MESURES DE SURFACE : TACTILES OU SANS CONTACT ?

Le 23/04/2020 à 0:00

Accretech propose des solutions basées aussi bien sur la mesure tactile – avec son appareil de mesure de rugosité de surface Surfcom C5 – que sur la mesure sans contact – avec, par exemple, son système modulaire Surfcom Nex ou son appareil optique 3D de mesure de contour et de rugosité Opt-Scope.

our mesurer les surfaces, faut-il choisir des appareils tactiles ou sans contact ? Les responsables du contrôle qualité et de la production se posent cette question de plus en plus souvent, d'autant que de nouveaux appareils apparaissent sans cesse sur le marché. Sur les lignes de production, de plus en plus de mesures et tests optiques sont effectués car ces technologies sans contact sont souvent plus rapides. Faut-il en déduire que la mesure tactile est devenue obsolète et que les instruments de mesure de surface tactiles le sont aussi ? Une telle conclusion serait trop simpliste car les technologies sans contact, elles aussi, suscitent des questions. Ne rencontrent-elles pas une limite lorsqu'une grande précision est requise ? Et qu'en est-il de la traçabilité des résultats de mesure avec les méthodes optiques ? Existe-t-il déjà des normes dans ce domaine ? Pour répondre à ces questions, cet article compare les deux techniques de mesure – tactile et sans contact – en détaillant les différents concepts de capteurs, afin de montrer les forces, les limites et les faiblesses de chacune.

DES DÉFIS CROISSANTS DANS LES TECHNIQUES DE MESURE

Les exigences imposées à la métrologie des surfaces augmentent. De plus en plus de mesures doivent ainsi être effectuées. Et pour éviter que la salle de mesure ne devienne un goulot d'étranglement, les industriels attendent aujourd'hui des instruments de mesure positionnés sur ou dans la ligne de production. Deux autres défis de taille font aussi leur apparition : l'optimisation de la qualité des produits et l'arrivée d'applications totalement nouvelles. Deux exemples de l'industrie automobile illustrent ces défis croissants. Premier exemple : celui du moteur à combustion interne. Dans ce cas, les constructeurs et leurs fournisseurs s'efforcent continuellement d'améliorer l'efficacité du groupe motopropulseur. Une amélioration constante de la qualité de surface est recherchée afin d'optimiser l'efficacité. Le frottement du vilebrequin en tant qu'élément central du moteur à combustion est par exemple réduit grâce au revêtement et à la structuration de la surface. Pour cela, des valeurs de mesure toujours plus précises sont nécessaires.

Deuxième exemple : celui du véhicule électrique. Pour ce dernier, les constructeurs ont des exigences de qualité de surface complètement différentes. Les clients y perçoivent les bruits et les vibrations à haute fréquence beaucoup plus fortement et désagréablement lors de la conduite que dans une voiture équipée d'un moteur à combustion. Le bruit peut par exemple être causé par l'ondulation de la surface des dents des roues dentées qui servent à répartir la force dans la voiture électrique.

Dans ces deux exemples comme dans d'autres, les responsables de la production et de la qualité exigent de plus en plus l'utilisation de techniques de mesure appropriées, par exemple pour la mesure de la rugosité de surface sur ou dans la ligne de production, afin de pouvoir réagir rapidement à des écarts par rapport aux spécifications de tolérance, avant même que de grandes quantités de rejets ne se produisent. En règle générale, aujourd'hui, les surfaces sont généralement mesurées par des méthodes tactiles traditionnelles. Cependant, en raison des nouvelles tâches de mesure, la demande de métrologie optique devient de plus en plus forte, car celle-ci fournit souvent des résultats de mesure plus rapides. Mais est-ce réellement le cas ? La mesure tactile des surfaces est-elle déjà devenue obsolète ? Pour vous aider à trouver votre chemin dans la jungle des technologies de mesure tactile et optique, examinons-les de plus près.

