Qu’est ce qu’une MMT ?

Les techniques de mesure spatiale existent depuis bien avant les débuts de l’ère industrielle, mais si l’on se rapporte à ce qui nous semble être les vrais débuts de l’ère de la mesure tridimensionnelle permettant le contrôle systématique ou périodique de pièces, poussé par une prise de conscience d’amélioration nécessaire de la qualité des process de fabrication (diminution des rebuts, limitation des ajustages, échange standard de pièces, … ), nous pouvons alors considérer que les premières machines sont apparues au cours des années 1960, principalement sous la forme de machines à portiques, à pont ou à col de cygne.

1962 : la société italienne DEA met au point la première Machine à Mesurer Tridimensionnelle dans un garage de BORGO SAN PAOLO près de TURIN.

Dix ans plus tard, la société Carl ZEISS présente l’UMM500 : équipée d’un palpeur universel, d’un calculateur et d’une commande numérique, elle marque une évolution fondamentale dans ce qui fait aujourd’hui la M.M.T. moderne, telle que nous la connaissons.

Bien entendu, depuis les années 70 ces machines ont largement évolué que ce soit sur le plan mécanique, électronique et informatique, mais le principe reste le même : un capteur à déclenchement ou statique permettant de mesurer un point sur n’importe quel type de surface, un outil informatique autorisant des calculs puissants pour le calcul de cotes et l’édition de résultats facilement exploitables.

Nous devons l’invention du premier palpeur à déclenchement en 1970 à un anglais, David MAC MURTRY, ingénieur chez ROLLS-ROYCE. Trois ans plus tard, il fonde, avec M. John DEER, la société RENISHAW, afin de produire ce palpeur de façon industrielle.

Dans ce chapitre, nous parlerons uniquement des M.M.T.s « classiques »,  faisant abstraction pour le moment de toutes les technologies telles que bras poly-articulés, tracker-laser, photogrammétrie, …

Il existe différentes structures de M.M.T.s :

• structure portique ;
• structure pont mobile ;
• structure potence (ou bras horizontal) ;
• structure cantilever.

Chaque structure répond bien évidemment à un besoin différent en terme de volume de contrôle et de précision, mais le principe reste le même : trois guidages orthogonaux deux à deux repérés par les 3 dernières lettres de l’alphabet X, Y et Z ; X et Y représentants les axes horizontaux, l’axe vertical étant communément appelé Z.

Les matériaux et techniques de guidage sont généralement de type patin aérostatique – granit et / ou aluminium pour les M.M.T.s à portique et à pont, de type roulement de précision – acier pour les M.M.T.s à bras horizontal ou de type cantilever.

Nous retrouverons donc l’utilisation de M.M.T.s à portique pour le contrôle de pièces mécaniques demandant une grande précision (quelques µm), à pont pour la vérification de pièces volumineuses et lourdes, toujours dans des gammes de précision élevée, et enfin à bras horizontal pour la vérification de pièces également de grand volume mais aux tolérances larges (plusieurs centièmes à quelques dixièmes de mm). Les M.M.T.s de type cantilever permettent un accès facile à la pièce à contrôler, généralement de petite dimension, mais restent relativement marginales par rapport aux autres modèles.

Depuis quelques années, nous trouvons sur le marché de nouveaux moyens de mesure tridimensionnelle appelés systèmes 3D portables ou bras poly-articulés. Ces machines, très peu précises lors de leur apparition sur le marché (plusieurs dixièmes de mm dans un volume d’un mètre cube) ont fait d’énormes progrès ces 5 dernières années. Le leader mondial, la société FARO, annonce aujourd’hui des précisions comparables à celles obtenues par une machine conventionnelle à bras horizontal.

Il est difficile de parler de mesure sans parler des conditions d’environnement dans lesquelles celles-ci sont effectuées.

Les erreurs maximales de mesure (MPE_E), données par les constructeurs de M.M.T.s, le sont toujours pour une température définie et constante. Même si de plus en plus de fabricants proposent des systèmes sophistiqués de compensation de variation de température (plus spécifiquement pour les M.M.T.s directement implantées dans les ateliers), il est préférable de s’assurer que le local, dans lequel est implantée la machine, répond aux critères suivants : absence de source de chaleur, mur ou accès direct sur l’extérieur, absence de vibrations, …

Afin d’éviter l’apparition d’erreurs dues à la dilatation de la pièce à contrôler et plus encore de la machine, il est donc, en général, conseillé de climatiser le local de mesure.

Cette climatisation devra répondre à certains critères comme sa capacité à maintenir une température constante et homogène dans toute la salle, avoir un système de diffusion évitant cette sensation de courant d’air très désagréable pour le personnel, … Dans tous les cas, il faudra éviter que la machine soit soumise à toute source de rayonnement extérieur (soleil, …) ou intérieur (luminaires, …).

Si le local de contrôle se trouve à proximité d’un atelier de presses, de forges ou bien encore d’une voie de chemin de fer, il faudra alors prévoir un isolement par vérins à air afin d’éviter que ces vibrations ne viennent perturber les mesures ; de plus, la machine devra reposer sur un sol stable et homogène pour ne pas faire subir de déformations à la machine (surtout utile pour les machines de très grandes dimensions type à bras ou à pont reposant sur le sol par de nombreux points d’appuis). Il est alors conseillé de faire réaliser une dalle sur laquelle reposera la machine.

erreur systématique d’indication d’un instrument de mesure.

ensemble des opérations établissant, dans des conditions spécifiées, la relation entre les valeurs de la grandeur indiquées par un appareil ou un système de mesure, ou les valeurs représentées par une mesure matérialisée ou par un matériau de référence, et les valeurs correspondantes de la grandeur réalisée par des étalons. Les résultats d’un étalonnage peuvent être consignés dans un rapport ou un certificat d’étalonnage.

aptitude d’un instrument de mesure à donner des indications très voisines lors de l’application répétée du même mesurande dans les même conditions de mesure.

information donnée lorsqu’un instrument fournit, pour la même valeur de la grandeur mesurée, un résultat différent, suivant qu’il est obtenu par valeur croissante ou par valeur décroissante.

paramètre, associé au résultat d’un mesurage, caractérisant la dispersion des valeurs qui pourraient raisonnablement être attribuées au mesurande. Dans un langage un peu plus clair, nous pouvons dire qu’il s’agit de la valeur maximale garantie de la différence entre le résultat de la mesure et la valeur conventionnellement vraie de la grandeur mesurée.

grandeur particulière soumise au mesurage.

action ayant pour but de déterminer une valeur d’une grandeur.

à bannir du langage d’un métrologue ! Si nous devions le définir, nous pourrions dire que ce mot regroupe les notions de justesse, de répétabilité, d’hystérésis et de résolution.

étroitesse de l’accord entre les résultats des mesurages successifs du même mesurande, mesurages effectués dans la totalité des mêmes conditions de mesure.

Étroitesse de l’accord entre les résultats des mesurages du même mesurande, mesurages effectués en faisant varier les conditions de mesure.

plus petite différence d’indication d’un dispositif afficheur qui peut être perçue de manière significative.

fourniture de preuves tangibles qu’une entité donnée satisfait à des exigences spécifiées.