WO1990012277A1 - 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

Procede et dispositif de mesurage profilometrique de large echelle et leurs applications a la mesure de l'etat de surfaces de forme quelconque Download PDF

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WO1990012277A1
WO1990012277A1 PCT/FR1990/000239 FR9000239W WO9012277A1 WO 1990012277 A1 WO1990012277 A1 WO 1990012277A1 FR 9000239 W FR9000239 W FR 9000239W WO 9012277 A1 WO9012277 A1 WO 9012277A1
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sensor
axis
roughness
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PCT/FR1990/000239
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Jacques Bielle
Jean Mignot
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Institut Superieur D'etat De Surface (I.S.E.S.)
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/20—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring contours or curvatures, e.g. determining profile
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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    • G01B7/34—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for large-scale profilometric measurement and their applications for measuring the state of surfaces of any shape.
  • skate-probe systems see standard NF E-05 0512. They allow mechanical filtering of surface irregularities of relatively fine pitch, eliminating the curvature.
  • This differential capture method has the disadvantage of interacting with irregularities in large pitch surfaces, called undulations by standards.
  • the skate-feeler system can, depending on the skate-feeler distance, either double the amplitudes of the undulations, or. cancel them.
  • a capture reference external to the surface to be measured it is constituted by a plane reference surface on which the sensor moves in a straight line.
  • the roughness of the interior or exterior surfaces of the axial parts poses measurement problems as a function of the orientation of the direction of the streaks or patterns of surfaces.
  • the streaks can be oriented according to the generators or according to the guidelines; mixed cross directions being possible.
  • Exploration of an axile part generator implies that the exploration path is parallel to a generator.
  • the probe explores an elliptical arc whose shape deviation very quickly limits the exploration length, in particular for small radii of curvature.
  • the profilometry which refers to a high quality rotating spindle can be envisaged for parts whose directors are the most approximate images of a perfect circle
  • the problem of capturing the irregularities of the directors arises as soon as the deviations in shape have a value that exceeds the probe's exploration power.
  • To this must be added the difficulties of centering the guidelines with respect to the capture reference constituted by the axis of rotation of the spindle.
  • Parts, such as small diameter wires, must be coated in a body harder than the material constituting the wire, then cut and, after polishing the actual cuts, observed under an optical or scanning electron microscope. Such destructive methods do not make it possible to follow over time the transformation of the state of surfaces subjected to a function.
  • a contact or non-contact probe has a dimensional measuring stroke capable of delivering, depending on its displacement in X, exploration values in Y lying between two limits A and B
  • This manual preparation operation represents a significant part of the measurement time of a trajectory, moreover, each time that the trajectory is changed, it may be necessary to repeat this adjustment, in particular at high amplifications.
  • a measurement scale equal to approximately 4 times this value, ie 4 micrometers.
  • 4 - 1 3 micrometers left. Any movement of the part to measure another trajectory implies that the new position of the surface to be measured does not cause an inclination of the surface greater than 3 micrometers, otherwise there is saturation of the signal in the measurement scale, or it must limit the length of exploration.
  • a method and a device for displacement by sliding, in one or two perpendicular directions, on a reference surface, of a mobile support capable of receiving accessories such as a part, a sensor or a tool.
  • the method consists in exerting, on this mobile support, distributed forces, oriented from bottom to top, determined so that the sum of these forces is less than the weight of the assembly made up of this support and its accessories.
  • the displacements in the case of * profilometric measurement, are adapted according to the operation to be carried out, using the accessories, along the Z axis.
  • the measurements are carried out by placing the part to be checked on a support table secured to the measuring device. For large parts, the measurements are made by placing the device directly on the part to be checked.
  • the mobile support is supported, by means of jacks and rolling means, on the upper face of mobile slides.
  • Said movable support comprises, on its underside, at least one shoe with a low coefficient of friction value, coming to bear on the reference surface.
  • Adjustable alignment devices are supported against the movable slides.
  • This mobile support includes discharge cylinders which are indirectly supported on a frame. The force corresponding to the sum of the independent forces of each cylinder must be less than that exerted by the weight of the mobile support and its accessories, so as to minimize the difference between the sliding force at the start and the friction force displacement in any direction on a plane and to limit, in the displacement reference frame, Y, Z, the deviations of the geometric positions of a sensor or a tool.
  • a particular motor and reduction gear drive this mobile support in translation along X.
  • a second motorization is provided to allow translation along Y.
  • the present invention aims to remedy the situation mentioned above by proposing a method and a device making it possible: to describe, with a stroke probe limited in Z, the successive slopes constituting the curves, concave or convex, of a profile measured in the possibilities of access of the probe to the real profile, to remove the part of time represented by the current operation of preparation of the measurement, called planing, in. making the surface to be measured parallel to the collection reference by simple application of the discrete method of large scale, to reduce the displacement in Z, and, consequently, the duration of the measurement and to calculate the mean line of the measured profile.
  • the method according to the invention which interactively combines the discrete method of large-scale profilometric measurement with the three-dimensional profilometric measurement method described in French patent application No. 87 12582, and which makes it possible to reconstruct the most measured image approximate a real profile from the discrete exploration, in a direction X or in a plane X, Y, of a succession of segments li or surfaces whose size depends on the limits of exploration of the sensor, c ' that is to say of the local curvature of the surface and of the amplification used, consisting in making a stop after travel of each segment of the real profile, in evaluating the n successive measurement values, n being between 3 and 10, and to determine the average of the n measured values, to carry out a test to know the position of the probe in its measurement scale, to move the sensor along a Z axis when the limit of the measurement range is reached, continue the process until the value of the programmed evaluation length is reached, read the new value delivered by the sensor and carry out, at this new position, the old value
  • the part For the measurement of the roughness on axial parts, having guide deviations greater than the range, for measuring a sensor, the part is rotated, segment of circle by segment of circle, then, as soon as 'a deviation in the form of circularity places the probe out of its measurement scale, to replace the said probe therein by a more or less Y or Z movement, to separate, by filtering, the roughness of. the form error, calculating the mean line of the profile, removing the first harmonic from the offset, then reconstructing the circular profile.
  • a rotation by segment is communicated to the screw and, as soon as the sensor leaves its measurement scale, the sensor is moved along the Z axis to be replaced in the scale of measurement, to reconstitute, by treatment, the developed helicoid, in order to obtain, after filtration, the roughness of the undulation which it carries.
