FR2930818A1

FR2930818A1 - Three-dimensional shape measurement sensor precision determining method for bearing ring, involves determining precision of sensor corresponding to difference between values obtained by measurement of conformations and calibrated values

Info

Publication number: FR2930818A1
Application number: FR0852932A
Authority: FR
Inventors: Rene Jannon
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2009-11-06
Anticipated expiration: 2028-04-30
Also published as: FR2930818B1

Abstract

The method involves providing a three-dimensional shape measurement sensor (18), and providing a metrological pattern i.e. cylinder, comprising conformations e.g. flat surfaces, having dimensions of calibrated values. The conformations are measured by the measurement sensor, and values obtained by the measurement of the conformations are compared with the calibrated values. Precision of the measurement sensor corresponding to difference between the measurement values and the calibrated values is determined.

Description

PROCEDE DE DETERMINATION DE LA PRECISION D'UN CAPTEUR DE MESURE DE FORME [0001 ] La présente invention concerne un procédé de détermination de la précision d'un capteur de mesure de forme et d'état de surface. The present invention relates to a method for determining the accuracy of a sensor for measuring shape and surface condition. BACKGROUND OF THE INVENTION

[0002 ] Un appareil de mesure d'écart de forme et d'état de surface permet de comparer les caractéristiques d'une pièce à une forme ou une pièce de référence. Un IO tel appareil comprend un capteur de mesure qui permet de comparer les dimensions, la forme ou l'état de surface de la pièce à analyser par rapport aux caractéristiques désirées. An apparatus for measuring shape deviation and surface condition makes it possible to compare the characteristics of a part with a shape or a reference part. An IO such apparatus comprises a measurement sensor which makes it possible to compare the dimensions, the shape or the surface state of the part to be analyzed with respect to the desired characteristics.

[0003 ] La qualité et la validité de la comparaison réalisée dépendent de la précision du capteur. On entend par précision l'écart entre la valeur donnée par le 15 capteur de mesure et la valeur réelle de la grandeur à mesurer. Ainsi, pour une valeur réelle de 5,00 m, un capteur de précision 0,01 pm indique 5,01 pm et un capteur de précision -0,01 pm indique 4,99 pm. Une des caractéristiques de la précision d'un capteur est que la précision peut varier fortement selon la valeur à mesurer. Il est donc intéressant de pouvoir déterminer la précision du capteur de mesure sur une 20 large plage de valeurs afin de connaître la validité des mesures effectuées par le capteur. [0004 ] Il est connu du document WO-A-2005/100908 un procédé de recalage pour palpeur mixte comportant un boîtier supportant un palpeur mécanique à bille. Le palpeur comprend également une attache destinée à être montée dans un moyen de 25 fixation, l'attache permettant de fixer le palpeur sur une machine permettant des déplacements dimensionnels. L'axe de révolution de l'attache passe par le centre de la bille. Le palpeur mécanique nécessite une étape d'étalonnage, une boucle de recalage et une étape de mesure. The quality and validity of the comparison made depend on the accuracy of the sensor. Precision means the difference between the value given by the measuring sensor and the actual value of the quantity to be measured. Thus, for a true value of 5.00 m, a 0.01 μm precision sensor indicates 5.01 μm and a -0.01 μm precision sensor indicates 4.99 μm. One of the characteristics of the accuracy of a sensor is that the accuracy can vary greatly depending on the value to be measured. It is therefore of interest to be able to determine the accuracy of the measurement sensor over a wide range of values in order to know the validity of the measurements made by the sensor. It is known from WO-A-2005/100908 a registration method for mixed probe comprising a housing supporting a mechanical probe ball. The probe also comprises a clip intended to be mounted in a fixing means, the clip making it possible to fix the probe on a machine allowing dimensional displacements. The axis of revolution of the fastener passes through the center of the ball. The mechanical probe requires a calibration step, a registration loop and a measurement step.

