Compte Rendu [PDF]

Zitiervorschau

UNIVERSITE SIDI MOHAMMED BEN ABDELLAH ECOLE SUPERIEURE DE TECHNOLOGIE FILLIERE GENIE INDUSTRIEL ET MAINTENANCE

Compte Rendu

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Les machines à mesure tridimensionnelles

Réalisé Par :

Encadré Par :

 Ghizlane haidour  Fatima Baaouch  Anass Kasmi

Mr. Brahim HERROU

Année universitaire 2021 – 2022

Sommaire Introduction:..........................................................................................................3 Partie théorique :...................................................................................................4 1.

La métrologie :.............................................................................................4 1) Définition :....................................................................................................4 2) Tolérances géométriques..............................................................................5

2.

Machine à mesurer tridimensionnelle........................................................16

1) Principe de la machine à mesurer tridimensionnelle :........................16 2) Structures des machines à mesurer tridimensionnelles :......................18 3) Erreur de mesure et incertitude sur la mesure :.....................................20 a)Relation entre tolérance et incertitude  b) Source d’erreur et d’incertitude : 4) Étalonnage des machines à mesurer tridimensionnelles ;....................24 a)Évaluation de la performance de la MMT selon le document ASMEB89.4.10360.2-2008 5) Palpeur à déclenchement :.......................................................................26 a) Erreurs systématiques du palpeur b) Évaluation de la performance du palpeur : 3) En Générale :..................................................................................................32

a) Constitution d'une MMT........................................................................32 b) La structure de déplacement.......................................................................33 c) Le système de palpage................................................................................33 d) Le système électronique.............................................................................33 e) Le système informatique et le pupitre de commande.................................33 f) Les types de machines.................................................................................34 g) Mode de fonctionnement de la MMT TRI-MESURES :...........................35 Partie Pratique : Manipulation :...........................................................................39 Conclusion...........................................................................................................42

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Liste de figures Figure 1 Tolérance de rectitude.............................................................................8 Figure 2 Tolérance de rectitude.............................................................................8 Figure 3 Tolérance de planéité..............................................................................9 Figure 4 Tolérance de planéité..............................................................................9 Figure 5 Tolérance de circularité.........................................................................10 Figure 6 Tolérance de circularité.........................................................................10 Figure 7 Tolérance de cylindricité.......................................................................11 Figure 8 Tolérance de cylindricité.......................................................................11 Figure 9 Tolérance de localisation......................................................................11 Figure 10 Tolérance de localisation....................................................................12 Figure 11 Tolérance de caoxialité.......................................................................12 Figure 12 Tolérance de coaxialité.......................................................................13 Figure 13 Toléraance de symétrie.......................................................................13 Figure 14 Tolérance de symétrie.........................................................................14 Figure 15 Tolérance de parallélisme...................................................................14 Figure 16 Tolérance de parallélsme....................................................................15 Figure 17 Tolérance de perpendicularité.............................................................15 Figure 18 Tolérance de perpendicularité............................................................16 Figure 19 Tolérance d'inclinaison.......................................................................16 Figure 20 Tolérance d'inclinaison.......................................................................17 Figure 21 Point saisi , point mesuré....................................................................19 Figure 22 Principe des MMTs.............................................................................19 Figure 23 différents structure de MTTs..............................................................21 Figure 24 Illustration de la différence entre l’erreur de mesure et l’incertitude de mesure.................................................................................................................22 Figure 25 Principe de déclaration d’une conformité...........................................23 Figure 26 Résultat de mesure et tolérance, évaluation de risque........................24 Figure 27 Estimation du risque de déclaration de conformité d’un produit........25 Figure 28 Analyse des causes d’erreur de mesure..............................................26 Figure 29 22 lignes de déplacement pour identifier les 21 écarts de la MMT....27 Figure 30Erreur maximale tolérée d’indication d’une MMT pour les mesures de taille.....................................................................................................................28 Figure 31Schéma du palpeur à déclenchement...................................................28 Figure 32Définition du pré-déplacement............................................................29