  • the probe tip is placed on the axis of the thread.
  • the spindle is inclined at an angle corresponding to the angle of the cone.
  • two of the three reference points are located on a side which is oriented parallel to an axis of displacement X or Y and the treatment of the differences measured in Z on the three points of the part allows the display on a value screen for which each previously identified press must be modified, respectively.
  • the measuring device allowing the implementation of the method, is characterized in that it comprises a nut, adjustable in height relative to a discharged plate sliding on a reference plane in XY, connected by a thin steel blade to a carriage carrying a sensor, resting on a reference surface support, and in that the surface of the part to be explored by the sensor probe comes into contact with the latter by the Z movement of a vertical displacement unit.
  • the sensor carrying carriage bears on the reference surface support by means of bearing surfaces made up of magnets covered with a thin layer of an anti-friction material.
  • the anti-friction material constituting the thin layer with which the magnets are covered, is polytetrafluoroethylene (P.T.F.E.).
  • an accessory mainly consisting of a graduated base supporting three adjustable points located at the vertices of an equilateral triangle, on which rests a circular table, positioned laterally with respect to the 'graduated base by means of a spherical pinnule ensuring immobilization on two degrees of freedom, while rotation around the axis of the spherical pinnule ensures, at said circular table, a degree of freedom.
  • the adjustable support points each consist of a ball located at the end of a nut screwed to the upper part of a stud, fixed to the upper part of the graduated base.
  • the circular table has a vee groove, centered on the axis of rotation of said circular table.
  • Axile parts are driven via a rotating spindle, via a step-by-step gearmotor.
  • the rotating spindle is positioned relative to the reference surface by pressing on it by one of its sides, when the probe is arranged parallel to the axis of the workpiece, or by means of feet, when the probe is arranged perpendicular to the axis of the workpiece.
  • the advantages obtained thanks to this invention are mainly characterized in that the double requirement of large measurement range and high sensitivity is satisfied by the change of coordinates operated by software, in order to increase the measurement capacity of the device and thereby eliminating all the errors generated by a mechanical displacement of the sensor, by completely eliminating the imprecision of the latter.
  • Monitoring the general shape of the part has sufficient sensitivity for suitable frequency filtering to give access to faults of low amplitude and high frequency representing the roughness; several successive filterings can be carried out on very disturbed profiles.
  • a roughness measurement can even be performed on an elliptical contour due, for example, to a misalignment of the axis of a cylinder relative to the movement of the movable cross member of the profilometer, since a digital filtering method is then used to separate the roughness from the ripple.
  • the device according to the invention is transformed into a device for measuring the roughness of cylindrical parts, even having large deviations from circularity; as is the case in particular on drawn wires or on cylindrical parts where the roughness is predominant, such as, for example, on rods coated with varnish, paint, cement, glue, rubber, etc. for which the attachment property is essential.
  • FIG. 1 represents a front perspective view of the device in use for measuring the roughness of a curved surface
  • FIG. 2 represents a side view, in section, of the probe attachment system
  • - Figure 4 represents the steps of measurement using the sensor
  • - Figure 5 represents a top view of a rotating assembly for control of axial parts
  • FIG. 6 represents an elevation view of an assembly allowing the roughness measurement of a screw
  • FIG. 7 represents a sectional view of a planing device
  • - Figure 8 shows a schematic view of a probe allowing the concave surface measurement, such as that materialized by an internal thread
  • - Figure 9 represents the decomposition of the variation range of the digital signal and the principle of software connection
  • - Figure 10 represents the signal delivered compared to the position of the probe
  • - Figure 11 represents the displacement of the point of the probe, on the surface, during a vertical displacement of this one
  • FIG. 12 represents an example of application of the method to measuring the roughness of a ball
  • FIG. 13 represents the roughness corresponding to the application example given in FIG. 12
  • FIG. 14 represents the diagram of the automation of the reading of parallel profiles
  • - Figure 15 represents the automation of the taking of data on a part of any shape
  • - Figure 16 represents the diagram of the statement of successive profiles with passage from a sample to another
  • FIG. 17 shows the gaps existing in two positions of a swan neck feeler.
  • the device which allows the application of the measurement method according to the invention comprises a discharged plate 1 sliding on a plane in X, Y.
  • a thin steel blade 2 ensuring the connection between a nut 3 and a carriage 4 carrying a sensor 5.
  • a vertical displacement unit 7 ensures the contact of the surface to be explored 6 with the sensor of the sensor 5.
  • a support 8 of the reference surface 10 is placed on a table 9.
  • Figures 2 and 3 show the sensor carrier carriage 4, which moves on the reference surface 10 consisting of a plan of hardened-hardened steel and prowled by means of three bearing surfaces 110, each consisting of a magnet 111 covered with a thin layer 112 of PTFE
  • this represents a sensor 5, the end of which has a measuring power which is a function of the amplification used and of the mechanical characteristics ⁇ x sensor.
  • Beta slope of the profile is referred to the direction of movement -X, + X, each value of the length
  • each profile segment measured describes the general direction of the profile slope in the X, Y axis system, as well as that of its geometric irregularities.
  • the large scale process it is thus possible to describe, with a probe of stroke limited in Y, the successive slopes constituting the concave or convex curves of a measured profile and, this, in the possibilities of access of the probe to the real profile.
  • the senor is moved by means of a stepping motor, according to a discretization segment li, the length of which is defined by the user as a function of the geometric nature of the surface, with stop after traversing each segment li of the real profile, evaluation of n successive measurement values and average of these measured values taken with respect to this * average, test to know the position of the probe in its measurement scale AB.
  • the sensor is moved in Z to be replaced in its measurement range, the process continues until the value of the programmed evaluation length is reached.
  • the processing of the information captured on each length 1 makes it possible to connect them successively and to reconstruct the measured profile, image of the real profile over the evaluation length.
  • the calculation of the parameters of the measured profile can then begin in accordance with French standard NFE-05-052.
  • FIG. 7 represents an accessory making it possible to make the surface to be measured parallel to the collection reference, by using the large scale.
