FR3058920A1 - Procede pour controler ou usiner une surface d'une piece - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un procédé pour contrôler au moins une surface d'une pièce, sur une machine-outil (7) à commande numérique assurée assistée par un ordinateur (CNC,9), le procédé comprenant une étape où, à partir d'une ébauche de pièce, on usine une surface de cette pièce, caractérisé en ce que : - pendant un mouvement relatif entre ladite surface de la pièce et un appareil (5) de saisie 2D d'images par points permettant d'attribuer une valeur numérique à chacun desdits points, on scanne en l'enregistrant un profil de la surface de ladite pièce, - via un post-traitement (15) avec un logiciel de reconstruction 3D, on reconstruit la surface réelle de la pièce dont le profil a été scanné, - et on contrôle la surface scannée de la pièce, en comparant la surface réelle reconstruite avec une surface théorique numérisée de la pièce préalablement enregistrée.

Description

Titulaire(s) : SAFRAN AIRCRAFT ENGINES Société par actions simplifiée.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : ERNEST GUTMANN - YVES PLASSERAUD SAS.
PROCEDE POUR CONTROLER OU USINER UNE SURFACE D'UNE PIECE.
FR 3 058 920 - A1 (5/) L'invention concerne un procédé pour contrôler au moins une surface d'une pièce, sur une machine-outil (7) à commande numérique assurée assistée par un ordinateur (CNC,9), le procédé comprenant une étape où, à partir d'une ébauche de pièce, on usine une surface de cette pièce, caractérisé en ce que:
- pendant un mouvement relatif entre ladite surface de la pièce et un appareil (5) de saisie 2D d'images par points permettant d'attribuer une valeur numérique à chacun desdits points, on scanne en l'enregistrant un profil de la surface de ladite pièce,
- via un post-traitement (15) avec un logiciel de reconstruction 3D, on reconstruit la surface réelle de la pièce dont le profil a été scanné,
- et on contrôle la surface scannée de la pièce, en comparant la surface réelle reconstruite avec une surface théorique numérisée de la pièce préalablement enregistrée.
Procédé pour contrôler ou usiner une surface d’une pièce
La présente invention concerne le contrôle dimensionnel de pièces de machine, notamment de turbomachine.
Il est depuis longtemps nécessaire de pouvoir contrôler de façon performante la fabrication de nombreuses pièces sur des machines-outils à commande numérique assurée par un ordinateur (CNC).
Ceci impose typiquement la prise de données géométriques sur la machine, ce qui est aujourd’hui une opération longue et la plupart du temps manuelle. Les méthodes se contentent en outre et en général de mesures entre deux opérations successives, telles deux phases d’usinage, sur un marbre ou via des machines à mesurer tridimensionnelle (MMT) qui permettent d'obtenir les coordonnées des points mesurés (palpés) sur une pièce mécanique.
Par ailleurs, certaines pièces sont sensibles à des déformations induites par la relaxation de contraintes résiduelles, lors des opérations d’usinage sur les machines-outils.
Tel est le cas de pièces forgées ayant subi un traitement thermique qui génère des contraintes dommageables à l’usinage.
Notamment dans le cadre de la fabrication de ces pièces et la simulation de certains procédés, des outils ont été développés, visant à prédire les déformations induites par la relaxation de ces contraintes résiduelles.
Pour valider ces outils ou en améliorer la précision, des données précises sur les déformations à l’usinage sont requises.
Sur marbre ou via des machines à mesurer tridimensionnelle (MMT) comme précité, il est difficile de déterminer l’origine des déformations entre deux phases d’usinage et après débridage de la pièce.
La répétabilité des prises de mesures manuelles est également difficile à réaliser.
Et les données obtenues sont difficilement comparables aux valeurs obtenues par simulation, ce qui est un frein au déploiement des outils vers les utilisateurs finaux.
