Brevet FR2926632A1 — publié le 20090724

PROCEDE DE CONTROLE DE LA CONFORMITE DIMENSIONNELLE D'UNE PIECE ET DISPOSITIF DE MISE EN îUVRE D'UN TEL PROCEDE L'invention concerne un procédé de contrôle de la conformité dimensionnelle d'une pièce ainsi qu'un dispositif de mise en oeuvre d'un tel procédé. Par pièce, il faut entendre un élément d'une machine, d'un produit, d'un véhicule ou un assemblage de plusieurs de ces éléments. Ces pièces, de formes variées, peuvent être réalisées en différents matériaux, par exemple en métal ou en polymères. Leur surface peut être lisse ou non. Ces différentes pièces sont réalisées par des techniques connues en soi, par exemple par usinage ou par moulage. Lors de la réalisation d'une pièce, il est important de vérifier qu'elle est conforme au cahier des charges, c'est-à-dire que les écarts dimensionnels entre la pièce réalisée et la pièce théorique sont dans les tolérances acceptées. Ainsi, avant de lancer la fabrication d'une série de pièces, on effectue un contrôle dimensionnel sur certaines pièces, prises au hasard, afin d'optimiser les réglages de la ligne de fabrication. Compte tenu de la complexité de certaines pièces, plusieurs dimensions telles que, par exemple, l'épaisseur, la longueur, la largeur, la valeur de certains angles doivent être contrôlées. Le nombre de paramètres à contrôler dépend de la complexité des pièces et/ou des tolérances acceptées. Il est fréquent d'avoir au moins trois dimensions à contrôler, même pour des pièces géométriquement simples. Le contrôle de ces dimensions doit être réalisé le plus précisément et le plus rapidement possible et surtout sans altérer, ou du moins à minima, la pièce. En effet, si la pièce contrôlée est conforme, celle-ci ne doit pas être détruite mais doit pouvoir réintégrer la ligne de fabrication. Pour réaliser ce contrôle dimensionnel, on utilise généralement des palpeurs ou comparateurs à contact. Ceux-ci sont étalonnés par rapport à une dimension donnée pour une zone à mesurer donnée. Pour réaliser le contrôle, il faut positionner précisément le comparateur à l'endroit souhaité, cette mise en place étant effectuée manuellement. De plus, la partie du comparateur en appui sur la pièce peut, selon la force d'appui qui est réglée manuellement, faire varier la mesure et fournir une valeur plus ou moins erronée. Dans certains cas, lorsque les pièces sont relativement fragiles, un appui excessif du comparateur sur la zone à mesurer peut endommager, par exemple par rayures, la pièce. Les différentes valeurs obtenues sont ensuite comparées avec des valeurs préétablies afin de calculer l'écart par rapport aux dimensions théoriques et donc apprécier la conformité de la pièce au cahier des charges. L'utilisateur peut ainsi décider si la pièce doit ou non être réusinée ou reprise en fabrication d'une autre façon et donc régler en conséquence la ligne de fabrication. Cette opération de contrôle est relativement longue et limitée par l'utilisation de comparateurs à contact. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un procédé de contrôle, fiable, permettant de connaître rapidement la conformité dimensionnelle d'une pièce, tout en préservant l'intégrité de celle-ci. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de contrôle de la conformité dimensionnelle d'une pièce, caractérisé en ce qu'il comprend au moins : -a) une première étape de mise en place d'au moins un détecteur optique émettant un faisceau laser au-dessus d'une zone de réception d'une partie à contrôler de ladite pièce, ladite pièce n'étant pas en place, - b) une deuxième étape d'étalonnage du détecteur optique par mesure de la distance entre le détecteur et une mire placée sur la zone de réception de la pièce, - c) une troisième étape de mesure de la distance entre la partie à contrôler de la pièce positionnée sur un support et le détecteur optique, après mise en place de la pièce à mesurer sur la zone de réception, au-dessus de la mire et - d) une quatrième étape de traitement des valeurs mesurées et de détermination d'un écart par rapport à une valeur théorique représentative d'une pièce théorique. Avec un tel procédé, mettant en oeuvre au moins un détecteur optique à faisceau laser permettant de mesurer une distance par rapport à une distance de référence, on peut contrôler plusieurs dimensions simultanément et rapidement, sans contact avec la pièce, donc sans dégradation. