Bras de mesure
OnyxAceBras de mesure
avec scanners 3D
Onyx SkylineAce Skylineavec scanners 3D
En métrologie, il est essentiel d'obtenir des mesures 3D précises et exactes pour maintenir une qualité élevée dans l'ingénierie et la fabrication. Cependant, l'incertitude est inhérente à tout processus de mesure, même avec des systèmes avancés. Une gestion appropriée de l'incertitude est essentielle pour garantir que les résultats de mesure sont fiables et précis.
L'incertitude de mesure en métrologie 3D représente l’écart de la mesure nominale par rapport à l'objet mesuré. Elle résulte d'imperfections liées au processus de mesure comprenant les limites de l’équipement, l’expérience de l’opérateur et les facteurs environnementaux.
En d'autres termes, il s'agit de l'erreur de répétabilité, qui correspond à l'écart observé lors de mesures successives du même objet dans des conditions identiques. L'incertitude affecte la précision des mesures dans des domaines tels que la conception technique, le développement de produits et la recherche scientifique.
L'évaluation et la quantification de ces incertitudes sont essentielles. La maîtrise et la compréhension des incertitudes de mesure sont essentielles pour le contrôle qualité, garantissant le respect des normes industrielles élevées telles que celles en vigueur dans les secteurs de l'automobile et de l'aéronautique.
Par exemple, imaginez que vous mesuriez le diamètre d'une petite tige métallique à l'aide d'un pied à coulisse. Le diamètre réel de la tige est de 5,00. Cependant, en raison des limites de précision du pied à coulisse et de la force avec laquelle vous tenez la tige, votre mesure pourrait être légèrement erronée, ce qui donnerait une valeur de 4,92 mm ou 5,08 mm au lieu de 5,00 mm exactement.
Dans ce cas, l'incertitude de mesure provient de facteurs tels que la précision du pied à coulisse et la consistance de votre prise. Ainsi, plutôt que d'indiquer que le diamètre est exactement de 5,00 mm, vous devez l'indiquer comme (5,00 ± 0,08) mm, ce qui signifie que la valeur réelle du diamètre est probablement comprise entre 4,92 mm et 5,08 mm.
Par conséquent, cet appareil de mesure ne peut pas contrôler un diamètre dont la tolérance de fabrication acceptable est égale ou inférieure à une incertitude de mesure de 5 mm ± 0,08.
La norme indique que le processus de mesure doit avoir une incertitude au moins 4 fois inférieure à l'intervalle de tolérance, certaines applications de métrologie demande même une incertitude plus proche d’un facteur 10. Par exemple, pour mesurer un diamètre de 51 mm ± 0,4 mm, dont l'intervalle de tolérance est donc de 0,8 mm au total, un processus de mesure avec une incertitude de mesure inférieure à 0,8/4 = 0,2 mm sera nécessaire.
En métrologie, les erreurs et l'incertitude sont souvent mal comprises et assimilées au même concept, mais elles représentent des aspects différents de la qualité des mesures. Il est donc essentiel de comprendre la différence entre les erreurs et l'incertitude.
Les erreurs de mesure indiquent à quel point la valeur mesurée s'écarte de la valeur réelle d'un objet. Il s'agit d'une différence connue et corrigeable, ce qui signifie qu'une fois identifiée, des correctifs peuvent être mis en place pour la réduire ou l'éliminer.
En revanche, l'incertitude exprime le degré de doute ou de confiance associé aux résultats de mesure. Elle est inévitable et tient compte de toutes les inconnues possibles affectant les résultats. Au lieu d'être corrigée, l'incertitude est quantifiée et rapportée pour comprendre le degré de fiabilité de la mesure.
Les ingénieurs s’efforcent de minimiser les erreurs grâce à des techniques et des outils précis, tandis que les experts en métrologie recommandent d’utiliser des équipements et des logiciels professionnels pour améliorer la précision des mesures.
Les écarts de géométrie de l'équipement et les erreurs d'étalonnage, telles que les erreurs de longueur de palpeur, les problèmes d'alignement du scanner laser et le bruit du capteur, peuvent affecter la fiabilité des mesures. Les équipements qui n'ont pas subi de tests rigoureux et une qualification complète conformément aux normes de l'industrie peuvent avoir de mauvaises performances ou fonctionner de manière inadéquate, quelle que soit l'expertise de l'utilisateur.
Des conditions telles que la température, l'humidité et les vibrations peuvent avoir un impact sur les performances de mesure. Par exemple, le contrôle qualité des grandes pièces s'effectue souvent directement dans l'environnement de production plutôt que dans un laboratoire de métrologie contrôlé. Dans de tels environnements, les vibrations, les variations de température et les vibrations peuvent déstabiliser les gabarits de validation et interférer avec les mesures. Les fluctuations de température peuvent provoquer une dilatation ou une contraction des matériaux, introduisant aussi des erreurs de mesure.