Concernant les mesures MMT, qui sont plus précises que les mesures manuelles, elles sont en outre le plus souvent moyennées et ne permettent pas d’identifier l’ensemble des déformations de la pièce en trois dimensions (3D). Il n’y a donc pas d’informations sur la localisation des déformations, ce qui est problématique lorsque des planéités sont mesurées.
Aujourd’hui des problèmes de déformations à l’usinage existent sur plusieurs pièces à forte valeurs ajoutées. Un accès à des données géométriques fiables après chaque opération d’usinage et dans un temps rapide permettrait :
- d’une part de mieux comprendre les interactions entre la cartographie des contraintes internes des pièces, y compris des pièces forgées, et l’impact des efforts lors des usinages (par exemple efforts de coupe et/ou d’enlèvements de matière,
- et d’autre part de réduire les temps d'optimisation des gammes d’usinage.
Un but du procédé, ci-après présenté, de contrôle d’au moins une surface d’une pièce, sur une machine-outil CNC, est d’améliorer la situation face à ces problèmes et inconvénients.
Dans ce procédé, on va :
- à partir d’une ébauche de la pièce, usiner une surface de cette pièce,
- pendant un mouvement relatif entre ladite surface de la pièce et un appareil de saisie 2D (en deux dimensions) d’images par points permettant d’attribuer une valeur numérique à chacun desdits points, scanner en l’enregistrant un profil de la surface de ladite pièce,
- via un post-traitement avec un logiciel de reconstruction 3D (en trois dimensions), reconstruire la surface réelle de la pièce dont le profil a été scanné,
- et contrôler la surface scannée de la pièce, en comparant la surface réelle reconstruite avec une surface théorique numérisée de la pièce préalablement enregistrée.
Ainsi, on va pouvoir obtenir des informations et effectuer des contrôles performants, précis, rapides, reproductibles, en recourant à un système automatisé in situ (sur la machine-outil) de prise de cotes, sans contact, au cours de l’usinage, via la génération d’une représentation 3D réelle de la pièce.
Selon une autre caractéristique, il est prévu :
- pour contrôler la ou les pièces, de pouvoir si nécessaire fixer la ou les ébauches à une partie de la machine-outil, suivant un indexage que l’on enregistrera,
- et, après avoir reconstruit la surface réelle de la pièce, de localiser par rapport à l’indexage des déformations sur la surface réelle de la pièce reconstruite.
On pourra ainsi exploiter facilement les déformations en les localisant par rapport à un indexage connu de la pièce et mesurer leurs amplitudes localement, plutôt que de prendre les mesures sur le logiciel associé.
Dans certains cas, il pourra par ailleurs être utile de fixer l’appareil de saisie 2D d’images à un bras articulé et/ou robotisé. Cela élargira le champ des mesures possibles.
Outre ce qui précède, l’invention concerne aussi un procédé pour usiner au moins une surface de pièce précitée, selon le mode opératoire suivant :
- d’abord on devra disposer d’un modèle numérique tridimensionnel théorique d’usinage de la pièce ;
- puis, sur une première série de pièces tests, on mettra en œuvre le procédé de contrôle ci-avant présenté,
- si lesdits contrôles des surfaces scannées des pièces tests conduisent à des différences entre les surfaces réelles reconstruites et la surface théorique numérisée de la pièce préalablement enregistrée, on en déduira un modèle numérique tridimensionnel corrigé d’usinage de la pièce,
- et on appliquera alors le modèle numérique tridimensionnel corrigé à l’usinage d’une seconde série de pièces.
Ainsi, on va pouvoir, via des prises de mesure préalables, assurer une mise au point rapide et performante des conditions de fabrication industrielles. Par exemple en amont d’une fabrication de pièces en série, il va être possible d’identifier de possibles défauts sur des pièces tests et de corriger les conditions d’usinage avant le lancement de la fabrication en série.
La solution ici présentée pourrait permettre d’identifier, lors de l’usinage, les pièces avec des déformations supérieures à l’attendu et ainsi évaluer la répétabilité du processus d’usinage tel que défini initialement, en référence à la surface théorique numérisée de la pièce initialement enregistrée et/ou le modèle numérique tridimensionnel théorique d’usinage de la pièce.
