Journée Thématique - Contrôles et Mesures Optiques pour l'Industrie Mécanique
Date : 10 Mai 2011
Lieu : TELECOM SAINT-ETIENNE, 25 rue du Dr Rémy Annino 42000 SAINT ETIENNE
Initialement « Technologies de laboratoires », les progrès réalisés ces dernières années en optique/photonique en termes de rapidité, de fiabilité, de précision, de coût des systèmes, de simplification de mise en œuvre, ont permis aux solutions optiques de se démocratiser et de s’imposer dans de nombreux secteurs industriels.
Ces progrès s’appuient sur les acquis de nombreuses ruptures technologiques réalisées dans ce domaine (laser, spectrométrie, fibre…). Ces évolutions permettent aujourd’hui à l’optique/photonique de proposer des solutions alternatives aux procédés traditionnels pour l’ensemble des métrologies avec des performances souvent supérieures et dans tous les cas avec les avantages du « sans contact ».
Le potentiel d’innovation offert par l’optique/photonique et les compétences fortes dont dispose la région Rhône-Alpes nous ont amené à organiser une journée thématique sur le thème « contrôles et mesures optiques pour l’industrie mécanique » le 10 mai à Saint-Etienne.
Cet évènement, qui a pour objectif de rassembler les compétences régionales du domaine et de mettre en place un groupe de travail autour de ce sujet dans le but de faire émerger des projets de R&D, a été constitué :
D'un cycle de 9 conférences complémentaires et variées par des spécialistes du domaine.
D'une session posters & démonstrations donnant à chacun la possibilité de participer activement à cette journée en présentant ses compétences, ses services, ses sujets d’investigation, ses offres …
D'une table ronde pour que chacun puisse s’exprimer sur le sujet, participer au débat d’idées permettant ainsi l’émergence de communautés d’intérêt en vue d’engager une réflexion plus approfondie.
Cette journée thématique a rassemblé 41 participants dont vous trouverez la liste ci après :
Le programme associé à cette journée est présenté dans la brochure suivante :
Les sujets abordés par les intervenants de cette journée thématique sont détaillés sur le programme ci-après :
De nombreux centres de recherche travaillent à l'amélioration de la performance des moteurs thermiques, essentiellement pour diminuer la consommation et réduire l'impact environnemental. Un élément-clé est la géométrie du jet ainsi que son évolution au cours d'un cycle d'injection ; il faut apporter la juste quantité de carburant, avec la meilleure granulométrie, au bon endroit de la chambre de combustion et au moment optimal.
Un système d'acquisition rapide d'images du jet, associé à un logiciel d'analyse performant permet de caractériser tous les paramètres morphologiques et dynamiques en 3D – formes, angles, volumes, vitesses, taille des gouttes.
Des travaux de développement complémentaires sont en cours pour ajouter la mesure de la température en chaque point du jet par une technique avancée de fluorescence différentielle.
Ce système "Injetvision" est utilisé en laboratoire pour le développement de nouveaux injecteurs et également sur les lignes de fabrication pour un contrôle de production à 100%.
La spectrométrie LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) est une méthode analytique « tout optique » basée sur l’utilisation d’un laser de haute énergie et d’une détection optique dédié à l’analyse élémentaire. Développée depuis la mise au point des premiers lasers, son introduction sur le marché actuel des systèmes d’analyse progresse fortement en raison de ses nombreux avantage : rapidité de mesure (quelques secondes), possibilité d’analyse de gaz, de liquides et de solides et cela quasiment sans préparation de l’échantillon.
La détermination de la composition élémentaire de matériaux ou de liquides a pour objectif de relier les concentrations trouvées aux propriétés de l’échantillon (toxicité, pureté …). Ainsi, dans le monde de la chimie analytique la technologie LIBS se développe en particulier pour l’analyse en ligne de liquide complexes ou de déchets plastiques, mais également pour des analyses pointues tel que des échantillons archéologiques. A travers des exemples réalisés au Laboratoire des Sciences Analytiques (Université de LYON), nous présenterons les avantages et les limitations de cette spectrométrie dédiée à l’analyse chimique.
Les réseaux de Bragg à fibre optique sont largement utilisés dans les télécommunications optiques pour réaliser des fonctions de multiplexage de longueur d’onde, de compensation de la dispersion chromatique avec des réseaux à pas variable, … Leur sensibilité à la température et à l'élongation, bien que néfaste pour les applications télécoms, en a fait un capteur à forte potentialité. Les réseaux de Bragg à fibre possèdent les avantages des fibres optiques (faible dimension et poids, immunité EM, …) et des réseaux de Bragg (filtre sélectif en longueur d'onde, mesures réparties, ..). Leurs applications sont diverses : système distribués de capteurs pour la surveillance des ouvrages d’art (pont, écluse, …), des structures de matériaux composites, des pipelines, … Quelques exemples seront détaillés lors de la présentation.
