LA MESURE À LA CHAÎNE

Le Siddis 3DCAM de Siemens, qui contrôle les caisses en ligne, est plus efficace que le laser, selon ses concepteurs.
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Plusieurs solutions permettent de contrôler, avec ou sans contact, les pièces en cours de fabrication. Élimination des rebuts, amélioration de la productivité, adaptation facile de l'outil de production... les avantages sont multiples.

Les temps sont durs pour les rebuts. Désormais, le slogan « Pièce fabriquée, pièce mesurée », ce vieux rêve des industriels, devient réalité. Les systèmes capables de contrôler rapidement en ligne les dimensions et la forme géométrique se multiplient. « Le contrôle en production est le maillon faible dans la quête de productivité des entreprises. Les machines-outils de dernière génération usinent bien des pièces complexes en une poignée de minutes. Hélas, ce gain de temps est gaspillé lors du contrôle », constate Fabrice Moreau, directeur commercial du constructeur ESPI. Or, une opération de contrôle classique peut durer des dizaines de minutes, voire des heures.

Pour réduire au maximum ce délai, les nouvelles solutions de contrôle s'installent directement dans l'atelier ou sur la ligne de fabrication. Quelques dizaines de secondes suffisent alors à l'opérateur pour savoir si le produit est bon. Assez simple à installer en bord de ligne et à utiliser, ces nouveaux outils de contrôle permettent d'éliminer les rebuts et d'adapter en temps réel les paramètres de la machine-outil aux conditions de l'atelier. Mais ils en existent plusieurs sortes pour les différents procès de production.

1. DES COMPARATEURS UNIVERSELS POUR LES PIÈCES

Les fournisseurs d'équipements de contrôle ont, comme la nature, horreur du vide. Il n'existait ainsi aucune solution entre les systèmes de mesure dédiés et la machine à mesurer tridimensionnelle (MMT). Deux constructeurs, ESPI et Renishaw, comblent ce vide avec des équipements originaux : des comparateurs universels, dont le principe est simple. Un palpeur relève les cotes de la pièce usinée qui sont comparées à celles d'une pièce étalon dont la mesure a été réalisée sur une MMT. On peut donc constater en quelques dizaines de secondes la conformité de la pièce et s'il y a une dérive dans la fabrication. La machine-outil adapte ainsi en permanence son fonctionnement aux conditions de l'atelier. Installé à quelques exemplaires, ce type de centre de mesure à grande vitesse autorise des accélérations de 4 à 10 m/s2. Ce qui divise par dix les temps de mesure habituels. Avec le comparateur universel, l'opérateur contrôle une caractéristique dimensionnelle en moins de deux secondes avec une précision inférieure au micromètre. Les incertitudes de comparaison sont de l'ordre de +/- 0,002 mm et la tolérance de montage de +/- 1 mm. Le coût de ces équipements, entre 25 000 et 60 000 euros, diviserait par quatre celui d'une solution dédiée, selon les constructeurs.

2. UN BRAS DE MESURE AVEC ET SANS CONTACT

Largement utilisés dans les usines, les bras de mesure portables, signés Hexagon Metrology, Nikon, Cognitens, Coord3 Industries, Creaform ou Tesa Technology, font peau neuve. Objectifs : améliorer la portabilité et la polyvalence. Le nouveau bras Edge de Faro devient ainsi un véritable assistant de mesure personnel. « Sa portabilité a été améliorée grâce à l'intégration de l'ordinateur dans le bras », explique Laurent Jacobi, ingénieur technico-commercial chez Faro France. Un système de contre-balancement interne breveté apporte le confort nécessaire pour les opérations de mesure avec un tel dispositif. « L'utilisateur peut ainsi contrôler rapidement en ligne la qualité d'un produit. Mais il peut aussi assurer la certification des outillages, la comparaison entre la pièce fabriquée et son modèle CAO, ainsi que la rétroconception », précise Laurent Jacobi. Car l'autre originalité de ce type d'outil, c'est la possibilité de coupler au bras le capteur de numérisation Laser Line Probe de Faro. Grâce à une poignée de changement rapide multifonctionnelle qui permet un accouplement facile et rapide des différentes options. Ce système, utilisé pour des contrôles à distance et la rétroconception, améliore ses performances. Accrue à 100 mm par rapport à la version précédente, la largeur du faisceau laser augmente la surface numérisée sans sacrifier la précision. La vitesse d'acquisition du scan est aussi élevée : elle atteint 45 000 points par seconde...