TECHNIQUE DE MESURE TACTILE

La technique de mesure tactile est une méthode de mesure standard largement utilisée pour déterminer la forme, la position et les dimensions des composants. Elle inclut également la métrologie des surfaces. Des capteurs tactiles balaient la surface du matériau. La précision de ces systèmes de balayage est très élevée, les valeurs atteintes étant de l'ordre du micromètre, et parfois même, selon la réalisation, en dessous. Les valeurs mesurées ainsi déterminées permettent, par exemple, de tirer des conclusions très détaillées sur la qualité des processus d'usinage de la pièce analysée. Soit les systèmes tactiles sont déplacés sur les dispositifs de mesure correspondants par rapport aux pièces à usiner – auquel cas la machine se déplace –, soit les pièces à usiner sont déplacées par rapport aux systèmes. Dans les deux cas : la technologie de mesure tactile exige une surface de matériau stable qui ne se déforme pas pendant le sondage.

Normes et standards (voir figure 1)

- Valeurs moyennes de rugosité Ra, Rq : La valeur de rugosité moyenne arithmétique Ra est probablement le paramètre de rugosité le plus fréquemment utilisé dans le monde. Il s'agit de la moyenne arithmétique des montants de toutes les valeurs de profil de rugosité. Elle est facile à mesurer, facile à reproduire lors de mesures répétées, mais ne donne pratiquement aucune indication sur les caractéristiques des profils individuels. Elle ne convient donc qu'à l'évaluation de la fonction des surfaces de la pièce en combinaison avec d'autres paramètres de surface ;

- Profondeur de rugosité individuelle Rzi : La profondeur de rugosité individuelle Rzi est la distance entre deux parallèles qui touchent le point le plus haut et le point le plus bas le long de la ligne médiane dans la section de mesure individuelle ; - Profondeur de rugosité moyenne Rz : La profondeur de rugosité moyenne Rz est utilisée généralement dans tous les dessins techniques. Il s'agit d'une moyenne arithmétique de cinq profondeurs de rugosité individuelles. La somme des valeurs Rzi est divisée par le nombre de sections de mesure individuelles mesurées Ir. Comme Rmax (voir ci-dessous), Rz est une mesure de la rugosité de surface perpendiculaire à la surface d'essai. Néanmoins, Rz dépend moins des caractéristiques de profil individuel que Rmax. Lors de mesures répétées, les valeurs Rz diffusent moins que les valeurs Rmax ; - Profondeur de rugosité maximale Rmax : La profondeur de rugosité maximale Rmax est la plus grande profondeur de rugosité individuelle dans la section de mesure totale. Rmax est une mesure de la rugosité de surface perpendiculaire à la surface d'essai. De tous les paramètres verticaux utilisés dans la pratique pour évaluer la rugosité, c'est celui qui dépend le plus fortement des caractéristiques individuelles du profil (caractéristique = pointe du profil ou vallée ou valeur aberrante du profil). Le paramètre Rmax n'est mentionné dans les normes ISO que dans la norme générale ISO  4288 et est appelé Rz1max. Cependant, l'Association allemande de l'industrie automobile (VDA) rejette l'utilisation de Rz1max et continue de recommander la désignation Rmax. Aujourd'hui, les systèmes de mesure tactiles sont généralement utilisés pour déterminer ce paramètre de rugosité. Il s'agit principalement d'instruments de mesure de surface qui fonctionnent selon la méthode du stylet. Actuellement, les appareils de mesure de forme offrent également la possibilité de mesurer des surfaces. Les instruments à stylet sont utilisés de préférence pour la mesure de la rugosité et des contours et fournissent des résolutions nanométriques avec la plage de mesure la plus large possible (voir figure 2).

