Compensation de température pour la métrologie portable
Corriger les effets de la température ambiante lors de l'utilisation d’un équipement de métrologie portable : compenser ou ne pas compenser ?
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Les changements de température ambiante et la température des pièces que nous mesurons ont un effet sensible sur de nombreux matériaux industriels courants, comme l’acier et l'aluminium. C’est pour cette raison que les mesures de très haute précision effectuées avec de grandes MMT automatisées, comme les Global et PMM exigent une salle à température contrôlée et même des capteurs de température de pièce.
Mais, dans le cas de systèmes de mesure portables, comme les laser trackers Leica et les bras de mesure portables ROMER, les équipements sont conçus pour être transportés jusqu'à la pièce à mesurer. La plupart des environnements de fabrication sont dépourvus d’un système efficace de contrôle de la température et parfois ils n'ont aucune régulation. Cela soulève la question de savoir comment, quand et si la dilatation thermique des pièces est un facteur à prendre en compte dans le cadre de la métrologie portable.
Les systèmes de mesure portables et les packs logiciels peuvent contenir différents outils et méthodes pour gérer les changements de température. Notamment les suivants :
1. Règles de référence constituées de la même matière que la pièce à mesurer (cette technique vient des systèmes de mesure par théodolites).
2. Une autre méthode similaire consiste à mesurer deux points sur l’outil et à indiquer au système de mesure la distance « connue » entre ces points. C’est une variante du procédé avec la règle de référence.
3. On peut relever la température du matériau en plusieurs points lors d’un cycle de mesure et l’enregistrer dans le logiciel système avec un outil qui compense le coefficient de dilatation thermique (CDT) par un changement calculé dans « l'échelle » des données de mesure.
4. On peut mesurer un certain nombre de points pour lesquels des données de mesure « nominales » existent déjà. À travers le processus d’une « transformation par ajustement », le logiciel système calcule un changement dans l’échelle des données de mesure.
Toutes ces méthodes ont des restrictions. Si nous mesurions exclusivement des blocs solides d'un matériau donné, tout procédé de compensation de température serait efficace. Dans ce cas, les changements dimensionnels seraient « linéaires » et pourraient donner lieu à des calculs CDT parfaits susceptibles de compenser les changements thermiques dans la pièce.
Mais, dans le monde réel, nous ne mesurons en général pas des blocs de matériau homogènes. En particulier avec la métrologie portable, nous relevons souvent de grandes pièces profilées, soudées, boulonnées, collées ou fixées à d'autres pièces constituées du même matériau ou d’un autre. Ces combinaisons, ou orientations, de matériaux changent la direction du mouvement provoqué par la dilatation ou la contraction du matériau. Dans le monde réel, les objets ne se dilatent et ne se contractent pas de façon linéaire. Ils se tordent, se courbent ou se déforment d'une autre manière. C’est pourquoi la compensation du CDT n’est pas toujours la meilleure façon de caractériser ce qui se passe vraiment durant le processus thermique.
Cela dit, toute méthode de compensation de température présente des inconvénients, dus à la complexité du monde réel. En réalité, lorsque nous compensons les changements de température, nous risquons d’ajouter plus d’erreurs que nous en supprimons. Certains opérateurs qui s’en rendent compte ignorent tout simplement la température de l’objet et n’essaient pas de corriger les variations thermiques.
En dehors du contrôle physique de l’environnement de mesure, il n’y a pas de solution parfaite pour la compensation de température. Dans la plupart des cas, le calcul de l’échelle à travers une transformation par ajustement donnera les meilleurs résultats. Mais, cela ne s'applique pas à tous les cas et d'autres conséquences, dont l’opérateur doit être conscient, peuvent apparaître. Un opérateur de métrologie portable qualifié tiendra compte des caractéristiques thermiques lors du développement d’un plan de mesure pour une pièce donnée, en évaluant la taille, les matériaux et la construction de l'objet à mesurer.
L'opérateur devrait aussi évaluer les caractéristiques de l’environnement ambiant, telles que la proximité de sources de chaleur et des changements possibles de la température de l’air et de la pièce pendant le cycle de mesure. On peut prendre une série de mesures et les comparer aux données nominales ou à des mesures précédentes. Essayer plusieurs méthodes de compensation de température pour trouver le meilleur procédé pour une tâche de mesure donnée constitue toujours une bonne pratique. L’opérateur qualifié prend aussi soin de bien documenter ses expériences, de même que les procédures d’inspection finales afin de s'assurer que ceux qui interprètent les résultats de mesure auront toute l’information dont ils ont besoin.