[0005 ] Le document WO-A-2005/071350 décrit un système de mesure 30 géométrique d'une pièce usinée utilisant une unité de mesure de coordonnées et un plateau tournant. L'unité de mesure de coordonnées détecte la forme tridimensionnelle de la pièce usinée placée sur le plateau tournant. Un étalon de référence à multiples facettes est monté sur la table de la machine. le plapeur en contact permet d'effectué la mesure. Avant ce palpeur est calibré sur un étalon de référence dont la valeur conventionnellement vraie est introduite dans le logitiel. Pour déterminer la justesse de ce palpeur électronique, intervient l'utilisation de l'étalon à multiples méplats qui fait l'objet de ce brevet . [0005] WO-A-2005/071350 discloses a geometric measurement system of a machined part using a coordinate measuring unit and a turntable. The coordinate measuring unit detects the three-dimensional shape of the workpiece placed on the turntable. A multi-faceted reference standard is mounted on the machine table. the plunger in contact makes it possible to carry out the measurement. Before this probe is calibrated on a reference standard whose value conventionally true is introduced in the logitiel. To determine the accuracy of this electronic probe, involves the use of the standard with multiple flats that is the subject of this patent.

[0006 ] Le document EP-A-O 406 492 décrit un procédé d'étalonnage d'une sonde de mesure continue ayant un stylet susceptible de se déplacer dans une ou deux dimensions comprenant l'étape d'obtention d'une série de données sonde de la sonde à une pluralité de positions du stylet. Le procédé comprend également les étapes d'obtention de la série correspondante de données de positions pour ladite pluralité de positions indépendamment de la sonde et l'étape de comparaison des données sonde et des données de positions de manière à obtenir des paramètres de calibration pour la correction des données sonde en des données de position du stylet corrigées. Ladite pluralité de positions comprend des premier et second points qui définissent une ligne, et un troisième point en dehors de la ligne, et les données de position qui sont obtenus pour chacun des premier, second et troisième points définissent la position du stylet par rapport à un repère commun. [0007 ] Mais, les procédés décrits dans les documents précités sont des procédés relativement complexes à mettre en oeuvre. [0008 Il existe donc un besoin pour un procédé de détermination de la précision d'un capteur de forme qui soit simple à mettre en oeuvre. EP-A-0 406 492 discloses a method of calibrating a continuous measurement probe having a stylet capable of moving in one or two dimensions including the step of obtaining a series of probe data from the probe at a plurality of stylet positions. The method also includes the steps of obtaining the corresponding set of position data for said plurality of positions independently of the probe and the step of comparing the probe data and the position data so as to obtain calibration parameters for the correcting the probe data into corrected stylus position data. Said plurality of positions includes first and second points that define a line, and a third point outside the line, and the position data that is obtained for each of the first, second, and third points define the position of the stylus relative to a common landmark. However, the methods described in the aforementioned documents are relatively complex processes to implement. There is therefore a need for a method for determining the accuracy of a shape sensor that is simple to implement.

[000s ~ Pour cela, l'invention propose un crocédé de détermination de la précision d'un capteur de mesure de forme comprenant une étape de fourniture du capteur dont la précision est à déterminer, une étape de fourniture d'un étalon comportant des conformations avec des dimensions de valeurs calibrées, une étape de mesure des conformations par le capteur , une étape de comparaison des valeurs obtenues par mesure avec les valeurs calibrées, et la détermination de la précision du capteur correspondant à l'écart le plus grand entre les valeurs obtenues par mesure et les valeurs calibrées. [000s ~ For this, the invention provides a method for determining the accuracy of a shape measuring sensor comprising a step of providing the sensor whose accuracy is to be determined, a step of providing a standard having conformations with dimensions of calibrated values, a step of measuring conformations by the sensor, a step of comparing the values obtained by measurement with the calibrated values, and the determination of the accuracy of the sensor corresponding to the largest difference between the values. obtained by measurement and the calibrated values.