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Figure 33 Effet de a) la direction de palpage sur b) la valeur de la prédéplacement.........................................................................................................30 Figure 34 Étendue P des distances entre les 25 points mesurés et le centre de la sphère...................................................................................................................31 Figure 35 Points palpés selon la norme ISO 10 360...........................................31 Figure 36 Cinq positions angulaires pour tester le système de palpage articulé. 33 Figure 37 constituons des MMTs........................................................................34 Figure 38 marphologire.......................................................................................36 Figure 39 mode de fonctionnement d'une MMT.................................................37 Figure 40COMPOSITION d’UN SYSTEME d’ETALONNAGE.....................40 Figure 41 La MMT dans ESTF...........................................................................42 Figure 42 Vue de face.........................................................................................43

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Introduction: Les moyens de mesure classiques sont aujourd'hui complétés par les techniques de mesure tridimensionnelles qui permettent d'accéder à la géométrie des pièces complexes avec une grande précision et une grande rapidité. Les machines à mesurer tridimensionnelles (MMTs) sont des unités importantes dans les systèmes de contrô le dimensionnel et géométrique des pièces mécaniques. Elles permettent de contrô ler la conformité des pièces de forme complexe, en 3D, rapidement et avec une grande précision. Les MMTs doivent être fiables pour réussir leur mission au sein de la chaîne de production. Les pièces mécaniques qui sont contrô lées et certifiées à l’aide des MMTs seront assemblées sur la chaîne de montage, rapidement et sans problème et complèteront leur mission durant leurs cycles de vie anticipés. La performance de la MMT est en partie représentée par l’exactitude de la position de la touche du stylet par rapport à la pièce à mesurer. Les écarts cinématiques associés aux articulations de la MMT sont parmi les principales causes de l’inexactitude de la position de la touche du stylet par rapport à la pièce à mesurer. La machine est affectée par 21 écarts géométriques dont 18 écarts articulaires et trois écarts de perpendicularité qui peuvent se dégrader avec le temps. Les écarts liés à l’effet d’échelle et les écarts de perpendicularité entre les articulations de la machine sont particulièrement à risque. Lors de l’inspection d’une pièce, l’orientation du palpeur doit fréquemment être changée à l’aide d’une tête orientable afin d’accéder aux surfaces de la pièce concernée. De plus, différents modules de palpeur, montés entre le palpeur et le stylet, sont changés pour modifier les forces de contact selon les besoins de la tâche d’inspection. Il y a ici quatre éléments distincts pouvant causer les erreurs : le système d’orientation, le palpeur, le module de Filière génie industriel et maintenance

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palpeur, et le stylet, lui même constitué de l’arbre du stylet et de la touche du stylet. Tous ces facteurs se réunissent pour réduire la qualité des mesures.

Partie théorique : 1.

La métrologie :

1) Définition : La métrologie est la science des mesures et ses applications, Elle comprend tous les aspects théoriques et pratiques des mesurages, quels que soient l'incertitude de mesure et le domaine d’application. Le mot « mesure » a, dans la langue française courante, plusieurs significations. Aussi n’est-il pas employé seul dans le vocabulaire présent. C'est également la raison pour laquelle le mot « mesurage » a été introduit pour qualifier l'action de mesurer. Le mot « mesure » intervient cependant à de nombreuses reprises pour former des termes de ce vocabulaire, suivant en cela l'usage courant et sans ambiguïté. On peut citer, par exemple :  Instrument de mesure ;  Appareil de mesure ;  Unité de mesure ;  Méthode de mesure ; … La métrologie industrielle, quant à elle, est chargée de transférer les unités de mesure vers les utilisateurs finaux que sont les industriels, les commerçants, les artisans et, en gros, tous ceux qui utilisent des instruments de mesure (comme les écoliers avec leurs règles, rapporteurs, …).

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Le transfert des unités de mesure se fait grâce à l'étalonnage. Ce domaine est l'interface entre les laboratoires nationaux de métrologie et le citoyen. Ses acteurs sont les laboratoires d'étalonnage accrédités. C’est l’ensemble des techniques et savoir-faire qui permettent d’effectuer des mesures et d’avoir une confiance suffisante dans leurs résultats. La mesure est nécessaire à toute connaissance, à toute prise de décision et à toute action : ✓ Recherche ✓ Activité commerciale ✓ Développement économique et compétitivité Information du citoyen (analyse médicale, pollution,) La métrologie est une discipline essentielle.