Le contrôle 3D n’est plus réservé à des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) à palpage mécanique. Depuis quelques années, les machines de mesure par vision sont devenues une vraie alternative, gagnant sans cesse en rapidité, en précision, en robustesse avec des solutions toujours plus flexibles combinant caméras, palpeurs tactiles et lasers…A travers une application réalisée pour l’entreprise PSA, le fonctionnement ainsi que les performances d’une machine optique multisensor MicroVu seront présentées sur la mesure de soupapes de culasses moteur.
L’évolution à la fois de la technologie et du système normatif relatifs au contrôle des états de surface sans contact autorise désormais une nouvelle approche de la métrologie des surfaces, plus simple, plus robuste, adaptable facilement et dans un environnement utilisateur d’atelier.
Des cycles combinés de métrologie profilométrique, surfacique, paramétrique, volumiques, autorisent des diagnostics de qualité, de conformité, et même d’aspect.
Une nouvelle technologie embarquable au budget abordable rend cette métrologie incontournable par exemple dans un atelier sur les procédés par étapes que sont le polissage, la rectification, le rodage, l'usinage haute-vitesse.
La qualité d'aspect d'une surface est souvent un point important pour les objets manufacturés. Elle peut être importante soit pour des raisons esthétiques liée à la "qualité perçue" par le client, qui conditionnera éventuellement un acte d'achat, soit pour des raisons fonctionnelles. La surveillance de cette qualité de surface est encore le plus souvent dévolue à des opérateurs, via des contrôles tactiles ou visuels. Les défauts d'une surface étant d'autant plus visibles que celle-ci est réfléchissante, les méthodes de vision industrielle classiques sont peu efficaces. La déflectométrie est une technique robuste (non interférométrique) sans contact qui permet de mesurer le champ de pentes et de courbures sur une surface réfléchissante ou partiellement réfléchissante, et la courbure se révèle être une grandeur extrêmement pertinente pour qualifier les défauts locaux. Il est donc possible de mesurer aujourd'hui objectivement la qualité d'aspect des surfaces.
L’analyse du mouvement est l’une des principales préoccupations en biomécanique avec l’analyse des forces et des contraintes. Dès l’apparition de la photographie, les scientifiques ont compris l’intérêt de l’image pour étudier et décomposer le mouvement tant sur les animaux que sur les humains. De nos jours encore, en biomécanique, les systèmes d’imagerie 2D ou 3D sont très utilisés. Ils sont couplés à d’autres outils afin de faire de la dynamique inverse (plateformes de forces, EMG). Nous ferons une présentation des outils utilisés au sein du laboratoire Caméra haute fréquence, systèmes multi caméra de stéréophotogrammétrie, systèmes mobiles de positionnement 3D. Ensuite, au travers d’un ou deux exemples concrets, nous présenterons des études réalisées en interne ou bien en partenariat avec le CHU de Saint-Etienne.
Après avoir expliqué les principes de l'acquisition des images, l'exposé présente, dans un premier temps, les différents types de matériel présent sur le marché :
les capteurs de vision,
les systèmes paramétrables,
les systèmes programmables,
les systèmes autonomes,
les systèmes spécifiques (3D, IR, X).
Dans un deuxième temps, des choix techniques sont proposés en focntion de la compléxité des applications à mettre en oeuvre.
Un bilan de ces technologies est alors réalisé en conclusion.
Spécialiste de ROBOTIQUE et VISION, notre société construit des MACHINES ADAPTATIVES pour contrôler et manipuler des produits aux comportements souvent imprévisibles (Fragiles, souples, instables, sans geometrie, …).
A l’image des technologies mises en œuvre, les équipements sont entièrement adaptatifs, flexibles, paramétrables et commencent à se justifier là où la mécanique traditionnelle est amenée à trouver ses limites.
Nous nous appuierons sur différentes réalisations (vidéo) dans divers secteurs industriels tels que l’agro alimentaire ou la mécanique, pour évoquer :
Les principes technologiques (Perception sensorielle - Visuelle, tactile,…Prehension, Trajectoires, Gestion de flux ,…)
Les champs applicatifs (Picking, assemblage, assortiment, packaging, …)
Les possibilités concrètes ainsi que les limites et perspectives