INSTRUMENTS
Les appareils de mesure
Définitions préliminaires
Le profilomètre est un instrument à exploration progressive, à contact, servant à mesurer les paramètres géométriques d’état de surface du 1er au 4e ordre. Il est constitué de plusieurs éléments dont voici les définitions issues de la norme, ainsi que les valeurs normalisées pour les réglages de l’appareil.
Dans cette partie, nous retrouverons les définitions suivantes :
Chaîne fermée qui comprend tous les éléments mécaniques reliant la pièce à mesurer et la pointe du palpeur, par exemple moyens de positionnement, fixation de la pièce, dispositif de mesure, unité d’avance, capteur (pick-up).
Remarque : La chaîne de mesure est soumise à des perturbations internes et externes et les transmet au profil de référence. L’influence de ces perturbations dépend du montage de mesure, de l'environnement et de l'habileté de l'opérateur. Ces perturbations influencent fortement le profil résiduel.
Composant de l'appareil qui génère le plan d'intersection et guide le capteur dans ce plan selon une trajectoire théoriquement exacte (profil de référence), qui est généralement une ligne droite. On parle de palpeurs à surface de référence par opposition au palpeur à patins où la ligne de référence est définie par la trajectoire d’un patin se déplaçant sur la pièce.
Remarque 1 : Cette référence est un élément essentiel de l'unité d'avance; elle peut être partiellement incluse dans le capteur.
Remarque 2 : Pour mesurer le profil non filtré, il est nécessaire d’aligner la surface de référence du palpeur parallèlement à la surface à mesurer.
Dans le système de palpeur à surface de référence, le guidage a des caractéristiques géométriques de grandes précisions, la pointe du palpeur étant seule en contact avec la surface.
On distingue deux types de référence :
 | Référence externe à l’unité d’avance, lorsque le palpeur et le guidage sont communs à l’extérieur de l’unité d’avance. |
Avantages
| Alignement automatique du palpeur par rapport à la surface à mesurer |
| Très grande précision de guidage |
| Peu d’influences des conditions ambiantes |
Inconvénients
| La surface à mesurer doit être plate |
| Faible course de mesure |
| Pas de possibilité de mesure dans les alésages, ni pour les petites pièces. |
| Référence interne à l’unité d’avance. Le guidage est situé à l’intérieur de l’unité d’avance, et est constitué généralement d’un prisme de haute précision géométrique. Le bras de palpage est solidaire de ce prisme et guide le déplacement du palpeur pendant la mesure. |
Avantages
| Possibilité de mesure dans de petits alésages. |
| Très faibles courses de mesure sur des surfaces de petites dimensions. |
Inconvénients
| Nécessité de niveler la surface de la pièce à mesurer par rapport au prisme de guidage |
| Sensible aux conditions d’environnements extérieurs (vibrations) |
Unité d'avance (contient les coordonnées horizontales du profil) :
Composant de l'appareil qui déplace le capteur le long de la référence de guidage, ce dernier transmettant la position horizontale de la pointe du palpeur sous forme de coordonnée horizontale du profil.
L’unité d’avance à pour fonction de déplacer le palpeur à vitesse constante et en ligne droite sur la surface à mesurer. En règle générale 2 vitesses sont proposées : 0,5 mm/s et 0,1 mm/s.
Remarque : Les unités d'avance sont caractérisées par leur plus longue course sélectionnable.
Composant de l'appareil qui contient l'élément de palpage, avec la pointe du palpeur, et le transducteur.
Les 3 types de capteurs les plus fréquents sont :
| Le capteur inductif : il introduit une tension proportionnelle à la composante verticale du palpeur. |
| Le capteur piézo-électrique : il induit une tension proportionnelle à la composante verticale de la vitesse de déplacement du palpeur. |
| Le capteur optoélectronique : il fait varier une intensité lumineuse en fonction de la composante verticale du déplacement du palpeur. |
Élément qui transmet le déplacement de la pointe du palpeur au transducteur.
Élément constitué d'un cône nominalement circulaire ayant un angle défini et d'une extrémité nominalement sphérique avec un rayon défini.
Le palpeur doit être capable de relever fidèlement des irrégularités de surface de l’ordre du nanomètre jusqu’à plus de 1000 mm. Il doit pouvoir mesurer des surfaces céramiques dures aussi bien que des matériaux mous tels que les films plastiques, les aluminiums purs sans que la surface soit endommagée.
La forme idéale du palpeur est un cône avec une pointe sphérique.
Les dimensions nominales sont les suivantes :
| Rayon de la pointe (rtip) = 2mm, 5mm, 10mm |
| Angle du cône : 60°, 90° |
Sauf spécification contraire, l’angle de cône de 60° s’applique pour les appareils idéaux.
Le palpeur est un élément relativement sensible, d’ou la nécessité d’un certain nombres de soins et protections appropriées :
| La surface à mesurer doit être propre. |
| Le palpeur doit être posé avec précaution sur la pièce à mesurer. |
| Ne pas toucher la pointe du palpeur avec les doigts (dépôt de gras sur le diamant). |
| Lorsqu’il y a de la poussière sur la pointe, l’enlever avec un pinceau. Le nettoyage à l’air comprimé ou avec un détergent peut endommager ou encrasser le système de fixation du palpeur et de la pointe. |
| Les pièces à contrôler doivent être si possible non magnétiques. |
Relation entre le rayon de pointe du palpeur et la longueur d'onde de coupure de rugosité lc :
Sauf spécification contraire, les valeurs normalisées du rayon de pointe du palpeur, rtip, et du rapport des longueurs d’onde lc/ls sont définies en fonction des valeurs normalisées de lc comme l'indique le tableau ci dessous :
|
lc |
ls | lc/ls | r tip max | Intervalle maximum d'échantillonnage |
| mm | mm | mm | mm | |
| 0,08 | 2,5 | 30 | 2 | 0,5 |
| 0,25 | 2,5 | 100 | 2 | 0,5 |
| 0,8 | 2,5 | 300 | 2 | 0,5 |
| 2,5 | 8 | 300 | 5 | 1,5 |
| 8 | 26 | 300 | 10 | 5 |
Dispositif qui convertit les coordonnées verticales du profil tracé par rapport au Profil de référence en un signal utilisé dans l'appareil.
Remarque : Le transducteur ne provoque pas de modification intentionnelle du profil.
Dispositif qui effectue une transformation du signal dans l'appareil sans provoquer de modification intentionnelle du profil.
Convertisseur analogique-numérique (ADC) :
Dispositif qui convertit le signal analogique de l'appareil en valeurs numériques.
Remarque : Lorsque celles-ci sont associées aux coordonnées horizontales correspondantes, elles constituent le profil total. Le convertisseur analogique-numérique ne provoque pas de modification intentionnelle du profil.
Enregistreur que l'appareil peut avoir et qui permet la sortie d'un ou de plusieurs types de profils et/ou des valeurs des paramètres.