  • This accessory allows you to place the part on three supports located at the vertices of an equilateral triangle; the position of the probe being identified with respect to these three points using a sphere; said accessory consisting mainly of a graduated base 120, supporting three adjustable supports i30 located at the vertices of an equilateral triangle, of a circular table 140, bearing on the three adjustable supports 130, positioned laterally with respect to a base graduated 120 by means of a spherical pinnule 15 ensuring immobilization on two degrees of freedom, while there remains at said circular table 14 only one degree of freedom consisting of rotation around the axis of pinnule 15.
  • two of the three points are located on a side which is oriented parallel to an axis of displacement X or Y.
  • This arrangement makes it possible to treat the problem as that of the theodolite feet adjustment. First two points, allowing to materialize a straight line which can be confused with an infinity of planes and, then, the third to select one of these planes.
  • Said nuts 131 being screwed to the upper part of a stud 133 with a fine pitch (0.5 mm) fixed to the upper part of the graduated base 120.
  • the general direction of the surface to be measured is, by this means, made parallel to the collection surface.
  • This vee 141 being centered on the axis of rotation, it is therefore possible to place a generator parallel to the X or Y axis. Note that the circular table 140 is reversible in order to be able to obtain the immobilization of three degrees of freedom.
  • the offset of the vertices along the axis X XI gives the value by which the graduation 121 must be rotated in order to align the axis of the vee 141 and the capture axis X XI.
  • This operation can be carried out directly by palpating, in vee 141, two sections also distant from the center of pinnule 15.
  • This accessory is placed on the mobile or fixed table of the large-scale three-dimensional profilometer shown in Figure 1.
  • a sample of wire 16 is thus thus located on a rotating spindle 17 driven by a step-by-step geared motor 18.
  • the spindle is rotated segment of circle by segment of circle.
  • the mean line of the profile can thus be calculated, the first harmonic of the offset removed and the circular profile reconstituted.
  • the probe 19 is located on a screw thread 20, a rotation is given, by segment, to the spindle. Each time the probe leaves its measurement scale, the large scale process makes it possible to move the sensor in Z to replace it in its measurement scale.
  • the treatment makes it possible to reconstitute the helicoid developed and to filter it to obtain the roughness and the undulation which it carries.
  • This gooseneck feeler can be used for grooves in ball bearings, gear teeth, grooves in seals, etc. 24
  • the spindle will be inclined at the angle of the cone.
  • This type of probe essential for measurement on a large scale, eliminates the need for software corrections when measuring concave surfaces such as grooves in bearings.
  • Figure 17 allows you to view the differences between two positions of the gooseneck probe and to perform the following comparative calculations:
  • d 0.39 micrometer; which is negligible compared to the diameter of the carbide grains of a very fine steel for high precision bearings like the 100C6 remelted under vacuum.
  • the minimum diameter of the carbide grains is of the order of 2 micrometers, which is greater than 5 times the value of the slip.
  • Said probe radius R has, on average, a value of 5 micrometers of radius of curvature which covers, in contact deformation, an area substantially equal in value.
  • FIGS. 5 1, 2 and 3 it is noted that if in the large scale process the sensor can be raised or lowered to discreetly explore a profile, by elements of compatible probe length with the sensor measurement scale, there is also another solution, which consists in raising and lowering the part, which makes it possible to keep the sensor fixed in Z by resting on a reference surface that is as close as possible to the part to be measured and resting on the same vibratory foundation, by acting to ⁇ _5 reduce the vibratory chain to the strict minimum, thus making move on the said reference surface a minimum of weight: that is to say that of the mounted sensor on a light support. It is therefore possible to envisage high amplification measurements in
  • the surface to be explored comes into contact with the probe 30 by the movement Z of a vertical displacement unit
  • the support 8 of the reference surface 10, placed on the table 9, can be adjusted to a height of convenience; the setting of the nut 3 being associated in parallel, so as not to cause deformation of the thin blade 2.
  • the magnets 111 stick the support carriage 4 to the reference surface 10 and the layer 112 of P.T.F.E. allows sliding.
  • the bond strength is constant.
  • connection by thin blade 2 is an example, other flexible connections and without influence on the measurements Z can be envisaged.
  • a sensor If a sensor must not move in a magnetic field, it can move with the magnetic field since it is the variation of flux in the coils which induces currents and that, in this case, there is none. Magnetic ranges can be used.
  • the device and method according to the invention can have multiple industrial applications in the field of surface texture measurement.
  • the free surface of mechanical parts very often has a shape which differs from a plane. It is particularly to this type of surface and in particular to those which do not have a simple geometric shape, that this device is intended.
  • Measuring the condition of surfaces by two-dimensional profilometry comes down to evaluating the intersection curve of the surface with a plane perpendicular to it. If the curve obtained is different from a straight line, traditional devices will generally not have sufficient dynamics to perform this measurement.
  • the device and method according to the invention allow the general shape of the part to be monitored with sufficient sensitivity for suitable frequency filtering to give access to faults of low amplitude and of high frequency: roughness.
  • An example of application of the large scale principle to the measurement of the roughness of a ball is presented in FIGS. 12 and 13 in which discontinuities have been identified by the letters a and b.
  • a numerical filtering makes it possible to separate, from the experimental profile, the part specific to the shape.
  • Digital filtering can be developed, based on known methods. For example, rectangular, triangular or Gaussian windows can be used. We can emphasize the interest brought by the device and the method according to the invention in the knowledge of roughness at the base of the tooth: area where ruptures can start from surface defects of too large an amplitude.
  • the method of moving from one line of the "image" to the next line is similar to that used when automating a profilometer.
  • An additional condition is however introduced here, imposing the necessity of a return, at each end of line C and F (figure 4), on the origin of this line B and E, in order to find the exact altitude of this point . It is, in fact, from this altitude that the first point of the next line will be identified.
  • This method makes it possible to get rid of any errors caused by the vertical displacements encountered along the profile.
  • An example of movement of the probe along two successive lines of a three-dimensional survey is given in FIG. 14, with indication of the points A, B, C, D, E, F and G of passage of the sensor. All the precision surface condition measurements operate by difference of the coast measured by the probe with that of an external reference to the surface. This reference is never, a priori, parallel to the general direction of the profile when the latter is a straight line.
  • the large-scale device by avoiding saturation of the signal by increasing the measurement range, very often makes it possible to eliminate the planing or, at the very least, to limit it.
  • FIG. 9 illustrates the preceding assertion.
