Par Dominique DUBOIS

CONTROL reste un événement unique au niveau mondial dans le monde de la mesure et du contrôle. Bien qu’excentré entre Heidelberg et Heilbronn, le centre des expositions de Sinsheim ne cesse de s’agrandir - 40 000 m2 - et de se moderniser pour faire face à un afflux croissant de visiteurs, motorisés par force. Pour la deuxième année consécutive, un hall a été dévolu à Mycrosys qui est dédié aux Microtechniques, Nanotechnologies et à leurs applications.

La dix-neuvième édition de Control se targuait d’un nombre record d’exposants avec 883 sociétés représentées et 28 pays participants. Sur 4 jours, près de 22  000 visiteurs sont attendus ce qui confirme la remontée de la fréquentation après un léger tassement en 2002 et 2003. Quoiqu’il en soit les allées et les stands sont toujours aussi chargés et les nouveautés aussi nombreuses. P.E.Schall est aussi attentif à adjoindre des conférences et des séminaires de haut niveau avec des intervenants du monde de l’industrie ou des instituts de recherche. Ce salon est aussi l’occasion pour beaucoup de grands acteurs de la mesure de faire leur conférence de presse annuelle. Cette année, l’accent était mis sur la mesure sans contact qui a incontestable-ment le vent en poupe du fait de sa rapidité et de son faible coût unitaire.

Coordonné par le Fraunhofer Allianz Vision, un espace consacré à la mesure sans contact faisait le point sur les techniques utilisées. Précisons d’abord de quoi il s’agit  stricto sensu. Un faisceau laser est projeté sur un solide sous la forme d’un point, d’une ligne ou d’un champ et la zone illuminée est lue par une ou plusieurs caméras CCD avant exploitation des signaux par un logiciel spécialisé sur un PC. Il en résultera un nuage de points tridimensionnel qui décrit l’exacte géométrie de l’objet mesuré. A titre d’exemple ; la mesure d’une jante automobile prendra 200 fois moins de temps avec ce procédé, pour enregistre 10 fois plus de points et pour un coût environ trois fois inférieur. Avec les besoins des entreprises en contrôle à 100 pour cent, il est clair que cette technique ne peut que passionner les utilisateurs. Citons également la thermographie et les rayons X qui ont leur place dans les techniques utilisées. Il est clair que la recherche de la qualité maximale passe par un contrôle poussé à 100 pour cent et, de plus en plus, par de la mesure sans contact.
TraMetal traitera des autres facettes de la mesure à Control 2005 dans son numéro de septembre avec une mise en ligne dès ce mois-ci sur trametal.com.

Les facteurs favorisants
La recherche effrénée de la qualité maximale fait partie intégrante de la course à la valeur ajoutée des prestations d’une entreprise de fabrication désireuse de sauvegarder ses marchés ou de les développer. Le contrôle à 100 pour cent sur les chaînes de montage ou de fabrication est donc en passe de devenir incontournable avec les surcoûts y afférents. Un double phénomène se fait sentir de façon très nette : si la mesure d’expertise reste bien le domaine des contrôleurs professionnels et d’un département à part dans les entreprises, tout le contrôle de fabrication leur échappe désormais et est effectué sur chaîne soit par des opérateurs non spécialistes soit par des systèmes automatiques et flexibles, faciles à reconfigurer par des régleurs classiques. La deuxième facette, plus nouvelle, étant le coût devenu très abordable du contrôle sans contact grâce à son débit rapide, sa flexibilité et au flux de données important collecté.
Le fait de disposer de PC plus puissants, de meilleurs logiciels et d’algorithmes, la démocratisation des caméras CCD - Coupled Charged Device ou caméras matricielles - et leur miniaturisation, tout comme celle des sources laser à diodes et des éclairages spéciaux, également à diodes, ont beaucoup fait progresser l’offre et la technique. Ajoutons aussi que de plus en plus de donneurs d’ordres ou de bureaux d’études génèrent aujourd’hui des "solides cotés" au lieu de liasses de plans 2D, ce qui facilite beaucoup la préparation des contrôles à effectuer. En effet, outre une bien meilleure visualisation des formes et des cotes, beaucoup de mesures sans contact se font en 3D et sont malaisées à mettre en place à partir de plans.

