Brevet FR2930818A1 — publié le 20091106

PROCEDE DE DETERMINATION DE LA PRECISION D'UN CAPTEUR DE MESURE DE FORME [0001 ] La présente invention concerne un procédé de détermination de la précision d'un capteur de mesure de forme et d'état de surface. [0002 ] Un appareil de mesure d'écart de forme et d'état de surface permet de comparer les caractéristiques d'une pièce à une forme ou une pièce de référence. Un IO tel appareil comprend un capteur de mesure qui permet de comparer les dimensions, la forme ou l'état de surface de la pièce à analyser par rapport aux caractéristiques désirées. [0003 ] La qualité et la validité de la comparaison réalisée dépendent de la précision du capteur. On entend par précision l'écart entre la valeur donnée par le 15 capteur de mesure et la valeur réelle de la grandeur à mesurer. Ainsi, pour une valeur réelle de 5,00 �m, un capteur de précision 0,01 pm indique 5,01 pm et un capteur de précision -0,01 pm indique 4,99 pm. Une des caractéristiques de la précision d'un capteur est que la précision peut varier fortement selon la valeur à mesurer. Il est donc intéressant de pouvoir déterminer la précision du capteur de mesure sur une 20 large plage de valeurs afin de connaître la validité des mesures effectuées par le capteur. [0004 ] Il est connu du document WO-A-2005/100908 un procédé de recalage pour palpeur mixte comportant un boîtier supportant un palpeur mécanique à bille. Le palpeur comprend également une attache destinée à être montée dans un moyen de 25 fixation, l'attache permettant de fixer le palpeur sur une machine permettant des déplacements dimensionnels. L'axe de révolution de l'attache passe par le centre de la bille. Le palpeur mécanique nécessite une étape d'étalonnage, une boucle de recalage et une étape de mesure. [0005 ] Le document WO-A-2005/071350 décrit un système de mesure 30 géométrique d'une pièce usinée utilisant une unité de mesure de coordonnées et un plateau tournant. L'unité de mesure de coordonnées détecte la forme tridimensionnelle de la pièce usinée placée sur le plateau tournant. Un étalon de référence à multiples facettes est monté sur la table de la machine. le plapeur en contact permet d'effectué la mesure. Avant ce palpeur est calibré sur un étalon de référence dont la valeur conventionnellement vraie est introduite dans le logitiel. Pour déterminer la justesse de ce palpeur électronique, intervient l'utilisation de l'étalon à multiples méplats qui fait l'objet de ce brevet . [0006 ] Le document EP-A-O 406 492 décrit un procédé d'étalonnage d'une sonde de mesure continue ayant un stylet susceptible de se déplacer dans une ou deux dimensions comprenant l'étape d'obtention d'une série de données sonde de la sonde à une pluralité de positions du stylet. Le procédé comprend également les étapes d'obtention de la série correspondante de données de positions pour ladite pluralité de positions indépendamment de la sonde et l'étape de comparaison des données sonde et des données de positions de manière à obtenir des paramètres de calibration pour la correction des données sonde en des données de position du stylet corrigées. Ladite pluralité de positions comprend des premier et second points qui définissent une ligne, et un troisième point en dehors de la ligne, et les données de position qui sont obtenus pour chacun des premier, second et troisième points définissent la position du stylet par rapport à un repère commun. [0007 ] Mais, les procédés décrits dans les documents précités sont des procédés relativement complexes à mettre en oeuvre. [0008 Il existe donc un besoin pour un procédé de détermination de la précision d'un capteur de forme qui soit simple à mettre en oeuvre. [000s ~ Pour cela, l'invention propose un crocédé de détermination de la précision d'un capteur de mesure de forme comprenant une étape de fourniture du capteur dont la précision est à déterminer, une étape de fourniture d'un étalon comportant des conformations avec des dimensions de valeurs calibrées, une étape de mesure des conformations par le capteur , une étape de comparaison des valeurs obtenues par mesure avec les valeurs calibrées, et la détermination de la précision du capteur correspondant à l'écart le plus grand entre les valeurs obtenues par mesure et les valeurs calibrées. [0010 ~ Selon des variantes avantageuses de l'invention, le procédé est de plus caractérisé en ce que : • L'un parmi le capteur ou l'étalon est fixe, l'autre étant mobile. • Les conformations ont des dimensions de valeurs différentes. L'étalon est un cylindre, les conformations étant avantageusement des méplats s'étendant selon une directrice du cylindre. De préférence, le capteur relève, pour chaque méplat, la distance la plus importante entre l'enveloppe du cylindre et le méplat. L'étalon