2) Tolérances géométriques a) Définition : Les tolérances géométriques limitent les écarts admissibles (ici notés h ) de formes, d’orientation ou de position d’un élément. b) Tolérances de forme :

Tolérance de rectitude :

Définition : La zone de tolérance est limitée par 2 droites parallèles distantes de h.

Figure 1 Tolérance de rectitude

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Interprétation : Une génératrice du cylindre doit entre 2 droites parallèles distantes de 0.02 mm.

être

comprise

Figure 2 Tolérance de rectitude

 Tolérance de planéité : Définition : La zone de tolérance est limitée par 2 plans parallèles distants de h sur une longueur de 80 mm.

Figure 3 Tolérance de planéité

Interprétation : La surface doit être comprise entre 2 plans parallèles distants de 0.05 mm. Filière génie industriel et maintenance

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Figure 4 Tolérance de planéité

 Tolérance de circularité : Définition : La zone de tolérance dans le plan considéré est limité par 2 cercles concentriques distants de h.

Figure 5 Tolérance de circularité

Interprétation : Le contour du trou doit être compris entre les 2 cercles concentriques de 0.05 mm.

Figure 6 Tolérance de circularité Filière génie industriel et maintenance

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 Tolérance de cylindricité : Définition : La zone de tolérance dans la surface est limité par 2 cercles coaxiaux distants du rayon h

Figure 7 Tolérance de cylindricité

Interprétation : La surface considérée doit être comprise entre les 2 cylindres coaxiaux dont les rayons diffèrent de 0.05 mm.

b) de

Figure 8 Tolérance de cylindricité

Tolérances position :

 Tolérance de localisation : Définition : La zone de tolérance est limitée par 1 cylindre de ø h dont l’axe est dans la position théorique de la ligne considérée.

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Figure 9 Tolérance de localisation

Interprétation : L’axe du trou doit être compris dans une zone Cylindrique de ø 0.1 mm dont l’axe est dans la position théorique spécifiée. A : appui plan. B : orientation. C : butée

 de :

Figure 10 Tolérance de localisation

Tolérance coaxialité

Définition : La tolérance est limitée par 1 zone cylindrique de ø h dont l’axe coïncide avec l’axe de référence. Filière génie industriel et maintenance

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Figure 11 Tolérance de caoxialité

Interprétation : L’axe du ø 24 h 8 doit être compris dans une zone de ø 0.02 mm coaxial à l’axe du cylindre de référence ø 18 h 6.

Figure 12 Tolérance de coaxialité  Tolérance de symétrie :

Définition : La zone de tolérance est limitée par 2 plans parallèles distants de h sont disposé symétriquement par l’axe du plan médian de référence.

Filière génie industriel et maintenance Figure 13 Toléraance de symétrie

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Interprétation : Le plan médian de la rainure doit être compris entre 2 plans parallèles distants de 0.04 mm et disposés symétriquement par rapport au plan médian.

Figure 14 Tolérance de symétrie

c) Tolérances d’orientation  Tolérance de parallélisme : Définition : La zone de tolérances est limitée par 2 plans parallèles distants de h sont disposé parallèlement au plan de référence.

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Figure 15 Tolérance de parallélisme

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Interprétation : La surface B doit être comprise entre 2 plans Parallèles distants de 0.05 mm par rapport à la surface A

Figure 16 Tolérance de parallélsme



Tolérance de perpendicularité

Définition : La zone de tolérance est limitée par 2 plans para. distant de h et disposés perpendiculairement au plan de référence.

Filière génie industriel et maintenance Figure 17 Tolérance de perpendicularité

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Interprétation : La surface tolérancée doit être comprise entre 2 plans parallèles distants de 0.05 mm et perpendiculaire à la surface de référence A.

