FR2645638A1 - Procede et dispositif de mesurage profilometrique de large echelle et leurs applications a la mesure de l'etat de surfaces de forme quelconque - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif de mesurage profilométrique de large échelle et leurs applications à la mesure de l'état de surfaces de forme quelconque. Le dispositif permettant l'application du procédé selon l'invention comporte une platine déchargée 1 glissant sur un plan X, Y, une lame d'acier mince 2 assurant la liaison entre une noix 3 et un chariot porteur 4, un capteur 5 et une unité verticale de déplacement 7 qui assure le contact de la surface à explorer 6 avec le palpeur du capteur 5, un support 8 de la surface de référence 10 est posé sur la table 9. Applications principales : mesure des états de surfaces.

Description

L'invention concerne un procéde et un dispositif de mesurage profilométrique de large échelle et leurs applications à la mesure de l'état de surfaces de forme quelconque.

La surface libre des pie ces mécaniques, ou autres, présente très souvent une forme qui diffère d'un plan.

Pour aborder ce Froblème de mesurage, les profilomètres d'état de surfaces usuels utilisent des systèmes patin palpeur (voir norme NF E- 05 052). Ils Fermettent le filtrage mécanique des irrégularités de surfaces de Fas relativement fin, en éliminant la courbure.

Cette méthode differentielle de captage présente l'inconvénient d'entrer en interaction avec les irrégularités de surfaces de grands Fas nommées ondulations par les normes.

Le système patin-palpeur.peu en fonction de la distance patin-palpeur, soit doubler les amplitudes des ondulations, soit les annuler.

Pour éviter cette distorsion des profils mesures, les utilisateurs choisissent, le plus souvent, une référence de captage extérieure à la surface à mesurer, elle est constituée Far une ru*-face de référence plane sur laquelle se déplace en ligule droite le capteur.

De par cette construction, les rrofilomètres traditionnels d'état de surfaces ne possèdent Fas 2ne dynamique suffisante -Four mesurer une faible rugosité, de l'ordre de quelques micromètres, sur une courbure de surface dont la direction générale peut présenter des écarts géométriques de l'ordre de plusieurs millimètres ou centimètres.

Ces appareils ne peuvent permettre d'obtenir, à la fois, une grande étendue de mesure et une grande sensibilité.

L'utilisation de palpeur de contact ayant un Fouvoir d'exploration de l'ordre de 4 millimètres, avec comFtage Aes valeurs des déplacements Far interférométrie LISER, imFlique des bras de FalFeurs de grande longueur pour ne pas avoir un écart de FerFendicularité du palpeur troF conséquent.

Elle conduit à calculer une correction de la position du palpeur en fonction de l'inclinaison du bras Forte palpeur et, à chaque mise en service du Frofilomètre, un un étalonnage de la position d'horizontalité dans l'échelle de mesure à-Fartir d'une sphère de référence.

Par ailleurs, la rugosité des surfaces inter ou exter des pièces axiles pose des problèmes de mesurage en fonction de l'orientation de la direction des stries ou motifs de surfaces.

Les stries peuvent être orientées suivant les génératrices ou suivant les directrices, des directions mixtes croisées étant Fossibles.

Dans le cas d'une orientation suivant les génératrices, il faut explorer les profils de surfacés suivant les directrices, quand l'orientation est suivant les directrices, il faut explorer suivant les génératrices.

En référence à une droite, l'exploration d'une directrice de pièce, introduit au captage un écart de forme qui limite raFidement la longueur d'exploration du capteur, à une valeur égale à son échelle de mesurage, en conséquence, plus les rayons de courbure des directrices sont faibles, Flus les longueurs d'exploration sont limitées, il en est de même en fonction de l'amplification sélec:tionnée.

L'exploration d'une génératrice de pièce axile imFlique que la trajectoire d'exploration soit parallèle à une génératrice.

Si cette condition n'est Fas assurée, le palpeur exFlore un arc d'elliFse dont l'écart de forme limite très raFidement la longueur d'exploration, en Farticulier pour les faibles rayons de courbure.

Actuellement, avec les méthodes et moyens connus, l'exploration par Frofilométrie des irrégularités des surfaces gauches est, soit entachée de distorsion5
Far les systèmes Fatin -FalFeur , soit limitée à des longueurs d'exploration qui ne présentent aucun intérêt d'information.

ComFte-tenu des difficultés exposées au paragraphe ci-dessus, il est quasiment impossible de réaliser un captage par profilométrie de contact ou de non contact sans apporter une distorsion aux profils mesurés captés sur des surfaces en hélice telles'qu'en possèdent les aubes de turbines, les vis de mouvement ou de compresseurs, les engrenages hélicoïdaux ; les mêmes problèmes se Fosent Four les surfaces en développantes des flancs de dents, les courbes de raccordement des tonds et des flancs de dentures, les surfaces des Fatins de culbuteurs, les becs de cames, les gorges circulaires, les joints toriques ou à lèvrv, les répliques de peaux humaines ou les surfaces de prothèses, pour les dents ou le squelette, les cols de bouteilles, etc.

Si la Frofilométrie qui se préfère à une broche tournante de haute qualité peut être envisagée pour des pièces ont les directrices sont des images les plus approchées d'un cercle Farfait, le Froblème du captage des irrégularités des directrices se pose dès que les écarts de forme ont une valeur qui dépasse le pouvoir d'exploration du palpeur. A cela, il faut ajouter les difficultés de centrer les directrices Far rapport à la référence de captage constituée Far l'axe de rotation de la broche.

Des pièces, comme les fils de Fetit diamètre, doivent être enrobées dans un corps plus dur que le matériau constituant le fil, Fuis soupées et, après Folissage des coupes réelles, observées au microscope optique ou électronique à balayage. De telles méthodes destructives ne Fermettent pas de suivre dans le temps la transformation d'état de surfaces soumis à une fonction.

On connaît déjà une méthode discrète de mesurage dimensionnel- dite de "mesurage profilométrique de large échelle", inventée et publiée Far Monsieur le
Professeur Jean Mignot du laboratoire de biologie cutanée de l'université de BESANCON, qui se caractérise comme suit
Dans un système d'axes X, Y, si un palpeur de contact ou de non contact a une course de mesurage dimensionnel capable de délivrer, en fonction de son déplacement en X, des valeurs d'exploration en Y comprises entre deux limites A et B, il est Fossible, par une méthode discrète, d'utilisé le procédé -de la large. échelle
Four décrire entièrement une succession de pentes d'un profil. réel ;; même si la description nécessite des courses d'exploration en Y dont la valeur est supérieure à celle comFrise entre A et B, c'est-àdire à la course utile du palpeur ; la succession des explorations discrètes de la Fente étant alors raccordée informatiquement Four reconstituer l'image mesurée la Flus aFFrochée de la succession de Fentes réelles.

La Frécision de cette méthode discrète de mesurage dimensionnel est seulement fonction de celle du caFteur, c'est-à-dire de sa linéarité et de son hystérésis, elle ne dépend Fas de la Frécision du déplacement du caFteur, chaque fois qu'il se déFlace Four retrouver son Fouvoir d'exFloration situé entre ses deux limites
A , B.

CeFendant, si le caFteur n'est Fas conçu suivant le principe d'Ernest ABBE, dans lequel le transducteur est sur le même axe que le palpeur, il y a déplacement de la pointe du palpeur sur la surface en fonction de la valeur de déplacement vertical du caFteur.

(Monsieur Mignot doit établir les courbes -Four un bras col de cygne de 50 millimètres et pour 5 micromètres de montée, je trouve un déplacement axial de la pointe du palpeur de- 25710 000 de micromètres et Four 25 micromètres de montée 6.25/1 000 de micromètres).