Ces appareils balaient les surfaces à l'aide d'éléments tactiles diamantés coniques, sphériques et arrondis à la pointe, avec des angles d'ouverture de 60 ou 90° et des rayons d'arrondi de 2 µm, 5 µm ou 10 µm. Historiquement, il s'agit de la première méthode de mesure pour l'évaluation quantitative de la rugosité des surfaces techniques et elle est décrite en détail dans les normes correspondantes telles que DIN EN ISO 3274 ou 4760. Les petits éléments de stylet avec des rayons de courbure définis de l'ordre du micromètre sont typiques des instruments à stylet. Il en résulte un comportement de transfert prévisible. Les instruments à stylet haut de gamme se distinguent également par leur grande flexibilité. Ils mesurent en forme de point, offrent une grande plage de mesure de hauteur avec des longueurs de sonde supérieure à 100 mm et offrent une résolution nanométrique dans le plan de mesure x-z.

Les appareils de mesure de forme se caractérisent par une mesure basée sur un mouvement de rotation, avec la grande précision de mesure qui en résulte. Un alignement précis assure une mesure très précise. Les instruments de mesure balaient des éléments géométriques à symétrie de rotation tels que des surfaces planes, cylindriques ou coniques, enregistrent des tolérances submicrométriques et cartographient des séquences de mesure complexes. Ils sont également utilisés pour mesurer des éléments de forme de haute précision sur des composants conventionnels tels que la circularité, la forme cylindrique et de nombreux autres paramètres de la tolérance de forme ISO 1101.

Les surfaces peuvent également être mesurées de manière tactile sur des machines à mesurer tridimensionnelles. Cependant, la conception et les paliers à air du système de mesure provoquent de fortes vibrations, de sorte que, normalement, seul un système courbe avec une précision et une plage de mesure limitées peut être utilisé. Les machines à mesurer tridimensionnelles sont particulièrement adaptées aux tolérances de longueur et de position. Les imprécisions de base sont de quelques µm+L.

Mesure de rugosité selon la norme

À l'aide des deux normes DIN EN ISO 4287 et 4288, il est possible de déterminer facilement un filtre profilé idéal et le rayon approprié de la pointe de la sonde – et d'effectuer ainsi une mesure de rugosité conforme aux normes (voir tableau page 32).

Un exemple peut aider à comprendre les textes et les tableaux de contrôle. Supposons que vous ayez une pièce avec un profil non périodique. D'après votre dessin technique, celui-ci doit être testé pour une valeur Rz de 5 µm. Pour des valeurs Rz entre 0,5 µm et 10 µm, la norme DIN EN ISO 4288 prévoit une distance de mesure individuelle et un filtre ( c) de 0,8 mm ainsi qu'une distance de mesure totale de 4 mm (voir tableau page 32). La valeur c sert également pour sélectionner la sonde appropriée. Pour une valeur c de 0,8 mm, il est recommandé d'utiliser des pointes d'un rayon de 2 µm, ou de 5 µm pour des valeurs Rz supérieures à 3 µm. Dans cet exemple, on sélectionne alors une pointe de sonde avec un rayon de 5 µm. Une mesure avec une pointe de sonde plus petite est toujours autorisée, mais elle ne doit pas être plus grande.

Si aucune valeur de rugosité n'est indiquée dans les dessins de conception, la norme recommande une mesure d'essai avec c = 0,8 mm car la plupart des valeurs industrielles sont dans cette plage. Si le résultat est positif, vous devez également vérifier la valeur inférieure suivante. Conformément à la norme DIN EN ISO 4288, il faut en effet toujours utiliser la plus petite valeur possible de c. Le filtre c peut également être utilisé pour éliminer les influences telles que les bruits de fond. Le filtre c divise le profil global en un profil d'ondulation et un profil de rugosité. Pour les pointes de sonde d'un rayon de 2 µm, une force de mesure de 0,75 mN est indiquée. Pour les pointes de sonde de 5 µm et plus, une force de mesure de 4 mN peut être utilisée.

