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RÉSUMÉ
Cet article présente les méthodes optiques de mesures dimensionnelles sans contact. Les capteurs utilisant cette méthode sont simples et peu coûteux, et la méthode est donc largement employée dans l'industrie mécanique. Les principes utilisés sont abordés dans cet article. Puis des systèmes plus complexes, telles que l'épiscopie ou la triangulation, permettant notamment des mesures tridimensionnelles, sont présentées.
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Jean‐Louis CHARRON : Ingénieur au Centre technique des industries mécaniques (CETIM)
INTRODUCTION
Ces méthodes optiques de mesures dimensionnelles sans contact conduisent généralement à la réalisation de capteurs peu coûteux. Elles ont une large diffusion dans le domaine de la mécanique où on les trouve sous la forme de simple détecteur tout ou rien utilisé pour automatiser des machines, pour un coût plus élevé, elles sont rencontrées sous la forme de capteur mesurant unidimensionnel simple. Les systèmes les plus complexes permettent d’effectuer des mesures tridimensionnelles. Dans la plupart des cas, elles sont simples à mettre en œuvre et leur principe de fonctionnement n’est jamais très complexe.
Cet article s’inscrit dans une série consacrée aux capteurs de mesures dimensionnelles sans contact :
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Mesures sans contact. Généralités ;
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Mesures sans contact. Méthodes magnétiques et capacitives ;
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Mesures sans contact. Méthodes optiques (partie 1) [R 1 332] ;
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Mesures sans contact. Méthodes optiques (partie 2) ;
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Mesures sans contact. Autres méthodes ;
— Mesures sans contact. Comparatif dans lequel le lecteur trouvera une liste des principaux fournisseurs de capteurs.
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2. Triangulation
La mesure des positions des points par triangulation se fait par la détermination de l’intersection de deux directions : celle de l’éclairage du point à mesurer sur la pièce et celle d’où l’on voit le point éclairé du système de mesure (figure 7 a ).
Un deuxième système de mesure de la position des points éclairés est parfois utilisé (figure 7 b ). La triangulation se fait alors entre les deux systèmes de mesure, le système d’éclairage ne servant qu’à désigner les points. La précision de mesure est alors améliorée.
Pour les capteurs les plus simples, l’éclairage est bien souvent réalisé avec une diode électroluminescente et une lentille de focalisation, pour les capteurs plus précis ou plus complexes.
L’éclairage structuré peut être réalisé soit à l’aide de faisceaux laser, soit par projection d’une mire ou d’une trame :
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un laser permet de réaliser soit un éclairage ponctuel pour mesurer dans une direction, soit une ligne pour mesurer dans un plan, soit plus complètement un ensemble de points ou de lignes pour mesurer en trois dimensions ;
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les mires ou trames sont la plupart du temps projetées en lumière blanche, mais il existe aussi des systèmes holographiques qui diffractent un faisceau laser selon une image adaptée (ensemble de points, de lignes ou cercles concentriques).
Le système de mesure de la position des points éclairés est réalisé à l’aide d’un objectif et d’un détecteur optique qui peut être une cellule à effet latéral (PSD) linéaire ou surfacique ou un détecteur CCD linéaire ou surfacique.
À partir de la géométrie du système de mesure, les coordonnées du point mesuré sont calculées avec les équations suivantes :
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