Mais, dans le cas de systèmes de mesure portables, comme les laser trackers Leica et les bras de mesure portables ROMER, les équipements sont conçus pour être transportés jusqu'à la pièce à mesurer. La plupart des environnements de fabrication sont dépourvus d’un système efficace de contrôle de la température et parfois ils n'ont aucune régulation. Cela soulève la question de savoir comment, quand et si la dilatation thermique des pièces est un facteur à prendre en compte dans le cadre de la métrologie portable.
Les systèmes de mesure portables et les packs logiciels peuvent contenir différents outils et méthodes pour gérer les changements de température. Notamment les suivants :
1. Règles de référence constituées de la même matière que la pièce à mesurer (cette technique vient des systèmes de mesure par théodolites).
2. Une autre méthode similaire consiste à mesurer deux points sur l’outil et à indiquer au système de mesure la distance « connue » entre ces points. C’est une variante du procédé avec la règle de référence.
3. On peut relever la température du matériau en plusieurs points lors d’un cycle de mesure et l’enregistrer dans le logiciel système avec un outil qui compense le coefficient de dilatation thermique (CDT) par un changement calculé dans « l'échelle » des données de mesure.
4. On peut mesurer un certain nombre de points pour lesquels des données de mesure « nominales » existent déjà. À travers le processus d’une « transformation par ajustement », le logiciel système calcule un changement dans l’échelle des données de mesure.
Toutes ces méthodes ont des restrictions. Si nous mesurions exclusivement des blocs solides d'un matériau donné, tout procédé de compensation de température serait efficace. Dans ce cas, les changements dimensionnels seraient « linéaires » et pourraient donner lieu à des calculs CDT parfaits susceptibles de compenser les changements thermiques dans la pièce.
Mais, dans le monde réel, nous ne mesurons en général pas des blocs de matériau homogènes. En particulier avec la métrologie portable, nous relevons souvent de grandes pièces profilées, soudées, boulonnées, collées ou fixées à d'autres pièces constituées du même matériau ou d’un autre. Ces combinaisons, ou orientations, de matériaux changent la direction du mouvement provoqué par la dilatation ou la contraction du matériau. Dans le monde réel, les objets ne se dilatent et ne se contractent pas de façon linéaire. Ils se tordent, se courbent ou se déforment d'une autre manière. C’est pourquoi la compensation du CDT n’est pas toujours la meilleure façon de caractériser ce qui se passe vraiment durant le processus thermique.
Cela dit, toute méthode de compensation de température présente des inconvénients, dus à la complexité du monde réel. En réalité, lorsque nous compensons les changements de température, nous risquons d’ajouter plus d’erreurs que nous en supprimons. Certains opérateurs qui s’en rendent compte ignorent tout simplement la température de l’objet et n’essaient pas de corriger les variations thermiques.
En dehors du contrôle physique de l’environnement de mesure, il n’y a pas de solution parfaite pour la compensation de température. Dans la plupart des cas, le calcul de l’échelle à travers une transformation par ajustement donnera les meilleurs résultats. Mais, cela ne s'applique pas à tous les cas et d'autres conséquences, dont l’opérateur doit être conscient, peuvent apparaître. Un opérateur de métrologie portable qualifié tiendra compte des caractéristiques thermiques lors du développement d’un plan de mesure pour une pièce donnée, en évaluant la taille, les matériaux et la construction de l'objet à mesurer.
L'opérateur devrait aussi évaluer les caractéristiques de l’environnement ambiant, telles que la proximité de sources de chaleur et des changements possibles de la température de l’air et de la pièce pendant le cycle de mesure. On peut prendre une série de mesures et les comparer aux données nominales ou à des mesures précédentes. Essayer plusieurs méthodes de compensation de température pour trouver le meilleur procédé pour une tâche de mesure donnée constitue toujours une bonne pratique. L’opérateur qualifié prend aussi soin de bien documenter ses expériences, de même que les procédures d’inspection finales afin de s'assurer que ceux qui interprètent les résultats de mesure auront toute l’information dont ils ont besoin.