Métrologie de formes complexes

Philippe MARIN Ingénierie de Produits Mars 2014

Métrologie de formes complexes

• Contextes, objectifs

• Technologies disponibles,

• Problèmes soulevés,

Pour la v2015 : Ajouter (ou remplacer autre chose ?) les calculs de

triangulation (scan laser ou pastilles), et des éléments d’évaluation de la

précision d’un scan laser selon bras, optique laser, capteur CCD, etc.

Ajouter aussi le principe de Kinect (voxels, marching cube, etc…)



contextes d'utilisation

/

domaines d'application


– contrôle de l'esthétique, reflets, régularité de

courbure… méthodes optiques ou tactiles

– Points de références d'assemblage / pièces voisines…

palpage mécanique

« Designer »


– Comparaison à forme de référence

– Besoin de précision

– Respect des normes

Contrôle géométrique et dimensionnel

(Delcam: PowerInspect) (Metris: Focus)


– grand nombre de points… mesure laser ou optique

– construction CAO à partir du nuage de points

• opération complexe !

– copie de la forme par usinage ou fabrication additive

• éventuellement sur polyèdre

"Reverse Engineering" (copie de forme)


http://www.youtube.com/watch?v=hvvXYXlS50U



Mesure par contact


Acquisition des points sur MMT

"mécanique"


Acquisition des points sur MMT

"mécanique"

• Palpeur sphérique

• pointe sèche

• palpeur « Lemoine » Corps « déformable »

Tête "Renishaw" MPH (Measuring Probe Head)

Palpeur à déclenchement


Palpeur à déclenchement : Principe

Tête "Renishaw"

Sur MMT mécanique : précision 5mm

Ressort de tarage


Palpeur à déclenchement :

Effort d'accostage • L'effort de mesure est proportionnel au tarage du palpeur

(F : 0,08 à 0,15N), et varie selon la direction d'accostage

Et toutes valeurs intermédiaires

pour d'autres orientations


Flexion du stylet sous l'effort de

mesure

• Diagramme polaire de précourse :

• La flexion varie comme…

– (longueur du stylet)3

– (diamètre du stylet)-4


Flexion du stylet : quelques chiffres

• Soit un stylet de L=30mm, d=3mm, en acier

• Effort de déclenchement : F=0,1N

• Flèche du stylet : f=1,1mm

• Stylet de L=50mm, f=1,1*(5/3)3=5,1mm

• Stylet de L=50mm, d=1,5mm

f=5,1*24=81mm


Précourse :

quelques diagrammes réels

1 mm 3.5 mm 4.5 mm


Pénétration de la touche dans la pièce

• pièce en alliage d'aluminium,

• Bille d=2mm, tarage à F=0,1N,

• erreur de pénétration d=1,7mm

• varie avec racine cubique de 1/R

• bille de diamètre 6mm : d= 1,2mm

• pointe sèche, d estimé 0,05mm : d=6mm


Mesure sur site...

Exemple du bras FaroArm

Précision 80mm sur 1,80m



Mesure sans contact


Mesure Optique


Photogrammétrie

(TRITOPCMM)

Scan possible de très grands objets (à l’origine usage de photographie aérienne)

http://www.herve-laurent.com/skipper/actualites/photogrammetrie-

courbe-stabilite-vor70.xhtml

http://sans.jean.free.fr/PHOTOgRAMMETRIE.htm

• Un appareil photo est déplacé,

• Les clichés sont comparés 2 à 2

• 6 points communs sont identifiés

• Les positions de prises de vue par rapport à l’objet sont

évaluées

• Les positions 3D des autres points communs sont calculées

http://fr.wikipedia.org/wiki/Photogramm%C3%A9trie

http://www.herve-laurent.com/skipper/actualites/photogrammetrie-courbe-stabilite-vor70.xhtml









http://sans.jean.free.fr/PHOTOgRAMMETRIE.htm


Photogrammétrie

Nombreux calculs itératifs de trigonométrie 3D

précision difficile à obtenir

http://fr.wikipedia.org/wiki/Photogramm%C3%A9trie


Photogrammétrie

http://www.mainecrea.com/3D/photogrammetrie_3D.php

Reconstitution d’un menhir

http://sintegra.fr/modelisation-par-photogrammetrie-et-

lasergrammetrie-du-site-archeologique-de-cimiez-nice/

http://etiennerallion.com/portfolio/photogrammetrie/

Informations : Géométrie + couleurs

http://www.mainecrea.com/3D/photogrammetrie_3D.php

http://etiennerallion.com/portfolio/photogrammetrie/


123D-Catch

Sensibilité à l’éclairage et aux reflets


Avec une source de lumière…

• position de la source connue,

• position des points de vues calibrée

• lumière structurée


Mesure Optique « laser »

Caméra

Distinguer la précision de mesure du nombre de points acquis

Précision (~0,1mm)

Acquisition rapide (dizaines de minutes)

+ temps de traitement des données

(30’ à quelques heures)


Connaître la position du scanner ? (par rapport à l’objet)

Bras support poly-articulé

(Faro) (Metris; Hexagon Metrology)

(Cognitens; Hexagon Metrology)


Connaître la position du scanner ? Pastilles fixes sur la pièce

(HandyScan)


Connaître la position du scanner ? Pastilles fixes « sur » la pièce

(HandyScan)

(images Alain Bernard))


Scanner « low cost » : Kinect


D’un point de vue de

la précision

dimensionnelle :

superposition décalage

maximum de 2 cm.

Scanner « low cost » : Kinect Scan 3D laser plus

détaillé, mais présente

plus de trous.

[TP Antoine Robinet]


Scanner portable à lumière blanche

http://www.creaform3d.com/

Acquisition simultanée de la géométrie et des couleurs

Génération d’un maillage texturé

Possibilité d’impression 3D couleur directe

• Projection d’une lumière structurée

(lignes, quadrillage, qrcode, aléatoire)

• Pas de laser, pas de bras support, pas de

pastille de positionnement

http://www.creaform3d.com/fr/solutions-de-metrologie/scanners-3d-a-main-portables-goscan-3d








(images Alain Bernard))

Tomographie



Contrôle…


Contrôle géométrie, contrôle qualité

(CRT Morlaix)

../Scanning/CRT Morlaix - Tomographie Rx Fonderie alu.avi.mp4

../Scanning/CRT Morlaix - Contrôle 3D par numérisation.mp4


Présentation des résultats


Présentation des résultats

Contrôle par analyse de section, tolérances par couleurs et informations sur des point particuliers

Métrologie de formes complexes

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