Sur les appareils actuellement commercialisés, lorsque l'on n'utilise Fas de système Satin-FalFeur, il faut orienter Far réglage manuel la référence de captage parallèlement à la direction générale du profil réel que l'on veut caFter, afin que le profil mesuré soit contenu dans l'échelle de mesure.

Cette opération de préparation manuelle représente une part imFortante du temps de mesurage d'une trajectoire, de Flus, chaque fois que l'on change de trajectoire, on peut avoir à reFrendre ce réglage, en particulier aux hautes amFlifications.

En Fratique, si l'on veut évaluer la profondeur moyenne d'irrégularités de surfaces inférieures au micromètre, on choisira une échelle de mesure égale environ à 4 fois cette valeur soit 4 micromètres. Pour situer le profil mesuré dans l'échelle de mesurage1 il nous reste 4 - 1 = 3 micromètres. Tout déFlacement de la Fièce pour mesurer une autre trajectoire implique que la nouvelle position de la surface à mesurer n'entraîne Fas une inclinaison de la surface supérieure à 3 micromètres, sinon il y a saturation du signal dans l'échelle de mesure, ou il faut limiter la longueur d'exploration.

On connaît aussi un procédé et un dispositif de déplacement Far glissement, suivant une ou deux directions FerFendiculaires, sur une surface de référence, d'un support mobile, pouvant recevoir des accessoires tels qu'une pièce, un capteur ou un outil (demande de brevet français n" 87 12582 du 9.09.1988).

Le procédé consiste à exercer, sur ce support mobile, des efforts répartis1 orientés de bas en haut, déterminés de façon que la somme de ces efforts soit inférieure au poids de l'ensemble constitué de ce support et de ses accesscires.

Les déplacements, dans le cas du mesurage profilométrique, sont adaptés en fonction de l'opération à effectuer, à l'aide des accessoires, suivant l'axe
Z.

On mesure, à l'aide d'un capteur monté sur une table à avance micrométrique, elle-même solidaire du support mobile, les écarts géométriques de profondeur comprenant les paramètres : écarts de forme, ondulation, rugosité et micro-rugosité de la surface d'une pièce.

Les mesures sont effectuées en disFosant la pièce a' contrôler sur une table support solidaire du dispositif de mesure. Pour les pièces de grande dimension, les mesures sont effectuées en plaçant le dispositif directement sur la Fièce à contrôler.

Le support mobile Frend appui, Far l'intermédiaire de vérins et de moyens de roulement, sur la face supérieure de glissières mobiles. Le dit support mobile comporte, sur sa face inférieure, au moins un Fatin à faible valeur de coefficient de frottement, venant en appui sur la surface de référence. Des dispositifs d'alignement réglables Frennent appui contre les glissières mobiles.

Ce support mobile comFrend des vérins de décharge qui prennent indirectement appui sur un bâti. L'effort correspondant à la somme des efforts indépendants de chaque vérin doit être inférieur à celui exercé par le poids du support mobile et de ses accessoires, de façon à minimiser la différence entre l'effort de glissement au déFart et l'effort de frottement de déplacement dans une direction quelconque sur un
Flan et à limiter, dans le référrntiel de déplacement
X, Y, Z, et les écarts de positions géométriques d'un caFteur ou d'un outil. Un moteur et un réducteur Farticuliers entraînent ce support mobile en translation selon X. Une deuxième motorisation étant Frévue pour permettre une translation selon Y.

On comprend, qu'en utilisant comme accessoires une table -à déplacement micrométrique et un palpeur, on ruisse effectuer des mesures Frofilométriques bidimensionnelles et tridimensionnelles, dont la précision serait fonction de la Frécision du mode de-construction et de la mise en oeuvre du caFteur.

La Frésente invention vise à remédier à la situation évoquée plus haut en FroFosant un procédé et un 'dispositif permettant : de décrire r avec un palpeur de course limitée en Z, les Fentes successives constituant les courbes, concaves ou convexes, d'un profil mesuré dans les Fossibilités d'accès du palpeur au profil réel, de supprimer la Fart de temps reFrésentée Far l'actuelle oFération de préparation du mesurage, appelée dégauchissage, en rendant la surface à mesurer parallèle à la référence de captage par simple application de la méthode discrète de large échelle, de réduire le déplacement en Z, et, par conséquent, la durée du mesurage et de calculer la ligne moyenne du profil mesuré.

Le procédé selon l'invention, qui combine de façon interactive la méthode discrète de mesurage profilométrique de large échelle au procédé de mesurage profilométrique tridimensionnel décrit dans la demande de brevet français n" 87 12582, et qui permet de reconstituer l'image mesurée la Flus approchée d'un profil réel à partir de l'exploration discrète, dans une direction X ou dans un plan X, Y, d'une succession de segments li ou de surfaces dont la taille déFend des limites d'exploration du caFteur, c'est-à-dire de la courbure locale de la surface et de l'amplification utilisée, se caractérise principalement en ce qu'il consiste, à effectuer un arrêt après parcours de chaque segment du profil réél,- à évaluer les n valeurs successives de mesurage, n étant comFris entre 3 et 10, et à déterminer la moyenne des n valeurs mesurées, à effectuer un test Four connaître la position cu palpeur dans son échelle de mesurage, à déglacer le caFteur selon un axe Z ,lorsque la limite de la plage de mesurage est atteinte, à poursuivre le processus jusqu a ce que la valeur de la longueur d'évaluation programmée soit atteinte, à lire la nouvelle valeur délivrée par le caFteur et à effectuer, à cette nouvelle position, l'ancienne valeur lue avant élancement vertical, c'est-à-dire lorsque cette valeur est exacte, Fuis à traiter les informations captées sur chaque longueur, afin de les raccorder numériquement et d'élininer les causes d'erreurs, Four reconstituer le profil mesuré, qui est l'image du profil réel sur la longueur d'évaluation.

Pour le mesurage de la rugosité sur des pièces axiles, présentant des écarts de forme de directrices suFérieurs à la plage de mesurage d'un capteur, la pièce est entraînée en rotation, segments de cercle Far segments de cercle, puis, dès qu'un écart de forme de circularité place le palpeur hors de son échelle de mesuraae, à reFlacer le dit palpeur dans celle-ci Far un mouvement Flus ou moins Y ou Z, à séparer, Far filtrage, la rugosité de l'erreur de forme, à calculer la ligne moyenne du profil, à retirer la Fremière harmonique de l'excentration, Fuis à reconstituer le profil circulaire.

Pour le mesurage de la rugosité de surfaces en hélice, il consiste à communiquer une rotation Far segments à la vis et, dès que le capteur sort de son échelle de mesurage, à déplacer le dit caFteur selon l'axe
Z Four le replacer dans son échelle de mesurage, à reconstituer, Far traitement, l'hélicoîde développée
Fuis à la filtrer pour obtenir la rugosité de l'ondulation qu'elle Forte.

Pour le cas particulier du captage de la rugosité des filets de vis intérieurs, la pointe du palpeur est placée sur l'axe du filet.

Dans le cas des filetages coniques, la broche est inclinée selon un angle corresFondant à l'angle du cône.

La Fièce est rendue mobile selon l'axe Z alors que le caFteur est maintenu fixe, Far rapport à une surface de référence rapprochée au maximum de la Fièce à mesurer et reposant sur le même fondement vibratoire.

Les mesures bidimensionnelles sont obtenues par évaluation de la courbe d'intersection de la surface avec un Flan perpendiculaire à celle-ci1 et par suivi de la forme générale de la pièce, avec une sensibilité suffisante Four qu'un filtrage, selon une fréquence appropriée, donne accès aux défauts de faible amFlitude et de haute fréquence.

Les mesures tridimensionnelles sont réalisées par balayage de la surface Far une série de profils parallèles.