Conditions pour des mesures très précises

Plus les tolérances sont faibles et plus le résultat de la mesure doit être précis, plus il est recommandé d'effectuer des tests en laboratoire. La précision maximale n'est garantie que dans des conditions contrôlées. Dans les laboratoires d'essais, la climatisation assure des conditions stables. Il est alors recommandé d'opérer dans les conditions suivantes : -Température de l'environnement : + 20 °C (± 2 °C) ; - Température de l'objet : + 20 °C (± 2 °C) ; - Humidité de l'air relative : 4 % à 60 % ; - Oscillations et vibrations à éviter ; - Courants d'air à éviter. Néanmoins, il est également possible d'effectuer des mesures précises de la surface tactile pendant la production. L'appareil de mesure de rugosité de surface Surfcom C5 d'Accretech est un exemple d'instrument qui le permet. Le plus grand défien termes de prise de mesure très fine des valeurs de rugosité à proximité des lieux de production réside dans le bruit de fond des appareils de mesure. De plus, les bruits environnants sont plus nombreux que dans une salle de mesure. Le bruit de base et le bruit ambiant dépassent la valeur de rugosité, de sorte que les résultats de mesure sont faussés.

Avec le système Surfcom C5, Accretech réduit hauteur de pic réduite répétable/de mesure fiable inférieure à 70 nm.

TECHNIQUE DE MESURE SANS CONTACT

Dans certains cas, une mesure tridimensionnelle de la surface à l'aide d'appareils de mesure sans contact permet d'obtenir une mesure plus significative des surfaces, surtout si les structures sur les surfaces usinées ne sont plus disposées de manière dirigée mais sont réparties de manière stochastique, c'est-à-dire aléatoire. Dans ce cas, une coupe en 2D ne suffit pas. Il convient alors d'utiliser des pour former une seule grande image à l'aide de la fonction dite de stitching. Les méthodes sans contact fonctionnent également sans usure mécanique du système de mesure ou de la pièce. Elles conviennent donc également aux matériaux souples ou élastiques qui peuvent être déformés ou endommagés par des processus tactiles, ainsi qu'aux surfaces ayant des propriétés différentes. Tous les systèmes de mesure sans contact nécessitent une ligne de visée libre jusqu'au point de mesure ; les contre-dépouilles, par exemple, ne peuvent pas être détectées. C'est-à-dire que l'on ne peut mesurer que ce que le capteur voit.

FIGURE 4.-PRINCIPE D'UN CAPTEUR DE PROJECTION DE BANDE

Le principe de base de la projection de bande de lumière est la triangulation. Mais contrairement à la mesure de profil au laser, qui repose également sur ce principe, la projection de bande lumineuse permet de capter la surface entière de la pièce en une seule fois.

suffisamment le bruit de fond pour permettre d'effectuer des mesures de haute précision à proximité des lieux de production, de manière hautement précise, sans erreur ni facteur de perturbation. Une table anti-vibration active avec une grande rigidité de tension permet de réduire l'influence des vibrations environnantes. Le spectre de fréquences propres du Surfcom C5 est structuré de manière à contrebalancer le spectre d'excitation. Cela signifie que les oscillations provenant de l'environnement et de la machine sont neutralisées. De plus, le bruit électrique est minimisé. L'appareil permet donc de prendre des mesures de haute précision de tous les paramètres de surfaces connus, directement sur la ligne de production. Ainsi, un fabricant automobile utilisant le Surfcom C5 peut par exemple mesurer une valeur Rpk pour une rocédés de mesure optique en 3D. En règle énérale, ils permettent une représentation isuelle directe de la surface. Ceci est partic-lièrement avantageux pour les surfaces non omogènes, par exemple lorsque des particules u des structures similaires à des particules e trouvent à intervalles irréguliers. Celles-ci e sont pas correctement représentées dans a section profil dans les captures en 2D. ela signifie que les paramètres de surface alculés à partir de ces données ne sont pas eproductibles, ce qui empêche une évaluation ignificative de la surface. Les procédés sans ontact permettent également des temps de esure courts pour des champs de mesure lus petits. En revanche, avec des champs de esure plus grands, ils sont plus lents que les éthodes tactiles, car dans ce cas, plusieurs mages individuelles doivent être combinées

Différents procédés

Différentes méthodes sans contact sont disponibles pour la mesure des paramètres de surface. Les plus importantes sont les suivantes : -Interférométrie à lumière blanche ; - Méthode de la lumière diffusée ; - Variation de mise au point ; - Projection de bande lumineuse ; - Microscopie confocale.