[0010 ~ Selon des variantes avantageuses de l'invention, le procédé est de plus caractérisé en ce que : • L'un parmi le capteur ou l'étalon est fixe, l'autre étant mobile. [0010 ~ According to advantageous variants of the invention, the method is further characterized in that: • One of the sensor or the standard is fixed, the other being movable.

• Les conformations ont des dimensions de valeurs différentes. • Conformations have dimensions of different values.

L'étalon est un cylindre, les conformations étant avantageusement des méplats s'étendant selon une directrice du cylindre. De préférence, le capteur relève, pour chaque méplat, la distance la plus importante entre l'enveloppe du cylindre et le méplat. The standard is a cylinder, the conformations being advantageously flats extending along a director of the cylinder. Preferably, the sensor is, for each flat, the largest distance between the cylinder casing and the flat.

L'étalon comporte des conformations selon une ou plusieurs génératrices du cylindre, les conformations de chaque génératrice couvrant avantageusement des plages différentes du capteur. De préférence, l'étalon comporte deux ou plusieurs niveaux chacun selon une génératrice du cylindre, chaque niveau comprenant trois ou plusieurs méplats à 120° par exemple les uns des autres. [0011 ] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent : • figure 1, une vue schématique de l'appareil de mesure d'écart de forme à broche tournante ; The standard comprises conformations according to one or more generatrices of the cylinder, the conformations of each generatrix advantageously covering different ranges of the sensor. Preferably, the standard comprises two or more levels each according to a generatrix of the cylinder, each level comprising three or more flats at 120 ° for example from each other. Other features and advantages of the invention will appear on reading the following detailed description of the embodiments of the invention, given by way of example only and with reference to the drawings which show: FIG. 1 a schematic view of the rotating spindle shape measuring apparatus;

• figure 2, une vue schématique de côté d'un exemple d'étalon ; et • figure 3, une vue schématique d'un exernple de mesure de conformations par un capteur. [0012 ] Il est proposé un procédé de détermination de la précision d'un capteur de forme comprenant une étape de fournitu-e du capteur dont la précision est à déterminer et de fourniture d'un étalon comportant des conformations avec des dimensions de valeurs calibrées. Le procédé comporte en outre une étape de mesure des conformations par le capteur et de comparaison des valeurs obtenues par mesure avec les valeurs calibrées. Le procédé comprend également une étape de détermination de la précision du capteur correspondant à l'écart le plus grand entre les valeurs obtenues par mesure et les valeurs calibrées. [0013 ] Le procédé permet de déterminer la précision du capteur pour un certain nombre de points de fonctionnements. Comme un seul étalon de référence est utilisé, les étapes de changement d'étalon en cours du procédé sont évitées. Cela rend le procédé plus simple. L'utilisation du procédé permet de limiter les risques d'utiliser un capteur insuffisamment précis. La qualité des mesures d'écart de forme réalisée est augmentée. [0014 ] Le procédé s'applique à tout type d'appareil de mesure d'écart de forme. Le capteur ou l'étalon peut être fixe, l'autre étant mobile. Notamment, le procédé s'applique aux appareils de mesure d'écart de forme à broche tournante et aux appareils de mesure d'écart de forme à plateau tournant. Dans la suite, à titre d'exemple, le procédé de détermination de la précision appliqué à un appareil de mesure d'écart de forme à broche tournante est plus particulièrement décrit. [0015 ] Le procédé de détermination de la précision d'un capteur 18 de mesure de forme comprend une étape de fourniture du capteur 18 dont la précision est à déterminer. Le capteur 18 fait partie d'un appareil 10 de mesure d'écart de forme à broche tournante dont une vue schématique est représentée sur la figure 1. [0016 ] L'appareil 10 comprend une table 12 de support servant de support pour une pièce 16 dont les dimensions, la forme, l'état de la surface sont à étudier. La pièce 16 peut par exemple être une bague dont la circularité est à vérifier. L'appareil 10 comprend en outre un capteur 18 de mesure, le capteur 18 pouvant tourner autour de la pièce 16. Le capteur 18 permet de mesurer l'écart de forme, l'état de surface de la pièce 16. Selon l'exemple de la figure 1, le capteur 18 comporte un stylet 20 muni à une d'extrémité d'une bille 22. • Figure 2, a schematic side view of an example of a standard; and FIG. 3, a schematic view of an example of measurement of conformations by a sensor. There is provided a method for determining the accuracy of a shape sensor comprising a step of providing the sensor whose accuracy is to be determined and supplying a standard having conformations with dimensions of calibrated values. . The method further comprises a step of measuring the conformations by the sensor and comparing the values obtained by measurement with the calibrated values. The method also comprises a step of determining the accuracy of the sensor corresponding to the largest difference between the values obtained by measurement and the calibrated values. The method makes it possible to determine the accuracy of the sensor for a certain number of operating points. Since only one reference standard is used, the ongoing standard change steps of the process are avoided. This makes the process simpler. The use of the method makes it possible to limit the risks of using an insufficiently precise sensor. The quality of the measurements of shape deviation realized is increased. The method applies to any type of shape-difference measuring apparatus. The sensor or the standard can be fixed, the other being mobile. In particular, the method is applicable to rotating spindle shape measuring apparatus and to rotating plate shape measuring apparatus. In the following, by way of example, the method for determining the accuracy applied to a rotating spindle shape-difference measuring device is more particularly described. The method for determining the accuracy of a shape measuring sensor 18 comprises a step of providing the sensor 18 whose accuracy is to be determined. The sensor 18 is part of a rotating pin shape deviation apparatus 10, a schematic view of which is shown in FIG. 1. The apparatus 10 comprises a support table 12 serving as a support for a workpiece. 16 whose dimensions, shape and condition of the surface are to be studied. The piece 16 may for example be a ring whose circularity is to be checked. The apparatus 10 further comprises a measurement sensor 18, the sensor 18 being able to rotate around the part 16. The sensor 18 makes it possible to measure the shape difference, the surface state of the part 16. According to the example of Figure 1, the sensor 18 comprises a stylus 20 provided at one end of a ball 22.