Pour rendre la surface à mesurer parallèle à la référence de captage, la pièce est placée sur trois appuis situés aux. sommets d'un triangle équilatéral et la position du palpeur est repérée par rapport à ces trois points, grâce à une sphère de référence, on mesure en Z trois points situés sur la surface à mesurer : ces trois points étant repérés par rapport au triangle de référence, et, en fonction des différences d'altitude des trois points mesurés sur la pièce, le traitement indique de quelle valeur il faut modifier chaque appui de la pièce.

neux des trois points sont situés sur un côté qui est orienté parallèlement à un axe de déplacement
X ou Y et le traitement des différences mesurées en
Z sur les trois points de la Fièce permet l'affichage, sur un écran, de la valeur dont il faut respectivement modifier chaque appui préalablement repéré.

Le dispositif de mesurage, permettant la mise en oeuvre du procédé et comportant une Flatine déchargée glissant sur un plan de référence en X Y, est caractérisé en ce qu'il comporte une noix, réglable en hauteur par rapport à une platine déchargée, reliée Far une lame d'acier mince à un chariot porteur d'un caFteur, prenant appui sur un support de surface de référence, et en ce que la surface de la Fièce à explorer Far le palpeur vient en contact de celui-ci Far le mouvement en Z d'une unité-verticale de déplacement.

Le-chariot porteur du caFteur Frend appui sur le support de surface de référence Far l'intermédiaire de Fatins constitués d'aimants recouverts d'une couche mince d'un matériau antifriction.

Le matériau antifriction constituant la couche mince dont sont recouverts les aimants et du polytétrafluoréthylène (P.T.F.E.).

La pièce à explorer par le palpeur est supportée par l'intermédiaire d'un accessoire constitué principalement d'une embase graduée, supportant trois points réglables, situés aux sommets d'un triangle équilatéral, sur lesquels repose une table circulaire, positionnée latéralement Far rapport à l'embase graduée Far l'intermédiaire d'une Finnule sphérique assurant l'immobilisation sur deux degrés de liberté, alors que la rotation autour de l'axe de la Finnule sFhérique assure, à la dite table circulaire, un degré de liberté.

Les points d'appuis réglables sont constitués chacun d'une bille située à l'extrémité d'un écrou vissé à la partie supérieure d'un goujon, fixé à la partie supérieure de I'embase graduée.

La table circulaire comporte une rainure en vé, centrée sur l'axe de rotation de la dite table.

Les pièces axiles sont entraînées par l'intermédiaire d'une broche tournante par l'intermédiaire d'un motoréducteur pas-à-pas.

La broche tournante est positionnée par rapport à la surface de référence Far appui sur celle-ci par l'un de ses côtés, lorsque le palpeur est disposé parallèlement à l'axe de la pièce, ou par l'intermédiaire de pieds, lorsque le palpeur est disFosé perpendiculairement à l'axe de la pièce.

Les avantages obtenus grâce à cette invention, se caractérisent principalement en ce que la double exigence de grande étendue de mesure et de grande sensibilité est satisfaite par le changement de coordonnées opéré par logiciel, afin d'augmenter la capacité de mesure de l'appareil et d'éliminer, de ce fait, toutes les erreurs engendrées par un déplacement mécanique du capteur, en s'affranchissant totalement de l'imprécision de celui-ci.

Le suivi de la forme générale de la Fièce a une sensibilité suffisante Four qu'un filtrage en fréquence approprié,- donne accès aux défauts de faible amFlitude et de haute fréquence représentant la rugosité plusieurs filtrages successifs pouvant être effectués sur des profils très Ferturbés.

Une mesure tridimensionnelle étant réalisée Fratiquement
Far balayage de la surface par une série de profils parallèles, le Fassage de deux à trois dimensions ne Fose aucun Froblème, puisque seule une excellente précision de positionnement est exigée. L'opération fastidieuse du dégauchissage est très limitée, voire, dans certains cas, totalement suFFrimée.

Une mesure de rugosité peut même être effectuée sur un contour elliptique dû, par exemple, à un désalignement de l'axe d'un cylindre par rapport au mouvement de la traverse mobile du Frofilomètre, puisqu'une méthode numérique de filtrage est utilisée ensuite pour séFarer la rugosité de l'ondulation.

Ainsi, la Fossibilité offerte Far ce procédé et ce dispositif de s'affranchir du défaut de forme d'une Fièce autorise des mesures automatiques Far Frogrammation de la trajectoire de la pointe du palpeur lors du passage d'un profil à un autre, ou d'un échantillon à un autre
Par la seule adjonction d'une broche tournante de précision, le dispositif selon l'invention, destiné initialement à la mesure de l'état de surface de pièces en moyenne plane, se transforme en dispositif de mesure de rugosité de pièces cylindriques, présentant même -de grands écarts de circularité ;; comme c'est le cas notamment sur des fils tréfilés ou sur des pièces cylindriques où la rugosité est prépondérante, telle que, Far exemple, sur les tiges revêtues de vernis, de Feinture, de ciment, de colle, de caoutchouc, etc...

Four lesquelles la FroFriété d'accrochage est primordiale.

Certaines pièces, de forme généralement cylindrique, présentant des obstacles ou des discontinuités, telles que, par exemFle, sur les. arbres cannelés, ou les arbres comportant une rainure de clavetage, sur les collecteurs à lames de moteurs électriques, etc..-., il est ainsi possible de Fasser, sans intervention extérieure, d'un niveau à un autre, quelle que soit l'importance de la dénivelée.

D'autres caractéristiques et avantages apparaitront dans la description qui va suivre de diverses applications du procédé et du dispositif selon l'invention, données à titre d'exemFle5 non limitatifs au regard des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente une vue de face, en
perspective, du dispositif en utilisation pour le
mesurage de la rugosité d'une surface courbe, - la figure 2 représente une vue de côté, en coupe,
du système de fixation du palpeur, - la figure 3 représente une vue du dessus du. système
de fixation du palpeur, - la figure 4 représente les étapes de mesurage à
l'aide du capteur, - la figure 5 représente une vue de dessus d'un ensemble
tournant pour contrôle de pièces axilees, - la figure 6 représente une vue en élévation d'un
montage permettant la mesure de: rugosité d'une vis, - la figure 7 représente une vue en couFe d'un
dispositif de dégauchissage, - la figure 8 représente une vue schématique d'un
palpeur permettant la mesure de surface concave,
telle que celle matérialisée Far un filetage
intérieur, - la figure 9 représente la décomFosition de la plage
de variation du signal digitalisé et le principe
du raccordement logiciel, - la figure 10 représente le signal délivré par rapport
à la position du palpeur, - la figure 11 représente le déplacement de la pointe
du palpeur1 sur la surface, lors d'un déplacement
vertical de celui-ci, - la figure 12 représente un exemple d'application
du procédé à la mesure de la rugosité d'une bille, - la- figure 13 reFrésente la rugosité correspondant
à l'exemple d'application donné à la figure 12, - la figure 14 représente le schéma de l'automatisation
du relevé de profils parallèles, - la figure 15 représente l'automatisation de la prise
de données sur une pièce de forme quelconque, - la figure 16 représente le schéma du relevé de profils
successifs avec Fassage d'un échantillon à un autre, - la figure 17 représente les écarts existant en deux
positions d'un palpeur à col de cygne.

En examinant la figure 1, on remarque que le dispositif qui permet l'application du procédé de mesurage selon l'invention, comporte une platine déchargée 1 glissant sur un plan en X, Y. Une lame d'acier mince 2, assurant la liaison entre une noix 3 et un chariot porteur 4 d'un capteur 5. Une unité verticale de déplacement 7 azure le contact de la surface à explorer 6 avec le palpeur du capteur 5.

Un support 8 de la surface de référence 10 est posé sur une table 9.