Pour la métrologie des surfaces, les processus sont parfois combinés entre eux. La combinaison de la microscopie confocale et de l'interférométrie à lumière blanche est un exemple de ce type de concept multicap-teur. L'interférométrie en lumière blanche, la microscopie confocale et la variation de foyer sont des structures microscopiques qui ont généralement les spécifications suivantes : -Champs visuels compris entre 0,2 x 0,2 mm et 2 x 2 mm ; - Résolution latérale comprise entre ~0,1 et 1 µm ; - Grossissements de 10 x à 100 x possibles ; - Résolution axiale comprise entre > 0,1 et 10 nm selon le procédé et la lentille utilisée.

Interféromètrie à lumière blanche

L'interférométrie en lumière blanche est la plus précise des méthodes sans contact. Accretech propose par exemple un capteur de lumière blanche pour la mesure optique de surface dans le système modulaire Surfcom Nex, avec une résolution de 10 nm et une précision de mesure de 0,1 µm. L'appareil optique 3D de mesure de contour et de rugosité Opt-Scope se positionne dans la plage de mesure nano. Il présente une résolution de 0,01 nm et une précision de (0,08 ±/2 H/100) µm.

L'interférométrie en lumière blanche utilise les effets d'interférence qui se produisent lorsque la lumière réfléchie par la cible est superposée à la lumière diffusée en retour par un miroir de référence de haute précision (voir figure 3). La méthode est basée sur le principe de l'interféromètre de Michelson, selon lequel la structure optique contient une source lumineuse dont la longueur de cohérence est de l'ordre du micromètre. Le faisceau lumineux collimaté est divisé en un faisceau de mesure et un faisceau de référence par un séparateur de faisceau. Le faisceau de mesure frappe l'objet à mesurer et le faisceau de référence un miroir. La lumière réfléchie par le miroir et l'objet à mesurer est superposée au séparateur de faisceau et représentée sur une caméra. Si le trajet optique d'un point objet du bras de mesure correspond au trajet du bras de référence, il y a interférence constructive pour toutes les longueurs d'onde du spectre de la source lumineuse. Le pixel caméra du point objet en question recueille alors l'intensité maximale. Pour les points objet qui ne remplissent pas cette condition, le pixel caméra affecté affiche une faible intensité. La caméra enregistre donc tous les pixels qui ont la même hauteur.

Méthode de la lumière diffusée

Dans la mesure de la lumière diffusée, la surface est éclairée par un point de mesure. La lumière réfléchie et diffusée par les angles de microstructure est détectée par un détecteur photosensible. Plus la lumière réfléchie pour détecter les causes du bruit et les attribuer au processus de production.

Variation de mise au point

La variation de mise au point est l'une des méthodes les moins précises. Le composant principal des systèmes de mesure basés sur cette méthode est un système optique de précision, qui contient plusieurs systèmes de lentilles et peut être équipé de différents objectifs afin de mesurer des objets avec une tête du capteur verticalement le long de l'axe optique afin que la plage de mise au point varie suivant la topographie de la surface de l'échantillon. Pour l'évaluation de la profondeur de champ, une profondeur est calculée pour chaque point d'objet détecté par le capteur. La variation des mesures de mise au point est ensuite analysée pour calculer la position z des points de l'objet.