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, le procédé peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - Lors de l'étape b), la mire utilisée est disposée dans une position correspondant à une distance théorique entre une pièce théorique et le détecteur. - Lors de l'étape b), la mire est fixée sur la zone de réception de la pièce de manière amovible. - Lors de l'étape d), les distances mesurées entre les parties à contrôler de la pièce et le détecteur sont comparées avec les distances théoriques entre les parties à contrôler de la pièce théorique et le détecteur. - Lors de l'étape b) et de l'étape d), toutes les distances à mesurer des parties à contrôler de la pièce sont déterminées simultanément. L'invention concerne également un dispositif de mise en oeuvre du procédé ci-dessus comprenant au moins un détecteur optique émettant un faisceau laser positionné au-dessus de chaque partie à contrôler de la pièce et au moins une mire de réflexion d'un faisceau émis par le détecteur optique. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, le dispositif peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - Le dispositif comprend au moins un détecteur laser et un comparateur à contact pour deux parties à contrôler de la pièce. - Au moins un détecteur laser est monté de façon amovible pour être déplacé en différents endroits prédéfinis, afin de pouvoir contrôler plusieurs parties de la pièce. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'invention et d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - La figure 1 est une vue générale d'un détecteur optique émettant un faisceau laser utilisé dans un dispositif conforme à l'invention, en position sur un support, représenté partiellement, lors de l'étape b) d'étalonnage, - la figure 2 est une vue similaire à la figure 1, lors de l'étape c) de mesure d'une dimension sur une pièce, celle-ci étant partiellement représentée, - la figure 3 est une représentation schématique, de côté, des différentes étapes de mesures effectuées par le détecteur optique représenté aux figures 1 et 2, une pièce théorique étant représentée en traits mixtes et - la figure 4 est une représentation simplifiée en perspective d'un dispositif de mesure incorporant un détecteur optique en place sur un support différent de celui représenté aux figures 1 et 2, à une autre échelle, lors de l'étape c) de mesure. Pour faciliter la lecture, les supports illustrés aux figures 1, 2 et 4 correspondent à deux configurations différentes de l'installation de mise en oeuvre du procédé. Le dispositif 1 illustré à la figure 4, comprend un support fixe 2 formant à la fois le châssis de maintien en position d'une pièce 3 à contrôler et le châssis de maintien en position d'un détecteur optique émettant un faisceau laser 4, dit "détecteur laser". Un tel détecteur est connu en soi. Il émet un faisceau lumineux linéaire F qui, lorsqu'il rencontre un obstacle, est réfléchi en direction de la source d'émission. A partir d'une mesure du temps mis par le faisceau pour revenir jusqu'au détecteur, il est possible de déterminer, précisément, une distance. Dans l'exemple, le détecteur 4 utilisé émet un faisceau laser rouge de 650 nm pulsé. Dans l'exemple, la pièce 3 est un élément d'un tableau de bord d'un véhicule, maintenu en position sur le support 2 par trois organes de maintien 5, en forme de bras. Chaque bras 5 a une extrémité 6, adaptée pour immobiliser la pièce 3, par pincement entre l'extrémité 6 du bras et le support 2, au niveau de chaque zone de maintien. Ces bras 5 sont montés pivotants sur des potences 7 et leur extrémité 6 en contact avec la pièce est munie d'un embout, par exemple en élastomère, afin de ne pas endommager la pièce 3. La force d'appui de ces organes de maintien 5 doit être contrôlée afin de ne pas, d'une part, endommager la pièce 3, et d'autre part, de ne pas déformer celle-ci, ce qui pourrait nuire aux mesures effectuées par la suite. Dans l'exemple, un seul détecteur laser 4 est représenté, étant entendu qu'il peut y en avoir autant que nécessaire, selon le nombre de parties à contrôler sur la pièce 3. Le dispositif comprend au moins un détecteur 4 par mesure à réaliser, c'est-à-dire par dimension à contrôler. Pour certains contrôles de dimensions, la forme géométrique de la pièce ne permet pas un emploi aisé d'un détecteur laser 4, par exemple parce que le trajet du faisceau laser jusqu'au point de mesure sur la pièce 3 n'est pas rectiligne et/ou dégagé. Pour cela, il est possible d'utiliser un dispositif incorporant à la fois des comparateurs manuels à contact, et des détecteurs laser 4. Dans une première étape, le détecteur 4 est mis en place au dessus d'une zone de réception de la pièce. Le