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L’importance d’utiliser un artefact étalonné et traçable. L’unique façon de valider un équipement de mesure.

L’importance d’utiliser un artefact étalonné et traçable. L’unique façon de valider un équipement de mesure.

 

Lors du remplacement d’un vieil équipement de mesure, il est courant de valider le fait que l’ancien et le nouvel appareil mesurent bien les mêmes données et fournissent un contrôle de la qualité (QC) avec les mêmes résultats. Pour ce faire, des tests de corrélation sont effectués.

 

Pour faciliter et accélérer le travail, il est tentant de tester une pièce fabriquée régulièrement. Après tout, ses spécifications sont bien connues. Cependant, ce choix de pièce peut entraîner un diagnostic et une conclusion erronés, selon la précision du nouvel appareil de mesure.

 

C’est pourquoi la meilleure manière de vérifier qu’un outil de mesure fonctionne au sein de ses spécifications, est d’utiliser un artefact d’étalonnage, pour lequel les données ont été validées précédemment et sont traçables.

 

L’utilisation d’un artefact commun pour l’ancien appareil et le nouveau permet de minimiser les variables qui peuvent influencer les tests de corrélation. Parmi ces variables, qui peuvent induire des différences dans les mesures, on retrouve les méthodes d’extraction, qui sont différentes d’une technologie à l’autre, les méthodes d’alignement, qui sont rarement les mêmes, ou encore, le logiciel qui ne traite pas ou ne calcule pas les données de la même manière, les installations qui sont généralement différentes selon les technologies, ainsi que l’environnement qui, s’il n’est pas exactement le même, peut énormément influencer les mesures.

 

L’utilisation d’un artefact étalonné et traçable permet aux opérateurs de valider que les deux appareils fonctionnent bien au sein de leurs spécifications. Ainsi, si les mesures prises sur cet artefact étalonné donnent les bonnes valeurs, il est possible de savoir que les deux appareils fonctionnent correctement.

Scénario

Une entreprise manufacturière dans l’industrie de l’automobile souhaite remplacer sa MMT par un scanner 3D. Afin de faire valider le nouvel équipement, un test de corrélation est effectué entre les deux appareils, l’ancien et le nouveau. Une différence est alors observée en comparant les deux mesures, les deux instruments ne sont pas corrélés. Pourquoi ? Ne devrait-on pas observer les mêmes mesures sur les deux instruments ? Quelle est la cause de cette différence ? Puisque nous savons que l’ancien instrument a toujours été précis, devrions-nous conclure que le nouvel instrument souffre de problèmes de précision ?

 

Lors de la recherche d’une corrélation entre deux types d’équipement (c-à-d., la comparaison des mesures obtenues sur la même pièce par deux instruments), il existe de nombreuses variables capables d’induire des erreurs dans les mesures. Ces variables comprennent les méthodes d’extraction et d’alignement, les calculs du logiciel, l’installation de la mesure et l’environnement.

 

Méthodes d’extraction

Bien que la même pièce est mesurée, d’un outil à l’autre, ce ne sont pas les mêmes points qui sont extraits. C’est pourquoi une différence est observée dans la mesure, à cause des imperfections de la géométrie de la pièce. Évidemment, lorsque la surface d’un plan est palpée en prenant un point aux quatre coins, les défauts de surface du plan ne sont pas considérés dans cette méthode. À l’inverse, en numérisant ce plan, la surface entière est mesurée et nous obtenons la mesure de sa planéité. C’est pourquoi, si la surface présente une légère courbe, le plan numérisé peut être mal aligné par rapport au plan palpé. Ainsi, une différence de mesure sera observée entre les deux méthodes.

