La précision au service de la pratique

Environ 190 experts se sont réunis à la BNT pour discuter des nouvelles tendances en plus des problèmes habituels de la technique de mesure de la production. La première des neuf présentations spécialisées a porté sur la traçabilité complexe des résultats de mesure. Rudolf Thalmann, de l'Institut fédéral de métrologie (METAS), a donné un aperçu avant de faire la distinction entre les différentes variables d'influence des mesures.

Le transfert d'unités n'est pas facile

"Lorsque nous parlons de traçabilité des résultats de mesure, nous parlons essentiellement de procédures d'étalonnage appropriées", explique Rudolf Thalmann, l'adjoint de METAS (département de physique et de chimie) et chef de division (division longueur, optique et temps). Néanmoins, la traçabilité d'une valeur de mesure réside dans le détail. Pour les étalonnages, les techniciens formés doivent prêter attention à diverses coordonnées avant d'être accrédités par un institut officiel. Malgré des géométries normalisées, des procédures de mesure permanentes et des dispositifs de capteurs très sensibles et précis, il y a toujours des écarts dans les mesures de longueur. Les incertitudes dites de mesure sont en résonance avec les facteurs "pièce", "environnement", "personne", "procédure". Les experts parlent de traçabilité lorsque plusieurs points essentiels, certainement les unités SI, servent de référence.

L'incertitude de mesure (bénéfice, effort, méthodes)

Qu'il s'agisse de prototypes, de pièces en série : les incertitudes de mesure sont présentes à de nombreux niveaux. C'est pourquoi les experts se concentrent sur les différentes étapes du processus et notent les paramètres sous-jacents de manière à pouvoir définir une incertitude globale. Selon l'application, des recalibrages sont effectués à des intervalles appropriés. Cependant, "il y a une différence considérable entre l'inspection des pièces dans un laboratoire stérile et dans un hall industriel", a souligné Heimo Masser dans son exposé sur le travail de la technique de mesure des coordonnées multicapteurs chez Julius Blum GmbH, qui est spécialisée dans les systèmes de charnières et de meubles.

Dans la troisième présentation, "Déterminer l'incertitude de mesure dans la pratique - avantages, efforts et méthodes", Michael Hernla a approfondi la difficulté des incertitudes. "Plus il y a d'applications de mesures ou de remesures comparables, mieux c'est", a expliqué Michael Hernla, ingénieur et certificateur. Il a présenté des bilans d'incertitude de mesure approuvés par l'ISO et des stratégies plus récentes.

Dans sa présentation, Hernla a décrit les méthodes d'essai pour des machines de mesure de coordonnées plus précises, de la même manière que Thalmann. Toutefois, il a noté que tous les appareils de mesure ne sont pas adaptés pour déterminer "une incertitude de mesure spécifique à une tâche de toute caractéristique de contrôle". L'incertitude de mesure pourrait "s'écarter sensiblement du nombre et de la position des points de mesure sur la surface de la pièce à contrôler, qui est caractérisée par des écarts de forme".

Selon l'expert, les nouvelles méthodes pour la détermination correcte des mesures de coordonnées n'ont été mises en œuvre que récemment. Dans la "CMM virtuelle", un modèle de calcul est visé avec des pièces calibrées et des facteurs individuels estimés. Cette méthode fait l'objet de la directive VDI/VDE 2617 ; Fiche 11 Balances d'incertitude de mesure. En conclusion, l'orateur a déclaré qu'une documentation correcte, par exemple selon la norme ISO/TS 23165, ou la soi-disant "simulation de Monte Carlo", favorise les méthodes de mesure reconnues. Hernla a souligné que ces méthodes de mesure sont très complexes et coûteuses. Il y a eu également quelques changements d'opinion à ce sujet après les présentations techniques proprement dites, qui ont indiqué un grand nombre de nouvelles normes de laboratoire de réglementation ainsi que des exigences de production accrues.

Il est de plus en plus difficile de distinguer les irrégularités des erreurs réelles.

Dans ce contexte, Markus Rauhut de l'Institut Fraunhofer de mathématiques industrielles ITWM a également rencontré un grand écho auprès des participants à la conférence avec son sujet "Économies de coûts grâce à des mesures de précision intégrées aux processus".

Peu d'efforts et de précision ?

Markus Rauhut, de l'Institut Fraunhofer, a démontré ce que signifie maintenir des dépenses de personnel spécifiques et pourtant la plus grande précision grâce à un système d'inspection de surface pour le contrôle de la qualité des composants du moteur. Néanmoins, les mesures varient. Par exemple, lorsque des spécialistes doivent retracer des mesures sur des objets complexes tels que des composants de moteur. Par exemple, ils doivent tenir compte de facteurs tels que la gravité, les fluctuations de température ou les turbulences de l'air. "Les plus petites fissures ou points d'impact peuvent affecter la fiabilité et la durée de vie du composant", cependant, les inspecteurs sont également enclins à commettre des erreurs dans des processus qui se répètent sans cesse. "En particulier dans les applications critiques pour la sécurité comme dans le projet européen Clean Sky", explique M. Rauhut, chef du département ITWM (traitement de l'image), "les recalibrages manuels pourraient être évités. De même, un client comme le projet Clean Sky pourrait définir des tolérances de mesure plus strictes.