Figure 18 Tolérance de perpendicularité

 Tolérance d’inclinaison : Définition : La zone de tolérance est limitée par 2 plans Parallèles distants de h et incliné à l’angle spécifique sur l’axe de référence.

Figure 19 Tolérance d'inclinaison

Interprétation : La surface tolérancée doit être comprise entre 2 plans parallèles distants de 0.08 mm et inclinés de 45° par rapport à l’axe de référence. Filière génie industriel et maintenance

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d) Figure 20 Tolérance d'inclinaison

Récapitulatif des différents signes de tolérances géométriques :

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2.

Machine à mesurer tridimensionnelle

1) Principe de la machine à mesurer tridimensionnelle : Les MMTs permettent de vérifier la conformité des pièces de forme complexe en 3D. Les MMTs sont constituées principalement de trois axes de mesure et d’un système de palpage doté d’une touche de contact fixée à l’extrémité du dernier axe. En fonction des déplacements des axes de mesures qui sont liés à des règles de mesure de haute précision, il est possible d’estimer les coordonnées x, y et z du point de contact entre la touche du palpeur et la surface à mesurer. La pièce à mesurer est montée sur un marbre. Le système de palpage établit une relation entre le contact physique de la touche du palpeur sur la surface à mesurer et la lecture des trois déplacements. Les coordonnées calculées sont par la suite traitées par logiciel dans le but d’effectuer des mesures tridimensionnelles et de vérifier les caractéristiques des tolérances dimensionnelles et géométriques des pièces mécaniques.

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Figure 21 Principe des MMTs

Figure 22 Point saisi , point mesuré

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Pour mesurer la forme de la surface d’une pièce positionnée sur le marbre de la MMT, la touche du stylet, qui est une sphère de centre ωi située à l’extrémité du stylet, touche différents points Mi sur la surface à mesurer). Le système de contrôle de la machine saisit les coordonnées du centre ωi. En fonction de la normale ni (qui doit être estimé) à la surface au point Mi et le rayon apparent rj (calculé pour chaque orientation de palpeur et chaque stylet), on calcule les coordonnées du point mesuré Mi par la relation suivante

2) Structures des machines à mesurer tridimensionnelles  : Les MMTs sont regroupées en plusieurs structures selon leurs utilisations et leur taille, allant du contrôle des pièces mécaniques de petite taille au contrôle des carrosseries des véhicules. Chaque structure répond à un besoin différent en terme de volume de contrôle et de précision, mais le principe reste le même : trois guidages orthogonaux deux à deux repérés par les 3 dernières lettres de l’alphabet X, Y et Z ; X et Y représentant les axes horizontaux et l’axe vertical est communément appelé Z. La Figure suivante présente les différentes structures des MMTs : la lettre – a – indique le schéma cinématique de la machine et la lettre - b – indique un exemple de la structure de la machine .

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Figure 23 différents structure de MTTs

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3) Erreur de mesure et incertitude sur la mesure :

L’incertitude est une indication de la qualité d’un résultat de mesure. Il y a une différence entre l’erreur de mesure et l’incertitude de mesure. L’erreur de mesure est la différence entre la valeur indiquée par la mesure et la valeur vraie (longueur d’une cale étalon). L’incertitude de mesure exprime toutes les erreurs non corrigées. Lorsqu’on évalue les erreurs expérimentalement et que les corrections appropriées sont appliquées, il reste encore une incertitude sur la validité du résultat annoncé. La Figure suivant illustre la différence entre l’erreur de mesure et l’incertitude

Figure 24 Illustration de la différence entre l’erreur de mesure et l’incertitude de mesure

Le but du métrologue est d’annoncer un résultat de mesure proche de la valeur vraie. Pour atteindre cet objectif, il diminue les erreurs systématiques en appliquant des corrections et il diminue les erreurs aléatoires en répétant son processus de mesure un certain nombre de fois. Un résultat de mesure est une variable aléatoire. Le résultat annoncé par le métrologue estime l’espérance mathématique de la Filière génie industriel et maintenance

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variable aléatoire. Le calcul d’incertitude de mesure sur une MMT a fait l’objet de plusieurs études. Un résultat de mesure présenté avec une incertitude permet de fournir une indication quantitative sur la qualité de ce résultat. Cette information est essentielle pour que ce résultat soit utilisé avec fiabilité. a)Relation entre tolérance et incertitude : Les résultats de mesure sont utilisés pour déclarer la conformité de la pièce à des spécifications fixées sur le dessin de définition. Les résultats de mesure sont présentés avec une incertitude U, donc les décisions qui sont prises pour déclarer une conformité ou un rejet de la pièce comportent un risque. Dans la zone 1, la conformité est déclarée. Dans la zone 3, la non-conformité est déclarée. Dans la zone 2, la décision peut être prise avec un risque.