Les figures 2 et 3 représentent le chariot porte-capteur 4r lequel se déplace sur la surface de référence 10 constituée d'un Flan en acier cémenté-tremFé et rodé 10, Far l'intermédiaire de trois portées 110, constituées chacune d'un aimant 111 recouvert d'une mince couche 112 de P.T.F.E.

En examinant maintenant la figure 4, on remarque que celle-ci représente un caFteur 5, dont l'extrémité a un pouvoir de mesurage qui est fonction de l'amplification utilisée et des caractéristiques mécaniques du capteur.

On remarque que le déplacement du capteur 5, dans le sens - X + X, amène l'aire d'exploration du palpeur à explorer en + Y ou en - Y dans les possibilités de sa course A, B.

Si, à l'origine de l'exploration, le palpeur est situé au milieu de sa course A B (origine O) il -a, alors, une possibilité de mesurage dimensionnel de plus ou moins AB/2.

En déplaçant le capteur dans le sens + X, sa possibilité d'exploration en -Y n'est que de AB/2 : ce qui limite, dans le cas de la pente considérée, la longueur d'exploration à une longueur 1.

Si la pente Bêta du profil est référée à la direction du déplacement -X, +X, chaque valeur de la longueur 1 explorable en fonction de AB/2 est de 1 = AB/2/tangente beta.

Lorsqu'on arrive en limite de course du Palpeur soit en - AB/2 ou + AB/2, ce qui correspond à une longueur ln, il est possible d'arrêter le déplacement en X et de déplacer le capteur en + Y ou - Y, Four ramener le palpeur à 1' origine O de son échelle de mesurage en + Y ou - Y.

Si l'on a stocké, après captage, les valeurs dimensionnelles successivement relevées sur le profil réel en + Y ou - Y et en 1, il est Fossible, Far traitement, de raccorder les segments 1 de profil mesuré Four décrire la géométrie du profil réel.

En fonction du pouvoir d'exploration du palpeur, chaque segment de profil mesuré Forte la description de la direction générale de la pente du profil dans le système d'axes X, Y, ainsi que celle de ses irrégularités géométriques.

Par le procédé de la large échelle, il est ainsi possible de décrire, avec un palpeur de course limitée en Y, les pentes successives constituant les courbes concaves ou convexes d'un profil mesuré et, cela, dans les Fossibilités d'accès du palpeur au profil réel.

Dans la Fratique, le capteur est déplacé par l'intermédiaire d'un moteur pas-à-pas, selon un segment li de discrétisation, dont la longueur est définie
Far l'utilisateur en fonction de la nature géométrique de la surface, avec arrêt après parcours de chaque segment li ' du profil réel, évaluation de n valeurs successives de mesurage et moyenne de ces valeurs mesurées prises par rapport à cette moyenne, test our connaître la position du palpeur dans son échelle de mesurage AB.

NOTA : Dans l'échelle de mesurage AB il est réservé à l'extrémité + AB/2 ou - AB/2 de chaque demi- plage de mesure, une garde. Cette garde permet de provoquer la translation verticale du palpeur, avant que celui-ci ne délivre un signal de saturation et avant qu'il n'atteigne sa plage de non.linéarité.

Si la limite de la plage de mesurage est atteinte, le capteur est déplacé en Z pour être replacé dans sa plage de mesurage, le Frocessus continue jusqu'au moment où la valeur de la longueur d'évaluation programmée est atteinte.

Le traitement des informations captées sur chaque longueur 1 permet de les raccorder successivement et de reconstituer le profil mesuré, image du profil réel sur la longueur d'évaluation.

Le calcul des paramètres du profil mesuré peut alors commencer conformément à la norme française NFE-05052.

La figure 7 représente un accessoire permettant de rendre la surface à mesurer parallèle à la référence de captage1 par utilisation de la large échelle. Cet accessoire permet de placer la pièce sur trois appuis situés aux sommets d'un triangle équilatéral ; la position du palpeur étant repérée par rapport à ces trois points à l'aide d'une sphère ; le dit accessoire étant constitué principalement d'une embase graduée 120, supportant trois points règlables 130 situés aux sommets d'un triangle équilatéral, d'une table circulaire 140, en appui sur les trois points réglables 130, positionnée latéralement par rapport à une embase circulaire 120 Far l'intermédiaire d'une pinnule sFhérique 15 assurant l'immobilisation sur deux degrés de liberté, alors qu'il ne reste à la dite table circulaire 14 qu'un degré de liberté constitué de la rotation autour de l'axe de la Finnule 15.

Ainsi, deux des trois points sont situés sur un côté qui est orienté parallèlement à un axe de déplacement
X ou Y.

Cette disposition permet de traiter le Froblème comme nelul du réglage des pieds de théodolite. D'abord deux points, permettant de matérialiser une droite pouvant être confondue avec une infinité de plans et, ensuite, le troisième pour sélectionner l'un de ces plans.

Le traitement des différences mesurées en Z sur les trois points de la pièce permet d'afficher, sur écran, soit la valeur en mm dont il faut respectivement modifier chaque appui 130 repéré ; il peut aussi donner, pour chaque appui, le nombre de tours ou de graduations dont il faut faire tourner les écrous 131 qui servent d'appui Far l'intermédiaire de la bille 132 située à la partie supérieure. Les dits écrous 131 étant vissés à la partie supérieure d'un goujon 133 à pas fin (0,5 mm) fixé à la partie supérieure de l'embase graduée 120.

Une automatisation de la mise en position est envisageable par moto-réducteurs pas-à-pas.

Ainsi, la direction générale de la surface à mesurer est, Far ce moyen, rendue parallèle à la surface de captage.

En conséquence, pour les pièces Flanes, le déplacement en Zt suivant le procédé 'de la large échelle, est utilisé au minimum, cela permet de diminuer les temps de mesurage.

Des problèmes particuliers se posant pour le mesurage des pièces axiles dans le sens de. leur génératrice, afin de rendre celles-ci parallèles à la direction de mesurage, d'une Fart, et parallèles à la direction de captage en Y, d'autretFart, il a été réalisér dans la face supérieure de la table circulaire 140, un vé 141 pouvant recevoir des pièces axiles.

Ce vé 141 étant centré sur l'axe de rotation, il est, de ce fait, possible de placer une génératrice parallèlement à l'axe X ou Y.

A noter que la table circulaire 140 est retournable afin de pouvoir obtenir l'immobilisation de trois degrès de liberté.

Le plus facile est de faire coïncider la génératrice avec l'axe X X1 de la figure 7 vue de dessus. Un point d'appui se trouve alors placé sous l'axe du vé : ce qui permet de rendre la génératrice parallèle à la référence de captage en X.

11 suffit, ensuite, de régler le parallélisme d'une génératrice avec l'un de ces deux axes, manuellement ou avec la large échelle.

L'opération consiste, avec la large échélle - à placer un dièdre de section carrée dans le vé 141 en recherchant, sur l'arête du dièdre, à l'aide du palpeur, l'altitude en Z'de deux sommets distants également du centre de la Finnule 15, il reste alors à aligner l'arête du dièdre parallèlement à la référence de captage, à partir des indications données Far le calculateur. L'opération est rendue plus facile en plaçant un Foint d'appui sous l'arête du vé.

Le décalage des sommets suivant l'axe X X1 donne la valeur . dont il faut faire tourner la graduation 121 pour aligner l'axe du vé 141 et l'axe de captage X
X1.

On peut réaliser cette opération directement en Palpant, dans le vé 141, deux sections également éloignées du centre de la pinnule 15.

Cet accessoire est Flache sur la table mobile ou fixe du profilomètre de large échelle tridimensionnel représenté à la figure 1.

Il est donc possible, par ce moyen, d'appliquer le procédé de la large échelle au mesurage de la rugosité sur des pièces axiles Fossédant des écarts de forme de directrices qui sont suFérieurs à a plage de mesurage d'un capteur, tels que les produits- tréfilés, fils, produits étirés, barres, pièces brochées axiles exter ou inter ayant des stries parallèles à leur axe, etc.