détecteur laser 4 est monté sur une base ou platine 8, avantageusement de manière amovible. Des fentes 80 ménagées dans la platine 8 permettent la réception dans plusieurs positions de vis, non représentées, de blocage du détecteur 4 sur la platine 8. Ainsi, on peut changer aisément le détecteur laser 4, par exemple en cas de défaillance, pour des opérations de maintenance ou pour un détecteur ayant une longueur d'onde et/ou une puissance différentes, en fonction de la mesure à réaliser et/ou de la nature de la pièce à mesurer. On peut également monter côte à côte, sur une même platine 8, deux détecteurs 4 pour avoir deux mesures simultanées sur une même partie à mesurer. Pour réaliser plusieurs contrôles sans multiplier au-delà du raisonnable le nombre de détecteurs, il est prévu que le ou chaque détecteur 4, monté de manière amovible sur la platine 8, puisse être déplacé en différents endroits, prédéfinis, avantageusement sans nécessiter de réétalonnage, afin d'effectuer des mesures en différentes parties à contrôler de la pièce. Dans un mode de réalisation non illustré, au moins un détecteur est monté coulissant sur un rail de support. Il peut ainsi se déplacer au dessus de plusieurs zones de réception de la pièce, celles-ci étant adaptées pour permettre un contrôle par ce détecteur. Un tel mode de réalisation est particulièrement adapté au contrôle de pièces simples, planes. La figure 1 illustre l'étape b) d'étalonnage du détecteur 4, une fois que celui-ci est mis en place sur la platine 8. Le détecteur 4 est, dans un premier temps, positionné au- dessus d'une zone 9 de réception d'une partie 10 à contrôler de la pièce 3. Par partie à contrôler, on désigne une zone prédéterminée de la pièce 3 que l'on veut contrôler, c'est-à-dire dont on veut connaître une dimension. Cette zone est d'une aire réduite par rapport à celle de la pièce 3, souvent assimilable à un point P. Lorsque l'on souhaite effectuer une mesure, il convient d'étalonner le détecteur 4, cela d'autant que celui- ci est orientable et amovible. Pour cela, on utilise une mire 11 que l'on a fixée sur la zone 9 de réception de la partie 10 à contrôler. La mire 11 est positionnée par rapport au support 2' dans un emplacement et avec une orientation préétablis, correspondant à une pièce théorique numérisée à partir du cahier des charges. Cette mire 11 permet de contrôler la longueur Lf du faisceau laser F, c'est-à-dire la distance aller-retour parcourue par ce dernier entre le détecteur 4 et cette mire 11 lorsque le détecteur 4 est en place sur la platine 8. En d'autres termes, on étalonne, par rapport à la longueur Lf vérifiée du faisceau F une distance DT prédéterminée, choisie selon une valeur théorique de la distance que doit parcourir le faisceau laser entre son point d'émission et une partie 10 à contrôler sur une pièce théorique 3'. Pour cela, on connaît, par l'étalonnage, la longueur Lf du faisceau et, par le cahier des charges, une longueur théorique LT entre la mire 11 et une partie à contrôler d'une pièce théorique 3'. La distance théorique DT entre le détecteur laser 4 et la partie à mesurer de la pièce 3' est donnée par : DT= Lf- LT. Cette distance DT peut varier, par exemple avec un coefficient multiplicateur connu. La pièce théorique 3' est définie à partir des valeurs données dans le cahier des charges. Elle est représentée en traits mixtes à la figure 3. Dans une troisième étape illustrée aux figures 2 et 3, on effectue une mesure de la partie 10 à contrôler de la pièce réelle 3. On met d'abord en position la pièce 3 sur le support 2, de sorte que la partie 10 à contrôler est au-dessus de la zone 9 de réception. La mire 11 reste en place sur la zone 9 mais elle est masquée par la pièce 3. La mire 11 n'est changée que lorsqu'on change de pièce. Si on 5 change de détecteur, la mire 11 reste en position pour permettre le réétalonnage du nouveau détecteur 4. On effectue alors une mesure similaire à celle effectuée précédemment entre le détecteur 4 et la mire 11. On mesure ainsi une distance Dm entre un point d'émission du faisceau laser et un point P de 10 réflexion du faisceau sur la pièce 3, c'est-à-dire la distance Dm entre le détecteur 4 et la partie 10 à contrôler de la pièce. Sur une pièce, il est fréquent d'avoir plusieurs parties à contrôler. Pour cela, on dispose autant de détecteurs 4 que nécessaire au dessus des parties à contrôler. Le nombre de mires correspond au nombre nécessaire 15 pour étalonner les longueurs Lf des faisceaux F des detecteurs utilisés. Ainsi, avec plusieurs detecteurs et mires, lors