Figure 25 Principe de déclaration d’une conformité

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La Figure explique le cas où le résultat de mesure est dans la zone 2. Dans ce cas, on doit évaluer le risque lié à la décision. L’aire hachurée est proportionnelle au risque de déclarer la conformité de la pièce.

Si

la

Figure 26 Résultat de mesure et tolérance, évaluation de risque

valeur annoncée se trouve au milieu ou proche du milieu de la zone de tolérance, le risque de prendre une mauvaise décision est très faible. Lorsque la valeur annoncée se rapproche de l’une des bornes, le risque augmente jusqu’à atteindre 50 % quand la valeur du résultat de mesure coïncide avec la borne de tolérance. Le risque de mauvaise décision doit alors être partagé entre le client et le fournisseur.

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Figure 27 Estimation du risque de déclaration de conformité d’un produit

b) Source d’erreur et d’incertitude : Plusieurs sources d’erreurs affectent la qualité de mesure sur une MMT .Parmi les principales sources d’erreurs : - définition incomplète du mesurande; - réalisation imparfaite de la définition du mesurande; - connaissance insuffisante des effets des conditions d’environnement sur le mesurage ou mesurage imparfait des conditions d’environnement; - résolution finie de l’instrument ou seuil de mobilité; - valeurs inexactes des étalons et matériaux de référence; - valeurs inexactes des constants et autres paramètres obtenus de sources extérieures et utilisés dans un algorithme de traitement des données; - approximations et hypothèses introduites dans la méthode et dans la procédure de mesure; Filière génie industriel et maintenance

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- variations entre les observations répétées du mesurande dans des conditions apparemment identiques.

Figure 28 Analyse des causes d’erreur de mesure

4) Étalonnage des machines à mesurer tridimensionnelles  ;

L’étalonnage d’un instrument de mesure, d’une façon générale, est l’opération qui consiste à établir une relation entre la grandeur d’entrée qui est la mesurande et la valeur de sortie indiquée par l’instrument de mesure. La machine à mesurer tridimensionnelle est caractérisée par 18 écarts cinématiques et 3 écarts de perpendicularité entre les axes . Les effets de ces écarts sur les mesures dépendent de la position de mesure La vérification et l’étalonnage des machines à mesurer tridimensionnelles a fait l’objet de plusieurs études]. Plusieurs techniques ont été utilisées pour déterminer les erreurs de mesures soit par laser ou bien à l’aide d’artefacts. Les artefacts sont de différentes formes, ils sont regroupés selon trois catégories principales: une, deux et trois dimensions]. Les artefacts mécaniques unidimensionnels sont Filière génie industriel et maintenance

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les plus faciles à manipuler et à mesurer. Il y a différents types d’artefacts unidirectionnels : le calibre étagé, la ligne de billes, la barre à billes, la barre à trous et les cales étalons. Le laser est généralement le plus utilisé pour mesurer des déplacements linéaires afin d’étalonner l’artefact unidimensionnel

Figure 29 22 lignes de déplacement pour identifier les 21 écarts de la MMT

a)Évaluation de la performance de la MMT selon le document ASMEB89.4.10360.2-2008 Le document ASME B89.4.10360.2-2008 concerne la réception et la vérification périodique des MMTs. On y propose de mesurer 5 étalons matérialisés de longueur dans sept positions qui sont : les 4 grandes diagonales (obligatoires) et les 3 directions parallèles aux axes X, Y et Z (suggérées). La plus grande longueur des cales devrait être au moins égale à 66% de la capacité de la machine dans la direction de mesure. Les mesures sont répétées 3 fois pour chaque position de mesure. Les écarts constatés sur l'ensemble des 105 mesures ne doivent pas dépasser la valeur spécifiée par le fabricant. Celle-ci, appelée erreur d'indication MPEE, est en général exprimée de la façon suivante : Filière génie industriel et maintenance