On pourrait aussi songer à réaliser du monitoring d’usinage, intégré à la machine-outil. L’accès à ces données permettrait alors de mettre en place un usinage adaptatif prenant en compte des corrections d’usinage, donc les déformations qui ont pu les induire, ceci sans avoir à démonter la pièce.
En effet, sur le premier point, il est proposé, pour un usinage en plusieurs phases successives d’usinage, que, si ledit contrôle de la surface scannée de la pièce conduit à une différence entre la surface réelle reconstruite et la surface théorique numérisée de la pièce préalablement enregistrée, on en déduise un modèle numérique tridimensionnel théorique corrigé d’usinage de la pièce que l’on appliquera en liaison avec au moins une phase d’usinage ultérieure de ladite pièce.
En outre, pour usiner la pièce, on pourra donc brider l’ébauche sur la machine-outil, puis mettre en oeuvre le procédé de contrôle et d’usinage précité, y compris ladite phase d’usinage ultérieure de la pièce, sans débridage.
En tant qu’appareil de saisie 2D d’images, on pourra en particulier utiliser un profilomètre laser.
Parmi les avantages, on notera la performance et les mesures précises par réflexion. Ce genre de capteur est capable de mesurer à une fréquence de 64kHz avec une précision de l’ordre de 5 microns en Z.
En utilisant les données de la CNC (par exemple la vitesse de rotation d’une broche sur laquelle aura été bridée l’ébauche/la pièce à contrôler et/ou usiner) et des données de position de l’appareil de saisie 2D d’images fixé sur la machine, on pourra définir une fréquence d’acquisition permettant d’enregistrer des profils avec un pas constant pendant la rotation complète de la pièce.
Comme déjà mentionné, on pourra en particulier utiliser comme ébauche à contrôler et/ou usiner une pièce forgée.
II sera alors possible de visualiser en 3D et de mesurer, y compris suivant des axes privilégiés, les déformations de cette pièce in situ, sur une machine-outil après une opération ou une gamme d’usinage. Le système utilisera la combinaison des mesures de l’appareil de saisie d’images choisi et de certaines données CNC de la machine-outil pour si nécessaire reconstruire les surfaces réelles de la pièce.
En termes structurels, le dispositif utilisé comprendra donc :
- un appareil de saisie 2D d’images par points permettant d’attribuer une valeur numérique à chacun desdits points, pour scanner et enregistrer un profil de la surface de ladite pièce,
- des moyens de déplacement relatif entre une ébauche de la pièce à usiner et l’appareil de saisie 2D d’images, tous deux fixés sur la machineoutil,
- des moyens de post-traitement du profil scanné, pour :
- reconstruire la surface réelle de la pièce dont le profil a été scanné,
- et contrôler la surface scannée de la pièce, en comparant la surface réelle reconstruite avec une surface théorique numérisée de la pièce préalablement enregistrée.
Si l’appareil de saisie 2D d’images est un profilomètre à faisceau laser, l’environnement machine peut être trop agressif pour permettre son fonctionnement optimum, notamment du fait de la lubrification et des projections de copeaux liés à l’usinage.
Aussi est-il alors proposé que le dispositif comprenne un boîtier protecteur autour du profilomètre, avec:
- un écran de protection interposé entre le profilomètre et l’ébauche ou la pièce usinée, une fois fixée, l’écran de protection laissant passer la longueur d’onde du laser,
- et un obturateur mobile entre une position fermée qui protège l’écran de copeaux produits par l’usinage de la pièce et/ou de projections de fluides de coupe, et une position ouverte qui dégage l’écran et permet au faisceau laser d’atteindre la pièce fixée.