 

Méthodes d’alignement

Bien que la même pièce est mesurée, deux méthodes d’alignement différentes sont utilisées. Par conséquence, une légère différence peut être observée dans la méthode d’alignement, ce qui peut entraîner de grands écarts à l’autre extrémité de la pièce, par effet de levier. Même si la même méthode d’alignement est utilisée, comme mentionné ci-dessus, une différence dans la méthode d’extraction des caractéristiques utilisée lors de l’alignement peut entraîner un mauvais alignement de la pièce. Les valeurs de positionnement sont basées sur l’alignement, qui ne doit pas différer d'un instrument à l’autre, ni dans le cadre de la méthode de construction, ou dans la façon de le mesurer.

 

Traitement logiciel

Bien que la même pièce est mesurée, les logiciels utilisés sont différents et ils traitent les données avec des algorithmes différents. La conséquence est une différence observée dans le calcul d’une caractéristique d’une pièce, même lorsque les données mesurées sont les mêmes. Plus la construction de la mesure est complexe, plus le potentiel d’observer des écarts entre les calculs est important.

 

Installation des mesures

Bien que la même pièce est mesurée, les installations des mesures pour les deux instruments ne sont pas identiques. Cela peut entraîner les mesures différentes pour une même pièce. Par exemple, une grande partie des dimensions sont mesurées sur une MMT. Le marbre sur lequel la pièce est placée dispose d’une excellente planéité (30 microns). La même pièce est ensuite mesurée avec un système à numérisation 3D. Mais la surface sur laquelle la pièce est placée dispose d’une planéité différente (800 microns). C’est pourquoi la pièce est légèrement déformée et tordue lorsqu’elle est placée sur le second marbre. Bien qu’il s’agisse de la même pièce, les deux installations entraînent des mesures différentes dues aux différents degrés de planéité des surfaces sur lesquelles sont placées les pièces.

 

Environnement

Bien que la même pièce est mesurée, les conditions ne sont pas identiques. Ce qui peut entraîner une différence dans les mesures. Bien sûr, si nous mesurons une pièce en aluminium d’un mètre sur une MMT, à température ambiante de 20 °C et que nous mesurons la même pièce à 25 °C, la différence de température entraînera alors une différence de longueur de 115 microns à 25 °C.

 

Artefact commun

Pour le contrôle de la qualité, il est essentiel de minimiser ces différentes variables, qui peuvent générer des erreurs de corrélation. Le meilleur moyen est l’utilisation d’un artefact commun pour les deux instruments, sur lequel les mesures ont été validées précédemment et les données sont traçables.

 

Les artefacts disposent des caractéristiques distinctives d’avoir été étalonnés et d’être traçables. Toutes les caractéristiques ont été mesurées précédemment et vérifiées en laboratoire, ce qui élimine tous les doutes et les incertitudes concernant les mesures.

 

Conclusion

Une valeur couramment obtenue avec un instrument de mesure traditionnel n’est pas une valeur de référence sur laquelle il est possible de se fier à 100 %. Cela s’explique par le fait qu’un équipement n’est pas un artefact. Il existe toujours une incertitude associée à n’importe quel instrument de mesure. C’est pourquoi la vérification, la validation ou la qualification d’un instrument de mesure ne peut pas être effectuée sur une pièce pour laquelle les dimensions n’ont pas été précédemment validées.

 

La seule façon de certifier qu’un outil de mesure fonctionne au sein de ses spécifications est de le comparer avec un artefact pour lequel les dimensions sont étalonnées dans un laboratoire reconnu. Seul un artefact permet de corréler les mesures entre plusieurs équipements, car seul un artefact peut éliminer toutes les variables qui peuvent interférer avec la mesure. Grâce à cet artefact, il ne subsiste aucun doute : l’équipement effectue ses mesures avec précision.

 

Si deux appareils obtiennent la même mesure avec un artefact, mais ne sont pas en corrélation sur une pièce spécifique, alors la différence n’est pas attribuable aux instruments. Au contraire, cela signifie qu’il est nécessaire de vérifier et examiner les processus de mesure, afin d’obtenir les mesures désirées.

 

 

Auteur :

Guillaume Bull, responsable de produits chez Creaform

www.creaform3d.com

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