[0017 ] Le procédé comporte en outre une étape de fourniture d'un étalon 24. L'étalon 24 est un étalon de métrologie comportant des conformations 28 avec des dimensions de valeurs calibrées. Un exernple d'étalon 24 est représenté sur la figure 2 qui est une vue schématique de côté. The method further comprises a step of supplying a standard 24. The standard 24 is a metrology standard comprising conformations 28 with dimensions of calibrated values. An exemplary standard 24 is shown in FIG. 2 which is a schematic side view.

[0018 ] L'étalon 24 peut être un cylindre. Un cylindre peut avoir des bases de différents types, notamment polygonale et circulaire. Une forme cylindrique est une forme relativement facile à obtenir. Dans l'exemple de la figure 2, l'étalon 24 est un 10 cylindre avec une base circulaire. The standard 24 may be a cylinder. A cylinder can have bases of different types, in particular polygonal and circular. A cylindrical shape is a relatively easy form to obtain. In the example of Figure 2, the standard 24 is a cylinder with a circular base.

[0019 ] L'étalon 24 peut en outre comporter des conformations 28 selon une ou plusieurs génératrices du cylindre. Cela permet de réaliser plusieurs mesures avec le même étalon 24. The standard 24 may further comprise conformations 28 according to one or more generatrices of the cylinder. This makes it possible to carry out several measurements with the same standard 24.

[0020 ] Avantageusement, les conformations 28 de chaque génératrice couvrent 15 des plages différentes du capteur 18. Cela permet d'effectuer des mesures de précision qui seront toutes utilisées en fonctionnement habituel de l'appareil 10. [0020] Advantageously, the conformations 28 of each generator cover different ranges of the sensor 18. This enables precision measurements to be made, all of which will be used in usual operation of the apparatus 10.