Si nécessaire, l’invention pourra être mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaître à la lecture de la description qui suit faite à titre d’exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est un schéma de principe du contrôle par scan d’une surface à usiner, sur un tour ;
- la figure 2 est un détail de la figure 1 ;
- la figure 3 est un schéma d’un dispositif de protection du profilomètre laser qui pourra être utilisé comme capteur pour scanner la/les pièces à contrôler et usiner ;
- la figure 4 est un schéma de principe identique à celui de la figure
1, mais sur une fraiseuse.
On a donc représenté, sur la figure 1 un schéma de principe opérationnel, dans un exemple où une pièce, ou son ébauche, 1, notamment de turbomachine, présente une surface 3 à contrôler, afin de définir si la pièce usinée sera apte à être installée sur une turbomachine, un objectif induit étant si possible de pouvoir usiner cette pièce de telle sorte que, si elle présente des défauts typiquement de déformations induites par la relaxation de contraintes résiduelles, ces déformations puissent être prises en compte lors d’une partie au moins des opérations d’usinage, afin que la pièce finie soit conforme.
Ainsi, typiquement sur une pièce issue d’une ébauche forgée, il sera possible d’absorber en cours d’usinage ou en deux phases (une phase préalable de mise au point puis une phase de fabrication en série) lesdites déformations induites, en corrigeant les données initiales de fabrication, après avoir utilisé de façon combinée les mesures d’un appareil 5 de saisie
2D d’images et de certaines données CNC de la machine-outil 7 sur laquelle a été fixée la pièce, ou son ébauche, 1, pour reconstruire les surfaces réelles de la pièce.
Monté sur la machine-outil 7, qui est une machine à commande numérique assurée par un ordinateur (CNC) 9, l’appareil 5 sera favorablement un appareil de saisie 2D d’images par points permettant d’attribuer une valeur numérique à chacun de ces points, pour scanner et enregistrer un profil de la surface 3 de ladite pièce
Outre l’appareil 5 de saisie d’images, le dispositif 11 de contrôle de la surface 3 de la pièce montée sur la machine-outil comprend:
- des moyens 13 de déplacement relatif entre l’ébauche ou I a pièce à usiner 1 et l’appareil 5 de saisie d’images, tous deux fixés sur la machine-outil,
- et des moyens 15 de post-traitement du profil scanné, pour :
- reconstruire la surface réelle de la pièce 1 dont le profil a donc été scanné,
- et contrôler la surface 3 scannée de la pièce, en comparant la surface réelle reconstruite avec une surface théorique numérisée de la pièce préalablement enregistrée.
Dans cet exemple, l’appareil de saisie d’images 5 est un profilomètre laser.
La machine-outil 7 est un tour.
Avant usinage la pièce, ou ébauche, 1, est fixée (bridée) à la broche 17 de cette machine, pour être ensuite usinée, avec un mouvement relatif au moins de rotation, autour de l’axe X, par rapport à au moins un outil d’usinage.
L’appareil de saisie d’images 5 est fixé au bâti fixe 19 de la machine, de sorte qu’ensemble ils appartiennent auxdits moyens 13 de déplacement relatif, avec le moteur 21 de mise en mouvement de la broche 17.
Comme le montre la figure 1, le faisceau 23 du profilomètre laser 5, en forme de trait et d’une certaine largeur suivant l’axe X, pointe sur la surface 3 à contrôler, autour de la position de la ligne focale suivant l’axe Z (plage de mesures± xx mm).
Le profilomètre mesure par réflexion un profil selon les axes X, Z.
Une fois le profilomètre en position vis-à-vis de la pièce 1, on va donc pouvoir obtenir une mesure du profil en Z sur la largeur du faisceau 23 et l’enregistrer à l’instant (t).
Pour faire fonctionner la machine 7, l’unité informatisée de commande numérique (CNC) 9 transmet au moteur 21 des consignes de mise en rotation, voire de translation, de la pièce 1. Via un codeur de position 25, l’unité CNC 9 obtient en retour au moins la position angulaire de la pièce autour de l’axe X, dans le temps.
