesures qui suivent ont été réalisées dans le laboratoire de Métrologie dimensionnelle de L'Institut Universitaire de Technologie de Toulon et plus précisément dans le département Génie Mécanique et productique. Je remercie le Directeur actuel Monsieur le Professeur Bruno ROSSETTO pour la considération qu'il a témoigné envers mes travaux et son prédécesseur, Monsieur Pierre LOUBET qui a su, par ses encouragements, me donner le courage et la volonté d'aller au bout de mes idées. Je suis particulièrement honoré de la présence du Professeur Bruno-Marie BECHARD du département Génie Mécanique, vice Recteur de l'université de Sherbrooke, qui est venu de la belle province du Québec pour faire partie de ce jury et d'en être rapporteur. Je tiens à remercier chaleureusement le Professeur Pierre BOURDET, Directeur du Laboratoire Universitaire de Recherche en Production Automatisée de l'Ecole Normale Supérieure de Cachan (ENS Cachan) Métrologue de grande renommée, pour le très grand honneur qu'il m'a fait en acceptant la lourde tâche de rapporteur. J'adresse mes plus vifs remerciements au Professeur Serge TICHKIEWITCH de l'Institut Polytechnique de Grenoble pour ses conseils et sa disponibilité comme rapporteur. Je remercie chaleureusement le Professeur Michel WEILL pour m'avoir fait l'honneur et l'amitié d'être membre de ce jury. Je tiens à remercier Monsieur Patrice CHOLLET maître de conférence au Centre d'Etudes Supérieures des Techniques Industrielles de Toulon pour avoir accepté de prendre sur son temps de lire et de me conseiller dans un domaine ou ses compétences sont unanimement reconnues. Ma reconnaissance et mon amitié à Jean Marc LINARES maître de conférences à l'Institut Universitaire d'Aix en Provence pour son aide et pour avoir accepté d'être membre du jury. tel-00740375, version 1 - 10 Oct 2012 4 Mes remerciements à Monsieur Jean Claude BELLONE Ingénieur en Chef des Etudes et Techniques de l'Armement, ancien responsable à la Direction Qualité des Arrondissements de Toulon et de Marignane, et pour qui la Qualité et la Métrologie furent son "quotidien" durant toute son activité. Je remercierai également Monsieur Bernard SCHATZ Ingénieur en Métrologie au Laboratoire National D'Essais et Directeur de la Société METROQUAL à Nîmes, que j'ai toujours considéré comme un des messieurs "Métrologie" en France. Je témoignerai enfin une profonde gratitude à mes directeurs de thèse, le premier le Professeur Serge TORBATY, qui a officiellement dirigé mes travaux, pour les excellents conseils et pour la confiance qu'il m'a témoignée tout au long de mes expérimentations, et au Professeur Gratian STETIU de l'Université roumaine de SIBIU, pour m'avoir officieusement et par amitié fait bénéficier de toutes ses compétences et tout son savoir et qui me procure une immense joie d'être parmi nous aujourd'hui. Tous deux ont su trouver les mots pour me décider à entreprendre un travail qui va couronner une carrière d'enseignant issu du monde industriel. Enfin je remercierai tous mes collègues du département et en particulier messieurs Michel GRIMALDI, Alain CIZERON et Didier CLEMENT pour leur aide et leurs conseils précieux ainsi que Didier COLAS et Jacques TOLZA du département Génie Electrique pour leur amical concours. Un salut particulier à monsieur Antonio MAZZEI Directeur du laboratoire de métrologie de l'Institut Méditerranéen de la Qualité et à mes amis techniciens de ce laboratoire qui m'ont spontanément apporté leurs compétences pour la vérification et les mesures comparatives que j'ai du effectuer. Je ne saurai enfin oublier dans ces remerciements mon épouse Renée qui a fait preuve de beaucoup d'indulgence et de patience à mon égard pendant toute la durée de cette recherche. tel-00740375, version 1 - 10 Oct 2012 5 TABLE DES MATIERES Table des matières ................................................................................................. 5 Table des illustrations ........................................................................................... 10 Tableaux ............................................................................................................ 10 Figures .............................................................................................................. 13 Graphiques ........................................................................................................ 14 Photos ............................................................................................................... 16 1-1-Historique [30] ,[35] ......................................................................................... 19 1-2-Bibliographie ................................................................................................... 20 Etat de l'Art ........................................................................................................ 20 1-2-1 La métrologie et le contrôle. [10] ............................................................. 20 1-2-2 Les normes ISO 9000 .............................................................................. 20 1-2-2-1-Rappels sur les normes ISO 9000. [26],[29]...................................... 20 1-2-1-1- Analyse des exigences d’assurance de la qualité des normes ISO 9000. ....................................................................................................................... 22 1-2-1-3- Etre certfié ISO 9000 ........................................................................ 25 1-2-1-5- Histoire de la machine à mesurer : [25] ............................................ 26 1-2-1-6- Evolution : ........................................................................................ 27 1-2-1-7- Conclusions ...................................................................................... 29 1-2-3- Les travaux déjà effectués ...................................................................... 30 Méthode de calcul des incertitudes [28] ,[75] . ............................................... 41 1-Introduction ................................................................................................. 41 Guide pour l’expression de l’incertitude de mesure ....................................... 43 1)Extrait de la norme NFX07-020 (juin 96) .................................................... 43 2)Méthode de calcul : ..................................................................................... 