Récemment, des méthodes de traitement de l'image ont été utilisées pour mesurer les composants courbes des moteurs. Diverses caméras prennent des photos de la surface de l'objet sous différents angles. Ceux-ci sont ensuite évalués par des logiciels. Rauhut : "L'éventail complet des tâches d'inspection possibles ne peut être couvert par des solutions standard. La surface à examiner pourrait changer en fonction de l'angle de la caméra et de l'éclairage". Les chercheurs de l'ITWM travaillent donc avec "MASC - Modular Algorithms for Surface InspeCtion" pour combler les lacunes techniques des méthodes de mesure.

Tout d'abord, la surface de la pièce est éclairée et scannée. "C'est important pour détecter les points d'impact ou les fissures qui ne sont visibles que d'un côté de la turbine", explique M. Rauhut. Dans le cas des surfaces de forme libre, les régions couvertes par des courbures ou des coins sont également détectées de cette manière. Plus la géométrie est complexe, plus le nombre de caméras nécessaires est élevé. La version de base du MASC peut ainsi combiner plus de 300 algorithmes. Par exemple, un algorithme est programmé pour trouver les bords ou certains points de couleur dans l'image, explique le chercheur. Toutefois, pour réduire l'effort de mesure, ils se concentreraient sur les domaines où il est possible de mettre en évidence et d'analyser principalement les irrégularités. "Ainsi, les composants défectueux pourraient être éliminés immédiatement", explique le chercheur en traitement d'images. Les surfaces

La perception des défauts esthétiques sur les surfaces réfléchissantes comme un défi.

Cependant, l'analyse aide également l'inspection des marchandises avec des inspections spécifiques avec des trous de balles ou des cassures déjà marqués par le logiciel.

Des paramètres clairement traçables

En fin de compte, aucun élément, pas même une sphère de pierre précieuse, n'est vraiment homogène. Chaque produit, selon les intervenants, a des écarts. Ils ne sont pas visibles à l'œil nu. "Avec des projets qui vont de la résolution à la gamme microscopique", a déclaré Sebastian Höfer, Fraunhofer- Institut für Optronik (Systemtechnik und Bildauswertung), "il devient de plus en plus difficile de distinguer les irrégularités des défauts réels". La conséquence : les composants parfaits sont classés comme défectueux. C'est pourquoi les spécialistes de la mesure des universités soutiennent d'importantes entreprises industrielles afin d'éviter les pseudo-défauts. Höfer, mais aussi son prédécesseur Rainer Tutsch, technicien à l'université des sciences appliquées de Braunschweig, spécialisé dans les lentilles microscopiques, recherche donc des paramètres de test spécifiques pour les produits sensibles avant de devoir les classer en classes de qualité. Ici, des mesures d'évaluation objectives sont d'abord introduites, "qui sont basées sur un modèle de perception humaine", explique Sebastian Höfer, chercheur à l'Institut Fraunhofer pour définir des valeurs seuils pour les défauts que les techniciens industriels n'ont pas encore pu enregistrer. Néanmoins, la perception des défauts esthétiques sur les surfaces réfléchissantes est un défi.

Dans l'après-midi de la conférence, les intervenants se sont consacrés à la déflectométrie dans l'infrarouge thermique. Le spectre infrarouge permet d'inspecter des surfaces à réflexion diffuse comme les tôles brutes. "Dans la pratique, cependant", ont déclaré d'autres chercheurs, "le nombre de mesures et le temps nécessaire pour les mesures doivent être dans une proportion raisonnable". Le projet de recherche d'Alex Schöch, qui étudie lui-même les "mesures précises sur les pièces chaudes" à la BNT, a donc également suscité beaucoup d'intérêt. Les procédés de formage difficiles, par exemple la triangulation laser à grande vitesse à des températures maximales, pourraient ainsi être optimisés. Enfin, la présentation de Ernst Ammon, Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG, portait sur "Des résultats de mesure précis grâce à des spécifications non ambiguës".

Ammon travaille depuis des décennies sur des directives de conception claires. Dans sa présentation, il a traité en profondeur du retrait de la norme DIN 7167 et de la "relation entre les tolérances dimensionnelles, de forme et de parallélisme". Les dessins techniques, en particulier, sont désormais définis par la norme ISO 14405-1. Ernst Ammon et ses collègues ont fait preuve du plus haut niveau de compétence en ce qui concerne les technologies et les normes documentables.

De plus amples informations sur le "6e symposium sur la métrologie de la production pour la pratique" sont disponibles sur le site web de l'université interétatique des sciences appliquées NTB de Buchs (www.ntb.ch).