comporte des conformations selon une ou plusieurs génératrices du cylindre, les conformations de chaque génératrice couvrant avantageusement des plages différentes du capteur. De préférence, l'étalon comporte deux ou plusieurs niveaux chacun selon une génératrice du cylindre, chaque niveau comprenant trois ou plusieurs méplats à 120° par exemple les uns des autres. [0011 ] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent : • figure 1, une vue schématique de l'appareil de mesure d'écart de forme à broche tournante ; • figure 2, une vue schématique de côté d'un exemple d'étalon ; et • figure 3, une vue schématique d'un exernple de mesure de conformations par un capteur. [0012 ] Il est proposé un procédé de détermination de la précision d'un capteur de forme comprenant une étape de fournitu-e du capteur dont la précision est à déterminer et de fourniture d'un étalon comportant des conformations avec des dimensions de valeurs calibrées. Le procédé comporte en outre une étape de mesure des conformations par le capteur et de comparaison des valeurs obtenues par mesure avec les valeurs calibrées. Le procédé comprend également une étape de détermination de la précision du capteur correspondant à l'écart le plus grand entre les valeurs obtenues par mesure et les valeurs calibrées. [0013 ] Le procédé permet de déterminer la précision du capteur pour un certain nombre de points de fonctionnements. Comme un seul étalon de référence est utilisé, les étapes de changement d'étalon en cours du procédé sont évitées. Cela rend le procédé plus simple. L'utilisation du procédé permet de limiter les risques d'utiliser un capteur insuffisamment précis. La qualité des mesures d'écart de forme réalisée est augmentée. [0014 ] Le procédé s'applique à tout type d'appareil de mesure d'écart de forme. Le capteur ou l'étalon peut être fixe, l'autre étant mobile. Notamment, le procédé s'applique aux appareils de mesure d'écart de forme à broche tournante et aux appareils de mesure d'écart de forme à plateau tournant. Dans la suite, à titre d'exemple, le procédé de détermination de la précision appliqué à un appareil de mesure d'écart de forme à broche tournante est plus particulièrement décrit. [0015 ] Le procédé de détermination de la précision d'un capteur 18 de mesure de forme comprend une étape de fourniture du capteur 18 dont la précision est à déterminer. Le capteur 18 fait partie d'un appareil 10 de mesure d'écart de forme à broche tournante dont une vue schématique est représentée sur la figure 1. [0016 ] L'appareil 10 comprend une table 12 de support servant de support pour une pièce 16 dont les dimensions, la forme, l'état de la surface sont à étudier. La pièce 16 peut par exemple être une bague dont la circularité est à vérifier. L'appareil 10 comprend en outre un capteur 18 de mesure, le capteur 18 pouvant tourner autour de la pièce 16. Le capteur 18 permet de mesurer l'écart de forme, l'état de surface de la pièce 16. Selon l'exemple de la figure 1, le capteur 18 comporte un stylet 20 muni à une d'extrémité d'une bille 22. [0017 ] Le procédé comporte en outre une étape de fourniture d'un étalon 24. L'étalon 24 est un étalon de métrologie comportant des conformations 28 avec des dimensions de valeurs calibrées. Un exernple d'étalon 24 est représenté sur la figure 2 qui est une vue schématique de côté. [0018 ] L'étalon 24 peut être un cylindre. Un cylindre peut avoir des bases de différents types, notamment polygonale et circulaire. Une forme cylindrique est une forme relativement facile à obtenir. Dans l'exemple de la figure 2, l'étalon 24 est un 10 cylindre avec une base circulaire. [0019 ] L'étalon 24 peut en outre comporter des conformations 28 selon une ou plusieurs génératrices du cylindre. Cela permet de réaliser plusieurs mesures avec le même étalon 24. [0020 ] Avantageusement, les conformations 28 de chaque génératrice couvrent 15 des plages différentes du capteur 18. Cela permet d'effectuer des mesures de précision qui seront toutes utilisées en fonctionnement habituel de l'appareil 10. [0021 ] Les conformations sont par exemple des méplats 28 s'étendant selon une directrice du cylindre. Un méplat 28 est une surface plane sur une pièce à section circulaire. Un méplat est une conformation 28 simple et facile à réaliser, par exemple 20 à l'aide d'une fraiseuse. [0022 ] Selon l'exemple de la figure 2, l'étalon 24 peut également comporter deux ou plusieurs niveaux, chacun selon une génératrice du cylindre. L'étalon 24 comporte alors une pluralité de couronnes de conformations 28. Chaque niveau 30 comprend trois ou plusieurs méplats 28 orientés par exemple à 120° les uns des autres. Cela 25 permet d'obtenir six méplats 28 sur le même étalon 24 tout en étant relativement espacés angulairement. Le