En outre, l’unité CNC 9 pilote le fonctionnement du profilomètre laser 5, ou du moins déclenche les tops de début et de fin des captures de données sur la surface 3, suivant une fréquence 27 d’acquisition ou d’échantillonnage compatible avec les caractéristiques du profilomètre.
On a schématisé en 29 un exemple de profil scanné de la surface 3.
En se servant de la broche 17, des mesures de surface de la pièce sur 360° sont possibles, si cela est requis.
En utilisant les données de la CNC 9 sur la vitesse de rotation de la broche et sur sa position (ici angulaire), on aura pu définir une fréquence d’acquisition permettant d’enregistrer des profils avec, si cela est approprié, un pas constant pendant la rotation, par exemple une rotation complète de la pièce autour de l’axe X (exemple : 360 profils mesurés/scannés, avec un pas de 1° chacun).
Ainsi, pendant un mouvement relatif entre ladite surface 3 de la pièce et l’appareil de saisie 5, on va scanner en l’enregistrant en mémoire un profil de cette surface 3 visée de la pièce.
Il est alors possible, par les moyens 15 de post-traitement informatique du profil scanné, et via par exemple un logiciel de CAO, de reconstruire numériquement la surface réelle 10 de la pièce, suivant toute ou partie de sa superficie pouvant être scannée par l’appareil 5.
A l’étape 31, via une unité 32 de comparaison et son logiciel adapté intégrés à l’ordinateur (CNC) 9, on peut alors comparer la mesure du profil réel scanné de la pièce 1, toujours identiquement bridée, soit à la pièce usinée soit à la CAO théorique (ou tout autre logiciel de traitement approprié) ou encore au modèle 3D reconstruit numériquement.
On aura compris qu’on entend par CAO théorique, ou équivalent, des données numériques correspondant à la surface théorique numérisée de la pièce initialement définie et stockée en mémoire en vue de commander la machine-outil pour l’usinage théorique de la pièce.
La phase de contrôle de la surface scannée de la pièce est maintenant terminée, en tant que telle.
Ainsi, on dispose avec le procédé expliqué ci-avant, d’une méthode de contrôle numérique de la pièce 1 basée sur la comparaison du profil d’un modèle numérique tridimensionnel théorique correspondant à une pièce telle qu’initialement conçue et définie numériquement avec le profil scanné puis reconstruit en 3D d’une pièce 1 réelle, typiquement une pièce forgée puis usinée.
En particulier si, sur une ébauche forgée, des déformations ont été calculées et enregistrées, suite à une comparaison entre des données numériques précédentes stockées dans la CNC et des données numériques actualisées, ou réelles, scannées par l’appareil 5, on va pouvoir toutefois aussi, ou en alternative, exploiter ces données scannées de déformations captées sur la surface 3, en les localisant par rapport à un indexage connu, préenregistré, de la pièce et mesurer leur amplitude localement, sans avoir à prendre les mesures sur le logiciel associé, par exemple le logiciel de CAO.
Quant à l’utilisation de ce processus de contrôle dans le cadre de l’usinage des pièces, il pourra donc être mis en oeuvre de deux manières :
- soit au moins lors d’une phase tests ou de pré-série, avant des usinages série au cours desquels on appliquera un modèle numérique tridimensionnel corrigé si des variations de profil par rapport à un profil numérique initial ont été calculées et enregistrées,
- soit entre deux phases d’usinage, pour obtenir un processus d’usinages adaptatif, si à l’issue d’un premier usinage le contrôle de la surface scannée de la pièce conduit à une différence entre la surface réelle reconstruite et la surface théorique numérisée de la pièce préalablement enregistrée ; une correction du modèle numérique sera appliquée pour l’usinage ultérieur de ladite pièce.