de l'étape d'étalonnage et de l'étape de contrôle de la pièce, les mesures des longueurs de faisceau Lf et des distances mesurées Dm sont réalisées en simultanée sur, respectivement, toutes les mires 11 en place sur les zones de réception et 20 sur toutes les parties à contrôler de la pièce 3. Dans une quatrième étape on effectue un traitement des valeurs mesurées. Pour cela, après collecte de l'ensemble des données, on compare, pour chaque partie à contrôler, les valeurs théoriques, calculées, recherchées des distances DT entre la pièce 3' et le détecteur 4 et les 25 valeurs mesurées des distances Dm entre la pièce 3 et le détecteur 4. Par différence entre la distance théorique DT et la distance mesurée Dm, on obtient un écart e avec e = DT- Dm. Cet écart e donne une indication de la conformité de la pièce 3 par rapport à la pièce théorique 3'. Selon le cahier des charges, cet écart e, soit sur l'ensemble des parties à contrôler 30 soit sur certaines d'entre elles, est jugé acceptable et la pièce est acceptée ou non. Si cet écart e est jugé inacceptable, on redéfinit les parties de la pièce 3 à modifier, au niveau de la ligne de fabrication, pour qu'une nouvelle pièce 3 soit la plus proche possible de la pièce théorique 3', ou pour le moins présente un écarte acceptable. L'émission d'un rapport de contrôle est donc aisée et rapide. Le procédé permet de valider très rapidement la réalisation d'une pièce et la fabrication d'une série. En variante, on peut aisément, en multipliant le nombre de détecteurs montés avantageusement de manière amovible, contrôler rapidement plusieurs points de contrôle et vérifier la conformité d'une pièce. En fonction de la nature et/ou de la couleur des matériaux, ceux-ci réfléchissent plus ou moins bien la lumière. Il en est de même dans le cas d'une surface non lisse, par exemple rugueuse ou granuleuse. Dans ce cas, le type de détecteur est adapté. En particulier, le faisceau laser utilisé ne sera pas pulsé mais à balayage, par exemple de 2 à 4 mm selon la pièce à contrôler. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle de la conformité dimensionnelle d'une pièce (3), caractérisé en ce qu'il comprend au moins : - a) une première étape de mise en place d'au moins un détecteur optique (4) émettant un faisceau laser au-dessus d'une zone (9) de réception d'une partie (10) à contrôler de la pièce (3), ladite pièce n'étant pas en place, - b) une deuxième étape d'étalonnage du détecteur optique (4) par mesure de la distance (Lf) entre ledit détecteur (4) et une mire (11) placée sur la zone (9) de réception de la pièce (3), - c) une troisième étape de mesure de la distance (Dm) entre la partie (10) à contrôler de la pièce (3) positionnée sur un support (2) et le détecteur optique (4), après mise en place de la pièce (3) à mesurer sur la zone (9) de réception, au-dessus de la mire (11) et - d) une quatrième étape de traitement des valeurs mesurées (Lf, Dm) et de détermination d'un écart (e) par rapport à une valeur théorique (DT) représentative d'une pièce théorique (3'). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l'étape b), la mire (11) utilisée est disposée dans une position correspondant à une distance théorique (DT) entre une pièce théorique (3') et le détecteur (4). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l'étape b), la mire (11) est fixée sur la zone (9) de réception de la pièce (3) 25 de manière amovible. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l'étape d), les distances mesurées (Dm) entre les parties (10) à contrôler de la pièce (3) et le détecteur (4) sont comparées avec les distances théoriques (DT) entre les parties à contrôler de la pièce théorique (3') et le détecteur (4). 30 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l'étape b) et de l'étape d), toutes les distances (Dm) à mesurer des parties (10) à contrôler de la pièce (3) sont déterminées simultanément. 6. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un détecteur optique (4) émettant un faisceau laser positionné au-dessus de chaque partie (10) à contrôler de la pièce (3) et au moins une mire (9) de réflexion d'un faisceau (F) émis par le détecteur optique (4). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un détecteur (4) et un comparateur à contact pour deux parties (10) à contrôler de la pièce (3). 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'au moins un détecteur laser (4) est monté de façon amovible pour être déplacé en différents endroits prédéfinis, afin de pouvoir contrôler plusieurs parties (10) de la pièce (3).