Projecteur de Profil Numérique

Les comparateurs optiques sont un type d'instrument de mesure optique utilisé pour le contrôle et la mesure dans l'industrie manufacturière. Le principe de mesure est similaire à celui des microscopes optiques : aucun contact physique n'est nécessaire lors de l'utilisation d'un comparateur optique. Cela les distingue des outils manuels, comme les mètres ou les pieds à coulisse, qui nécessitent un contact entre l'outil et la pièce pour effectuer la mesure.

La pièce est d'abord placée sur la platine, puis éclairée par le dessous. Le profil, ou l'ombre, de la pièce est alors projeté sur l'écran. Une fois l'ombre projetée, il existe deux méthodes de mesure : la mesure par silhouette, qui consiste à mesurer l'ombre en tenant compte de la distorsion due au grossissement, ou la comparaison de points, qui utilise un écran avec une image prédéfinie, l'ombre étant déplacée jusqu'à atteindre chaque point de l'image, le technicien mesurant alors la distance parcourue par la platine.

La version développée par KEYENCE des comparateurs optiques — les systèmes de mesure instantanée — s'appuie sur une technologie avancée pour rendre le processus de mesure plus rapide, plus simple et plus précis. Une fois la pièce projetée sur l'écran grâce à une combinaison d'éclairages, d'objectifs de précision et d'une caméra haute résolution, ces comparateurs optiques automatisés traitent la forme de l'objet tout en supprimant automatiquement les bavures et éclats susceptibles de fausser la mesure. Une fois la forme traitée, la mesure de la pièce est automatique et instantanée, avec un affichage des résultats à l'écran. Ce système optique télécentrique permet d'obtenir des mesures précises, sans erreur liée à la compétence de l'opérateur.

Les comparateurs optiques classiques peuvent déformer l'ombre d'un objet en fonction de sa hauteur et de sa largeur, ce qui allonge le temps nécessaire pour obtenir une mesure correcte. KEYENCE a intégré un objectif télécentrique à ses comparateurs optiques afin de projeter des ombres sans distorsion sur le projecteur de profil.

Grâce à l'objectif télécentrique, le système conserve un grossissement constant et précis. Plutôt que de varier selon la taille de la pièce, l'objectif télécentrique des systèmes de mesure instantanée garantit une vue en plongée de l'image 2D, sans erreur d'angle de perspective liée aux différences de hauteur. Le système KEYENCE ajuste également automatiquement l'éclairage, la mise au point et l'orientation du programme en fonction de la ou des pièces posées sur la platine, pour produire des résultats rapidement.

Les instruments de mesure modernes ont transformé le contrôle qualité dans de nombreux secteurs. Si vos pièces sont souples, de petite taille, de forme complexe, ou si vous travaillez sur de gros volumes, la mesure optique sans contact est la solution la plus adaptée.

L'approche par système de mesure dimensionnelle par imagerie élimine la variabilité liée à l'opérateur et réduit considérablement le temps de contrôle, et les systèmes de contrôle optique peuvent mesurer des centaines de caractéristiques simultanément, ce qui en fait des solutions idéales pour les environnements de production à haut volume.

L'intégration d'un comparateur optique améliore fortement les procédures de contrôle qualité en supprimant la subjectivité et l'erreur humaine, pour des résultats fiables et reproductibles, et en identifiant les défauts dès les premières étapes du cycle de production.

Le retour qualité en temps réel permet aux opérateurs de détecter rapidement les écarts dimensionnels et d'effectuer les ajustements nécessaires, évitant des reprises coûteuses.

La technologie de mesure optique de pointe de la Série IM-X offre une précision inférieure au micron, des cycles de mesure d'une seconde et la capacité de mesurer jusqu'à 5000 cotes simultanément.

Les entreprises constatent des réductions du temps de contrôle allant jusqu'à 90 % par rapport aux procédés conventionnels, et le système permet aux opérateurs de traiter plusieurs pièces sans repositionnement manuel.

La programmation de la Série IM-X ne nécessite qu'une formation minimale grâce à son interface intuitive. Le système génère automatiquement des rapports détaillés de contrôle, différentes options d'éclairage permettent d'optimiser le contraste selon les matériaux et les formes des pièces, et la mise au point automatique supprime tout réglage manuel.

