Machine de Mesure Tridimensionnelle
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La Série XM est une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) à sonde portative, qui met la mesure de caractéristiques 3D et le contrôle de tolérances Géométriques (GD&T) à la portée de tous. Transportable et adaptée aux ateliers, elle vous suit partout ! Pratique, elle enregistre automatiquement les données mesurées et crée instantanément des rapports d’inspection détaillés. Les images présentent notre dernier modèle XM-5000 qui permet de réaliser une mesure haute précision de pièces de la taille allant d’une main à celle d’un marbre.
La MMT très grand volume Série WM-6000 permet de mesurer facilement les dimensions et la forme de tout produit.Les dimensions sont mesurées avec la sonde à contact et la forme avec la sonde à balayage laser. Sans fil, les sondes peuvent être manipulées librement, simplifiant considérablement la mesure dans un large champ. Ne nécessitant aucun prétraitement, tel qu’une isolation par pulvérisation, le balayage est à la fois rapide et précis.
Une machine de mesure tridimensionnelle (MMT) est un instrument de mesure qui détermine la géométrie d'un objet en établissant des points discrets sur sa surface physique à l'aide d'une sonde à contact. La machine définit la position de la sonde en termes de déplacement par rapport à un point d'origine dans un système de coordonnées tridimensionnel (axes X, Y, Z). Une MMT permet de mesurer des dimensions 3D critiques avec une grande précision, d'enregistrer les données mesurées et d'obtenir des caractéristiques GD&T complexes. Les modèles sans contact utilisent d'autres méthodes, telles que des caméras et des lasers.
Composants d'une machine de mesure tridimensionnelle (MMT)
La plupart des MMT sont de type portique ou pont. Le point de contact sphérique fixé à l'extrémité de la sonde est appliqué sur l'objet posé sur la platine, et les valeurs de coordonnées dans les trois dimensions (X, Y, Z) sont définies et mesurées. Elle est principalement utilisée pour la mesure tridimensionnelle de moules tels que pour des pièces automobiles et diverses pièces mécaniques des pièces automobiles et diverses pièces mécaniques, d'objets tridimensionnels tels que des prototypes, ainsi que pour la mesure des écarts par rapport aux plans.
A : Pont mobile, B : Sonde à déclenchement, C : Platine, D : Contrôleur
Avantages des machines de mesure tridimensionnelle (MMT)
Les machines de mesure tridimensionnelle (MMT) offrent des capacités de mesure en trois dimensions (axes X, Y et Z), contrairement aux outils manuels tels que les micromètres, les pieds à coulisse ou les jauges de hauteur/profondeur, limités à une seule direction de mesure à la fois.
Les MMT suivent avec précision la position d'une pointe de sonde dans l'espace 3D et établissent des mesures dimensionnelles en reconstruisant la forme à partir des points relevés par contact avec la pièce mesurée. Il est possible de relever un nombre encore plus important de points sur une zone plus étendue de la pièce afin de cartographier la surface et de la comparer aux données CAO pour le contrôle de forme, de géométrie et de déformation.
L'un des principaux atouts des machines de mesure tridimensionnelle (MMT) est leur capacité à mesurer avec un haut niveau de précision des éléments difficiles à mesurer avec d'autres instruments.
Une autre caractéristique découlant de la nature CNC du système de mesure est la possibilité de mesurer les coordonnées tridimensionnelles d'un point spécifique (un trou, par exemple) par rapport à une origine virtuelle, ce qui est impossible avec un outil manuel tel qu'un pied à coulisse ou un micromètre. De même, la mesure à l'aide de points et de lignes virtuels, ainsi que des tolérances géométriques, est difficile à réaliser avec d'autres instruments de mesure, mais devient possible avec une MMT 3D.
Les machines de mesure tridimensionnelle (MMT) sont des outils de contrôle automatisés. Des programmeurs qualifiés créent une routine ou un programme de mesure en mesurant toutes les dimensions 3D ou GD&T requises sur une pièce.
Une fois le programme enregistré et un point d'origine établi via un système de coordonnées, les pièces peuvent ensuite être fixées en position, et les opérateurs peuvent lancer une procédure de mesure automatisée sur la machine de mesure tridimensionnelle. Bien que la création du programme nécessite un investissement de temps important, le contrôle proprement dit de la pièce peut ensuite s'exécuter automatiquement.
