Technologie de mesure – Contrôle qualité par des méthodes de mesure

Dans la fabrication industrielle, la technologie de mesure est un composant fondamental pour la surveillance et le contrôle qualité. Les techniques de mesure industrielles permettent de collecter et de quantifier des données et des informations précises sur les tailles, les propriétés et les caractéristiques des objets. L’article suivant présente l’importance de la technologie de mesure pour l’assurance qualité et certaines méthodes de la technologie de mesure.

L’importance des techniques de mesure dans l’assurance qualité et le contrôle qualité

La technologie de mesure désigne l’utilisation systématique d’instruments de mesure, de méthodes de mesure et de processus de mesure pour effectuer un enregistrement et une analyse quantitative de variables identifiables.

Il peut s’agir, par exemple, de variables physiques, de propriétés d’objets et de substances, ainsi que de processus ou de systèmes. L’un des objectifs possibles de l’utilisation de la technologie de mesure est la vérification des normes et spécifications du produit. Les défauts et les écarts peuvent donc être détectés et corrigés en temps opportun, ceci même avant la commercialisation des produits.

Les avantages suivants résultent de l’utilisation de différentes techniques de mesure :

• Garantir la qualité du produit : Les techniques de mesure servent à quantifier les propriétés et les caractéristiques des produits et à les comparer aux exigences sous-jacentes (par ex., normes ou exigences du client). Cela signifie que les défauts et les écarts sont détectés en temps utile et que des actions préventives peuvent être mises en œuvre. Cela réduit les coûts de réusinage.
• Contrôle des processus et optimisation des processus : Les techniques de mesure permettent une surveillance continue des processus de production. Il est possible de détecter les écarts en temps réel et de les corriger grâce à une intervention précoce.
• Prise de décision basée sur les données : Les données fournies sont précises et fiables. Par exemple, elles peuvent servir de base à l’amélioration des processus et aux changements de conception et soutenir la prise de décision.
• Traçabilité et documentation : En général, les mesures sont documentées pour obtenir une traçabilité transparente. Cette approche est particulièrement bénéfique dans les secteurs hautement réglementés.
• Amélioration continue : Grâce à l’analyse des données de mesure, il est possible de créer des processus d’amélioration en continu et de les mettre en œuvre.

DIN 1319 relative à la technologie de mesure

DIN 1319 est la norme de base relative à la technologie de mesure en Allemagne. Elle définit les éléments suivants :

• Partie 1 : Terminologie de base (1/1995)
• Partie 2 : Terminologie liée à l’équipement de mesure (10/2005)
• Partie 3 : Évaluation des mesures d’une mesure unique ; Incertitude de mesure (5/1996)
• Partie 4 : Évaluation des mesures ; Incertitude de mesure (2/1999)

Les parties de la norme définissent, entre autres, les termes servant à mesurer l’équipement, à décrire l’évaluation et les incertitudes de mesure. Cela inclut les moyens suivants :

• Appareils de mesure
• Équipement de mesure
• Aides
• standard
• Documents de référence
• Dispositifs d’étalonnage ou de réglage

Les logiciels font partie de ces outils. Ils sont utilisés, par exemple, pour effectuer des mesures à l’aide de modèles CAO d’échantillons de test. Pour garantir la qualité, l’équipement de test doit être surveillé à intervalles réguliers.

Variables mesurables

Le tableau suivant présente un aperçu exemplaire des variables mesurables et des dispositifs de mesure appropriés :

Technologie de mesure industrielle

Pour des mesures et des contrôles qualité précis, il existe différents types de techniques de mesure, tant mécaniques que sans contact :

• La technologie de mesure mécanique, par exemple, mesure la longueur avec des règles, des étriers ou des micromètres, mesure les angles avec des goniomètres ou des dispositifs de mesure d’angle
• La technologie de mesure électrique, par exemple, mesure la tension avec des voltmètres ou le courant avec des ampèremètres.
• Technologie de mesure optique, par exemple les caméras
• Technologie de mesure de la température, par exemple les thermomètres

Certaines techniques de mesure et leurs possibilités d’application dans l’industrie sont abordées plus en détail ci-dessous.

Techniques de mesure mécanique et tactile

Les instruments de mesure mécaniques sont utilisés dans diverses applications et industries pour mesurer les longueurs, les angles, la pression, la température et d’autres paramètres physiques. MISUMI propose une large gamme de techniques de mesure mécanique, par exemple :

• Outils de mesure du diamètre intérieur
• Jauges
• Étriers

Les techniques de mesure tactile sont un sous-domaine des techniques de mesure mécanique. Des capteurs de mesure tactiles tels que des stylets ou des sondes tactiles peuvent être utilisés pour mesurer la longueur, la largeur et la hauteur des composants ou des pièces à usiner. Ils sont souvent utilisés dans la fabrication pour s’assurer que les pièces possèdent les bonnes dimensions.

