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Le contrôle non destructif intègre la mesure 3D

Publié le

Enquête Parce qu'elle permet de gagner en efficacité et en fiabilité, la mesure tridimensionnelle est de plus en plus utilisée pour la saisie de surfaces complexes et la cartographie des sous-sols.





La mesure tridimensionnelle (3D) étend son champ d'action. Elle n'est plus seulement l'apanage des radiographistes, qu'ils soient médecins (radio du corps humain) ou qu'ils travaillent dans les industries mécaniques (détection de corrosion, étanchéité, etc.). Depuis peu, les fabricants d'appareils de mesure sans contact s'intéressent aussi de près aux possibilités de la 3D. Et cela pour les applications de contrôle non destructif. Parmi celles-ci, deux profitent à plein de cette troisième dimension : la mesure de surfaces complexes et la localisation par radar d'objets enfouis. Ce sera une des grandes tendances du salon Mesurexpo, qui se tiendra du 21 au 23 octobre à Paris.



Pour obtenir une mesure tridimensionnelle, deux éléments sont nécessaires : l'acquisition des mesures à proprement parler et leur restitution sous forme graphique. Pour la première partie, le choix est clair : « Il existe deux méthodes de mesures. Soit l'acquisition se fait par le balayage d'une zone. Soit on utilise un capteur matriciel, et pour réaliser un champ de mesures simultanées », précise Arnaud Viot, directeur commercial de Digital Surf, une PME de Besançon, qui fabrique des systèmes de mesure et des logiciels associés.



Mais ce n'est pas tout que d'acquérir des mesures. Encore faut-il pouvoir en restituer une image fidèle. « De plus en plus, des logiciels de base sont fournis avec les capteurs, souligne Jean-Jacques Servant, P-DG de la PME Eotech. Ils permettent la prise de vues et fournissent un fichier informatique maillé et tridimensionnel. » Digital Surf a, par exemple, développé une offre logicielle baptisée Mountains, qui fait office de référence dans le domaine de la 3D.



Mais ce sont avant tout des logiciels génériques alors que les domaines d'applications sont très diversifiés. « Nous associons ensuite à cela une gamme de logiciels spécifiques, qui sont orientés métiers », ajoute Jean-Jacques Servant.



Car la demande est générale. Les outils traditionnels de mesure avec contact sont en effet trop lents dans le cas des pièces complexes. « L'aéronautique ou l'automobile sont demandeurs de la 3D pour le contrôle de leurs pièces, assure Jean-Jacques Servant. Celle-ci offre des gains importants au niveau des temps de contrôle, donc en terme de coûts, car les produits évoluent très vite. »



Les avantages apportés par la 3D sont en effet de plusieurs natures. Il ne s'agit pas seulement d'extrapoler des données à partir de mesures bidimensionnelles. Dans le cas de la localisation d'objets enterrés, c'est même carrément impossible. La 3D devient indispensable dès lors qu'il s'agit de déterminer la composition d'un sol et ce qu'il contient, et non pas seulement de détecter la présence ou l'absence de métal. « Pour un milieu complexe, la fiabilité des résultats est meilleure grâce à la 3D », commente Nicolas Fehrenbach, responsable de Streetlog.







Des demandes qui sortent du domaine de la métrologique




Cette division de Schlumberger a développé un système de cartographie tridimensionnelle du sous-sol, basé sur une matrice d'émetteurs-récepteurs radar. Parmi les premières applications, figure en ce moment l'indispensable cartographie du réseau de chauffage urbain existant dans le cadre de la construction du futur tramway au sud de Paris. « L'imagerie nous permet de reconnaître des formes géométriques enterrées, explique Nicolas Fehrenbach. Nous avons des bases de données contenant les signatures électroniques des éléments enfouis (tuyaux, cuves, etc.). » Les ingénieurs de Steetlog développent un logiciel de « forward modeling », destiné à lever les ambiguités dans l'interprétation des données mesurées.



Ce qui est vrai pour le sous-sol l'est tout autant pour les objets visibles. « Dans le cas de surfaces anisotropes, c'est-à-dire qui ne possèdent pas les mêmes qualités dans toutes les directions, la 3D est indispensable », expose Arnaud Viot. Sinon, l'opérateur risque de perdre des informations sur l'état de surface. Mais c'est aussi le cas pour les surfaces techniques où la qualité de la mesure va déterminer la qualité fonctionnelle de l'objet. La planéité d'un joint sera, par exemple, déterminante pour son étanchéité. Autre exemple, en électronique, il est déterminant de connaître avec précision la distance entre deux billes de colle à souder sur le boîtier d'une puce. La seule mesure de la distance entre les deux sommets ne suffit pas.



Phénomène nouveau, certains utilisateurs ont des demandes qui sortent du domaine purement métrologique. « Ils s'intéressent à l'aspect, à la perception visuelle de leurs produits », explique Arnaud Viot. Ce sont des équipementiers de l'automobile, qui précisent cela dans leurs cahiers des charges. Mais aussi les industriels des cosmétiques, qui veulent connaître l'évolution dans le temps de leurs crèmes « anti-âge ». Dans leur cas, ils mesurent le volume des rides et son évolution dans le temps.



Ces nouveaux besoins sont issus de secteurs où la métrologie sans contact et son corollaire, le contrôle non destructif, étaient jusque-là sinon absents du moins présents seulement dans certains laboratoires de recherche et de mise au point. Les fabricants de puces se montrent particulièrement intéressés par le contrôle non destructif au fur et à mesure de l'évolution de la complexité de leurs produits. L'américain Veeco, qui fournit des systèmes complexes pour la fabrication de plaquettes de silicium, a développé conjointement des instruments de métrologie dimensionnelle pour le contrôle en ligne. Sa ligne de microscopes Dimension X3D permet de contrôler des traits de gravure en-dessous de 90 nanomètres. Son concurrent, le français Fogale Nanotech, spécialisé dans les mesures par interférométrie optique, a choisi le créneau des Mems (puces électromécaniques). Au contrôle tridimensionnel, il compte même ajouter une autre fonctionnalité : « Nous donnons une composante dynamique à la mesure statique en 3D, jubile Pascal Vabren, responsable du développement. De cette manière, nous sommes à même de mesurer l'état de surface sur une membrane excitée. » Et donc de déterminer le comportement mécanique d'un Mems à partir de sa mesure en 3D.











Les fabricants s'intéressent au contrôle non destructif tout au long de l'évolution de leurs produits.








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