[0021 ] Les conformations sont par exemple des méplats 28 s'étendant selon une directrice du cylindre. Un méplat 28 est une surface plane sur une pièce à section circulaire. Un méplat est une conformation 28 simple et facile à réaliser, par exemple 20 à l'aide d'une fraiseuse. The conformations are for example flats 28 extending along a director of the cylinder. A flat 28 is a flat surface on a circular section piece. A flat is a simple and easy to make conformation, for example using a milling machine.

[0022 ] Selon l'exemple de la figure 2, l'étalon 24 peut également comporter deux ou plusieurs niveaux, chacun selon une génératrice du cylindre. L'étalon 24 comporte alors une pluralité de couronnes de conformations 28. Chaque niveau 30 comprend trois ou plusieurs méplats 28 orientés par exemple à 120° les uns des autres. Cela 25 permet d'obtenir six méplats 28 sur le même étalon 24 tout en étant relativement espacés angulairement. Le compromis de six méplats 28 sur deux niveaux 30 permet de faciliter la mesure des méplats 28 par rapport à une situation où les méplats 28 seraient tous selon une même génératrice et donc très proches les uns des autres. According to the example of Figure 2, the standard 24 may also comprise two or more levels, each according to a generatrix of the cylinder. The standard 24 then comprises a plurality of conformation rings 28. Each level 30 comprises three or more flats 28 oriented for example at 120 ° from each other. This provides six flats 28 on the same standard 24 while being relatively angularly spaced. The compromise of six flats 28 on two levels 30 facilitates the measurement of flats 28 compared to a situation where flats 28 would all be on the same generator and therefore very close to each other.

Les méplats 28 situés dans le niveau inférieur de l'étalon 24 débouchent vers le bas de l'étalon 24. The flats 28 located in the lower level of the standard 24 open towards the bottom of the standard 24.

[0023 ] L'étalon 24 peut également être muni d'une poignée 32 afin de faciliter sa préhension sans endommager les conformations 28. La poignée 32 est située au-dessus des deux niveaux 30 dans le cas de la figure 2. La poignée 32 est par exemple également cylindrique. The standard 24 may also be provided with a handle 32 to facilitate its grip without damaging the conformations 28. The handle 32 is located above the two levels 30 in the case of Figure 2. The handle 32 is for example also cylindrical.

[0024 ] Le procédé comporte une étape de mesure des conformations 28 par le capteur 18 de mesure. La figure 3 est une vue schématique de dessus d'un exemple de mesure de conformations sous forme de méplats 28 de l'étalon 24 par le 10 capteur 18. Le capteur 18 tourne autour de l'étalon 24 et peut relever, pour chaque méplat 28, la distance la plus importante entre l'enveloppe du cylindre et le méplat 28. L'enveloppe correspond aux points de l'étalon 24 qui seraient présents si un méplat 28 n'avait pas été réalisé. La distance est ici entendue comme la distance euclidienne c'est-à-dire que la distance d'un point à une surface correspond à la distance entre le 15 point et le projeté orthogonal du point sur la surface. The method comprises a step of measuring conformations 28 by the measuring sensor 18. FIG. 3 is a diagrammatic view from above of an example of measurements in the form of flats 28 of the standard 24 by the sensor 18. The sensor 18 rotates around the standard 24 and can raise, for each flat part 28, the largest distance between the casing of the cylinder and the flat 28. The envelope corresponds to the points of the etalon 24 that would be present if a flat 28 had not been made. The distance is here understood as the Euclidean distance, that is, the distance from a point to a surface corresponds to the distance between the point and the orthogonal projection of the point on the surface.

