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…)
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Métrologie de formes complexes
contextes d'utilisation
/
domaines d'application
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– contrôle de l'esthétique, reflets, régularité de
courbure… méthodes optiques ou tactiles
– Points de références d'assemblage / pièces voisines…
palpage mécanique
« Designer »
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– Comparaison à forme de référence
– Besoin de précision
– Respect des normes
Contrôle géométrique et dimensionnel
(Delcam: PowerInspect) (Metris: Focus)
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– 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)
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Acquisition des points sur MMT
"mécanique"
• Palpeur sphérique
• pointe sèche
• palpeur « Lemoine » Corps « déformable »
Tête "Renishaw" MPH (Measuring Probe Head)
Palpeur à déclenchement
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Palpeur à déclenchement : Principe
Tête "Renishaw"
Sur MMT mécanique : précision 5mm
Ressort de tarage
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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
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Flexion du stylet sous l'effort de
mesure
• Diagramme polaire de précourse :
• La flexion varie comme…
– (longueur du stylet)3
– (diamètre du stylet)-4
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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
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Précourse :
quelques diagrammes réels
1 mm 3.5 mm 4.5 mm
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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
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Mesure sur site...
Exemple du bras FaroArm
Précision 80mm sur 1,80m
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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
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Photogrammétrie
Nombreux calculs itératifs de trigonométrie 3D
précision difficile à obtenir
http://fr.wikipedia.org/wiki/Photogramm%C3%A9trie
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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
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Avec une source de lumière…
• position de la source connue,
• position des points de vues calibrée
• lumière structurée
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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)
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Connaître la position du scanner ? (par rapport à l’objet)
Bras support poly-articulé
(Faro) (Metris; Hexagon Metrology)
(Cognitens; Hexagon Metrology)
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Connaître la position du scanner ? Pastilles fixes sur la pièce
(HandyScan)
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Connaître la position du scanner ? Pastilles fixes « sur » la pièce
(HandyScan)
(images Alain Bernard))
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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]
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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
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Scanner portable à lumière blanche
http://www.creaform3d.com/fr/solutions-de-metrologie/scanners-3d-a-main-portables-goscan-3d
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Scanner portable à lumière blanche
http://www.creaform3d.com/fr/solutions-de-metrologie/scanners-3d-a-main-portables-goscan-3d
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Contrôle géométrie, contrôle qualité
(CRT Morlaix)