Projection de bande lumineuse

Le principe de base de la projection de bande de lumière est la triangulation (voir figure 4). Contrairement à la mesure de profil au laser, qui repose également sur ce principe, la projection de bande lumineuse permet de capter la surface entière de la pièce en une seule fois. Un motif quadrillé, généralement à un angle de 30°, est projeté sur la surface et enregistré par une caméra de mesure la regardant verticalement. La particularité réside dans l'utilisation de gradients de valeurs de gris sur les flancs de la bande. Les positions exactes des bandes latérales (phases) pour tous les points de la surface sont déterminées à partir d'au moins trois configurations de bandes avec des courbes d'intensité sinusoïdales projetées en succession très rapide. La valeur de gris est générée numériquement à l'aide d'écrans à micro-miroirs haute résolution. Ceux-ci augmentent la triangulation et donc la résolution en hauteur jusqu'à deux ordres de grandeur, avec une dérive en température extrêmement faible et une grande stabilité à long terme. Avec la projection de bande, les champs de mesure peuvent aller de moins de 1 mm à plus de 1 m, la résolution étant mise à l'échelle en conséquence. La projection de franges est donc adaptée aux objets de mesure de grande et de petite tailles, aux images d'ensemble grâce à la vitesse de mesure élevée, ainsi qu'aux mesures précises grâce à une résolution et une précision élevées. La projection de la lumière en bande ne convient que dans certaines conditions pour les mesures de rugosité à haute résolution dans la plage submicrométrique. Un autre inconvénient est la plage de mesure limitée, qui est due à la faible profondeur de champ et à la sensibilité élevée avec des propriétés de surface variables.

Microscopie confocale

La microscopie confocale est particulièrement adaptée aux analyses topographiques sophistiquées sur les surfaces des matériaux (voir figure 5). Un microscope confocal est très similaire à un microscope classique avec éclairage coaxial à éclairage incident. Il y a cependant un diaphragme supplémentaire filtrant la lumière dans le trajet du faisceau qui ne provient pas du plan focal de l'objectif du microscope. L'image résultante est donc sombre, à l'exception d'un disque clair du plan qui était au point. En combinaison avec un mouvement axial et si les images sont prises à des intervalles définis, une courbe de luminosité pour chaque pixel peut être tirée de la pile d'images résultante et la hauteur du point de surface peut être extraite de cette courbe. En règle générale, la mesure est effectuée sur toute la surface à l'aide de dispositifs de balayage intégrés dans le microscope. Un microscope confocal balaye un échantillon point par point et ligne par ligne pour créer une image. Les informations sur les pixels sont fusionnées en une seule image. Les sections optiques de l'échantillon sont imagées avec un contraste élevé et une haute résolution sur les axes x, y et z.

FIGURE 5.-PRINCIPE DE LA MICROSCOPIE CONFOCALE

est diffusée loin, plus la rugosité de la surface est élevée. En déplaçant le centre de gravité de l'ensemble de la courbe de distribution de l'angle de diffusion, les mesures de forme (forme, rondeur et ondulation) sont effectuées simultanément. La méthode de la lumière diffusée peut être utilisée pour le contrôle qualité pur et offre également un potentiel supplémentaire pour l'analyse et le contrôle des processus basés sur des données. Comme la méthode de la lumière diffusée enregistre et traite les angles de microstructure au lieu des informations de hauteur, les données de mesure détectées peuvent également être utilisées dans le développement des composants pour décrire le comportement fonctionnel sur de nombreuses surfaces (par exemple, le frottement, le comportement adhésif, les effets de brillance ou de glissement). En outre, des mesures simultanées de forme et d'ondulation peuvent être utilisées résolution variable. Un miroir semi-transparent dirige la lumière modulée d'une source de lumière blanche vers le chemin optique du système de mesure et la concentre sur le composant via l'objectif. Lorsque la lumière frappe la surface, elle est réfléchie dans différentes directions selon la nature de l'échantillon. Dans le cas de surfaces diffuses, la réflexion s'effectue uniformément dans toutes les directions. Avec des topographies réfléchissantes, c'est uniquement dans une direction. Tous les rayons lumineux réfléchis frappant l'objectif sont regroupés par l'optique et frappent un capteur photosensible.