[0025] Selon l'exemple de la figure 2, les distances à mesurer pour chacun des méplats 28 sont choisies pour correspondre à la plage du capteur 18. Ainsi, pour un capteur 18 effectuant des mesures dans la plage 0 à 15 m, les six distances pour les méplats 28 répartis sur deux niveaux 30 seront 1 pm, 2 pm, 3 m, 5 m, 10 pm et 20 15 m. [0026 ] Le procédé comprend une étape de comparaison des valeurs obtenues par mesure avec les mesures calibrées. Par exemple, sur la figure 3, pour une valeur réelle de la dimension d'un méplat 28 de 5 prn, le capteur 18 peut mesurer une valeur de 5,010 m. According to the example of FIG. 2, the distances to be measured for each of the flats 28 are chosen to correspond to the range of the sensor 18. Thus, for a sensor 18 carrying out measurements in the range 0 to 15 m, the six distances for flats 28 distributed over two levels will be 1 μm, 2 μm, 3 μm, 5 μm, 10 μm and 15 μm. The method comprises a step of comparing the values obtained by measurement with the calibrated measurements. For example, in FIG. 3, for an actual value of the size of a flat 28 of 5 μm, the sensor 18 can measure a value of 5.010 m.

25 [0027 ] Le procédé comprend également une étape de détermination de la précision du capteur 18 correspondant à 'écart le plus grand entre les valeurs obtenues par mesure et les valeurs calibrées. Pour illustration, un capteur 18 qui mesure une valeur de 1,01 pm pour une distance réelle de méplat 28 de 1 pm et une valeur de 3,005 m pour une distance réelle de méplat 28 de 3 pm a une précision de 0,01 m. [0028 ] Le procédé permet ainsi de déterminer la précision du capteur 18 avec un seul étalon 24 de référence. La mise en oeuvre du procédé de détermination est facilitée. Les étapes de changements d'étalon 24 pour chaque mesure sont en effet évitées. De plus, utiliser un seul étalon 24 au lieu de plusieurs étalons est moins onéreux. [0029 ] En mettant en oeuvre le procédé détermination, la qualité des mesures de forme et d'état de surface peut ainsi être améliorée. On s'assure en effet que le l0 capteur 18 a une précision satisfaisante pour obtenir des mesures de forme et d'état de surface des pièces 16 à étudier par rapport à la précision voulue. The method also comprises a step of determining the accuracy of the sensor 18 corresponding to the greatest difference between the values obtained by measurement and the calibrated values. For illustration, a sensor 18 which measures a value of 1.01 μm for a real flat distance 28 of 1 μm and a value of 3.005 m for a real flat distance 28 of 3 μm has an accuracy of 0.01 m. The method thus makes it possible to determine the accuracy of the sensor 18 with a single reference standard 24. The implementation of the determination method is facilitated. The standard change steps 24 for each measurement are indeed avoided. In addition, using a single standard 24 instead of several standards is less expensive. By implementing the determination method, the quality of shape and surface state measurements can thus be improved. It is ensured that the 10 sensor 18 has a satisfactory accuracy to obtain measurements of shape and surface condition of the parts 16 to be studied with respect to the desired accuracy.

Claims

REVENDICATIONS1. A method for determining the accuracy of a shape measuring sensor (18) comprising a step of supplying the sensor (18) whose accuracy is to be determined; - providing a standard (24) having conformations (28); ) with dimensions of calibrated values, - measurement of conformations (28) by the sensor (18), - comparison of the values obtained by measurement with the calibrated values, - determination of the accuracy of the sensor (18) corresponding to the difference between greater between the values obtained by measurement and the calibrated values.

2. The method of claim 1, wherein one of the sensor (18) or the standard (24) is fixed, the other being movable.

3. The method according to one of claims 1 or 2, wherein the conformations (28) have dimensions of different values.

4. The method according to one of claims 1 to 3, wherein the etalon (24) is a cylinder.

5. The method of claim 4, wherein the conformations are flats (28) extending along a director of the cylinder.

6. The method of claim 5, wherein, during the measuring step, the sensor (18) raises, for each flat, the largest distance between the casing of the cylinder and the flat (28).

7. The method according to one of claims 1 to 6, wherein the standard (24) comprises conformations (28) according to one or more generatrices of the cylinder.

The method of claim 7, wherein the conformations (28) of each generator cover different ranges of the sensor (18).

9. The method of claim 7 or 8, wherein the standard (24) comprises two or more levels (30) each according to a generatrix of the cylinder, each level (30) comprising three or more flats (28) at 120 ° for example each other.