Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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José Antonio SALGADO : Docteur ès sciences - Unité métrologie dimensionnelle du Laboratoire national de métrologie et d'essais (LNE)
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Cet article est une mise à jour du texte de Bernard Schatz dont il reprend de larges extraits.
En raison de leur précision, très significativement supérieure à celle des différents calibres et instruments utilisés pour la mesure de longueur, et du fait de leur facilité d'emploi, les cales étalons à bouts plans parallèles sont utilisées non seulement comme étalons de longueur de référence dans le domaine de la recherche, mais aussi comme l'étalon le plus précis qui soit au service de l'industrie. De ce fait, la cale étalon a été et est encore aujourd'hui, à côté des lasers ou des machines à mesurer tridimensionnelles, l'étalon de longueur le plus utilisé au monde.
De la cale étalon de référence, utilisée pour l'étalonnage d'autres cales, à la vérification des pièces mécaniques, en passant par l'étalonnage des instruments de mesure, les besoins industriels sont divers et variés, avec des exigences en précision allant de ± 0,02 μm à quelques dixièmes de millimètre.
Comme cela sera présenté dans cet article, pour répondre à la diversité des besoins industriels, le normalisateur a recommandé 4 classes de cales étalons (§ 1) et le métrologue a inventé et mis au point divers moyens et méthodes d'étalonnage (§ 3). Quels que soient les besoins industriels, les cales étalons peuvent présenter des instabilités en fonction du temps et sont aussi susceptibles d'usure en fonction du taux d'utilisation. Par conséquent, il est nécessaire d'effectuer des réétalonnages périodiques.
Afin de situer l'importance des cales étalons dans l'industrie française, il est possible d'estimer le nombre de cales utilisées à quelques millions ; environ 50 000 cales sont commercialisées par an, il s'agit, à plus de 90 %, de cales en acier. Par contre, sur l'ensemble de ces cales étalons, il n'y a qu'environ 100 000 cales réétalonnées par an, et donc il reste encore beaucoup à faire en France au niveau de l'assurance qualité.
Les cales étalons utilisées en France proviennent principalement de :
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CE Johansson en Suède ;
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Cary, TESA en Suisse ;
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Frank et Koba en Allemagne ;
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Mitutoyo au Japon ;
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Select en Grande-Bretagne.
Ces dernières années ont vu plusieurs fabricants, CE Johansson, Cary, TESA, Select se rassembler au sein d'un même groupe : Hexagon metrology.
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Utilisation des résultats de l'étalonnage
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3. Méthodes et moyens d'étalonnage
3.1 Méthode par interférométrie directe
Il s'agit de la méthode employée pour l'étalonnage des cales de références utilisées ensuite pour raccorder les autres cales étalons par comparaison mécanique ou bien par comparaison interférométrique. Exceptionnellement, il peut s'agir de cales utilisées dans des procédures de contrôle ou de caractérisation, cas de machines tridimensionnelles de grande précision (de l'ordre de 1 μm). Enfin, pour certaines applications, l'étalonnage des capteurs de banc de mesure de forme ou de profilomètre de haute précision, on utilise des hauteurs de marche étalonnées par interférométrie directe.
La méthode par interférométrie directe est aussi parfois appelée par les métrologues « méthode fondamentale » du fait que la longueur de l'étalon est directement fonction de la longueur d'onde de la source laser dont on connaît la fréquence (ce qui équivaut à connaître sa longueur d'onde dans le vide, puisque λ ≥ c/f dans le vide). Cette méthode permet d'atteindre les incertitudes de mesures les plus faibles (cf. tableau 8).
En moyenne, 5 000 cales par an sont étalonnées par interférométrie directe dont environ 90 % de cales en acier. Le reste est réparti à part égale entre les cales en céramique et les cales en carbure de tungstène. Environ 75 % sont des cales de classe 0, le reste étant des cales de classe K.
le lecteur souhaitant en savoir plus sur l'interférométrie et ses applications pourra se reporter aux articles [7] et [8] dans cette même collection.
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Méthodes et moyens d'étalonnage
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GIACOMO (P.) - Les définitions successives du mètre. Aperçu historique. - Bulletin du BNM, no 66, p. 5 à 9 (oct. 1986).
-
(2) - BOUCHAREINE (P.) - Pourquoi fallait-il changer la définition du mètre ? - Bulletin du BNM, no 66, p. 10 à 14 (oct. 1986).
-
(3) - ERARD (L.) - Organisation de la métrologie en France. Le LNE. - [R 60] Techniques de l'Ingénieur, base documentaire Mesures : généralités (2006) et ancienne version dans la base documentaire Archives analyse/mesures (2002). On pourra aussi consulter le site Internet de la métrologie française : http://www.metrologiefrancaise.fr/fr/organisation/organisation.asp.
-
(4) - LAUDREL (S.), REPOSEUR (P.) - Organisation de la métrologie en France. Le COFRAC. - [R 62] Techniques de l'Ingénieur, base documentaire Mesures : généralités (2006) et ancienne version dans la base documentaire Archives Analyse /Mesures (2002).
-
(5) - SCHATZ (B.) - Contrôle des angles. - [R 1 300] Techniques de...
NORMES
-
Spécification géométrique des produits (GPS) : Étalons de longueurs – Cales étalons (indice de classement : E11-010). - NF EN ISO 3650 - 1999
-
Spécification géométrique des produits (GPS) – Vérification par la mesure des pièces et équipements de mesure – Partie 1 : règles de décision pour prouver la conformité ou la non-conformité à la spécification (indice de classement : E10-201-1). - NF EN ISO 14253-1 - 1999
-
Normes fondamentales – Vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de métrologie (indice de classement : X07-001). - NF X 07-001 - 1994
-
Spécification géométrique des produits (GPS) – Essais de réception et de vérification périodique des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) – Partie 2 : MMT utilisées pour les mesures de tailles (indice de classement : E11-150-2). - NF EN ISO 10360-2 - 2002
-
Guide pour l'expression de l'incertitude de mesure (incide de classement : X07-020). - NF ENV 13005 - 1999
-
Exigences générales...
Mitutoyo http://www.mitutoyo.fr/
Brown and Sharpe http://www.brownandsharpe.com/
CE Johansson http://www.cejohansson.com/
Hexagon Metrology http://www.hexagonmetrology.net/
HAUT DE PAGE
Bureau international des poids et mesures (BIPM) http://www.bipm.org
Laboratoire national de métrologie et d'essais (LNE) http://www.lne.fr
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