Placez la pièce à mesurer dans le laboratoire de métrologie au moins 5 heures avant la mesure, afin de lui permettre de s'adapter à la température ambiante (généralement 20 °C). Cela permet d'éviter les erreurs et écarts de mesure dus à la dilatation thermique.
Effectuez les mesures en dirigeant la sonde vers l'emplacement souhaité, manuellement ou via un PC de contrôle. La MMT enregistre les coordonnées X, Y, Z de la position de la sonde. Au fur et à mesure que des points sont relevés, le logiciel du système calcule les dimensions spécifiées telles que les diamètres, longueurs, angles et autres cotes critiques.
Étalonnage du stylet (étalonnage de la sonde)
L'étalonnage du stylet (pointe de la sonde) qui entre en contact avec l'objet doit être réalisé pour commencer la mesure avec précision, pour deux raisons. La première est de déterminer les coordonnées du centre de la sphère du stylet. La seconde est de définir le diamètre de la bille du stylet, afin de pouvoir calculer, par décalage du rayon, la position du centre de la sphère à partir du point de contact réel (situé à l'extérieur de la sphère). Pour l'étalonnage, on utilise généralement une sphère de sphéricité connue, appelée sphère de référence.
Précautions d'utilisation
Bien que certains modèles puissent effectuer des mesures de l'ordre de 0,1 µm, un usage et un entretien corrects sont essentiels pour garantir la précision des mesures. Vérifiez que les éléments mobiles se déplacent correctement à l'horizontale et à la verticale pendant l'utilisation, et utilisez un étalon de mesure ou un objet similaire pour vérifier l'absence d'erreurs d'indication. Il est essentiel de laisser la température de la pièce s'adapter à la température ambiante du laboratoire de métrologie, ou à défaut de régler les paramètres de mesure pour corriger tout écart de température. Pour les sondes à contact, il est important de veiller à ce que la sonde touche la pièce à une vitesse constante pendant la mesure.
Maintenance et étalonnage
Les MMT classiques nécessitent un entretien et un contrôle réguliers pour continuer à réaliser des mesures de haute précision. C'est particulièrement le cas des MMT de type pont, entraînées mécaniquement avec des pièces coulissantes : il est nécessaire de remplacer régulièrement les pièces usées, de lubrifier et de nettoyer le système pour garantir des performances optimales.
Formation des opérateurs de machines de mesure tridimensionnelle (MMT)
La manipulation soignée des machines de mesure tridimensionnelle exige généralement des compétences avancées de la part de l'opérateur. En général, les programmeurs de MMT sont des professionnels de la métrologie hautement qualifiés. Des programmeurs MMT sont nécessaires non seulement pour garantir un contrôle correct, mais aussi parce qu'une MMT peut être endommagée, entraînant des coûts de réparation élevés, si elle n'est pas utilisée correctement. C'est pourquoi des inspecteurs à temps plein sont nécessaires, et une formation approfondie est un prérequis avant toute utilisation.
Stylet / pointe de sonde
Le stylet d'une MMT de type contact possède généralement une pointe de forme sphérique. Des matériaux durs sont souvent utilisés pour cette pointe, le rubis et la zircone étant les plus courants. Outre la forme sphérique, une pointe de type aiguille, avec une extrémité fine, peut également être utilisée.
Table en granit
Pour garantir une mesure de haute précision, la surface d'une machine de mesure tridimensionnelle est souvent constituée d'un marbre de contrôle en pierre. Ce marbre présente une variation de forme très faible dans le temps et résiste bien aux rayures, ce qui lui permet d'être utilisé de manière stable sur une longue durée.
Fixations (montages de maintien)
Les fixations, qui permettent de maintenir la pièce à mesurer en place, constituent l'un des accessoires les plus importants pour l'utilisation d'une machine de mesure tridimensionnelle. La pièce est fixée afin qu'elle ne se déplace pas pendant la mesure, tout mouvement de la pièce entraînant des erreurs. Des outils tels que des plaques de fixation, des brides et des aimants sont couramment utilisés.
Compresseurs d'air et sécheurs
Les machines de mesure tridimensionnelle à entraînement mécanique nécessitent un compresseur d'air équipé d'un sécheur. Cet équipement est standard sur les MMT classiques de type pont ou portique.