A ne pas confondre ni négliger
Surtout ne pas confondre les contrôles visuels par reconnaissance de formes ou de couleurs utilisant des caméras vidéos classiques et des logiciels de comparaison, avec les dispositifs illuminés par des faisceaux lasers cités plus haut. La vision numérique, très utilisée par les robots de tri ou d’assemblage, a recours à de la lumière plus ou moins classique. Parfois un laser d’appoint sert pour un contrôle ou un positionnement supplémentaire mais il s’agit d’une technologie et de besoins différents. Dans un cas, il s’agit de reconnaître un brut parmi d’autres, de vérifier la présence d’un trou ou d’une pièce mais en aucun cas de mesurer et de valider des cotes. De plus la quasi totalité des applications se font en 2D ou en vision stéréoscopique. Il n’en reste pas moins que certains systèmes atteignent des résolutions intéressantes et que les vitesses de tri sont souvent impressionnantes.

Quelques exposants remarquables
Chez PRECITEC, on pouvait voir des produits "optroniques" situés à la frontière entre la vision numérique et la mesure sans contact. En effet, l’interférométrie optique en lumière blanche est utilisée pour mesurer des épaisseurs de matières transparentes allant de 2 µm à 250 µm à l’aide des nouveaux capteurs CHRocodile. Ces capteurs, de la taille d’une mini-torche sont reliés à un coffret d’alimentation et d’analyse par un câble de 20 mètres, la lampe au xénon permet 14 000 mesures par seconde et l’utilisation est possible dans les milieux les plus hostiles sans risques. Des applications sur du verre à 700°C, teinté ou non en sont la preuve. La précision atteint sans problème 100 nm pour une mesure d’épaisseur de 100 µm, soit 0,1%. Il est aussi aisé d’utiliser le même type de capteur pour des mesures d’états de surface sur des zones transparentes quelconques. Sur bien des points, ces produits donnent des résultats là où des systèmes lasers sont inefficaces ou peu performants.

Autre procédé qui refait fortement surface de façon industrielle, l’imagerie par rayons X assistée par ordinateur. Avec la machine X/Argos de PHOENIX/XRAY, des détails allant jusqu’au micron sont visibles sur l’écran avec un grossissement de 900 fois sur des pièces en acier, alliages légers, fontes, etc. L’image est reconstituée en 3D avec de fausses couleurs à la demande (Fig.1). Une autre unité pour des pièces plus petites, la Nanome/X est aussi dotée d’une tête à six degrés de liberté. La Nanome|X est un système semi-automatique à très haute résolution avec tube RX nanofocus™. Elle a été conçue afin de satisfaire les exigences de l'industrie des semi-conducteurs et de la soudure sur circuits imprimés. Elle offre une combinaison 2D/3D avec l'option CT. Cette technologie est nommée Computertomographie par son développeur (tomographie informatisée). La résolution atteint 0,2 µm sur cet équipement. Cette entreprise basée à Hanovre a été fondée en 1999, compte 70 personnes et a atteint un chiffre d’affaires de 24 millions d’euros, en progression de 35 pour cent sur l’année précédente. Des pièces atteignant 100 daN sont acceptées par le X/Argos.

Fig. 1 - Cette machine de contrôle sans contact par rayons X est plutôt destinée aux circuits imprimés et surtout aux vérifications fines des soudures critiques dont nous voyons un exemple agrandi sur l’écran.

Autre application intéressante à l’aide d’un capteur cette fois, chez MCE Technologies (Microvu Cotec Europe), le TaroVu, qui est capable de contrôler sans contact tous les taraudages de M5 à M32, quels que soient le profil et la matière (Fig. 3). Il faut environ 1,5 seconde au trou, les outils cassés sont repérés, la saleté, la graisse et les fluides de coupe ne gênent pas le capteur inductif et le gain de temps par rapport à un calibre manuel est de 10 à 15 fois. Il s’agit bien d’un contrôle de qualité aussi bien en profondeur qu’en diamètres tolerancés. Il y a plusieurs niveaux d’équipements possibles depuis le coffret de base avec une sonde capable de contrôler trois types de taraudages différents, jusqu’au système complet avec gestion statistique des données recueillies. Cette société française située à Evian propose de nombreuses autres solutions de contrôle sans contact.

Fig. 3 - Le capteur inductif de Tarovu peut facilement être embarqué sur une machine ou un robot. Moins d’une seconde et demie suffisent pour un contrôle complet.

Encore un autre type de mesure sans contact avec les produits de la firme française ActiCm qui combinent photogrammétrie et traitement informatique des images. La précision ressort à 15 microns et il ne faut plus que deux heures, avec un seul capteur, pour mesurer entièrement une caisse en blanc automobile, contre 10 heures par les moyens classiques (Fig. 2). Avec 4 capteurs, ce temps tombe à 30 minutes. La plate-forme portable Actiris est livrée avec le logiciel Powerinspect de DELCAM, mais accepte les autres logiciels du marché. Le système fonctionne sans fil, le volume utile atteint 3,5 m3 et le dégauchissage est automatique avec un test de précision continu.