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MPEE = A + L/ où A est une constante exprimée en micromètre, donnée par le fabricant K est une constante sans dimension donnée par le fabricant L est la longueur mesurée en millimètres

Figure 30Erreur maximale tolérée d’indication d’une MMT pour les mesures de taille

5) Palpeur à déclenchement :

Pour évaluer le point de contact réel sur la surface à mesurer, les palpeurs à déclenchement sont largement utilisés sur les MMTs. Le stylet est attaché à une structure composée de trois éléments cylindriques, séparés de 120° l’un par rapport à l’autre et appartenant à un plan perpendiculaire à l’axe du stylet. Ces éléments sont maintenus sur 3 paires de cylindre à travers six points d’appuis, formant ainsi un montage isostatique en tripode supposé être parfaitement répétable . L’instant de contact entre la touche du stylet et la surface à mesurer est détecté par la coupure de courant électrique lors du décollement d’un des appuis.

Figure 31Schéma du palpeur à déclenchement

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a) Erreurs systématiques du palpeur

L’erreur systématique qui caractérise le palpeur à déclenchement est le pré-déplacement Cette erreur est le déplacement des axes de la machine entre l’instant de contact et l’instant de prise de mesure et correspond en partie à l’inclinaison et la flexion du stylet avant d’avoir atteint le seuil électronique de détection du contact dans le tripode. La Figure suivante présente une illustration du pré-déplacement. L’erreur de pré-déplacement dépend fortement de la longueur du stylet : plus la longueur du stylet augmente, plus cette erreur devient importante Le comportement mécanique du palpeur lors du déclenchement est lié

Figure 33 Effet de a) la direction de palpage sur b) la valeur de la pré-déplacement

Figure 32Définition du pré-déplacement

à l’orientation des efforts de déclenchement sur le tripode. La valeur du pré-déplacement dépend de la direction de mesure. Filière génie industriel et maintenance

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b) Évaluation de la performance du palpeur :

 Selon la norme ISO 10360 (2000) La norme ISO 10360 propose de mesurer une sphère d’essai de diamètre nominal compris entre 10 mm et 50 mm. Le principe de la méthode d’évaluation de l’erreur de palpage est d’établir si une MMT est capable de mesurer en respectant l’erreur de palpage maximale tolérée, MPEP, en déterminant l’étendue P des distances entre les 25 points mesurés et le centre de la sphère gaussienne associée.

Figure 34 Étendue P des distances entre les 25 points mesurés et le centre de la sphère

La norme ISO 10360 recommande le maillage de palpage présenté dans la Figure suivante :

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Figure 35 Points palpés selon la norme ISO 10 360

La norme ISO 10360 propose aussi des essais de vérification des systèmes de palpage articulés. Les erreurs liées au système de palpage articulé sont : AF, AS et AL, respectivement erreurs liées à la forme, erreurs liées à la taille et erreurs liées à la position. Ces erreurs ne doivent, pas dépasser les erreurs maximales tolérées correspondantes (MPEAF, MPEAS, MPEAL) Le principe de ces tests est de mesurer la forme, la taille et la position d’une sphère d’essai en utilisant cinq positions angulaires différentes. La qualification de chacune des cinq positions angulaires du système de palpage se fait selon les procédures de fonctionnement normal du fabricant de MMT. À chaque position angulaire, 25 points sont mesurés sur la sphère d’essai (de diamètre nominal entre 10 et 30 mm), soit un total de 125. Pour chaque groupe de 25 points réalisés avec une position angulaire, on associe une sphère des moindres carrés, soit un total de cinq sphères. Filière génie industriel et maintenance

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L’étendue des coordonnées des centres des cinq sphères (X, Y et Z) est calculée. La plus grande de ces cinq étendues donne l’erreur de position du système de palpage articulé. En complément, une sphère de moindres carrés sur la base des 125 points est réalisée pour les erreurs d’indication de forme (Rayon max – Rayon min) et de taille (Diamètre calculé – Diamètre étalonné). Les résultats de ces essais dépendent fortement de la longueur de la rallonge de palpeur. Pour chaque position angulaire, la norme propose de faire les tests avec 4 longueurs de la rallonge de palpeur 0 mm, 100 mm, 200 mm et 300 mm.