Sur ces produits, et en Farticulier ceux de petits diamètres, il était quasiment impossible d'avoir une information sur les écarts géométriques d'état de surfaces des directrices du Froduit. (en particulier pour les petits fils, saf en les enrobant, en les couFant et en observant optiquement leur coupe.)
En se rapportant à la figure 5, on remarque que l'échantillon de fil 16 est donc ainsi situé sur une broche tournante 17 entrainée par un- moto-reducteur pas-à-pas 18.

La broche est entraînée en rotation segments de cercle
Far segments de cercle.

En utilisant le même processus que celui décrit en large échelle, dès qu'un écart de forme dé circularité place le palpeur hors échelle de mesurage, il est replacé dans celle-ci Far mouvement + ou - Y (ou Z suivant convention) du caFteur.

Le traitement permet de séparer, par filtrage, la rugosité de l'erreur de forme.

La ligne moyenne du profil peutêtre ainsi calculée, la Fremière harmonique de l'excentration retirée et le profil circulaire reconstitué.

En se rapportant maintenant à la figure 6,son remarquera que, pour le mesurage de la rugosité da surfaces en hélice, (vis, engrenages hélicoïdaux ) suivant une hélice, on utilisera une broche du type de celle représentée à la figure 5 montée sur des pieds.

Le palpeur 19 est situé sur un filet de vis 20, une rotation est donnée, par segments, à la broche. Chaque fois que le palpeur sort de son échelle de mesurage, le procédé de la large échelle permet de déplacer le capteur en Z pour le replacer dans son échelle de mesurage.

Le traitement permet de reconstituer l'hélicoide développée, et de la filtrer pour obtenir la rugositéet l'ondulation qu'elle porte.

Pour le mesurage de la rugosité des filets de vis intérieures, on utilisera le même processus que ci- dessus mais, en Flus, un palpeur spécifique tel que celui représenté à la figure 8 sera utilisé ; sa pointe doit être située sur l'axe de rotation du levier qui commande le transducteur lorsque celui-ci est placé dans le milieu de sa capacité de mesurage.

Ce palpeur en col de cygne est util-isable pour les gorges de roulements à billes, les pieds de dentures d'engrenages, les gorges de joints, etc.

Pour le cas particulier des filetages coniques, on inclinera la broche à l'angle du cône.

Ce type de palpeurr indispensable au mesurage dans la large échelle, permet de ne Fas avoir à réaliser des corrections Far logiciel quand on mesure des surfaces concaves comme des gorges de roulements.

Dans l'utilisation de la large échelle, lorsque le capteur est soulevé ou abaissé pour restituer le palpeur et le transducteur dans l'échelle de mesurage, il y a déplacement de la pointe du palpeur le long de la trajectoire.

La figure 17 permet de visualiser les écarts existant entre deux positions du palpeur à col de cygne et d'effectuer les calculs comparatifs suivants
Le glissement est d = R - OH ; OH = R cos A et sin
A = HI/R, HI étant la valeur maximum du déplacement possible vers le bas de l'échelle de mesure.

Dans un cas maximum, ppur R = 80 mm (ou 80 000 micromètres) HI = 0,25 mm (ou 250 micromètres).

On trouve d = 0.39 micromètre ; ce qui est négligeable
Far comparaison avec le diamètre des grains de carbure d'un acier très fin Four roulements de haute Frécision comme le 100C6 refondu sous vide. Le diamètre mini des grains de carbure est de l'ordre de 2 micromètres, ce qui est supérieur à 5 fois la valeur du glissement.

Le dit rayon de palpeur R a, en moyenne, une valeur de 5 micromètres de rayon de courbure qui couvre, en déformation de contact, une superficie sensiblement égale en valeur.

En examinant, maintenant, plus en détail, les figures 1, 2 et 3, on remarque que si dans le procédé de la large échelle on peut faire monter ou descendre le caFteur pour explorer discrétement un Frofil, Far éléments de longueur de FalFage compatibles avec l'échelle de mesure de caFteur, il existe aussi une autre solution, qui consiste à faire monter et descendre la pièce, ce qui permet de maintenir le capteur fixe en Z en s'appuyant sur une surface de référence rapprochée. au maximum de la pièce à mesurer et reposant sur le même fondement vibratoire, en agissant pour réduire la chalne vibratoire au strict minimum, en faisant ainsi mouvoir sur la dite surface de référence un minimum de poids c' est-à-dire celui du capteur monté sur un support léger. I1 est donc possible d'envisager des mesurages de haute amplification dans de bonnes conditions (x 100 000 sans patin palpeur).

Ce résultat est obtenu en utilisant la Flatine déchargée
I, glissant sur le plan de référence en X et Y, une lame d'acier mince 2 entre la noix 3 et le chariot porteur 4 de capteur 5 qui se déFlace en X et Y sur la surface de référence 10 sous l'action de la lame 2.

La surface à explorer vient au contact du palpeur
Far le mouvement Z d'une unité verticale de déplacement 7.

Pendant le déplacement en X, Y le procédé de la large échelle s'applique Far déplacement de la surface en
Z afin que le transducteur du capteur reste toujours dans son échelle de mesure.

Suivant les types de pièces, le support 8 de la surface de référence 10, posé sur la table 9, peut être réglé à une hauteur de convenance ; le réglage de la noix 3 étant associé parallèlement, pour ne pas Frovoquer une déformation de la lame mince 2. Les aimants 111 collent le chariot support 4 à la surface de référence 10 et la couche 112 de P.T.F.E. permet le glissement.

La force d'adhésion est constante.

Les effets- de tangage ou de roulis sont alors absorbés en partie par la lame mince 2. S'ils peuvent avoir un effet sur les valeurs mesurées en X ou -Y ils n'ont aucun effet sur les mesures en Z, ce qui est le principal. (En X ou Y les valeurs des Fas moyens sont en général 10 à 20 fois supérieures aux valeurs des Frofondeurs relevées en Z).

1 est évident que la qualité du déplacement de la platine 1 influence directement la précision du mesurage en X et Y. Le dispositif reFrésenté à la figure 1 assure une grande Frécision en ce domaine, puisque les incertitudes de tangage et de roulis sont, à 250 mm de la référence de glissement, inférieures au wicromètre.

La liaison Far lame mince 2 est un exemple, d'autres liaisons souFles et sans influence sur les mesures
Z peuvent être envisagées.

Si un capteur ne doit Fas se déplacer dans un champ magnétique, il peut se déplacer avec le chamF magnétique puisque c'est la variation de flux dans les bobines qui induit des courants et que, dans ce cas, il n'y en a pas. Les patins magnétiques peuvent être utilisés.

Le dispositif et le procédé selon l'invention peuvent avoir de multiples applications industrielles dans le domaine de la mesure des états de surface.

Comme cela a été évoqué plus haut, la surface libre des pièces mécaniques Frésente très souvent une forme qui diffère d'un Flan. C'est particulièrement à ce type de surface et notamment à celles qui ne présentent Fas une forme géométrique simFle, que ce dispositif s'adresse.

Les appareils traditionnels à captage mécanique, ne Fossédant pas une dynamique suffisante pour mesurer une faible rugosité (de l'ordre de quelques micromètres) sur une surface dont la forme générale peut présenter des écarts de tordre du millimètre ; ces appareils ne peuvent obtenir, à la fois, une grande étendue de mesure et une grande sensibilité. Cette double exigence est satisfaite par le. principe dit de la large échelle puisque celui-ci utilise un changement de coordonnées oFéré Far logiciel afin d'augmenter la capacite de mesure de l'appareil initial Le principe est rappelé sur les figures 9e 10 et 11.