Dans le premier cas :
- disposant dans l’unité CNC 9 du modèle numérique tridimensionnel théorique d’usinage de la pièce 1 (ou de son ébauche en début d’usinage), on va donc mettre en oeuvre sur une première série de pièces cet usinage et par ailleurs le procédé de contrôle par scan précité,
- ensuite, si lesdits contrôles des surfaces scannées de ces pièces 1 tests conduisent à des différences entre la surface réelle reconstruite de chaque pièce et la surface théorique de la pièce numérisée lors de sa conception, on va en déduire informatiquement un modèle numérique tridimensionnel corrigé d’usinage des pièces,
- et on appliquera ce modèle numérique tridimensionnel corrigé à l’usinage des pièces ultérieurement usinées selon ce modèle.
Dans le second cas :
- disposant toujours, en début d’usinage, dans l’unité CNC 9 du modèle numérique tridimensionnel théorique d’usinage de la pièce 1 (ou de son ébauche en début d’usinage), on va donc mettre en oeuvre sur elle la ou les premières phases d’usinage et par ailleurs le procédé de contrôle par scan précité,
- ensuite, si ledit contrôle de la surface scannée de la pièce conduit donc à une différence entre la surface réelle reconstruite et la surface théorique de la pièce numérisée lors de sa conception, on va en déduire informatiquement un modèle numérique tridimensionnel théorique corrigé d’usinage de la pièce que l’on va appliquer en liaison avec au moins une phase ultérieure d’usinage de cette pièce, de préférence sans débridage de la pièce.
Avec un profilomètre conventionnel, la fréquence d’acquisition couplée au mouvement de la broche doit permettre d’obtenir un profil numérique de la pièce 1 tous les degrés (soit 360 mesures) en moins d’une minute sans avoir à démonter la pièce.
II ressort de ce qui précède qu’outre la prise de mesure pour une mise au point, le procédé de l’invention permet d’identifier lors de l’usinage les pièces des déformations supérieures à un seuil prédéterminé et ainsi d’évaluer la répétabilité du processus d’usinage initialement défini (surface théorique de la pièce numérisée lors de sa conception, en considérant que la surface identifiée est alors la surface totale de la pièce à usiner). Il y a possibilité de réaliser un contrôle de l’usinage, intégré à la machine-outil 7.
L’accès à ces données permet donc aussi de mettre en place un usinage adaptatif pour réduire les déformations enregistrées, sans avoir à démonter la pièce.
Sur la figure 2, qui ne reprend qu’une partie de la figure 1, le bras 33 qui relie l’appareil 5 au bâti fixe 19 de la machine est supposé fixé en position de visée, pour ne pas bouger pendant l’usinage, et permettre ainsi aux moyens 15 de post-traitement de fournir et enregistrer dans le temps la position du capteur 5 par rapport au centre de la broche, ici l’axe X. Il est alors possible via une simple soustraction de connaître le diamètre (ou rayon) des surfaces scannées comme le montre la figure. De fait :
- on peut mesurer via le capteur 5 et enregistrer la distance D1 (ici en Z) entre le profilomètre et l’axe de rotation X,
- le profilomètre scanne ensuite ledit profil en Z de la pièce, de sorte qu’on on peut calculer la distance D2 entre la distance en Z entre le profilomètre et ledit profil en Z de la pièce,
- connaissant l’épaisseur de la pièce (par exemple via le modèle numérique tridimensionnel théorique de la pièce issue d’une CAO) on peut donc en déduire la position D3 en Z d’un endroit enregistré de la surface de la pièce par rapport à l’axe de rotation X.
On peut aussi disposer d’un point de référence sur la broche ou sur le montage pour étalonner les mesures en X et en Z
Pour d’autres cas de figure, le bras 33 pourrait être articulé et/ou robotisé pour qu’au lieu de ne mesurer qu’une surface, l’appareil ou capteur 5 scanne la pièce 1 entièrement et permette de générer, via le posttraitement 15, un modèle 3D complet de cette pièce.
Sur la figure 3, on a schématisé la protection du profilomètre à faisceau laser 5 dans un boitier 35 associé au dispositif 11 et disposé autour du profilomètre.
