Le scanning convient-il ?
Les professionnels de la métrologie industrielle sont constamment sollicités pour trouver la meilleure méthode d’inspection des pièces.
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Les professionnels de la métrologie industrielle sont constamment sollicités pour trouver la meilleure méthode d’inspection des pièces. Lors de la recherche de machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) ou de l’évaluation des capacités de l’équipement existant, on en vient naturellement à étudier aussi les accessoires combinés avec la MMT. Plusieurs solutions existent – chacune ayant ses avantages et ses inconvénients. L’astuce consiste à trouver la bonne option, ni trop pointue ni inadéquate.
Pour les mesures de pièces de petites et moyennes dimensions, quatre catégories principales d’accessoires d’inspection sont disponibles. La première regroupe les palpeurs à déclenchement point par point, qui relèvent des points discrets sur une pièce. La deuxième réunit les palpeurs de scanning analogiques, qui se déplacent le long de la surface de la pièce, en mesurant des milliers de points durant le cycle. Les scanners laser 3D utilisent un rayon laser pour recueillir des milliers voire des millions de points sur une surface. Pour finir, les capteurs à lumière blanche chromatique (CWS) permettent de réaliser une inspection sans contact de haute précision.
Confrontés à la décision de scanner ou non une pièce, les spécialistes en métrologie ont tendance à privilégier le scanning analogique parce qu’il recueille de grandes quantités de coordonnées 3D de haute précision avec un accès facile à la plupart des zones. C’est aussi une solution idéale pour acquérir toutes les caractéristiques critiques dans les meilleures conditions possibles. Le scanning analogique améliore la répétabilité des résultats et réduit l’incertitude de mesure. En réalité, la décision de scanner une pièce est plus nuancée et dépend de l'application.
Quels sont les risques ?
Lors de l’évaluation du processus, il convient aussi de tenir compte de l’utilisation du composant. Un connecteur en plastique pour les pièces automobiles, comme illustré ci-dessus, exige un joint étanche pour exclure le risque d’infiltration d’eau. Bien que le connecteur possède des entités simples que l’on pourrait facilement relever avec un palpeur tactile, le bord d'étanchéité aura probablement des tolérances plus étroites qui requièrent un scanning analogique.
Boîtier de pistolet à clous moulé en aluminium. Un spécialiste en métrologie examinera le processus de fabrication en détail, du début à la fin, pour déterminer la meilleure approche. Un pistolet à clous qui possède des entités intéressantes sur le composant d’origine moulé sous pression est illustré ici. Par ailleurs, l’usinage peut avoir une influence sur la décision de recourir ou non au scanning. Sur ce composant donné, l’entreprise peut vérifier le profil en réalisant un scanning laser 3D du boîtier moulé en aluminium. Lors du contrôle d'autres entités, notamment celles situées sous la surface de la pièce, le scanning analogique, voire le palpage tactile, serait une méthode adéquate. Un autre facteur concerne les surfaces d'ajustage du composant. Comme des problèmes d'ajustage peuvent apparaître, le scanning analogique peut constituer un meilleur choix sur ces surfaces.
Quelles sont les tolérances ?
Comme nous l’avons évoqué au préalable, la tolérance exigée sur un référentiel donné joue un rôle dans la détermination de la méthode d’inspection idéale. Bien que le scanning laser ait avancé à grands pas depuis son introduction, il offre moins d’avantages que d'autres méthodes en termes de précision. Il est conseillé de ne pas utiliser le scanning laser si les tolérances sont inférieures à ± 0,25 mm, mais cette méthode convient pour des tolérances moins serrées sur des pièces ayant de nombreuses surfaces contrôlées par le profil. Le palpage tactile fournit une plus haute précision, mais sa répétabilité est faible en comparaison avec des palpeurs de scanning analogiques. Le scanning analogique est considéré comme la méthode d’inspection de pièces la plus précise et convient à des tolérances jusqu'à ± 0,013 mm. Les capteurs à lumière blanche chromatique (CWS) constituent une méthode d’inspection de haute précision apte à réaliser des mesures jusqu'à 10 nanomètres. Les CWS sont utilisés pour des entités dont la taille est trop petite pour une mesure avec un palpeur tactile, ou pour des composants exigeant une mesure sans contact, comme les pièces souples.
Prothèse fémorale. Pour certains éléments médicaux, comme, par exemple, la prothèse fémorale illustrée ici, le scanning analogique sera la solution idéale. C’est parce que le profil doit être inspecté avec un haut niveau de précision. Dans certains cas, le scanning sans contact avec un CWS est préférable si l’on ne peut pas toucher la pièce. Un CWS est également la solution idéale pour des surfaces transparentes hautement réfléchissantes et des surfaces noires mates.