On observe la translation verticale du palpeur lorsque celui-ci atteint l'une des limites (Alpha ou 4095 - Alpha) de la plage de mesure suFSosée numérisée sous 12 bits (c'est-à-dire de O à 4095). Cette translation, opérée par un organe mécanique déplacé par un moteur, est donc forcément entachée d'erreurs.

A l'échelle des quantités mesurées avec les appareils d'état de surfaces actuels, une telle erreur, créée lors de chaque translation, serait catastrophique.

La particularité du système Frésenté est de s'affranchir complètement de cette imprécision. En effet, la position réelle de la pointe du palpeur de mesure, après translation verticale, n'a pas à être connue, puisque la valeur du signal délivré par le palpeur est remplacée par la valeur lue avant déplacement, c'est-à-dire par une valeur exacte.

La mesure de l'état de surfaces Far profilométrie bidimensionnelle revient à l'évaluation de la courbe d'intersection de la surface arec un plan perpendiculaire à celle-ci. Si la courbe obtenue est différente d'une droite, les appareils traditionnels n'auront généralement pas la dynamique suffisante pour effectuer cette mesures. Le dispositif et le procédé selon l'invention permet en le suivi de la forme générale de la pièce ave une sensibilité suffisante pour qu'un filtrage en fréquence-approprié donne accès aux défauts de faible amplitudeet de haute fréquence: la rugosité.Un exemple d'application du principe de la large échelle à la mesure de la rugosité d'une bille est Frésenté sur les figures 12 et 13 sur lesquelles des discontin ités ont été repérées Far les lettres a et b.

Si la forme générale de la Fièce est circulaire, ou répond Flus généralement à une équation pouvant se mettre sous la forme d'un polynome de degré n, un filtrage numérique Fermait de séparer, du profil exFérimental, la partie sFécifique à la forme. Le filtrage numérique peut être déveloFFé, basé sur des méthodes connues. Par exemple, des fenêtres rectangulaires, triangulaires ou gaussiennes peuvent être utilisées. On peut souligner l'intérêt apporté par le dispositif et le procédé selon l'invention dans la connaissance de la rugosité au pied de dent: zone où peuvent s'amorcer des ruptures à partir de défauts de surface de trop forte amplitude.

On peut noter, pour conclure cette application, que plusieurs filtrages successifs peuvent être nécessaires sur des profils très perturbes.

Une mesure tridimensionnelle étant réalisée, pratiquement Far balayage de la surface Far une série de profils parallèles, le Fassage de deux à trois dimensions ne pose aucun Froblème de principe. Seule une excellente précision de positionnement en début de ligne est exigée.

Le filtrage -bidimensionnel maintenant- appliqué à une telle surface donne accès à la rugosité.

La méthode de passage d'une ligne de "l'image" à la ligne suivante est analogue à celle qui est utilisée lors de l'automatisation d'un profilomètre. Une condition supplémentaire est cependant introduite ici, imFosant la nécéssité d'un retour, à chaque fin de ligne C et F (figure 4), sur l'origine de cette ligne B et E, afin de retrouver l'altitude exacte de ce point C'est,- en effet, à partir de cette altitude, que sera repérée celle du Fremier point de la ligne suivante. Cette méthode permet de s'affranchir des éventuelles erreurs Frovoquées par les déplacements verticaux rencontrés le long du profil.

Un exemple de mouvements du palpeur le long de deux lignes successives d'un relevé à trois dimensions est donné figure 14, avec indication des points A,
B, C, D, E, F et G de Fassage du caFteur.

Toutes les mesures d'état de surfaces de Frécision opèrent par différence de la côte relevée par le palpeur avec celle d'une référence externe à la surface. Cette référence n'est jamais, à priori, parallèle à la direction générale du profil lorsque celui-ci est une droite.

Afin d'éviter une saturation du signal délivré, l'opérateur doit, avec un appareil classique, réaliser par aFFroximations successives, le parallélisme entre les deux droites : c'est l'opération fastidieuse du dégauchissage. Cette opération demande très souvent.

plus de temps que la mesure elle-même. C'est donc économiquement intéressant de réduire ce temps ou, mieux encore, de le supprimer.

Le dispositif de large échelle, en évitant la saturation du signal par augmentation de la plage de mesure, permet très souvent de supprimer le dégauchissage ou, au minimum, de le limiter.

L'exemple donné figure 9 illustre l'affirmation précédente. Avec les p-rocédés et les dispositifs existants, la surface aurait necéssité un dégauchissage Fréalable fastidieux et consommateur de temps.

Un relevé Frofilométrique test, en général, pas suffisant pour mesurer correctement l'état de surfaces d'une Fièce mécanique. Une série de profils parallèles est souvent nécessaire.

Une norme française (CNOMO) préconise la nécéssité de faire trois mesures au minimum sur une même pièce.

Ces trois mesures sont Frogrammables automatiquement.

Si le résultat de ces trois mesures (testé à l'aide de l'un ou de Flusieur-s Faramètres d'état de surfaces mesurés) montre une dispersion trop grande Far rapport à la valeur de consigne, une ou plusieurs mesures supplémentaires peuvent être demandées. Cette méthodologie, préconisée dans cette norme, est réalisable sans aucune intervention d'un opérateur grâce au dispositif et au procédé selon l'invention.

La possibilité offerte par le système de s'affranchir du défaut de forme de la pièce, autorise des mesures automatiques, Far programmation de la trajectoire de la pointe du palpeur lors du Fassage d'un profil à un autre profil, ou d'un échantillon à un autre.

La figure 15 montre le Fassage d'un profil au profil suivant sur une pièce présentant un défaut de forme en procédant comme suit.

De A à B descente automatique du palpeur à la recherche de la pièce. L'arrêt est effectif lorsque le signal délivré par le palpeur (nul lorsqu'il est en l'air) atteint approximativement le milieu de la plage de mesure.

De B à C relevé du profil avec utilisation éventuelle de la large échelle.

De C à D soulevé du palpeur.

De D à E déplacement FerFendiculaire au Fremier profil afin d'atteindre la verticale de l'extrémité du deuxième Frofil.

De E à F retour à'la verticale de l'origine du nouveau Frofil.

De F à G descente sur l'échantillon Four le relevé du profil G H.

De H à I retour à la verticale, puis, à à partir de
I, déplacement perpendiculaire au second profil, afin d'atteindre la verticale de l'origine d'un troisième profil... I1 est évident qu'avec les procédés et les dispositifs usuels, cette automatisation est impossible, puisque chaque profil peut présenter un défaut de forme ou accidentel provoquant la saturation du signal.

Le passage d'un échantillon à l'autre s'opère suivant le même processus. Seule doit être aFFréciée la hauteur dont il faut soulever le palpeur pour assurer un Fassage sans heurt d'un échantillon à l'autre.

La figure 16 donne un exemple des trajectoires suivies, avec indication des points J, K, L et M- concernant le deuxième échantillon.

La mesure de la rugosité sur la génératrice d'une pièce cylindrique nécéssite normalement un parfait alignement de l'axe de révolution du cylindre Far rapport au mouvement de la traverse mobile du
Frofilomètre. Si cet alignement n'est pas respecté, la ligne moyenne enregistrée, au lieu d'être droite, prend la forme d'une portion d'éllipse. Le dispositif et le procédé selon l'invention Fermettent de suivre ce contour elliFtique sans sortir de la plage de mesure.

Une méthode numérique de filtrage est utilisée pour séparer ensuite rugosité et ondulation.

Lorsqu'une pièce de section circulairé est entraînée en rotation autour d'un axe passant par le centre.

Ce centre ne coïncide generalement Fas avec le centre réel du cercle. La rotation de la Fièce entraîne alors un mouvement Farasite de la pointe du palpeur qui se superpose au profil réel de rugosité. Le dispositif et le procédé selon l'invention Fermettent le suivi du profil, quelle que soit la qualité du centrage de la pièce Far rapport à son axe réel. L'élimination, à partir du profil enregistré, de la courbe due à la seule excentration est réalisée, comme précédemment,
Far filtrage numérique.