Fig. 2 - Le capteur Actiris et sa cible sont aisément déplaçables et communiquent sans fil avec le PC. Il s’agit de photogrammétrie en lumière normale.

Voyons maintenant du côté des lasers 3D qui ont fait des progrès, non seulement techniques mais aussi au niveau des algorithmes logiciels de traitement de données. Les lasers de poursuite deviennent intelligents avec, par exemple, LEICA Geosystems et son LR 200 maintenant doté de nouvelles fonctionnalités grâce à l’association avec METROLOGIC. Cette toute nouvelle version dédiée, XG4, est capable de travailler à peu près avec n’importe quel type de fichier, est très riche en fonctions et intuitive d’utilisation en programmation directe. La version haut de gamme du laser de poursuite, capable de 80 mètres de portée, la LTD 800 s’utilise facilement avec la cible spéciale équipée d’un stylus T Probe. Les applications vont des grands assemblages aéro-nautiques, au monde de la F1 (Renault Sports). En option, pour les points invisibles ou difficiles d’accès, le passage d’une tête de numérisation telle que la T-scan décuple les possibilités du laser de poursuite. En résumé, un laser de poursuite peut s’utiliser avec une cible que l’on déplace, une cible équipée d’un capteur à déclenchement ou une tête portable de balayage (Fig.4). Un laser de numérisation à balayage tel le HDS 3 000 balaie son environnement sur 360° et le logiciel le reconstitue très précisément à partir du nuage de points obtenu. La basilique Sainte Sophie d’Istambul ou le forum de Pompéi sont désormais "sauvegardés" numériquement, au graffiti mural près.

Fig. 4 - Cet opérateur tient la cible d’un laser de poursuite de Leica Geosytems. Des points de référence sont relevés sur un véhicule monté.

Avec la prise de contrôle de iQvolution, FARO a présenté à CONTROL 2005 un produit très performant, le laser de balayage 3D LS880. Ce produit, fonctionnant en calcul de phases est bien plus rapide que les modèles classiques et, pour l’instant est prévu pour des applications intérieures. Avec ce type de matériel, FARO se tourne vers un secteur de la mesure en pleine expansion. Cette tête portable est capable de numériser et de mémoriser très rapidement des ensembles intérieurs de grands ou petits volumes, automatiquement, pour permettre leur reconstitution réelle ou virtuelle (Fig.5). Une grotte peinte ou l’intérieur entier d’une cathédrale sont à sa portée. Les applications sur des scènes de crimes se multiplient tout comme les numérisations d’installations industrielles. Les performances sont élevées : 28 millions de pixels en 3D en 160 secondes et 3 mm d’erreur linéaire à 10 mètres. Un disque dur et un PC internes le rendent indépendant en cours de travail.

Fig. 5 - L’aspect du nouveau laser de balayage de Faro est bien caractéristique avec sa lentille mobile au milieu et ses joues contenant un PC et les batteries.

Autre technologie mixte, les appareils photos INCA développés par Geodetic Systems (NTI Measure), fonctionnant de manière autonome pour obtenir par photogrammétrie une image volumique très précise d’un solide ou d’un environnement. Un logiciel performant, V-STARS 4.4, permet d’obtenir dans des délais remarquables des fichiers volumiques suffisamment précis pour servir directement en FAO pour fabriquer des éléments adaptables. Ces "appareils photo" qui utilisent en fait une caméra CCD éclairée par des flash rapides en lumière blanche, communiquent par liaison WiFi avec le PC qui traite les informations. Une application prestigieuse fonctionne dans les ailes mêmes de certains Airbus en phase de montage et de réglage à la grande satisfaction de l’avionneur (Fig.6). TraMetal reviendra sur le sujet.

Fig. 6 - Sur un Airbus, les "coins de malle" ne sont pas des éléments de bagages mais des pièces essentielles de renforts et de réglage entre les ailes et leurs attaches sur le fuselage. Ces pièces doivent être usinées à façon, ailes montées et mesurées depuis l’intérieur. Avec le système Inca/Vstars le gain de temps et de qualité est remarquable.

CONTROL 2005 était donc un grand cru au niveau de la mesure sans contact dont nous n’avons fait que survoler quelques applications et technologies. Les techniques évoluent à un tel rythme que des applications de vision industrielle permettent des vrais contrôles et que des technologies anciennes n’ont pas dit leur dernier mot, loin de là. Trametal reviendra sur ce secteur en pleine expansion, devenu vital dans l’industrie.