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Auteur(s)
-
Pierre BOURDET : Professeur à l’École Normale Supérieure de Cachan
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les machines à mesurer par coordonnées appelées aussi MMT (machines à mesurer tridimensionnelles) sont basées sur un principe simple. À l’aide de règles de mesure de haute précision placées sur les différents guidages d’une machine, on relève les coordonnées d’un palpeur que l’on vient mettre en contact avec la surface d’une pièce à mesurer.
Les logiciels associés aux machines à mesurer assurent de nombreuses fonctions, l’apprentissage et l’exécution de gamme de contrôle, la commande numérique des déplacements du palpeur suivant des trajectoires prédéfinies, le traitement statistique des résultats de mesures obtenu sur une série de pièces, la compensation numérique des 21 défauts géométriques de la machine [1]. Parmi toutes ces fonctions nous nous limiterons dans cet article à celles qui sont liées au traitement de la mesure, c’est-à-dire celles qui permettent de déterminer les coordonnées des points de contact entre le palpeur et la surface à mesurer, et qui permettent, par un traitement mathématique des coordonnées, d’effectuer des mesures dimensionnelles et de vérifier les caractéristiques des tolérances géométriques des pièces.
Nous ferons donc l’hypothèse que la géométrie de la machine à mesurer et son système de mesure sont sans défaut, c’est-à-dire que les coordonnées sont exprimées dans un repère orthonormé avec un maximum de précision vis-à-vis des défauts macrogéométriques des pièces à mesurer. En outre, afin de simplifier cette présentation, nous considérons, dans tous nos exemples, que la MMT est une machine à mesurer de type portique sans quatrième axe. Le lecteur pourra facilement transposer cette présentation à d’autres structures de machines.
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Structure générale d’un logiciel de mesure sur MMT
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1. Principe de la saisie des coordonnées d’un point de mesure
En cours de mesure le palpeur est animé, par rapport au bâti de la machine, de trois translations orthogonales dont les valeurs des déplacements sont mesurées par des règles. À partir d’une origine machine, définie par exemple par les origines de chacune des règles de mesure, les trois déplacements sont les coordonnées d’un point P du coulisseau de la machine à mesurer (figure 1).
Pour mesurer la forme de tout ou partie de la surface d’un objet posé sur le marbre de la machine, une sphère de centre ω, située à l’extrémité du stylet, vient toucher successivement différents points M i sélectionnés de la surface de l’objet. Tous les points de la surface à caractériser ne sont pas accessibles avec une seule orientation du palpeur. Il est donc nécessaire d’adapter cette orientation pour que la sphère du stylet vienne en contact avec la surface de l’objet sans rencontrer d’obstacle (figure 2). À chaque toucher de la sphère du stylet avec la surface de la pièce, le palpeur de mesure informe la partie commande de la machine à mesurer, qui enregistre alors les trois coordonnées du point P du coulisseau. Les coordonnées des points de contact M i seront obtenues par un calcul qui nécessite pour chaque orientation du palpeur et chaque stylet, une opération de qualification du palpeur. Cette opération permet de définir un repère de mesure dans lequel seront exprimés tous les points saisis ω i et de déterminer le rayon apparent de la sphère du stylet nécessaire au calcul des coordonnées des points de contact M i .
1.1 Qualification du palpeur : définition du repère de mesure
L’objectif est d’exprimer tous les points saisis ω i dans un même repère et ceci quelle que soit la configuration du palpeur utilisé. Pour cela une sphère de référence, de forme quasiment parfaite, est fixée sur le marbre de la machine, elle matérialise par son centre S l’origine du repère de mesure. Pour chaque configuration j du palpeur correspondant à une nouvelle orientation ou un nouveau stylet, on vient mesurer la sphère de référence en quelques points et par un calcul des moindres carrés, on détermine dans le repère de la MMT, les coordonnées (uj , vj , wj ) du...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PRIEL (M.) - Incertitudes de mesure et tolérances. - Techniques de l’Ingénieur. Traité Mesures et Contrôle, [R 285], 1999.
-
(2) - MATHIEN (J.P.) - Contrôle des machines à mesurer. - Techniques de l’Ingénieur, Traité Mesures et Contrôle, [R 1 318], 1995.
-
(3) - BOURDET (P.), CLÉMENT (A.) - Controlly a Complex Surface with a 3 Axis Measuring Machine, - Annals of CIRP, Vol. 25 : p. 354-361, 1976.
NORMES
-
Dessins techniques - Principe de tolérancement de base - ISO 8015 - 1985
-
Dessins techniques - Tolérancement géométrique - Références spécifiées et systèmes de références spécifiées pour tolérances géométriques - ISO 5459 - 1981
-
Spécification géométrique des produits (GPS) - Tolérancement géométrique - Tolérancement de forme, orientation, position et battement - ISO 1101 - 2004
-
Spécification géométrique des produits (GPS) - Tolérancement géométrique - Tolérancement de localisation - ISO 5458 - 1998
-
Dessins techniques - Tolérancement géométrique - Principe du maximum de matière - ISO 2692 - 1988
-
Dessins techniques - Tolérancement d’orientation et de position - Zone de tolérance projetée - ISO 10578 - 1992
-
Dessins techniques - Cotation et tolérancement - Cônes - ISO...
1 Logiciels de Machines à mesurer
PROMESUR, groupe DEA - Brown & Sharpe - http://www.brownandsharpe.com
TUTOR - (DEA), groupe DEA - Brown & Sharpe - http://www.brownandsharpe.com
MASTER, groupe DEA - Brown & Sharpe - http://www.brownandsharpe.com
QUINDOS-LEITZ, groupe DEA - Brown & Sharpe - http://www.brownandsharpe.com
MESTRID - (ENS Cachan) - Metrolec - http://www.metrolec.com
MARLENE - Metrolec - http://www.metrolec.com
PRELUDE INSPECTION - Metrolec
METROLOG II - Métrologie instruments S.A. - http://www.metrolec.com
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