On peut remarquer que, dans le cas d'utilisation d'une broche d'entraînement de la pièce en rotationr l'écart de concentricité, aussi bien que le battement axial se traduira, sur liX profil enregistré Far le palpeur par la suFerposition au profil de rugosité d'un profil
Farasite dlondulation. La ou les fréquences de ce dernier sera éliminée par filtrage numérique.

Par la seule adjonction d'une broche tournante de précision, l'appareil destiné initialement à la mesure des états de surfaces de pièces en moyenne Flanes, se transforme en appareil de mesure de rugosité sur des pièces cylindriques.

Le dispositif et le procédé selon l'invention , Far leur capacité à effectuer des mesures de rugosité .sur des surfaces présentant d'importants défauts de forme, permettent, dans le cas présent, la mesure de rugosité sur des pièces cylindriques présentant ôte gros écarts de circularité ; c'est le cas notamment de fils tréfilés ou sur des pièces cylindriques où la rugosité est FréFondérante, c'est le cas des tiges revêtues de vernis, peinture, ciment, colle pour lesquelles la propriété d'accrochage est prépondérante, comme cela a été dit plus haut.

Certaines pièces, de forme généralement cylindrique, peuvent présenter des obstacles. C'est le cas par exemple d'un arbre cannelé ou d'un arbre comportant un logement de clavette, d'un collecteur à lames de moteur électrique, etc.

Les appareils classiques ne peuvent pas, à la fois, mesurer l'état de surface du fond d'une cannelure et celui du sommet de cette cannelure. Cette opération nécéssiterait la mesure séparée sur les deux niveaux distincts, imFliquant une double intervention de l'opérateur et un double dégauchissage. Le dispositif et le Frocédé selon l'invention Fermettent le passage, sans intervention extérieure, d'un niveau à l'autre, quelle que soit l'importance du dénivelé.

La pointe du capteur elle-même étant l'instrument de mesure de sa position propre, il y aura -descente (ou montée) automatique di palpeur jusqu'à obtention d'un signal traduisant soit la rencontre de la surface (cas d'un fond de cannelure) Soit l'arrivée sur un sommet.

L'algorithme du procédé de large échelle utilisé implique tout d'abord le Fartage un trois zones.

La plage numérique décrite Far le palpeur est supposée ici varier de la valeur 0 à la valeur 4095 (digitalisation sur 12 bits). Si alpha représente a valeur numérique en dissous de laquelle le signal délivré n'est Flus linéaire et 4095alpha celle au dessus de laquelle ce même défaut est possible, la commande du déplacement vertical du palpeur aura lieu alors suivant le schéma suivant

<tb> DEBUT
<tb> <SEP> Cas <SEP> Z
<tb> <SEP> Z <SEP> Z <SEP> < <SEP> alpha <SEP> : <SEP> alors <SEP> arrêt <SEP> mouvement <SEP> X <SEP> et
<tb> <SEP> déplacement <SEP> vertical <SEP> ramenant <SEP> le <SEP> signal
<tb> <SEP> vers <SEP> le <SEP> milieu <SEP> de <SEP> l'échelle <SEP> (déplacement <SEP> Z-)
<tb> <SEP> Z <SEP> > <SEP> 4095alpha <SEP> :<SEP> alors <SEP> arrêt <SEP> mouvement <SEP> X <SEP> et
<tb> <SEP> déplacement <SEP> vertical <SEP> Z+
<tb> <SEP> 4095-alpha <SEP> > = <SEP> Z <SEP> > = <SEP> alpha <SEP> : <SEP> pas <SEP> de <SEP> mouvement <SEP> Z
<tb> <SEP> plage <SEP> normale <SEP> de <SEP> mesure.
<tb>

<SEP> Fin <SEP> cas
<tb> FIN
<tb>
L'algorithme de large échelle sera le suivant

<tb> DEBUT
<tb> <SEP> -- <SEP> Cas <SEP> Z
<tb> <SEP> Z <SEP> < <SEP> alpha <SEP> ZM <SEP> = <SEP> Z
<tb> <SEP> Si <SEP> dm <SEP> vrai <SEP> alors <SEP> heta <SEP> = <SEP> 4095 <SEP> - <SEP> alpha
<tb> <SEP> sinon <SEP> sinon <SEP> becta <SEP> = <SEP> 2048
<tb> <SEP> Fin <SEP> si
<tb> <SEP> Tant <SEP> que <SEP> Z <SEP> > =-beta <SEP> alors <SEP> faire <SEP> un <SEP> mouvement
<tb> <SEP> vertical, <SEP> attendre <SEP> la <SEP> stabilisation
<tb> <SEP> mécanique
<tb> <SEP> Lire <SEP> Z.
<tb>

<SEP> Fin <SEP> tant <SEP> que
<tb> <SEP> Offset <SEP> = <SEP> offset <SEP> + <SEP> ZM <SEP> - <SEP> Z
<tb> <SEP> dm <SEP> vrai
<tb> <SEP> Z <SEP> > <SEP> 4095 <SEP> - <SEP> alpha <SEP> ZM <SEP>
<tb> <SEP> Si <SEP> dm <SEP> vrai <SEP> alors <SEP> bêta <SEP> = <SEP> 2048
<tb> <SEP> sinon <SEP> bêta <SEP> = <SEP> alpha
<tb> <SEP> Fin <SEP> si
<tb> <SEP> Tant <SEP> que <SEP> Z <SEP> > = <SEP> bêta <SEP> alors <SEP> faire <SEP> un <SEP> mouvement
<tb> <SEP> vertical, <SEP> attendre <SEP> stabilisation <SEP> mécanique
<tb> <SEP> Lire <SEP> Z.
<tb>

<SEP> Fin <SEP> tant <SEP> que
<tb> <SEP> Offset <SEP> = <SEP> offset <SEP> + <SEP> ZM <SEP> - <SEP> Z
<tb> <SEP> dm <SEP> faux
<tb> <SEP> alpha <SEP> < = <SEP> Z <SEP> < = <SEP> 4095 <SEP> - <SEP> alpha <SEP> : <SEP> pas <SEP> de <SEP> mouvement
<tb> <SEP> en <SEP> Z
<tb> <SEP> Fin <SEP> cas
<tb> <SEP> Z <SEP> = <SEP> offset <SEP> + <SEP> z
<tb> FIN
<tb>
Quant à l'algorithme de balayage en trois dimensions utilisé, ce sera

<tb> DEBUT
<tb> <SEP> Cas <SEP> X
<tb> <SEP> Faire <SEP> lecture <SEP> Z <SEP> du <SEP> point <SEP> 1 <SEP> : <SEP> Z(départ) <SEP> = <SEP> Z
<tb> <SEP> Tant <SEP> que <SEP> X <SEP> < <SEP> 256 <SEP> alors <SEP> faire <SEP> lecture <SEP> et <SEP> déplacement
<tb> <SEP> en <SEP> X <SEP> : <SEP> utiliser <SEP> l'algorithme <SEP> à <SEP> grand <SEP> débattement
<tb> <SEP> décrit <SEP> à <SEP> la <SEP> page <SEP> précédente
<tb> <SEP> Fin <SEP> tant <SEP> que
<tb> <SEP> Soulever <SEP> le <SEP> palpeur <SEP> à <SEP> Z <SEP> > <SEP> Zmax
<tb> <SEP> Tant <SEP> que <SEP> Y <SEP> < <SEP> 256 <SEP> faire
<tb> <SEP> DéFlacer <SEP> d'un <SEP> Fas <SEP> en <SEP> Y
<tb> <SEP> Revenir <SEP> à <SEP> la <SEP> verticale <SEP> du <SEP> point <SEP> 1 <SEP> (X <SEP> = <SEP> 0)
<tb> <SEP> . <SEP> tant <SEP> que <SEP> Z <SEP> > <SEP> (0,2048) <SEP> faire <SEP> Z <SEP> = <SEP> Z <SEP> - <SEP> descente
<tb> <SEP> fin <SEP> tant <SEP> que
<tb> 0 <SEP> mesure <SEP> de <SEP> Z
<tb> <SEP> offset <SEP> = <SEP> Z <SEP> - <SEP> Z <SEP> (déFart)
<tb> <SEP> Fin <SEP> tant <SEP> que
<tb> <SEP> Fin <SEP> cas
<tb> FIN
<tb>