Logiciel
Il existe globalement deux types de logiciels pour les machines de mesure tridimensionnelle. Le premier est le logiciel nécessaire au pilotage de la machine. Le second est un logiciel de maîtrise statistique des processus (SPC), qui permet aux entreprises de visualiser et de suivre les données et statistiques de mesure. Ces logiciels sont fournis directement par le fabricant de la MMT ou par un éditeur tiers.
Mesure sur machine de mesure tridimensionnelle (MMT)
Les MMT disposent généralement d'un système de coordonnées propre à la machine, défini sur l'objet. Ce système de coordonnées est défini par la machine elle-même : par exemple, la direction de déplacement latéral correspond à l'axe X, et la direction perpendiculaire à la surface de la platine correspond à l'axe Z. Par conséquent, selon l'orientation de l'objet à mesurer, ce système peut différer du plan ou de la ligne de référence propre à l'objet. Comme il est difficile et peu précis de positionner physiquement l'objet selon les coordonnées de la machine, un système de coordonnées de travail est défini en fonction du plan ou de la ligne de référence de l'objet. Cette opération, qui consiste à aligner l'orientation de la pièce avec celle des coordonnées de référence, est appelée alignement.
Trois informations sont nécessaires pour définir le système de coordonnées de travail. La première est le plan de référence, la direction perpendiculaire à ce plan constituant l'axe Z. La deuxième est la ligne de référence, qui correspond généralement à l'axe X, la direction verticale constituant alors l'axe Y ; cette droite peut être mesurée directement sur l'objet, ou correspondre à une ligne virtuelle reliant deux points différents (par exemple deux trous). La troisième est l'origine, le point 0 de chacune des valeurs de coordonnées X, Y et Z. Il est également possible de définir comme origine un point spécifique (par exemple le centre d'un trou donné), ou un point virtuel (point d'intersection) formé par l'intersection de deux droites.
En général, l'utilisateur sélectionne dans un menu logiciel un élément à mesurer, appelé « élément », tel qu'un plan, puis lance la mesure. Dans le cas d'une machine de mesure tridimensionnelle de type contact, la pointe du stylet est mise en contact avec l'objet à mesurer, et le point de mesure est relevé. L'élément est mesuré en relevant le nombre minimal de points de mesure spécifié pour chaque type d'élément. Si le nombre de points de mesure est augmenté, le calcul est souvent réalisé par la méthode des moindres carrés. Outre les plans, les éléments de mesure incluent les lignes, les points, les cercles, les cylindres, les cônes et les sphères. Les dimensions et les formes 3D sont mesurées en calculant les distances et les angles entre les éléments mesurés.
Certains éléments possèdent une forme tridimensionnelle, comme les cylindres et les cônes, tandis que d'autres, comme les lignes et les cercles, n'en ont pas. Ces éléments sont généralement projetés sur un plan (déplacés perpendiculairement à la direction du plan) afin de pouvoir être mesurés correctement. Le plan sur lequel s'effectue cette projection est appelé plan de référence ou plan de projection.
Les machines de mesure tridimensionnelle peuvent également effectuer des mesures à l'aide de lignes et de points virtuels. Différents types d'éléments virtuels sont utilisés, tels que les intersections entre droites, les tolérances entre plans, les intersections entre plans, ou encore les cercles formés entre des cônes et des plans. On peut dire que la mesure à l'aide de ces éléments virtuels, difficile à réaliser avec des outils manuels comme les pieds à coulisse, est propre à la mesure tridimensionnelle.
Limites des machines de mesure tridimensionnelle (MMT)
Pour effectuer les réglages et la mesure correctement, des connaissances et des compétences spécialisées sont nécessaires. Il est également nécessaire de maintenir une température appropriée dans la salle de mesure et de stabiliser la température de l'objet mesuré.
Comme un étalonnage est nécessaire chaque fois que les réglages ou l'angle de la sonde sont modifiés, il n'est pas facile de s'adapter à des changements de production fréquents. Une salle de mesure dédiée étant nécessaire, il est difficile de réaliser des mesures fréquentes en parallèle du traitement de la pièce.