43 3) Procédure proposée pour l'établissement des formules d'incertitudes dans les opérations d’étalonnage ................................................................................. 44 4) Calcul de l'incertitude globale .................................................................... 45 1-2-4-Conclusions : ........................................................................................... 47 1-2-5-Objectifs des travaux qui vont suivre : ..................................................... 48 2-1 Etude expérimentale : Détermination de la taille des echantillons .................. 49 2-1-1-Type de machine utilisée : ....................................................................... 49 2-1-1-1- Description générale sommaire ........................................................ 49 2-1-1-2- Les incertitudes de mesure dans ce type de chaîne de mesure : .... 51 2-2-1- Que manque-t-il actuellement après les différents travaux effectués . .... 52 2-2-1-1-Définition de l'indice de capabilité : ................................................... 52 2-2-1-2- Détermination de l'incertitude de mesure ......................................... 52 2-2-1-3- Rapport entre l’incertitude type (is) et la tolérance spécifiée (t) ........ 52 2-2-1-4- Critère de décision de conformité du produit .................................... 53 2-3-1-Objectifs ................................................................................................... 53 2-3-1-1- Utilisation des statistiques ................................................................ 54 2-3-1-2- Détermination de la taille de l'échantillon (n) .................................... 54 2-3-1-3- Conditions de mesure : .................................................................... 54 tel-00740375, version 1 - 10 Oct 2012 6 2-4-1 Variation du rayon dynamique du palpeur ................................................ 60 2-4-1- 1- Réalité d'une loi normale ................................................................. 60 2-4-1-2 Intervalle de confiance de la moyenne .............................................. 60 2-5-1- Méthode pour tracer de la loi normale réduite avec les limites de classe de l’histogramme. ................................................................................................... 61 2-6-1--Test du khi-deux ..................................................................................... 64 2-6-2- Conclusions : .......................................................................................... 66 2-7-1- Test de Shapiro-Wilk [34] [50] ................................................................. 66 2-8-1- Test de Kogomorov-Smirnov [34] [50] .................................................... 71 2-9-1- Cent qualifications caractérisent la population mère ............................... 72 2-9-1-1--Incertitude sur la moyenne de l’échantillon pris comme population mère (risque à 5 %) : .............................................................................................. 72 2-9-1-2-Pourquoi une différence entre les valeurs moyennes des rayons entre les trois tests ? .................................................................................................... 77 2-10-1- récapitulatifs sur les variations : ............................................................ 79 2-11-1- Evolution des résultats en fonction du nombre de qualifications. .......... 81 2-12-1- Conclusions générales du chapitre 2: ................................................... 83 3-1- Etude expérimentale sur la qualification du palpeur et modélisations des résultats ................................................................................................................ 84 3-1-1-Objectifs ................................................................................................... 84 3-2-1-Introduction .............................................................................................. 84 3-3-1-Influence du nombre de points de palpage et de la vitesse dans l’opération qualification. ...................................................................................................... 85 3-3-1-1-La qualification palpeur est primordiale en mesure 3D. .................... 85 3-4-1-Qualification en 9 points avec accostage normal : ................................... 86 3-5-1-Qualification avec accostage normal en 5 points : ................................... 87 3-5-2-Conclusion sur l'influence de la vitesse sur les écarts type : .................... 89 3-6-1-Influence de la vitesse sur la qualification : .............................................. 90 3-7-1- Accostage quelconque en 5 points : ....................................................... 91 3-7-2- Conclusions générales sur le chapitre 3: ................................................ 92 3-8-1-Erreurs dues à l'orientation de la tête de mesure. .................................... 92 3-8-1-1 Rotation de la tête de 0 à 105°pour l’angle  .................................... 93 Conclusions générales sur le chapitre 3-8 ................................................... 101 3-8-1-2- Rotation de la tête de -180° à +180° pour l’angle . ....................... 101 3-8-2-3- Evolution du rayon du palpeur : ..................................................... 103 3-8-2-4- Evolution des x : (centre de la sphère de référence) ...................... 104 3-8-2-5-Evolution des y : (centre de la sphère de référence) ....................... 104 3-8-2-6-Evolution des z : (centre de la sphère de référence) ....................... 105 3-8-2-7- autre manière de poser le problème .............................................. 105 Conclusions générales sur le chapitre 3-8-2 ................................................ 109 3-9-2-Variations des différents paramètres : ................................................... 109 3-9-2-1-Influence de la longueur du palpeur et de la vitesse d'accostage ... 110 Conclusions partielles sur le tableau n°3-14 et sur le graphique 3-15 ......... 112 3-9-2-2-choix définitif sur les équations de l'influence de la vitesse sur le rayon dynamique : ................................................................................................. 114 Conclusion partielle : .................................................................................... 115 Conclusions : ............................................................................................... 120 3-4-2-2-7-Conclusions partielles sur le chapitre uploads/Litterature/ these-cloitre.pdf