Le boitier 35 est pourvu, ou associé à:
- un écran 37 de protection interposé entre le profilomètre et l’ébauche ou la pièce 1, une fois fixée
- et un obturateur 39 mobile entre une position fermée qui protège l’écran notamment de copeaux produits par l’usinage de la pièce et/ou de projections de fluides de coupe, et une position ouverte qui dégage l’écran 37 et permet au faisceau laser d’atteindre la pièce fixée.
L’écran 37 transparent de protection sera choisi pour laisser passer la longueur d’onde du laser (de couleur bleu de préférence qui est moins sensible aux variations de températures.
L’obturateur pourra être ouvert en mode « mesure » entre deux phases d’usinage et par exemple après « essorage » de la pièce 1 par une mise en rotation rapide de la pièce pendant un temps donné.
D’autres machines-outils qu’un tour 7 peuvent être concernées par l’invention. Sur l’exemple de la figure 4, les pièces et moyens correspondant à ceux du mode de réalisation précédent ont été repérés avec leur numérotation augmentée de 100.
Ainsi, par exemple sur la fraiseuse 107 schématisée figure 4 voit-on, maintenue par une bride 117, une pièce ou son ébauche 101 présentant une surface 103 à contrôler, afin de déterminer, après avoir utilisé de façon combinée les mesures de l’appareil 105 de saisie 2D d’images et certaines données issues de l’ordinateur CNC 109 de commande de la machine-outil pour reconstruire les surfaces réelles de la pièce, les données initiales de fabrication sont à corriger.
Le dispositif 11 de contrôle de la surface 103 comprend encore des moyens 113 de déplacement relatif entre l’ébauche ou la pièce à usiner 101 et l’appareil 105 de saisie d’images, tous deux fixés sur le bâti 107 de la machine, et les moyens 115 de post-traitement du profil scanné.
Au fur et à mesure de la translation le long de l’axe X de la surface 103 à contrôler, la saisie de son profil par l’appareil 105 va s’opérer (faisceau 123).
Pour faire fonctionner la machine 107, l’unité informatisée 105 de 5 commande numérique (CNC) transmet au moteur 121 des consignes de mise en mouvement de la pièce 1 suivant ici l’axe X. Via le codeur de position 125, l’unité CNC 109 obtient en retour la position dans le temps de la pièce suivant l’axe X, par rapport à une position de référence (position initiale, typiquement). L’unité CNC 9 déclenche les tops 126 de début et de fin des captures de données sur la surface 103, suivant une fréquence 127 d’acquisition. Le profil 129 de la surface 103 de la pièce est ainsi scanné.
Via les moyens 115 de post-traitement informatique la surface réelle 110 de la pièce peut alors être reconstruire numériquement.
Et en utilisant de nouveau l’unité 132 de comparaison et les données 15 disponibles dans l’ordinateur (CNC) 109 via et les moyens 115 de posttraitement, on peut ensuite comparer la mesure du profil réel scanné de la pièce, toujours bridée, soit à la pièce usinée soit à la CAO théorique (ou tout autre logiciel de traitement approprié) ou encore au modèle 3D reconstruit numériquement.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé pour contrôler au moins une surface (3,103) d’une pièce, sur une machine-outil (7,107) à commande numérique assurée par un ordinateur (CNC,9,109), le procédé comprenant une étape où, à partir d’une ébauche de pièce (1,101), on usine une surface de cette pièce, caractérisé en ce que :
    - pendant un mouvement relatif entre ladite surface (3,103) de la pièce et un appareil (5,105) de saisie 2D d’images par points permettant d’attribuer une valeur numérique à chacun desdits points, on scanne en l’enregistrant un profil de la surface de ladite pièce,
    - via un post-traitement (15,115) avec un logiciel de reconstruction 3D, on reconstruit la surface réelle de la pièce dont le profil a été scanné,
    - et on contrôle la surface scannée de la pièce, en comparant la surface réelle reconstruite avec une surface théorique numérisée de la pièce préalablement enregistrée.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1 où :
    - pour contrôler la ou les pièces, on fixe la ou les ébauches à une partie de la machine-outil, suivant un indexage que l’on enregistre,
    - et, après avoir reconstruit la surface réelle de la pièce, on localise par rapport à l’indexage des déformations sur la surface réelle de la pièce reconstruite.