  • the surface would have required a time-consuming and time-consuming preliminary planing.
  • a profilometric reading is generally not sufficient to correctly measure the surface condition of a mechanical part.
  • a series of parallel profiles is often necessary.
  • a French standard (CNOMO) recommends the need to make at least three measurements on the same part. These three measurements are automatically programmable. If the result of these three measurements (tested using one or more surface condition parameters measured) shows too great a dispersion compared to the setpoint, one or more additional measurements can be requested.
  • This methodology recommended in this standard, can be carried out without any operator intervention thanks to the device and the method according to the invention.
  • the possibility offered by the system to get rid of the defect in the shape of the part authorizes automatic measurements, by programming the trajectory of the probe tip when switching from one profile to another profile, or of a sample. to another.
  • FIG. 15 shows the passage from one profile to the next profile on a part having a defect in shape by proceeding as follows:
  • the stop is effective when the signal delivered by the probe (zero when in the air) reaches approximately the middle of the measurement range.
  • FIG. 16 gives an example of the trajectories followed, with indication of the points J, K, L and M relating to the second sample.
  • the measurement of the roughness on the generator of a cylindrical part normally requires perfect alignment of the axis of revolution of the cylinder with respect to the movement of the movable cross member of the profilometer. If this alignment is not respected, the recorded average line, instead of being straight, takes the form of a portion of ellipse.
  • the device and the method according to the invention make it possible to follow this elliptical contour without leaving the measuring range.
  • a digital filtering method is used to then separate roughness and waviness. When a piece of circular section is rotated about an axis passing through the center. This center does not generally coincide with the real center of the circle. The rotation of the part then causes a parasitic movement of the probe tip which is superimposed on the actual roughness profile.
  • the device and the method according to the invention make it possible to monitor the profile, whatever the quality of the centering of the part with respect to its real axis.
  • the elimination, from the recorded profile, of the curve due to the only eccentricity is carried out, as previously, by digital filtering.
  • the device initially intended for measuring the surface conditions of parts on average planes becomes a device for measuring roughness on cylindrical parts.
  • the device and method according to the invention by their capacity to carry out roughness measurements on surfaces having significant shape defects, allow, in the present case, the roughness measurement on cylindrical parts having large deviations from circularity; this is particularly the case for drawn wires, or on cylindrical parts where roughness is predominant, this is the case for rods coated with varnish, paint, cement, glue for which the bonding property is predominant, as has been said above.
  • Certain parts may present obstacles. This is the case, for example, of a splined shaft or of a shaft comprising a key housing, of a blade collector of an electric motor, etc.
  • the device and method according to the invention allow the passage, without external intervention, from one level to another, regardless of the magnitude of the elevation.
  • the tip of the sensor itself being the instrument for measuring its own position, there will be automatic descent (or ascent) of the probe until a signal is obtained which indicates the encounter with the surface (case of a background of fluting) or the arrival on a summit.
  • the algorithm of the large-scale process used involves first of all the division into three zones.
  • the digital range described by the probe is assumed here to vary from the value 0 to the value 4095 (digitization on 12 bits). If alpha represents the numerical value below which the delivered signal is no longer linear and 4095-alpha that above which this same defect is possible, the control of the vertical displacement of the probe will then take place according to the following diagram:
  • the large scale algorithm will be as follows

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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

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) étant posé sur la table (9).

Description

Procédé et dispositif de mesurage profilométrique de large échelle et leurs applications à la mesure de l'état de surfaces de forme quelconque.
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.
La surface libre des pièces mécaniques, ou autres, présente très souvent une forme qui diffère d'un plan.
Pour aborder ce problème de mesurage, les pro ilomè rès d'état de surfaces usuels utilisent des systèmes patin - palpeur (voir norme NF E- 05 052). Ils permettent le filtrage mécanique des irrégularités de surfaces de pas relativement fin, en éliminant la courbure.
Cette méthode différentielle de captage présente l'inconvénient d'entrer en interaction avec les irrégularités de surfaces de grands pas, nommées ondulations par les normes.
Le système patin-palpeur peut, en fonction de la distance patin-palpeur, soit doubler les amplitudes des ondulations, soit. les annuler.
Pour éviter cette distorsion des profils mesurés, les utilisateurs choisissent, le plus souvent, une référence de captage extérieure à la surface à mesurer, elle est constituée par une surface de référence plane sur laquelle se déplace en ligne droite le capteur.
De par cette construction, les profilomètres traditionnels d'état de surfaces ne possèdent pas une dynamique suffisante pour 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 pouvoir d'exploration de l'ordre de 4 millimètres, avec comptage des valeurs des déplacements par interférométrie LASER, implique des bras de palpeurs de grande longueur pour ne pas avoir un écart de perpendicularité du palpeur trop conséquent.
Elle conduit à calculer une correction de la position du palpeur en fonction de l'inclinaison du bras porte- palpeur et, à chaque mise en service du profilomètre, à un étalonnage de la position d'horizontalité dans l'échelle de mesure à partir 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 possibles.
Dans le cas d'une orientation suivant les génératrices, il faut explorer les profils de surfaces 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 rapidement 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, plus les longueurs d'exploration sont limitées ^ il en est de même en fonction de l'amplification sélectionnée.
L'exploration d'une génératrice de pièce axile implique que la trajectoire d'exploration soit parallèle à une génératrice.
Si cette condition n'est pas assurée, le palpeur explore un arc d'ellipse dont l'écart de forme limite très rapidement la longueur d'exploration, en particulier pour les faibles rayons de courbure.
Actuellement, avec les méthodes et moyens connus, l'exploration par profilométrie des irrégularités des surfaces gauches est, soit entachée de distorsions par les systèmes patin -palpeur , soit limitée à des longueurs d'exploration qui ne présentent aucun intérêt d'informatio .
Compte-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 posent pour les surfaces en développantes des flancs de dents, les courbes de raccordement des fonds et des flancs de dentures, les surfaces des patins de culbuteurs, les becs de cames, les gorges circulaires, les joints toriques ou à lèvres, les répliques de peaux humaines ou les surfaces de prothèses, pour les dents ou le squelette, les cols de bouteilles, etc.