Claims (18)

1. Y d'une succession de segments li ou de surfaces dont la taille déFend des limites d'exploration du capteur, c'est-à-dire de la courbure locale de la surface et de l'amplification utilisée, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer un arrêt après parcours de chaque segment il ou de chaque surface du profil réel, à évaluer les n valeurs successives de mesurage et à déterminer la moyenne des n valeurs mesurées, à effectuer un test pour connaître la position du palpeur dans son échelle de mesurage, à déplacer le caFteur selon un axe Z lorsque la limite de la plage de mesurage AB est atteinte, à lire la nouvelle valeur délivrée Far le caFteur et à effectuer, à cette nouvelle position, l'ancienne valeur lue avant déplacement vertical, c'est-à-dire lorsque cette valeur -est exacte, à Foursuivre le Frocessus jusqu'à ce que la valeur de la longueur d'évaluation programmée soit atteinte, puis à traiter les informations captées sur chaque longueur 1, afin de les raccorder numériquement, afin d'éliminer les causes d'erreurs, pour reconstituer le profil mesuré, qui est l'image du profil réel sur la longueur d'évaluation.

   Revendications 1. Procédé de mesurage profilométrique de large échelle de l'état de surfaces de forme quelconque, permettant de reconstituer l'image mesurée la plus approchée d'un profil réel, à partir de l'exploration discrète dans une direction X ou dans un plan X,
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour le mesurage de la rugosité sur des pièces axiles présentant des écarts de forme de directrices supérieurs à la plage de mesurage d'un capteur, la pièce est entraînée en rotation, segments de cercle par segments de cercle, puis, dès qu'un écart de forme de circularité place le~ palpeur hors de son échelle de mesurage, à replacer le dit palpeur dans celle-ci par un mouvement plus ou moins Y ou Z, à séparer, Far filtrage, la rugosité de l'erreur de forme, à calculer la ligne moyenne du profil, à retirer la première harmonique de l'excentration Fuis à reconstituer le profil circulaire.
3. 3. Procédé selon la revendication 1,. caractérisé en ce que, Four le mesurage de la rugosité de surfaces en hélice, il consiste à communiquer unerotation Far segments à la vis et, dès que le capteur sort de son échelle de mesurage, à déplacer le dit caFteur selon l'axe Z Four le reFlacer dans son échelle de mesurage, à réconstituer, Far traitement, lthélicoide développée, puis à la filtrer

   Four obtenir la rugosité de l'ondulation qu'elle

   Forte.
4. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, pour le cas particulier du captage de la rugosité des filets de vis intérieures, la pointe du palpeur est placée sur l'axe du filet.
5. 5. Procédé selon les revendications 3 ou 4, caractérisé en ce quer dans le cas des filetages coniques, la broche est inclinée selon un angle corresFondant à l'angle du cône.
6. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce est rendue mobile selon l'axe

   Z, alors que le capteur est maintenu fixe par rapport à une surface de référence rapprochée au maximum de la pièce à mesurer et reposant sur le même fondement vibratoire.
7. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les mesures bidimensionnelles sont obtenues par évaluation de la courbe; d'intersection de la surface avec un plan perpendiculaire à celle-ci, et par suivi de la forme générale de la pièce, avec une sensibilité suffisante pour qu'un filtrage, selon une fréquence appropriée, donne accès aux défauts de faible amFlitude et de haute fréquence.
8. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les mesures tridimensionnelles sont réalisées par balayage de la surface par une série de profils parallèles.
9. 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour rendre la surface à mesurer parallèle à la référence de captage, la pièce est placée sur trois appuis situés aux sommets d'un triangle équilatéral et la position du palpeur est repérée par rapport à ces-trois points grâce à une sphère de référence, on mesure en Z trois points situés sur la surface à mesurer ; ces trois points étant repérés par rapport au triangle de référence, et, en fonction' des différences d'altitude des trois points mesurés sur la pièce, le traitement indique de quelle valeur- il faut modifier chaque appui de la pièce.
10. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que deux des trois points sont situés sur un côté qui est orienté parallèlement à un axe de déplacement X ou Y et le traitement des différences mesurées en Z sur les trois points de la pièce permet l'affichage sur un écran de la valeur dont il faut respectivemen,t modifier chaque appui préalablement repéré.
11. 11. Dispositif de mesurage permettant la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 10, comportant une platine déchargée (1) glissant sur un plan de référence en X Yt caractérisé en ce qu'il comporte une noix (3), réglable en hauteur par rapport à une platine déchargée (1), reliée

    Far une lame d'acier mince (2)- à un chariot porteur (4), d'un capteur (5) prenant appui sur un support de surface de référence (10) et en ce que la surface (6) de la pièce à explorer Far le palpeur (5) vient en contact de celui-ci Far le mouvement en Z d'une unité verticale de déplacement (7).
12. 12. Dispositif de ~mesurage selon la revendication 11, caractérisé en ce que le chariot porteur (4) du capteur (5) prend appui sur le support de surface de référence (10) par -l'intermédiaire de patins (110) constitués d'aimants (111) recouverts d'une couche mince d'un matériau antifriction (112).
13. 13. Dispositif de mesurage selon la revendication 12, caractérisé en ce que le matériau antifriction, constituant la couche mince dont sont recouverts les aimants (110), est du polytétrafluoréthylène (P.T.F.E.).
14. 14. Dispositif de mesurage selon la revendication 11, caractérisé en ce que la pièce à explorer par le palpeur, est supportée par l'intermédiaire d'un accessoire constitué principalement d'une embase graduée (120), supportant trois points réglables (130) situés aux sommets d'un triangle équilatéral sur lesquels repose une table circulaire (140), positionnée latéralement par rapport à l'embase graduée (120) par l'intermédiaire dwune pinnule sphérique (15) assurant l'immobilisation sur deux degrés de liberté, alors que la rotation autor de l'axe de la pinnule sphérique (15) assure à la dite table circulaire (140) un degré de liberté.
15. 15. Dispositif de mesurage selon la revendication 14, caractérisé en ce que les points d'appuis réglables (130) sont constitués chacun d'une bille (132) située à l'extrémité d'un écrou (131) vissé à la partie supérieure d'un goujon (133) fixé à la partie supérieure de l'embase graduée (120).
16. 16. Dispositif de mesurage selon la revendication 14, caractérisé en ce que la table circulaire (140) comporte une rainure en vé (1411, centrée sur l'axe de rotation de la dite table circulaire.
17. 17. Dispositif de mesurage selon la revendication 11, caractérisé en ce que les pièces axiles (16) sont entraînées par l'intermédiaire d'une broche tournante de section carrée (17), par l'intermédiaire d'un moto-réducteur pas-à-pas (18).
18. 18. Dispositif de mesurage selon la revendication 17, caractérisé en ce que la broche tournante (17) est positionnée par rapport à la surface de référence (9) par appui sur celle-ci Far l'un de ses côtés, lorsque le palpeur est disposé parallèlement à l'axe de la pièce, ou Far l'intermédiaire de pieds (21) lorsque le palpeur est dispos perpendiculairement à l'axe de la pièce.