  3. 3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, où on fixe l’appareil (5,105) de saisie 2D d’images à un bras articulé et/ou robotisé.
  4. 4. Procédé pour usiner au moins une surface d’une pièce sur une machine-outil (7,107) à commande numérique assurée par un ordinateur (CNC), le procédé comprenant des étapes où :
    - on dispose d’un modèle numérique tridimensionnel théorique d’usinage de la pièce;
    - sur une première série de pièces tests, on met en oeuvre le procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications précédentes,
    - si lesdits contrôles des surfaces scannées des pièces tests conduisent à des différences entre les surfaces réelles reconstruites et la surface théorique numérisée de la pièce préalablement enregistrée, on en déduit un modèle numérique tridimensionnel corrigé d’usinage de la pièce,
    - et on applique le modèle numérique tridimensionnel corrigé à l’usinage d’une seconde série de pièces.
  5. 5. Procédé pour usiner, en plusieurs phases successives d’usinage, au moins une surface (3,103) d’une pièce sur une machine-outil à commande numérique assurée par un ordinateur (CNC), le procédé comprenant des étapes où :
    - on dispose d’un modèle numérique tridimensionnel théorique d’usinage de la pièce ;
    - sur au moins une pièce, en liaison avec l’une au moins des phases d’usinage, on met en oeuvre le procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 3,
    - si ledit contrôle de la surface scannée de la pièce conduit à une différence entre la surface réelle reconstruite et la surface théorique numérisée de la pièce préalablement enregistrée, on en déduit un modèle numérique tridimensionnel théorique corrigé d’usinage de la pièce que l’on applique en liaison avec au moins une phase d’usinage ultérieure de ladite pièce.
  6. 6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes où, en tant qu’appareil (5,105) de saisie 2D d’images, on utilise un profilomètre laser.
  7. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6 où, pour usiner la pièce, on bride l’ébauche sur la machine-outil (7,107) et on met en oeuvre le procédé selon la revendication 1 et ladite phase d’usinage ultérieure de la pièce, sans débridage.
  8. 8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, où on utilise comme ébauche une pièce forgée.
  9. 9. Dispositif pour contrôler au moins une surface d’une pièce sur une machine-outil (7,107) ayant une commande numérique assurée par un ordinateur (CNC), le dispositif comprenant:
    - un appareil (5,105) de saisie 2D d’images par points permettant d’attribuer une valeur numérique à chacun desdits points, pour scanner et enregistrer un profil de la surface de ladite pièce,
    - des moyens (13,113) de déplacement relatif entre une ébauche de la pièce à usiner et l’appareil de saisie 2D d’images, tous deux fixés sur la machine-outil,
    - des moyens (15,115) de post-traitement du profil scanné, pour :
    - reconstruire la surface réelle de la pièce dont le profil a été scanné,
    - et contrôler la surface scannée de la pièce, en comparant la surface réelle reconstruite avec une surface théorique numérisée de la pièce préalablement enregistrée.
  10. 10. Dispositif selon la revendication 9, où :
    - l’appareil (5,105) de saisie 2D d’images est un profilomètre à faisceau laser,
    - et le dispositif comprend un boîtier protecteur (35) autour du profilomètre, avec:
    - un écran (37) de protection interposé entre le profilomètre et l’ébauche ou la pièce usinée, une fois fixée, l’écran de protection laissant passer la longueur d’onde du laser,
    - et un obturateur (39) mobile entre une position fermée qui protège l’écran de copeaux produits par l’usinage de la pièce et/ou de projections de fluides de coupe, et une position ouverte qui dégage l’écran et permet au faisceau laser d’atteindre la pièce fixée.
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