L'installation nécessite un espace important ainsi que la construction d'un laboratoire qualité à environnement contrôlé, ce qui représente un coût très élevé. Les coûts de maintenance de l'environnement de mesure et de l'équipement peuvent représenter une charge importante. La programmation de la MMT demande un temps considérable, pour plusieurs raisons : le temps nécessaire pour amener la pièce jusqu'au laboratoire qualité, l'attente de la température adaptée pour la pièce, la fixation, l'étalonnage de chaque pointe de sonde, ainsi que le temps requis pour réaliser la mesure elle-même.
La série XM de KEYENCE est un nouveau type de machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) qui surmonte les limites des MMT traditionnelles. Il s'agit d'une MMT de table portable qui permet à tout opérateur de mesurer facilement des caractéristiques 3D et de tolérance géométrique (GD&T). De plus, cet appareil ne nécessite pas d'environnement contrôlé et peut être utilisé directement en atelier. Découvrez-en plus sur cette MMT de nouvelle génération !
Simplicité d'utilisation
Aussi utile que soit une MMT conventionnelle, l'un de ses principaux inconvénients reste la difficulté d'utilisation. KEYENCE s'engage à simplifier l'expérience de mesure sur MMT en mettant en place un processus intuitif. La mesure se déroule en trois étapes simples : sélectionner, toucher, mesurer.
Les logiciels de programmation des Séries WM et XM proposent tous deux un guidage visuel pour l'utilisateur ainsi que des tutoriels simples permettant d'éviter toute confusion. Une fois la mesure importée dans le logiciel, un accompagnement supplémentaire est proposé, s'appuyant sur des images, des icônes et des principes de mesure de base.
Polyvalence
Les MMT conventionnelles sont soit des systèmes portatifs volumineux, soit des modèles de type portique, peu adaptés au transport pour la mesure d'objets de grande taille. Les Séries XM et WM de KEYENCE répondent à ces deux problématiques grâce à une sonde sans fil et à un système portable ne nécessitant pas d'environnement contrôlé.
La MMT Série XM est fournie avec une table de mesure de bureau pour les petites pièces, mais l'appareil de mesure proprement dit peut également être fixé sur un trépied ou des supports de montage, et facilement utilisé sur des pièces de grande taille. La Série WM, quant à elle, est portable pour faciliter la mesure de grandes pièces et équipements ; l'appareil peut être déplacé et installé directement à l'emplacement de mesure souhaité, et la mesure dimensionnelle de produits volumineux peut être réalisée rapidement par une seule personne, en peu de temps.
Grande étendue de mesure
Les MMT de KEYENCE couvrent une large zone de mesure pour une grande variété de pièces. La MMT Série XM offre une distance de mesure maximale de 1,2 m depuis la caméra et une hauteur verticale de 1 m, et le champ de vision complet de la caméra permet une plage de mesure bout à bout de 2 m.
La Série WM couvre un espace encore plus vaste : jusqu'à 7,5 m à la verticale et 6 m à l'horizontale. Dans l'ensemble, la MMT Série WM détecte une longueur de 15 m entre l'angle le plus à droite et l'angle le plus à gauche.
Foire aux questions concernant les machines de mesure tridimensionnelle (MMT)
Les machines de mesure tridimensionnelle (MMT) sont des instruments de contrôle complexes, comportant de nombreuses pièces mobiles, des composants sensibles à la température et à l'humidité, ainsi que divers éléments fragiles. Les environnements de production, souvent hostiles, présentent donc un risque bien plus élevé de dommages coûteux ou de conditions de mesure défavorables, pouvant entraîner des imprécisions lors du contrôle. Les laboratoires qualité sont conçus comme des zones sécurisées, à environnement régulé, offrant des conditions favorables pour un contrôle fiable.
La MMT portative Série XM de KEYENCE est une machine de mesure tridimensionnelle conçue pour permettre à tout utilisateur de mesurer facilement et avec précision des caractéristiques 3D et GD&T, directement en atelier. Une fois la pièce mesurée, le système enregistre automatiquement les données et génère un rapport de contrôle. Notre dernier modèle permet également la comparaison avec la CAO et l'export CAO 3D. Par rapport à une machine de mesure tridimensionnelle traditionnelle, les entreprises constatent une réduction significative du temps de contrôle et une augmentation du débit grâce à des contrôles réalisables en atelier par n'importe quel opérateur, contribuant à éliminer les retards d'inspection liés à la MMT.
