Outil d’aide au contrôle de spécifications géométriques de pièces mécaniques par la mesure 3D sans contact

Computer aided inspection of geometrical specification of mechanical part without contact 3D measurement

• Auteur / Autrice : Mussa Mahmud
• Direction : Jean-François Fontaine, David Joannic
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique. Énergétique. Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Dijon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Machines à mesurer tridimensionnelles

Capteurs (technologie)

Électronique -- Instruments

Résumé

Dans le cadre de la mesure tridimensionnelle de pièces mécaniques par capteur sans contact, je m’intéresse à la prise en compte des défauts du capteur dans la stratégie de mesure. En effet, si des avancées technologiques dans le domaine des capteurs optiques permettent d’envisager le contrôle dimensionnel des pièces, leur relative imprécision par rapport aux capteurs à contact nécessite d’optimiser les stratégies de mesure en regard des spécifications à contrôler. Ainsi, en développant une stratégie de numérisation adéquate prenant en compte les défauts du capteur, il est envisagé de minimiser les incertitudes de mesure et d’utiliser ces capteurs dans le cadre d’applications assez larges de mesure des pièces mécaniques. Les défauts pris en compte peuvent être par exemple associés à la distance capteur/pièce, à l’orientation capteur/pièce. Mon travail concerne développement, l’écriture et l’implémentation d’un algorithme de simulation de trajectoire en regard de différents paramètres du capteur et des spécifications géométriques de la pièce. Il est une première approche d’une approche de planification automatique de trajectoire d’un capteur de mesure sans contact. La méthode que nous mettons en oeuvre est basée sur la notion de la visibilité de la pièce. Elle consiste à déterminer les directions pour lesquelles les toutes les surfaces à contrôler de la pièce sont visibles par le capteur. L’approche est constituée de trois phases successives : La première phase définit la visibilité locale du point de vue du laser qui dépend de la précision souhaitée. La seconde concerne le traitement des phénomènes d’ombrages qui peuvent perturber l’accès du laser à la surface dans certaines directions. Enfin la troisième représente la visibilité totale ou réelle du capteur qui élimine les orientations correspondant à l’occultation de la caméra. A partir de la carte de visibilité réelle et complète d’une pièce on déduit des positions et orientations préférentielles du capteur. Cette détermination, envisagée dans un cadre métrologique se fait dans le respect des spécifications dimensionnelles et géométriques de la pièce et prend en compte les différentes incertitudes de mesure notamment la réindexation du capteur ainsi que la notion de temps de mesure. L’objectif est de déterminer une trajectoire acceptable sans pour autant qu’elle soit optimale.

Within the framework of the Ph. D. GM- GC under title Computer aided inspection of geometrical specification of mechanical part without contact 3D Measurement, and within the team “metrology 3D” located in Auxerre, L. R. M. A. University of Burgundy. Within the framework of the three-dimensional measurement of mechanical part using without contact sensor, this work concerns the taking into account of the defects of the sensor in the strategy of measurement. Indeed, if technological projections in the field of the optical sensors make it possible to consider the dimensional check of the parts, their relative inaccuracy with respect to the sensors with contact requires optimizing the strategies of measurement compared to the specifications to be controlled. Thus, by developing a strategy of adequate digitalization taking of account the defects of the sensor, it is planned to minimize uncertainties of measurement and to approach the current performances of the sensors with contact. These defects can for example be associated at the distance sensor/piece-rates, with the orientation sensor/part and the work has consisted in the development, the writing and the implementation of an algorithm of simulation of trajectory compared to various parameters of the sensor and the geometrical specifications of the part. Lastly, they must lead to the automatic planning of trajectory of a transmitter without contact. The method that we implement is based on the notion of the visibility of the part. It consists in determining the directions for which all surfaces of the part are visible by the sensor. The approach consists of three successive phases. The first phase defines the visibility from the point of view of the laser. The second relates to the screening of the camera. And the third represents the total visibility of the sensor unit; i. E. Laser and camera associated. A chart of total visibility is built. From this one, positions and preferential orientations part are retained to carry out the inspection. This determination, under considerations within a metrological framework, must be done in the respect of the dimensional and geometrical specifications of the part while guaranteeing its complete digitalization. The developed approach which one thus seeks the complete automation of the planning of the trajectory. It represents a step of planning aid of the trajectory of digitalization under metrological considerations.