Les fonctions de mesure automatique sélectionnent automatiquement les instruments de mesure adaptés et identifient la géométrie de la pièce.

Les techniques de mesure par contact classiques peuvent parfois entraîner des imprécisions dues à la pression du palpeur ou endommager des composants fragiles. Les technologies sans contact résolvent ces problèmes, ce qui les rend particulièrement adaptées aux pièces de précision, aux composants fins et aux matériaux souples.

Les comparateurs optiques modernes capturent également instantanément l'intégralité du profil d'une pièce, alors que les machines de mesure tridimensionnelle nécessitent des mesures point par point, ce qui se traduit par un gain de temps important pour les géométries complexes.

Les comparateurs optiques ont été conçus à l'origine pour contrôler les contours des pièces, les modèles dotés de fonctions de mesure étant apparus par la suite. Certains comparateurs optiques de grande taille disposent d'écrans dont le diamètre dépasse 1 m. Les comparateurs optiques sont également connus sous les noms de projecteurs de profil, shadowgraphes ou comparateurs de mesure.

Un comparateur optique classique éclaire la pièce par le dessous et projette, via un objectif de projection, l'ombre de l'objet posé sur la platine sur un écran de projection, c'est pour cette raison qu'il est également appelé projecteur de profil ou shadowgraphe. La taille de l'image projetée correspond à un grossissement précis de l'objet mesuré, et c'est en mesurant cette image que l'on obtient la dimension de la pièce.

Un « système optique télécentrique » est utilisé dans le comparateur optique afin de garantir une projection à grossissement constant, quelle que soit la position sur la platine. Contrairement aux objectifs classiques, où les objets proches paraissent plus grands et les objets éloignés plus petits, les objectifs télécentriques projettent les objets proches et éloignés à la même taille. Cet objectif, intégré au comparateur optique de KEYENCE, permet de capturer l'image d'un objet au grossissement exact, sans déformation.

Le comparateur optique de la Série IM-X de KEYENCE, un système de mesure instantanée, a été conçu comme la nouvelle génération de comparateur optique. Connu pour sa philosophie « il suffit de poser et d'appuyer », il transforme la mesure en une opération fluide qui permet de gagner des heures de contrôle.

Les comparateurs optiques classiques nécessitent un entretien régulier pour garantir des mesures précises et durables, généralement réalisé sur site par un technicien, l'appareil étant souvent trop volumineux pour être envoyé en atelier de maintenance.

Un étalonnage régulier est également requis pour confirmer la précision, avec un cycle de 6 mois à 3 ans, généralement réalisé lui aussi sur site.

Placez l'objet sur la platine du comparateur optique. Une échelle est appliquée sur l'image agrandie projetée sur l'écran afin de mesurer les dimensions, ou la platine XY peut être utilisée pour mesurer les dimensions à partir de l'amplitude de déplacement. Un comparateur optique doté d'une fonction de calcul informatisée permet d'obtenir différents résultats de mesure, tels que la largeur, le diamètre ou l'angle, en relevant des points de mesure au fur et à mesure du déplacement de la platine.

Placez l'objet à mesurer sur l'écran et ajustez la hauteur de la table pour effectuer la mise au point. Alignez l'orientation du côté à mesurer sur l'image projetée avec l'orientation de la ligne de référence de l'écran, et réglez la valeur de la platine XY sur 0. Déplacez la platine à l'aide de la poignée de déplacement et alignez l'autre côté de l'image projetée à mesurer avec la ligne de référence de l'écran. L'amplitude de déplacement de la platine est alors affichée sur les axes X et Y, et cette valeur constitue la mesure obtenue.