Malgré les progrès technologiques, les erreurs humaines demeurent une cause importante d'erreurs dans les résultats de mesure, notamment une manipulation incohérente, une configuration incorrecte ou une analyse incorrecte des données. Cette mauvaise utilisation est souvent due à un manque de conseils ou à une utilisation incorrecte de l'équipement, ce qui entraîne une mauvaise qualité de données. Les opérateurs inexpérimentés peuvent négliger l'importance de préparer les mesures à l'avance, ce qui peut entraîner une perte de temps, la mise au rebut de pièces ou un gaspillage de ressources.
L'incertitude de mesure peut également provenir de l'algorithme utilisé dans le logiciel de métrologie. Différentes solutions logicielles peuvent traiter les mêmes données d'entrée différemment, ce qui entraîne des variations dans les résultats. Des facteurs tels que le filtrage des données, le traitement des nuages de points et les algorithmes d'alignement peuvent introduire des incohérences.
Pour minimiser l’incertitude, il est essentiel d’utiliser des logiciels fiables, en particulier pour les applications métrologiques sensibles dans des secteurs comme l’automobile et l’aérospatiale.
Un étalonnage régulier des instruments de mesure est essentiel pour minimiser l'incertitude. L'étalonnage doit être effectué à l'aide d’étalons traçables pour garantir que les paramètres de l'équipement sont bien étalonnés avec son point de mesure de référence et que l'appareil est conforme aux spécifications déclarées. Pour le scanner, le bon processus d'étalonnage consiste à définir des paramètres pour localiser précisément la ligne laser. Pour le bras, il consiste à calibrer le bras pour localiser parfaitement son extrémité. Un appareil bien étalonné améliore la précision de mesure, ce qui est essentiel pour contrôler les spécifications de conception technique, ce qui conduit à de meilleures prises de décision et à une meilleure qualité globale du produit.
Le maintien d'une température, d'une humidité et de niveaux de vibrations stables peut minimiser les influences externes sur les mesures. L'utilisation de salles climatisées et de configurations amortissant les vibrations contribue à créer un environnement stable, améliorant ainsi la fiabilité des mesures.
Investir dans une formation complète pour les opérateurs permet de s'assurer qu'ils comprennent les subtilités du processus de mesure et qu'ils maîtrisent l'utilisation de l'équipement. Les opérateurs qualifiés sont moins susceptibles d'introduire des erreurs lors des tâches critiques de contrôle qualité. Un technicien expérimenté peut également préparer le programme de mesure 3D au préalable pour rationaliser le processus d’inspection complet en automatisant les activités de mesure et en guidant l’opérateur.
Les logiciels de métrologie avancés peuvent corriger les sources d'erreur connues, telles que la dilatation thermique ou la dérive des instruments. Ces outils permettent également d'aligner les mesures avec les modèles CAO, de produire des rapports et de fournir un retour d'information en temps réel.
Il plus fiable de se fier aux normes internationales comme la norme ISO plutôt qu’à la précision indiquée sur la fiche technique d'un fabricant. Ces normes jouissent d'une réputation irréprochable dans le secteur et d'une expérience avérée dans les processus de contrôle qualité, ce qui en fait le meilleur moyen d'obtenir la confiance dans vos résultats de mesure.
Les scanners laser 3D, certifiés ISO 10360-08 et les bras de mesure, validés par ISO 10360-12, délivrent les spécifications attendues pour des résultats de mesure rigoureux.
La documentation de tous les aspects du processus de mesure, y compris les conditions, les paramètres et les actions de l'opérateur, permet d'identifier et de traiter les sources d'incertitude. La documentation de toutes les étapes nécessaires à la création d’un produit, de sa conception à sa fabrication, peut aider à suivre son évolution, et l'historique peut contribuer à certaines conclusions critiques au cours des processus de production.
L'entretien régulier des appareils de mesure permet d'éviter la dégradation des performances au fil du temps. De plus, la réalisation d'examens par les pairs ou d'audits du processus de mesure peut fournir un niveau de contrôle supplémentaire, aidant à identifier les sources d'incertitude résiduelles.
Kreon propose des solutions telles que Onyx Skyline et Ace Skyline, qui combinent des bras de mesure avec des scanners 3D pour des mesures avec contact (palpage) et sans contact (scanner laser). Les bras Kreon sont équipés de capteurs de température pour garantir que la température est constamment surveillée et compensée afin que toute dilatation des composants du bras liée aux variations de température n'affecte pas la précision de mesure.
Conforme à la norme ISO, comme tous les scanners Kreon, le Zephyr III est un scanner 3D polyvalent qui peut être monté sur la MMT pour obtenir une précision exceptionnelle de 5 µm. Les données très précises et fiables recueillies à partir de la mesure 3D sont ensuite utilisées pour l'analyse afin de réduire les erreurs et d'augmenter la fiabilité de la production.
L'incertitude dans les mesures 3D implique des écarts par rapport à la valeur réelle, résultant des limites de l'équipement, des conditions environnementales et des erreurs de l'opérateur. La gestion de ces incertitudes par un étalonnage régulier, un contrôle environnemental, des technologies certifiées ISO et une formation adéquate garantit des résultats précis et fiables. En mettant en œuvre les meilleures pratiques, les fabricants peuvent améliorer la précision et la qualité de leurs processus de métrologie.