Si la profilométrie qui se réfère à une broche tournante de haute qualité peut être envisagée pour des pièces dont les directrices sont des images les plus approchées d'un cercle parfait, le problème 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 par rapport à la référence de captage constituée par l'axe de rotation de la broche.
Des pièces, comme les fils de petit diamètre, doivent être enrobées dans un corps plus dur que le matériau constituant le fil, puis coupées et, après polissage des coupes réelles, observées au microscope optique ou électronique à balayage. De telles méthodes destructives ne permettent 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", publiée dans le "Journal of •raanufacturing Systems" vol. 6, n° 3 de 1987 sous le titre "Range expansion and automation of a classical profilometer", 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 possible, par une méthode discrète, d'utiliser le procédé de la large échelle pour 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 comprise entre A et B, c'est-à-dire à la course utile du palpeur ; la succession des explorations discrètes de la pente étant alors raccordée informatiquement pour reconstituer l'image mesurée la plus approchée de la succession de pentes réelles.
La précision de cette méthode discrète dé mesurage dimensionnel est seulement fonction de celle du capteur, c'est-à-dire de sa linéarité et de son hystérésis, elle ne dépend pas de la précision du déplacement du capteur, chaque fois qu'il se déplace pour retrouver son pouvoir d'exploration situé entre ses deux limites A , B.
On connaît aussi, par le brevet japonais JP-A-62.226.008, une méthode de mesure tridimensionnelle en profil contrôlé d'une surface quelconque, qui a uniquement pour but de réduire les temps de mesurage des profils de forme par la méthode discrète, en recherchant, tout d'abord, un profil approximatif permettant une approche rapide du palpeur, suivie d'une avance, lente jusqu'au point de contact et, ceci, de façon répétitive, jusqu'à exploration totale du profil. Mais, avec cette méthode, c'est le capteur support de palpeur qui monte ou descend pour replacer le palpeur dans son échelle de mesure. Les incréments de changement de position du capteur sont fonction de la valeur de la pente du profil et, de ce fait, variables en longueur. Cependant, lorsque le capteur n'est pas 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 capteur ; ainsi, avec un bras col de cygne de 50 millimètres et pour 5 micromètres de montée, il se produit un déplacement axial de la pointe du palpeur de 25/10.000 de micromètres et, pour 25 micromètres de montée, 6,25/1.000 de micromètres.
Sur les appareils actuellement commercialisés, lorsque l'on n'utilise pas de système patin-palpeur, il faut oriente--*, par ' réglage manuel, la référence de captage parallèlement à la direction générale du profil réel que l'on veut capter, afin que le profil mesuré soit contenu dans l'échelle de mesure.
Cette opération de préparation manuelle représente une part importante du temps de mesurage d'une trajectoire, de plus, chaque fois que l'on change de trajectoire, on peut avoir à reprendre ce réglage, en particulier aux hautes amplifications.
En pratique, 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 mesurage, il nous reste 4 - 1 = 3 micromètres. Tout déplacement de la pièce pour mesurer une autre trajectoire implique que la nouvelle position de la surface à mesurer n'entraîne pas 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'exploratio . On connaît aussi un procédé et un dispositif de déplacement par glissement, suivant une ou deux directions perpendiculaires, 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 répartis, 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 accessoires.
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 disposant la pièce à 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 pièce à contrôler.
Le support mobile prend appui, par 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 patin à faible valeur de coefficient de frottement, venant en appui sur la surface de référence. Des dispositifs d'alignement réglables prennent appui contre les glissières mobiles. Ce support mobile comprend 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 départ et l'effort de frottement de déplacement dans une direction quelconque sur un plan et à limiter, dans le référentiel de déplacement , Y, Z, les écarts de positions géométriques d'un capteur ou d'un outil. Un moteur et un réducteur particuliers entraînent ce support mobile en translation selon X. Une deuxième motorisation étant prévue pour permettre une translation selon Y.
On comprend, qu'en utilisant comme accessoires une table à déplacement micrométrique et un palpeur, on puisse effectuer des mesures profilométriques bidimensionnelles et tridimensionnelles, dont la précision serait fonction de la précision du mode de construction et de la mise en oeuvre du capteur.
La présente invention vise à remédier à la situation évoquée plus haut en proposant un procédé et un dispositif permettant : de décrire, avec un palpeur de course limitée en Z, les pentes successives constituant les courbes, concaves ou convexes, d'un profil mesuré dans les possibilités d'accès du palpeur au profil réel, de supprimer la part de temps représentée par l'actuelle opération 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 plus 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 taiile dépend des limites d'exploration du capteur, c'est-à-dire de la courbure locale de la surface et de l'amplification utilisée, consistant à effectuer un arrêt après parcours de chaque segment du profil réel, à évaluer les n valeurs successives de mesurage, n étant compris entre 3 et 10, 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 capteur selon un axe Z lorsque la limite de la plage de mesurage est atteinte, à poursuivre le processus jusqu'à ce que la valeur de la longueur d'évaluation programmée soit atteinte, à lire la nouvelle valeur délivrée par le capteur et à effectuer, à cette nouvelle position, l'ancienne valeur lue avant déplacement vertical, c'est-à-dire lorsque cette valeur est exacte, puis à traiter les informations captées sur chaque longueur, afin de les raccorder numériquement et d'éliminer les causes d'erreurs, pour reconstituer le profil mesuré, qui est l'image du profil réel sur la longueur d'évaluation, se caractérise principalement 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 amplitude et de haute fréquence, en ce que les mesures tridimensionnelles sont réalisées par balayage de la surface par une série de profils parallèles, 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, et en ce ue 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.
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, segment de cercle par segment 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, par filtrage, la rugosité de. l'erreur de forme, à calculer la ligne moyenne du profil, à retirer la première harmonique de 1'excentration, puis à reconstituer le profil circulaire. Pour le mesurage de la rugosité de surfaces en hélice, une rotation par segment est communiquée à la vis et, dès que le capteur sort de son échelle de mesurage, le capteur est déplacé selon l'axe Z pour être replacé dans l'échelle de mesurage, pour reconstituer, par traitement, l'hélicoïde développée, afin d'obtenir, après filtration, la rugosité de l'ondulation qu'elle porte.
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.
Dans le cas des filetages coniques, la broche est inclinée selon un angle correspondant à l'angle du cône.
Selon une forme particulière du procédé, deux des trois points de référence 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 respectivement modifier chaque appui préalablement repéré.