Technologie de mesure électrique

Dans la technologie de mesure électrique, les valeurs électriques telles que la tension, l’intensité du courant électrique, la résistance, la puissance et d’autres paramètres électriques sont principalement mesurées. Une mesure électrique peut, par exemple, se dérouler comme suit : Tout d’abord, il faut sélectionner un dispositif de mesure suffisamment dimensionné. Les fils de mesure du dispositif de mesure sont ensuite connectés au circuit à tester ou au dispositif à tester. Pour éviter les courts-circuits, les embouts de mesure ne doivent pas entrer en contact avec d’autres parties du circuit. Dans les appareils numériques, l’indicateur peut devoir être étalonné à zéro avant la mesure. Le résultat obtenu est ensuite comparé aux tensions attendues et évalué pour déterminer s’il est dans la plage normale.

Technologie de mesure optique

Les techniques de mesure optique comprennent, par exemple, les caméras industrielles qui sont dirigées vers l’objet test et sont connectées via un PC. La caméra prend des images haute résolution en fonction de paramètres, tels que le diamètre, qui sont ensuite calculés sur le PC. La résolution s’étend jusqu’à la plage de micromètres. Les techniques de mesure optique sont très flexibles. Elles conviennent à une grande variété de pièces à usiner. Le principe fonctionne via les bords d’ombre des objets : tout ce qui peut être représenté dans l’ombre peut être mesuré à l’aide de la technologie de mesure optique. Néanmoins, la technologie de mesure optique a ses limites : Les caractéristiques spéciales telles que les rainures, les trous d’alésage ou les dents d’engrenage dans les arbres ne peuvent pas être reproduites de cette manière. Dans ces cas, il est conseillé d’ajouter des techniques de mesure tactiles aux techniques de mesure optique. Une sonde de mesure peut, par exemple, scanner et mesurer un engrenage.

Technologie de mesure acoustique

Les techniques de mesure acoustique utilisent divers paramètres tels que le temps de déplacement des ondes ultrasoniques ou les modèles de réflexion pour identifier les défauts, les irrégularités ou les changements de matériau. Elles sont totalement non destructives. Les capteurs à ultrasons, par exemple, fonctionnent avec la propagation et la réflexion des ondes sonores. Le capteur est maintenu sur un côté de la pièce à usiner, la surface de contact peut être agrandie à l’aide d’un agent de couplage, tel qu’un gel, puis les ondes sonores sont guidées dans la pièce à usiner. À l’autre extrémité, elles sont réfléchies soit par une butée fixe, soit par un dispositif sans butée et renvoyées au point de départ. L’émetteur devient alors le récepteur. Si la pièce à usiner comprend des cavités, elles renvoient l’écho de réflexion beaucoup plus tôt et sont enregistrées comme écho d’erreur dans l’évaluation. Les capteurs à ultrasons peuvent également être utilisés dans des endroits difficiles d’accès, tels que les trous d’alésage.

Technologie de mesure 3D

Dans la technologie de mesure 3D, des mesures tridimensionnelles précises des objets sont effectuées. Elles permettent de collecter des données sur les entités géométriques et la structure spatiale des objets tridimensionnels. La technologie de mesure 3D peut comprendre diverses techniques telles que le balayage laser, la projection de franges, la stéréovision, les machines de mesure de coordonnées (CMM) et bien d’autres.

Un dispositif de mesure de coordonnées fonctionne, par exemple, comme suit : Un modèle CAO de la pièce à tester est créé et saisi dans un logiciel spécial. La pièce à usiner est ensuite placée dans le dispositif de mesure de coordonnées et sa position est transmise au logiciel au moyen de mesures préalables. Le dispositif trace ensuite les contours sur la pièce à usiner réelle à l’aide du modèle CAO et transmet ces informations directement au logiciel. Là, les dimensions réelles sont directement comparées aux dimensions requises. Tous les écarts constatés, tels que les dépassements de tolérance, sont également directement marqués à ce stade. Un prérequis de la technologie de mesure 3D est, bien entendu, de bien préparer le modèle CAO.

Numérisation de la technologie de mesure

Au cours des dernières années, la numérisation de la technologie de mesure a fait des progrès considérables. Elle a amélioré l’efficacité, la précision et la flexibilité et permis une intégration dans des environnements de fabrication automatisés sophistiqués.

La numérisation présente les avantages suivants :

• Mise en réseau et intégration : La technologie de mesure est de plus en plus intégrée aux systèmes en réseau et aux environnements de l’industrie 4.0. Elle permet de transmettre les données de mesure via l’Internet des objets (IoT) et d’intégrer de façon transparente la technologie de mesure dans les processus de production.
• Traitement et analyse des données : en enregistrant les données de mesure numériquement, des calculs et des évaluations statistiques très complexes peuvent être créés et utilisés plus facilement pour prendre des décisions éclairées.
• Automatisation : Les processus de mesure peuvent être automatisés (par ex., les dispositifs de mesure sont automatiquement contrôlés).
• Traitement 3D et image : Des modèles 3D et des analyses de surface plus complexes sont possibles.
• Surveillance et contrôle à distance : Les mesures peuvent être effectuées à distance, ce qui est particulièrement utile dans les environnements dangereux ou difficiles d’accès.