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Auteur(s)
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Georges-Pierre VAILLEAU : Ingénieur de l'École nationale supérieure des Arts et Métiers - Adjoint au responsable du pôle Métrologie mécanique, LNE (Laboratoire national de Métrologie et d'Essais)
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Lire l’articleINTRODUCTION
La traçabilité métrologique des mesures de longueurs est basée sur l'utilisation de sources laser particulières dont on connaît la longueur d'onde. Il est alors possible de démontrer le rattachement des mesures à l'unité de longueur en respectant strictement la définition du mètre.
Dans le cas des mesures d'angle, la référence est le tour, définition purement géométrique de même que la définition de l'unité d'angle plan : « Le radian (rad) est l'angle plan compris entre deux rayons qui interceptent, sur la circonférence d'un cercle, un arc de longueur égale à celle du rayon ».
La nature abstraite de l'unité d'angle, basée uniquement sur des considérations géométriques, lui confère une propriété importante pour tous les utilisateurs : l'accessibilité. On pourrait donc considérer qu’il n’est pas nécessaire d’instituer une chaîne d'étalonnage permettant de lier toute mesure d’angle à la définition de la grandeur ou à une matérialisation de cette définition comme pour le mètre.
Mais la possibilité de réaliser des mesures angulaires avec un certain niveau d’exactitude requiert une instrumentation et une mise en œuvre qui ne sont pas aisément accessibles aux laboratoires d’étalonnage a fortiori dans un contexte industriel, d’où la réalisation d’étalons matérialisant des angles, soit sous forme discrète soit au travers d’instruments de mesure.
En conséquence, la métrologie des angles repose avant tout sur l'instrumentation et sur la capacité des moyens ou méthodes à diviser précisément le cercle, et non sur la possession d'un étalon primaire de référence.
Une exception est faite dans le domaine des petits angles pour lesquels les techniques basées sur des mesures de longueurs sont parfois plus appropriées.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1986 par Bernard SCHATZ
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Principe de mesure d'un secteur angulaireArticle inclus dans l'offre
"Mesures mécaniques et dimensionnelles"
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3. Principaux équipements rencontrés dans les laboratoires nationaux de métrologie
Dans le domaine 360°, on distingue trois technologies principales :
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les plateaux à indexage mécanique ;
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les plateaux équipés d'un ou plusieurs codeurs angulaires ;
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enfin les plateaux basés sur le principe des gyromètres à laser.
3.1 Plateaux à indexage
Les plateaux angulaires permettent de générer des angles par rotation d'un solide terminal par rapport à un solide fixe.
Dans le domaine de la métrologie, les réalisations les plus connues sont les plateaux Moore .
La technologie de ces plateaux est basée sur la division du cercle, matérialisée par des dentures Hirth utilisées pour la première fois pour diviser un cercle par la société A.A. Gage (AG Davis – A.A. Gage).
Les plateaux Moore (figure 2) comportent deux dentures de 1 440 dents (ou de 2 160 dents) soit un pas de 15′ (ou de 10′). Le pas entre dents est de 0,432 mm, ce qui leur donne une certaine élasticité qui se traduit par de petites déformations des dents qui leur permettent de s’ajuster parfaitement, c’est-à-dire sur 2 880 contacts. De ce fait, les dentures se positionnent de manière à minimiser les déformations, ce qui entraîne un moyennage de la position sur 2 880 contacts et permet ainsi de diviser par plus de 50 les défauts d’usinage des dents.
La précision de positionnement est garantie à ± 0,2 seconde d’angle près, et la répétabilité de positionnement est de l’ordre de 0,02′′ (figure 3).
Ces plateaux ont été et sont encore dans un certain nombre de laboratoires nationaux la référence angulaire.
L’étalonnage de ces plateaux est réalisé par multiretournement (voir le § 4...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MOORE (W.R.) - Foundation of Mechanical Accuracy - The Moore special tool company, Bridgeport, Connecticut, USA (1970).
-
(2) - LELEU (S.) - Contribution à l’évaluation des angles, conception, réalisation et validation d’un plateau pivotant de très haute précision - Thèse de doctorat ENSAM (Janvier 2000).
-
(3) - PROBST (R.), WITTEKOPF (R.), KRAUSE (M.), DANGSCHAT (H.), ERNST (A.) - The new PTB angle comparator - Meas Sci Technol, 9, 1059-66 (1998).
-
(4) - CATHERIN (J.-M.), DESSUS (B.) - Goniomètre à laser - Brevet d’invention n° 1.5111.089 (26/01/1968).
-
(5) - FILATOV (Yu.V.), LOUKIANOV (D.P.), PROBST (R.) - Dynamic angle measurement by means of a ring laser - Metrologia, 34, 343-351 (1997).
-
(6) - EUROMET - * - . – Project 371, Final Report,...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Instruments de mesurage – Équerres en acier. - NF E 11-103 - 1983
-
Instruments de mesurage des angles. Généralités. - NF E 11-300 - 1986
-
Instruments de mesurage des angles. Niveaux à bulle. - NF E 11-301 - 1984
-
Instruments de mesurage des angles. Niveaux électroniques. - NF E 11-302 - 1984
-
Instruments de mesurage des angles. Autocollimateurs. - NF E 11-303 - 1985
-
Instruments de mesurage des angles. Barres et plateaux sinus. - NF E 11-304 - 1985
-
Instruments de mesurage des angles. Mesures matérialisées. - E 11-305 - 1988
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs
AG Davis – AA Gauge (plateau diviseur)
http://www.agdavis-aagage.com/a_rotary_tables.htm
Brown et Sharp TESA (cales d’angle)
EDA Ducourret (niveaux à bulle, niveaux électroniques)
Heidenhain France (codeurs angulaires)
Möller Wedel : (lunette autocollimatrice ; distributeur OPTOPRIM)
Moore tool company (plateau diviseur)
http://www.mooretool.com/index.html
Optique de précision Fichou (polygone – prismes)
http://optiquefichou.pagesperso-orange.fr/pagessite/index-fr.htm
Starrett Webber gage division (cales d’angle)
http://www.starrett-webber.com/
Taylor...
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