Le dispositif de mesurage, permettant la mise en oeuvre du procédé, est caractérisé en ce qu'il comporte une noix, réglable en hauteur par rapport à une platine déchargée glissant sur un plan de référence en X Y, reliée par une lame d'acier mince à un chariot porteur d'un capteur, prenant appui sur un support de surface de référence, et en ce que la surface de la pièce à explorer par le palpeur du capteur vient en contact de celui-ci par le mouvement en Z d'une unité verticale de déplacement. Le chariot porteur du capteur prend appui sur le support de surface de référence par 1'intermédiaire de portées constituées d'aimants recouverts d'une couche mince d'un matériau antifriction.
Le matériau antifriction, constituant la couche mince dont sont recouverts les aimants, est 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 par rapport à l'embase graduée par l'intermédiaire d'une pinnule sphérique assurant l'immobilisation sur deux degrés de liberté, alors que la rotation autour de l'axe de la pinnule sphérique assure, à la dite table circulaire, un degré de liberté.
Selon un mode particulier de réalisation du dispositif selon l'invention, 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 l'embase graduée.
La table circulaire comporte une rainure en vé, centrée sur l'axe de rotation de la dite table circulaire.
Les pièces axiles sont entraînées par l'intermédiaire d'une broche tournante, par l'intermédiaire d'un moto- réducteur pas-à-pas. La broche tournante est positionnée par rapport à la surface de référence par 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 disposé 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 pièce a une sensibilité suffisante pour qu'un filtrage en fréquence approprié, donne accès aux défauts de faible amplitude et de haute fréquence représentant la rugosité ; plusieurs filtrages successifs pouvant être effectués sur des profils très perturbés.
Une mesure tridimensionnelle étant réalisée pratiquement par balayage de la surface par une série de profils parallèle, le passage de deux à trois dimensions ne pose aucun problème, puisque seule une excellente précision de positionnement est exigée. L'opération fastidieuse du dégauchissage est très limitée, voire, dans certains cas, totalement supprimée.
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 profilomètre, puisqu'une méthode numérique de filtrage est utilisée ensuite pour séparer la rugosité de l'ondulation.
Ainsi, la possibilité offerte par ce procédé et ce dispositif de s'affranchir du défaut de forme d'une pièce autorise des mesures automatiques par programmation 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 seμle 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, par exemple, sur les tiges revêtues de vernis, de peinture, de ciment, de colle, de caoutchouc, etc.. pour lesquelles la propriété d'accrochage est primordiale.
Certaines pièces, de forme généralement cylindrique, présentant des obstacles ou des discontinuités, tels que, par exemple, 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 passer, sans intervention extérieure, d'un niveau à un autre, quelle que soit l'importance de la dénivelée. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre de diverses applications du procédé et du dispositif selon l'invention, données à titre d'exemples 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 axiles,
- 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 coupe 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 par un filetage intérieur, - la figure 9 représente la décomposition 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 palpeur, 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 représente 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 passage 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 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 une table 9.
Les figures 2 et 3 représentent le chariot porte-capteur 4, lequel se déplace sur la surface de référence 10 constituée d'un plan en acier cémenté-trempé et rôdé par 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 capteur 5, dont l'extrémité a un pouvoir de mesurage qui est fonction de l'amplification utilisée et des caractéristiques mécaniques φx 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 0) 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 bêta.
Lorsqu'on arrive en limite de course du palpeur, soit en - AB/2 ou + AB/2, ce qui correspond à une longueur In, il est possible d'arrêter le déplacement en X et de déplacer le capteur en + Y ou - Y, pour ramener le palpeur à l' origine 0 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 possible, par traitement, de raccorder les segments 1 de profil mesuré pour décrire la géométrie du profil réel.
En fonction du pouvoir d'exploration du palpeur, chaque segment de profil mesuré porte 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 possibilités d'accès du palpeur au profil réel.
Dans la pratique, le capteur est déplacé par l'intermédiaire d'un moteur pas-à-pas, selon un segment li de discrétisation, dont la longueur est définie par 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 pour connaître la position du palpeur dans son échelle de mesurage AB.
NOTA : Dans l'échelle de mesurage AB il est réservé 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 processus 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-05- 052.
La figure 7 représente un accessoire permettant de rendre la surface à mesurer parallèle à la référence de captage, 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 appuis réglables i30 situés aux sommets d'un triangle équilatéral, d'une table circulaire 140, en appui sur les trois appuis réglables 130, positionnée latéralement par rapport à une embase graduée 120 par l'intermédiaire d'une pinnule sphérique 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 pinnule 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 problème comme celui 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 par 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, par ce moyen, rendue parallèle à la surface de captage.
En conséquence, pour les pièces planes, le déplacement en Z, 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 part, et parallèles à la direction de captage en Y, d'autre part, il a été réalisé, 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 degrés de liberté.
Le plus facile est de faire coïncider la génératrice avec l'axe X XI 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.
Il 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 échelle :
- 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 pinnule 15, il reste alors à aligner l'arête du dièdre parallèlement à la référence de captage, à partir des indications données par le calculateur. L'opération est rendue plus facile en plaçant un point d'appui sous l'arête du vé.
Le décalage des sommets suivant l'axe X XI donne la valeur dont il faut faire tourner la graduation 121 pour aligner l'axe du vé 141 et l'axe de captage X XI.
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 placé sur la table mobile ou fixe du profilomètre de large échelle tridimensionnel représenté à la figure 1.
II est donc possible, par ce moyen, d'appliquer le procédé de la large échelle au mesurage de la rugosité sur des pièces axiles possédant des écarts de forme de directrices qui sont supérieurs à la 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 particulier ceux de petits diamètres, il était quasiment impossible d'avoir une information sur les écarts géométriques d'état de surfaces des directrices du produit, (en particulier pour les petits fils, sauf en les enrobant, en les coupant et en observant optiquement leur coupe.)
En se rapportant à la figure 5, on remarque qu'un échantillon de fil 16 est donc ainsi situé sur une broche tournante 17 entraînée par un moto-réducteur pas-à-pas 18.
La broche est entraînée en rotation segment de cercle par segment de cercle.