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Figure 36 Cinq positions angulaires pour tester le système de palpage articulé

Selon

la

norme

B89.1.12M

(1990)

Les tests proposés par cette norme permettent de détecter les erreurs dues au palpeur, au stylet et aux autres facteurs dynamiques de la machine. Trois tests utilisent trois longueurs différentes du stylet 10 mm, 50 mm et 50 mm avec un offset de 20 mm perpendiculaire à l’axe du support du système de palpage. Chaque test consiste à mesurer 49 points sur une sphère d’essai d’excellente sphéricité. Un point est mesuré sur le pôle et 48 autres points sont répartis sur 4 cercles positionnés par les 4 angles polaires suivants : 30, 60, 90 et 100. Sur chaque cercle on mesure 12 points. Pour l’ensemble des points mesurés sur la sphère, on calcule la sphère des moindres carrés et on calcule la déviation à chaque point. Filière génie industriel et maintenance

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La répétabilité du système de palpage est définie par la marge calculée à partir des déviations du centre d’une sphère d’essai mesurée suivant 10 séries de mesures successives. Pour chaque série de mesures, on palpe 4 points sur la sphère. Les 10 séries de mesures sont réalisé dans les mêmes conditions. Puisque 4 points est le nombre minimum pour définir une sphère, alors le test de la répétabilité proposé par la norme fournis une valeur significative sans pour autant donner la source de la non répétabilité.

3) En Générale : a) Constitution d'une MMT Une MMT est constituée de 4 sous-ensembles distincts : - La structure de déplacement - Le système de palpage - Le système électronique

Figure 37 constituons des MMTs

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b) La structure de déplacement Elle comprend 3 guidages en translation orthogonaux deux à deux notés X , Y et Z. Ces guidages, sans jeu ni frottements, permettent d'atteindre tous les points d'un volume parallépipédique. c) Le système de palpage Son rôle est de détecter le contact entre le stylet et la pièce et, à cet instant, d'envoyer une impulsion au système électronique pour qu'il lise les coordonnées du point de contact sur les systèmes de mesure. d) Le système électronique Il a plusieurs fonctions essentielles : - Recevoir les impulsions de contact en provenance de la tête de palpage - Envoyer les ordres de lecture sur les 3 systèmes de mesure au moment du contact - Recevoir du système informatique les ordres de mouvement pour la commande des moteurs d'axes (Machines à CN) - Gérer les sécurités telles que pression d'air mini sur les patins aérostatiques, fins de courses des mouvements etc. e) Le système informatique et le pupitre de commande

- Acquisition et mise en mémoire des gammes de contrôle des pièces - Exécution des gammes de contrôle - Traitement des informations et édition des résultats - Logiciel conversationnel permettant l'utilisation de la machine

f) Les types de machines

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 Morphologie Il en existe de différents types qui sont fonction de la morphologie des pièces à mesurer, des précisions à atteindre, de la facilité d'utilisation etc .

Figure 38 marphologire

 Différents types de commandes Machines Manuelles C'est l'opérateur qui déplace le palpeur - Pas de sauvegarde du programme - La présence de l'opérateur est nécessaire pour chaque palpage - Incertitudes de mesurage importantes - Machines de petites dimensions Machines Motorisées Filière génie industriel et maintenance