Placez l'objet à mesurer sur l'écran et ajustez la hauteur de la table pour effectuer la mise au point. Alignez le point central du cercle sur l'image projetée avec le point où se situe la ligne de référence de l'écran. Pour un rayon, définissez le point 0 à cet endroit puis déplacez la platine pour relever l'amplitude de déplacement jusqu'au point où le bord du cercle se trouvait au centre de la platine ; pour un diamètre, déplacez d'abord la platine jusqu'au bord du cercle, définissez le point 0, puis déplacez-la jusqu'au bord opposé pour relever l'amplitude de déplacement. Il est courant de mesurer selon quatre directions formant une croix, ou d'utiliser une feuille graduée de manière concentrique, appelée « chart » (mire de contrôle), appliquée sur l'écran. Sur un comparateur optique doté d'une fonction de calcul, le diamètre et le rayon sont calculés automatiquement à partir de trois points de mesure relevés sur le bord du cercle.

Il existe plusieurs méthodes pour mesurer un angle : en vérifiant l'amplitude de rotation de la platine selon l'axe θ tout en alignant la ligne droite de l'image projetée avec la ligne de référence de l'écran, en utilisant une feuille « chart » dotée d'une échelle fine semblable à un rapporteur, ou, sur un comparateur doté d'une fonction de calcul, en spécifiant deux droites pour calculer automatiquement l'angle.

Il existe plusieurs types de mires (charts) utilisables avec un comparateur optique. Pour mesurer un diamètre ou un rayon, on utilise des repères en cercles concentriques ; pour mesurer des angles, on utilise des repères radiaux. Certaines échelles sont également tracées sous forme de grille afin de lire les coordonnées XY. Ces mires sont placées sur l'écran et la mesure s'effectue en les superposant à l'image projetée.

Les fixations utilisées sur les comparateurs optiques permettent de maintenir l'objet à mesurer dans la bonne orientation. Par exemple, un objet rond peut être fixé horizontalement par serrage, ou un objet dont la face inférieure n'est pas plane peut être maintenu dans une orientation adaptée à la mesure. Il existe différents types de fixations, notamment des pinces, des brides et des aimants.

La mire de contrôle est utilisée en la superposant à l'image de mesure projetée sur l'écran. Il existe plusieurs types de mires, les plus courantes étant celles à grille ou à échelle concentrique. En superposant une mire reproduisant la valeur de conception de la pièce à mesurer, au même grossissement, il est possible de visualiser les écarts entre le contour théorique et la pièce réellement mesurée.

Le comparateur optique peut non seulement éclairer par le dessous et transmettre la lumière pour créer une ombre, mais également éclairer par le dessus (du côté de l'objectif) afin de projeter les contours. Même lorsque la pièce à mesurer est difficile à mesurer avec la seule image en transmission (rétroéclairage), il est possible de la mesurer en utilisant l'éclairage par réflexion (épi-éclairage).

Les rideaux occultants permettent de bloquer la lumière extérieure, afin de projeter une forme avec davantage de précision, en supprimant la lumière ambiante.

Si le comparateur optique est un instrument de mesure pratique permettant de réaliser des mesures variées, les utilisateurs peuvent rencontrer certaines difficultés avec un comparateur optique conventionnel.

La position de mise au point sur un comparateur optique varie d'une personne à l'autre, ce qui peut entraîner des erreurs de mesure. L'efficacité du travail et les valeurs mesurées dépendent du niveau de compétence de l'opérateur, et d'autres facteurs liés à l'atelier, comme les vibrations ambiantes, peuvent également perturber le positionnement, tout comme le nombre de personnes utilisant le comparateur.

Pour comparer des formes, il est nécessaire de superposer un plan agrandi 10 fois à l'image projetée et de vérifier visuellement les écarts ; il n'est pas possible d'obtenir directement les valeurs numériques des écarts avec cet instrument de mesure, et il est difficile de stocker et de comparer les données, par exemple lorsqu'il faut reporter les contours sur du papier calque.

Le déplacement manuel de la platine XY pour ajuster la position et l'orientation de la pièce, puis relever une à une les coordonnées des points de mesure, demande du temps. Dans le cas d'une pièce comportant un décrochement, il est nécessaire de refaire la mise au point à chaque changement de hauteur, et la rédaction des différents documents et le report des contours constituent un processus manuel nécessitant un nombre d'heures de travail important. De plus, l'utilisation d'un comparateur optique, le relevé des mesures et la rédaction des rapports nécessitent un technicien spécialisé, et l'externalisation peut s'avérer coûteuse si votre entreprise n'en emploie pas déjà.