En utilisant le même processus que celui décrit en large échelle, dès qu'un écart de forme de circularité place le palpeur hors échelle de mesurage, il est replacé dans celle-ci par mouvement + ou - Y (ou Z suivant convention) du capteur. Le traitement permet de séparer, par filtrage, la rugosité de l'erreur de forme.
La ligne moyenne du profil peut être ainsi calculée, la première harmonique de 1'excentration retirée et le profil circulaire reconstitué.
En se rapportant maintenant à la figure 6, on remarquera que, pour le mesurage de la rugosité de 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 segment, 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'hélicoïde développée et de la filtrer pour obtenir la rugosité et 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 plus, 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 utilisable pour les gorges de roulements à billes, les pieds de dentures d'engrenages, les gorges de joints, etc. 24
Pour le cas particulier des filetages coniques, on inclinera la broche à l'angle du cône.
Ce type de palpeur, indispensable au mesurage dans la large échelle, permet de ne pas avoir à réaliser des corrections par 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, pour R = 80 mm (ou 80 000 micromètres) HI = 0,25 mm (ou 250 micromètres).
On trouve d = 0.39 micromètre ; ce qui est négligeable par comparaison avec le diamètre des grains de carbure d'un acier très fin pour roulements de haute précision comme le 100C6 refondu sous vide. Le diamètre mini des grains de carbure est de l'ordre de 2 micromètres, ce qui est êupérieur 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 5 1, 2 et 3, on remarque que si dans le procédé de la large échelle on peut faire monter ou descendre le capteur pour explorer discrètement un profil, par éléments de longueur de palpage compatibles avec l'échelle de mesure de capteur, il existe aussi une 0 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 τ_5 réduire la chaîne 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. Il est donc possible d'envisager des mesurages de haute amplification dans
2o de bonnes conditions (x 100 000 sans patin palpeur).
Ce résultat est obtenu en utilisant la platine déchargée 1, glissant sur le plan de référence en X et Y, une lame d'acier mince 2 entre la noix 3 et le chariot 25 porteur 4 de capteur 5 qui se déplace 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 30 par le mouvement Z d'une unité verticale de déplacement
Pendant le déplacement en X, Y le procédé de la large échelle s'applique par déplacement de la surface en
35 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 provoquer 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. (Bn X ou Y les valeurs des pas moyens sont en général 10 à 20 fois supérieures aux valeurs des profondeurs relevées en Z) .
II est évident que la qualité du déplacement de la platine 1 influence directement la précision du mesurage en X et Y. Le dispositif représenté à la figure 1 assure une grande précision en ce domaine, puisque les incertitudes de tangage et de roulis sont, à 250 mm de la référence de glissement, inférieures au micromètre.
La liaison par lame mince 2 est un exemple, d'autres liaisons souples et sans influence sur les mesures Z peuvent être envisagées.
Si un capteur ne doit pas se déplacer dans un champ magnétique, il peut se déplacer avec le champ 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 portées magnétiques peuvent être utilisées.
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 présente très souvent une forme qui diffère d'un plan. C'est particulièrement à ce type de surface et notamment à celles qui ne présentent pas une forme géométrique simple, que ce dispositif s'adresse.
Les appareils traditionnels à captage mécanique, ne possédant 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 l'ordre 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 opéré par logiciel afin d'augmenter la capacité de mesure de l'appareil initial. Le principe est rappelé sur les figures 9, 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 supposée numérisée sous 12 bits (c'est-à-dire de 0 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 présenté 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 par profilométrie bidimensionnelle revient à l'évaluation de la courbe d'intersection de la surface avec 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 mesure. Le dispositif et le procédé selon 1'invention permettent le suivi de la forme générale de la pièce avec une sensibilité suffisante pour qu'un filtrage en fréquence approprié donne accès aux défauts de faible amplitude et de Jiaute fréquence: la rugosité. Un exemple d'application du principe de la large échelle à la mesure de la rugosité d'une bille est présenté sur les figures 12 et 13 sur lesquelles des discontinuités ont été repérées par les lettres a et b.
Si la forme générale de la pièce est circulaire, ou répond plus généralement à une équation pouvant se mettre sous la forme d'un polynôme de degré n, un filtrage numérique permet de séparer, du profil expérimental, la partie spécifique à la forme. Le filtrage numérique peut être développé, 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 perturbés.
Une mesure tridimensionnelle étant réalisée, pratiquement par balayage de la surface par une série de profils parallèles, le passage de deux à trois dimensions ne pose aucun problème 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, imposant la nécessité 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 premier point de la ligne suivante. Cette méthode permet de s'affranchir des éventuelles erreurs provoquées par les déplacements verticaux rencontrés le long du profil. Un exemple de mouvement 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 passage du capteur. Toutes les mesures d'état de surfaces -de précision 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 approximations 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 procédés et les dispositifs existants, la surface aurait nécessité un dégauchissage préalable fastidieux et consommateur de temps.
Un relevé profilométrique n'est, en général, pas suffisant pour mesurer correctement 1'état de surfaces d'une pièce,mécanique. Une série de profils parallèles est souvent nécessaire.
Une norme française (CNOMO) préconise la nécessité de faire trois mesures au minimum sur une même pièce. Ces trois mesures sont programmables automatiquement. Si le résultat de ces trois mesures (testé à l'aide de l'un ou de plusieurs paramètres d'état de surfaces mesurés) montre une dispersion trop grande par 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, par programmation de la trajectoire de la pointe du palpeur lors du passage d'un profil à un autre profil, ou d'un échantillon à un autre.
La figure 15 montre le passage 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 perpendiculaire au premier profil afin d'atteindre la verticale de l'extrémité du deuxième profil. De E à F retour à la verticale de l'origine du nouveau profil.
De F à G descente sur l'échantillon pour le relevé du profil G H„
De H à I retour à la verticale, puis, à partir de I, déplacement perpendiculaire au second profil, afin d'atteindre la verticale de l'origine d'un troisième profil... Il 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 appréciée la hauteur dont il faut soulever le palpeur pour assurer un passage 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 nécessite normalement un parfait alignement de l'axe de révolution du cylindre par rapport au mouvement de la traverse mobile du profilomètre. Si cet alignement n'est pas respecté, la ligne moyenne enregistrée, au lieu d'être droite, prend la forme d'une portion d'ellipse. Le dispositif et le procédé selon l'invention permettent de suivre ce contour elliptique 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 circulaire est entraînée en rotation autour d'un axe passant par le centre. Ce centre ne coïncide généralement pas avec le centre réel du cercle. La rotation de la pièce entraîne alors un mouvement parasite de la pointe du palpeur qui se superpose au profil réel de rugosité. Le dispositif et le procédé selon 1'invention permettent le suivi du profil, quelle que soit la qualité du centrage de la pièce par rapport à son axe réel. L'élimination, à partir du profil enregistré, de la courbe due à la seule excentration est réalisée, comme précédemment, par filtrage numérique.