À l’autre bout du spectre, certaines pièces sont adaptées à un palpage de points discrets. Le palpage de points se prête le mieux à un composant matricé à faible tolérance, dont la forme n’est pas un point critique et pour lequel le profil des emplacements de trou est nécessaire. Même si la pièce peut contenir de nombreuses entités, le scanning est trop élaboré et peut être une perte de temps et un gaspillage.
Certaines pièces peuvent avoir plusieurs entités et une grande variété de tolérances. Dans ce cas, une MMT multi capteurs serait le meilleur choix puisque l’on pourrait mesurer des pièces avec différents capteurs au sein du même programme. Par exemple, la plaque supérieure moulée sous pression d’une boîte de vitesses automatique illustrée ci-dessous comporte des entités usinées avec des orifices à tolérancement général, mais des éléments de haute précision à l’intérieur. En raison de la variété des entités sur la pièce, il se peut que le premier moulage ait fait l’objet d’un scanning laser à la réception. Après l’usinage, un scanning analogique de la face est recommandé parce qu’il est probable que la forme soit assortie de tolérances serrées pour former un joint avec la boîte de vitesses. Selon les tolérances, il est également possible de scanner les alésages ou de les mesurer avec un palpeur tactile pour gagner du temps.
Pinceau ou stylo ?
Lors de l'évaluation de la méthode d’inspection adéquate pour les composants, il faut tenir compte du rendement souhaité. Il y a trois catégories principales : Le relevé de points individuels, en général accompli avec des palpeurs tactiles, prend une mesure à un moment donné, mais est assez lent, environ un point par seconde. Le palpage analogique permet d’acquérir une ligne unique de données, comme un stylo traçant une seule ligne. Parmi les capteurs de cette catégorie se trouvent les palpeurs de scanning analogiques et le CWS. Pour une collecte de grands volumes de données, le capteur à bande laser 3D offre une densité de points élevée et s'assimile plutôt à un pinceau.
La collecte rapide et précise de données est une grande performance, mais elle n’offre pas d’avantages si elle n’est pas présentée de manière compréhensible au public visé. Aujourd’hui, on tend à utiliser le scanning laser parce que c’est un procédé rapide, assez précis et que toutes les références nécessaires sont acquises en même temps. Mais cette fonctionnalité n’est pas forcément nécessaire pour collecter les données requises pour l’inspection d’entités critiques.
Après l'acquisition des données se pose la question de la gestion des données où de la finalité de l’information obtenue. L'objectif consiste-t-il simplement à comparer la pièce physique avec son modèle CAO et, si c’est le cas, quelles sont les priorités ? On peut recueillir des millions de points-données avec un capteur laser. Si le but de ces données consiste à examiner l'apparence de la pièce, l’entreprise a perdu de vue l’objectif réel, celui de vérifier les entités critiques de la pièce. Dans de nombreux cas, une quantité excessive de données peut être un inconvénient plutôt qu’un avantage, en sollicitant fortement le logiciel et les processus de traitement ou en concentrant inutilement l'attention sur des zones non critiques.
Quel est le coût ?
Le facteur final à prendre en compte dans le cadre de l’étude des différentes options de palpage est le budget disponible. Si ce point occupe la dernière place, c’est pour une raison précise. Une entreprise devrait d'abord rechercher la meilleure technologie pour son application. Elle devrait ensuite se pencher sur les avantages et les économies de coûts associées, et calculer le retour sur investissement prévu. Ce n’est qu’après ces considérations que la question du budget se pose.
Le scanning convient-il ?
Les entreprises sont toujours en quête de la prochaine technologie phare pour diminuer les coûts, accroître la production ou augmenter les ventes. Ceci incite certaines d’entre elles à suivre les tendances sectorielles et à se ruer systématiquement sur les nouvelles technologies commercialisées. Mais le fait que la concurrence agisse ainsi ne signifie pas que ce soit la meilleure option pour toutes les entreprises. Il y a une différence entre réaliser et bien réaliser des choses. Procéder par élimination dans le choix des options exige des efforts, mais en faisant preuve de prévoyance et de minutie, la solution idéale se profile rapidement.
Prêt pour le summum ?
L’orientation vers les solutions de scanning 3D tient en partie au rendement plus élevé, mais aussi à la façon d’établir des plans de pièces. Par le passé, les pièces étaient référencées au moyen de la largeur et de la longueur. Aujourd’hui, les cycles de vie de produits continuent à s'écourter. Pour itérer une pièce existante, l’utilisation de la largeur et de la longueur est trop compliquée, et il est trop laborieux de changer ces paramètres. Lorsque le contrôle de toute la forme de la pièce s’effectue au moyen du profil, le temps nécessaire pour changer le modèle CAO diminue considérablement. Une pièce contrôlée par le profil se prête aussi à des vérifications de profils GD&T embarquées. Le scanning est l’option idéale lorsque les entités sont contenues dans le profil de la pièce.