3. DES CAPTEURS DE FORCE VIGILANTS POUR NOUVEAUX MATÉRIAUX

L'évolution des technologies de fabrication et le recours à des matériaux nouveaux pousse le développement de systèmes de mesure innovants. C'est le cas, par exemple, des matériaux composites, de plus en plus utilisés dans la fabrication des avions. Les usines sont cependant confrontées à de nouveaux défis. Comme la manipulation des éléments en composite pendant l'assemblage. Il faut ainsi prévoir des systèmes capables de contrôler les forces appliquées sur les sections du fuselage pendant les opérations d'assemblage automatique. Spécialiste de la mesure, HBM propose une solution conçue... sur mesure. Tout se passe sous la surveillance des capteurs de force. Installés sur les éléments à assembler, ils transmettent des informations à des amplificateurs de mesure numériques. Insensibles aux parasites, ces amplificateurs fonctionnent sans peine sur la ligne de fabrication et disposent de processeurs puissants de traitement des signaux transmis par les capteurs. Les résultats des calculs passent via un réseau de terrain Profibus-DP de Siemens au système de contrôle du processus d'assemblage. L'opérateur peut donc intervenir en temps réel sur le déroulement des opérations et éviter les défauts dus à une force trop grande appliquée par les systèmes d'assemblage automatique. Mais ces deux constructeurs ne sont pas seuls sur les rangs. Kistler, Inelta, FMS ou Tecsis disposent aussi de capteurs de forces innovants.

4. UN SCANNER À MICRO-ONDES POUR CONVOYEURS

Le contrôle des produits qui défilent sur un convoyeur est réalisé d'habitude avec un système à rayons X. Ce qui impose des installations de mesure qui respectent certaines règles de sécurité. Avec la solution proposée par la société française Satimo, l'utilisateur fait d'une pierre deux coups. Sans danger de radiation pour les opérateurs, le Dentro LSX détecte les défauts tout en mesurant la densité des matériaux non métalliques. Elle est destinée aux lignes de fabrication de matériaux défilants. Comme celle de laine de verre, de papier, de placoplatre... « Les produits à contrôler défilent sur un convoyeur entre deux réseaux de capteurs », explique Hervé Lattard, directeur du site de Satimo à Brest (Finistère). Le premier émet un champ électromagnétique qui traverse le matériau à contrôler et est réceptionné par le second réseau. Le résultat apparaît directement sur le poste de contrôle. Modulaire, le système s'adapte à la largeur du convoyeur. Un module est doté de 64 capteurs. Le contrôle est assuré tous les centimètres sur la largeur et tous les deux centimètres sur la longueur (pour une vitesse de défilement située entre 20 et 30 cm/min). Un logiciel maison assure la définition des paramètres de contrôle, la gestion des alarmes ainsi que l'historique des défauts détectés.

5. LA TRIANGULATION OPTIQUE MEILLEURE QUE LE LASER POUR LES ASSEMBLAGES

Dévoilée par Siemens à la Foire de Hanovre au mois d'avril dernier, l'installation de contrôle de la géométrie des carrosseries automobiles a attiré l'attention de nombreux spécialistes. Elle met en oeuvre sur un portique le système de contrôle Sidis 3DCAM du géant allemand des automatismes. Installé en fin de ligne d'assemblage, il peut passer au crible toutes les carrosseries fabriquées. Cette solution, déjà utilisée pour le contrôle de la géométrie des roues ou pour les opérations de fixation robotisée de la lunette arrière, est plus efficace qu'un laser, selon les experts allemands. Mais quel est donc son secret ? La technologie de triangulation par codes de couleur ou CCT développée par Siemens. Dans un premier temps, un projecteur envoie la lumière sur l'objet à contrôler. Une caméra centrée perpendiculairement le filme et enregistre des lignes droites s'il est plat ou courbes s'il est arrondi. Ces dernières sont ensuite projetées dans des couleurs différentes et codées. Enfin, un ordinateur analyse l'image obtenue et construit une représentation cartographique de l'objet en 3D. « Comparé au laser, la méthode CCT réduit de deux à trois fois le temps de contrôle », précisent les experts du constructeur. Avis donc aux amateurs...