compromis de six méplats 28 sur deux niveaux 30 permet de faciliter la mesure des méplats 28 par rapport à une situation où les méplats 28 seraient tous selon une même génératrice et donc très proches les uns des autres. Les méplats 28 situés dans le niveau inférieur de l'étalon 24 débouchent vers le bas de l'étalon 24. [0023 ] L'étalon 24 peut également être muni d'une poignée 32 afin de faciliter sa préhension sans endommager les conformations 28. La poignée 32 est située au-dessus des deux niveaux 30 dans le cas de la figure 2. La poignée 32 est par exemple également cylindrique. [0024 ] Le procédé comporte une étape de mesure des conformations 28 par le capteur 18 de mesure. La figure 3 est une vue schématique de dessus d'un exemple de mesure de conformations sous forme de méplats 28 de l'étalon 24 par le 10 capteur 18. Le capteur 18 tourne autour de l'étalon 24 et peut relever, pour chaque méplat 28, la distance la plus importante entre l'enveloppe du cylindre et le méplat 28. L'enveloppe correspond aux points de l'étalon 24 qui seraient présents si un méplat 28 n'avait pas été réalisé. La distance est ici entendue comme la distance euclidienne c'est-à-dire que la distance d'un point à une surface correspond à la distance entre le 15 point et le projeté orthogonal du point sur la surface. [0025] Selon l'exemple de la figure 2, les distances à mesurer pour chacun des méplats 28 sont choisies pour correspondre à la plage du capteur 18. Ainsi, pour un capteur 18 effectuant des mesures dans la plage 0 à 15 �m, les six distances pour les méplats 28 répartis sur deux niveaux 30 seront 1 pm, 2 pm, 3 �m, 5 �m, 10 pm et 20 15�m. [0026 ] Le procédé comprend une étape de comparaison des valeurs obtenues par mesure avec les mesures calibrées. Par exemple, sur la figure 3, pour une valeur réelle de la dimension d'un méplat 28 de 5 prn, le capteur 18 peut mesurer une valeur de 5,010 �m. 25 [0027 ] Le procédé comprend également une étape de détermination de la précision du capteur 18 correspondant à 'écart le plus grand entre les valeurs obtenues par mesure et les valeurs calibrées. Pour illustration, un capteur 18 qui mesure une valeur de 1,01 pm pour une distance réelle de méplat 28 de 1 pm et une valeur de 3,005 �m pour une distance réelle de méplat 28 de 3 pm a une précision de 0,01 �m. [0028 ] Le procédé permet ainsi de déterminer la précision du capteur 18 avec un seul étalon 24 de référence. La mise en oeuvre du procédé de détermination est facilitée. Les étapes de changements d'étalon 24 pour chaque mesure sont en effet évitées. De plus, utiliser un seul étalon 24 au lieu de plusieurs étalons est moins onéreux. [0029 ] En mettant en oeuvre le procédé détermination, la qualité des mesures de forme et d'état de surface peut ainsi être améliorée. On s'assure en effet que le l0 capteur 18 a une précision satisfaisante pour obtenir des mesures de forme et d'état de surface des pièces 16 à étudier par rapport à la précision voulue. REVENDICATIONS1. Un procédé de détermination de la précision d'un capteur (18) de mesure de forme comprenant une étape de - fourniture du capteur (18) dont la précision est à déterminer, - fourniture d'un étalon (24) comportant des conformations (28) avec des dimensions de valeurs calibrées, - mesure des conformations (28) par le capteur (18), - comparaison des valeurs obtenues par mesure avec les valeurs calibrées, - détermination de la précision du capteur (18) correspondant à l'écart le plus grand entre les valeurs obtenues par mesure et les valeurs calibrées. 2. Le procédé selon la revendication 1, dans lequel l'un parmi le capteur (18) ou l'étalon (24) est fixe, l'autre étant mobile. 3. Le procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel les conformations (28) ont des dimensions de valeurs différentes. 4. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'étalon (24) est un cylindre. 5. Le procédé selon la revendication 4, dans lequel les conformations sont des méplats (28) s'étendant selon une directrice du cylindre. 6. Le procédé selon la revendication 5, dans lequel, au cours de l'étape de mesure, le capteur (18) relève, pour chaque méplat, la distance la plus importante entre l'enveloppe du cylindre et le méplat (28). 7. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel l'étalon (24) comporte des conformations (28) selon une ou plusieurs génératrices du cylindre. 8. Le procédé selon la revendication 7, dans lequel les conformations (28) de chaque génératrice couvrent des plages différentes du capteur (18). 9. Le procédé selon la revendication 7 ou 8, dans lequel l'étalon (24) comporte deux ou plusieurs niveaux (30) chacun selon une génératrice du cylindre, chaque niveau (30) comprenant trois ou plusieurs méplats (28) à 120° par exemple les uns des autres.