On peut remarquer que, dans le cas d'utilisation d'une broche d'entraînement de la pièce en rotation, l'écart de concentricité, aussi bien que le battement axial se traduira, sur le profil enregistré par le palpeur, par la superposition au profil de rugosité d'un profil parasite d'ondulation. 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 planes, se transforme en appareil de mesure de rugosité sur des pièces cylindriques.
Le dispositif et le procédé selon l'invention , par 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 de gros écarts de circularité ; c'est le cas notamment de fils tréfilés, ou sur des pièces cylindriques où la rugosité est prépondérante, 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 nécessiterait la mesure séparée sur les deux niveaux distincts, impliquant une double intervention de l'opérateur et un double dégauchissage. Le dispositif et le procédé selon l'invention permettent 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 du 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 partage en trois zones. La plage numérique décrite par le palpeur est supposée ici varier de la valeur 0 à la valeur 4095 (digitalisation sur 12 bits). Si alpha représente la valeur numérique en dessous de laquelle le signal délivré n'est plus linéaire et 4095-alpha celle au- dessus de laquelle ce même défaut est possible, la commande du déplacement vertical du palpeur aura lieu alors suivant le schéma suivant :
DEBUT
Cas Z
Z < alpha : alors arrêt mouvement X et déplacement vertical ramenant le signal vers le milieu de l'échelle (déplacement
Z-)
Z > 4095-alpha : alors arrêt mouvement X et déplacement vertical Z+ 4095-alpha >= Z >= alpha : pas de mouvement
Z ; plage normale de mesure.
Fin cas
Z = Z+ offset
FIN
36
L'algorithme de large échelle sera le suivant
DEBUT
Figure imgf000038_0001
FIN 37
Quant à l'algorithme de balayage en trois dimensions utilisé, ce sera :
DEBUT
Figure imgf000039_0001
FIN

Claims

RevendJnations
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, Y d'une succession de segments li ou de surfaces dont la taille dépend des limites d'exploration du capteur, c'est-à-dire de la courbure locale de la surface et de l'amplification utilisée, consistant à effectuer un arrêt après parcours de chaque segment li 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 capteur selon un axe Z lorsque la limite de la plage de mesurage A B est atteinte, à lire la nouvelle valeur délivrée par le capteur et à effectuer, à cette nouvelle position, l'ancienne valeur lue avant déplacement vertical, c'est-à- dire, lorsque cette valeur est exacte, à poursuivre le processus 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, 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 amplitude et de haute fréquence, en ce que les mesures tridimensionnelles sont réalisées par balayage de la surface par une série de profils parallèles, 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, et 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.
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, segment de cercle par segment 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, par filtrage, la rugosité de l'erreur de forme, à calculer la ligne moyenne du profil, à retirer la première harmonique de 1'excentration puis à reconstituer le profil circulaire.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour le mesurage de la rugosité de surfaces en hélice, il consiste à communiquer une rotation par segment à la vis et, dès que le capteur sort de son échelle de mesurage, à déplacer le dit capteur selon l'axe Z pour le replacer dans son échelle de mesurage, à reconstituer, par traitement, l'hélicoïde développée, puis à la filtrer pour obtenir la rugosité de l'ondulation qu'elle porte.
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. Procédé selon les revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que, dans le cas des filetages coniques, la broche est inclinée selon un angle correspondant à l'angle du cône.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux des trois points de référence 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 respectivement modifier chaque appui préalablement repéré.
7. Dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une noix (3), réglable en hauteur par rapport à une platine déchargée (1), glissant sur un plan de référence en X Y, reliée par 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 par le palpeur du capteur (5) vient en contact de celui-ci par le mouvement en Z d'une unité verticale de déplacement (7).
8. Dispositif de mesurage selon la revendication
7, caractérisé en ce que le chariot porteur (4) du capteur (5) prend appui sur le support de surface de référence (10) par l'intermédiaire déportées (110) constitués d'aimants (111) recouverts d'une couche mince d'un matériau antifriction (ll2).
9. Dispositif de mesurage selon la revendication
8, caractérisé en ce que le matériau antifriction, constituant la couche mince (112) dont sont recouverts les aimants (111), est du polytétrafluoréthylène (P. .F.E. ) .
10. Dispositif de mesurage selon la revendication 7 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 appuis réglables (130) situés aux sommets d'un triangle équilatéral sur lesquels repose une table circulaire (140), positionnée latéralement par rapport à 1'embase graduée (120) par l'intermédiaire d'une pinnule sphérique (15) assurant l'immobilisation sur deux degrés de liberté, alors que la rotation autour de l'axe de la pinnule sphérique (15) assure à la dite table circulaire (140) un degré de liberté.
11. Dispositif de mesurage selon la revendication 10, 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).
12. Dispositif de mesurage selon la revendication 10, caractérisé en ce que la table circulaire (140) comporte une rainure en vé (141), centrée sur l'axe de rotation de la dite table circulaire.
13. Dispositif de mesurage selon la revendication 7, caractérisé en ce que les pièces axiles sont entraînées par l'intermédiaire d'une broche tournante de section carrée (17), par l'intermédiaire d'un moto-réducteur pas-à-pas (18).
14. Dispositif de mesurage selon la revendication 13, caractérisé en ce que la broche tournante (17) est positionnée par rapport à la surface de référence (10) par 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 (21) lorsque le palpeur est disposé perpendiculairement à l'axe de la pièce.
15. Application du procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 et du dispositif selon l'une des revendications 7, 13 ou 14 au mesurage de la rugosité de pièces axiles, présentant des stries parallèles à leur axe.
16. Application selon la revendication 15 aux produits tréfilés, étirés ou brochés.
17. Application selon l'une des revendications 15 ou 16 au mesurage de la rugosité de fils de petit diamètre.
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