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L'opérateur commande les déplacements par l'intermédiaire de manettes de pilotage, mais la vitesse de déplacement est asservie en mode palpage. - Plus faible influence de l'opérateur - Pas de limites en dimensions Machines à Commande Numérique Les axes de déplacement sont asservis en vitesse et position. La pièce est modélisée par des éléments géométriques calculés à partir des points palpés. - L'écriture d'une gamme C.N. nécessite la définition d'un repère associé à la pièce - L'exécution d'une gamme ne nécessite plus la présence d'un opérateur - La précision de palpage ne dépend plus de l'opérateur - Le choix de la position des points palpés sur la surface n'est fait qu'une seule fois lors de l'apprentissage ou à l’aide d’un logiciel de FAO. g) Mode de fonctionnement de la MMT TRI-MESURES : Une MMT matérialise un repère orthonormé à 3 dimensions ( O, x , y , z ) Pour chaque point palpé, on recueille les coordonnées du centre du palpeur :

Figure 39 mode de fonctionnement d'une

La pièce à mesurer MMT 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 Filière génie industriel et maintenance

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palpés, un traitement suivant la règle des moindres carrés permet de définir quantitativement les éléments géométriques. Pour définir un élément géométrique sur la machine TRI-MESURES, le logiciel METROMEC 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.  Méthode de mesure Le contrat à remplir par les ateliers de fabrication est l'obtention d'un produit conforme au dessin de définition. C'est donc à partir de celuici que l'on définira les cotes fonctionnelles devant être mesurées. A partir de là, des travaux, d'une part d'aspect pratique, d'autre part d'aspect théorique peuvent être conduits parallèlement. Aspect pratique a) Position de la pièce dans le repère machine : Il sera nécessaire de définir une seule position possible pour la pièce , à quelques dixièmes de mm près, si l'on veut la mesurer en automatique en exécutant une gamme de mesure. Cette position sera définie dans le repère machine. b) Définition du système de palpage : Il est nécessaire de définir tous les systèmes de palpage ( Angles A et B de la tête motorisée, longueur des stylets et des rallonges ) qui sont nécessaires à la mesure d'une pièce et de les étalonner sur la sphère étalon. Aspect théorique Le préparateur devra définir à partir du plan les éléments géométriques qui seront définis lors des palpages . Filière génie industriel et maintenance

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D'autre part , la définition des repères de dégauchissage est nécessaire pour une expression correcte des résultats de mesure. Ensuite, seulement on pourra créer la gamme de palpage de la pièce, puis la gamme de vérification des cotes fonctionnelles qui conduira à l'édition du procès verbal de contrôle. La méthode de mesure d'une pièce peut être schématisée par le synoptique ci-dessous

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COMPOSITION d’UN SYSTEME d’ETALONNAGE

Figure 40COMPOSITION d’UN SYSTEME d’ETALONNAGE

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Partie Pratique : Manipulation : La manipulation passe par les étapes suivantes :            

On commence par démarrer la machine On tape le mot de passe : Ouvrir la vanne de l’air comprimé Initialiser le repère machine en faisant bouger les axes x, y et z jusqu’au leurs origines Entrer au logiciel Mcosmos Créer un fichier dans le logiciel Mcosmos Créer un fichier dans le logiciel qui contient le nom de pièce Entrer a MMT mode apprentissage Charge le plan (clé sur le logiciel) Définir les points avec le palpeur Choisir la tolérance demandée Evaluer la planéité de la surface à palper

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Figure 41 La MMT dans ESTF

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Figure 42 Vue de face

D’après le logiciel La zone de tolérance : 0.1 Tolérance sup :

0.049

Tolérance inf :

-0.051

Nombre du point : 5 Min/ Max pot : 4/2 Dev. Std : 0.022 Planéité : 0.010 Max. Dist: 0.004

X : 135.926 Filière génie industriel et maintenance

Min Dist : -0.006

X: 157.779 Page 42

Y : 292.834

Y: 294.658

Z : 51.923

Z : 51.802

Conclusion la vérification et la modélisation des MMTs et du système de palpage ont été largement étudiées et on fait l’objet de plusieurs publications; cependant, il n’en est pas de même des études relatives au diagnostic et à l’identification des paramètres caractéristiques de la MMT suite à une vérification périodique selon le document ASME B89.4.10360.22008 en utilisant le calibre étagé, ni de la séparation des erreurs de palpeur et de la machine dans un petit volume de mesure de la MMT.

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