En raison de la faible profondeur de champ du système, seules de petites zones de l'objet sont représentées de manière nette. Pour permettre la mesure 3D et la génération d'une image couleur avec une profondeur de champ continue, il est nécessaire de déplacer la

Importance des fiches techniques « justes »

Chaque procédé individuel présente des avantages et des inconvénients spécifiques. C'est pourquoi le procédé optimal doit être choisi pour chaque application. Dans cette situation, une comparaison des fiches techniques peut aider à identifier l'appareil le plus approprié. Cependant, elle soulève généralement plus de questions qu'elle n'apporte de réponses. Et d'une fiche technique à l'autre, des termes différents pour des propriétés similaires ou des termes similaires pour des propriétés différentes peuvent également induire l'utilisateur en erreur. Ce dernier reste parfois perplexe lorsque des procédures irréalistes sont utilisées dans la pratique pour faire abstraction des valeurs des spécifications. L'indication de la résolution verticale d'un instrument de mesure en est un exemple car elle est souvent représentée en faisant la moyenne de nombreuses mesures individuelles. La comparaison directe des instruments de mesure est également rendue plus difficile pour l'utilisateur par l'usage de termes différents. Deux fabricants distincts peuvent ainsi mettre un même paramètre sous deux appellations différentes, comme par exemple « champ d'image » et « plage de mesure latérale ». D'où l'intérêt de l'initiative « fiche technique juste » lancée en 2015 par différents fabricants, des entreprises utilisatrices, l'université technique de Kaiserslautern et le Physikalisch Technische Bundesanstalt (PTB-Institut fédéral technique de physique). Elle aide les utilisateurs à obtenir une comparaison plus objective des dispositifs et des technologies grâce à des spécifications de dispositifs et de procédés uniformes.

Normes et standards

La norme DIN ISO 25178 est la première norme internationale à prendre en compte la mesure et la spécification des textures de surface 3D en définissant les paramètres de texture 3D et les opérateurs pour les déterminer. Par exemple, la norme permet un grand nombre de nouvelles évaluations pour mieux décrire les fonctions de surface, ce qui n'était pas vraiment possible avec les paramètres 2D. Les caractéristiques de surface pour la description de la rugosité de surface sont décrites dans la norme ISO 25178, partie II. Les paramètres 3D suivants sont normalisés : -Hauteur (Sa, Sq, Ssk, Sku, Sz, etc.) ; - Pourcentage de profils fonctionnels (Smr, Sdc, etc.) ; - Volumes fonctionnels (Vmp, Vmc, Vvv, etc.) ; - Hybride et espace (Sal, Std, Sdr, etc.) ; - Fonction (Spd, S10z, Sda).

De nombreux paramètres sont un transfert direct des paramètres 2D classiques. Néanmoins, la comparaison des valeurs de caractéristique est difficile. Par exemple, la valeur de Sz dans ISO  25178 correspond davantage à la valeur Rt de ISO  4287 et non – comme on pourrait le supposer – à la valeur Rz. La chaire de technique de mesure et de captage de l'université technique de Kaiserslautern, qui a participé à la mise en place de la norme ISO 25178, souligne que les paramètres d'amplitude tels que Sa, Sz ou Sq sont particulièrement adaptés au contrôle d'un processus connu d'assurance qualité. Selon Felix Ströer, docteur en ingénierie de l'université technique de Kaiserslautern, les surfaces fonctionnelles, en revanche, ne peuvent être évaluées que dans une très faible mesure avec des paramètres d'amplitude. Ainsi, des surfaces ayant des caractéristiques d'amplitude identiques peuvent présenter un comportement fonctionnel tribologique complètement différent. La simple évaluation de Sa ou de Sz ne justifie le recours à la métrologie des surfaces

que dans une mesure très limitée, étant donné qu'une grande partie des informations enregistrées ne sont pas incluses dans le calcul des valeurs caractéristiques. On peut y remédier en sélectionnant d'autres paramètres normalisés : les paramètres spatiaux tels que Sal, Str et Std sont basés sur la fonction d'autocorrélation d'une surface et conviennent pour décrire les propriétés stochastiques et pour identifier les structures dirigées dans les topographies.

Selon Felix Ströer, les paramètres fonctionnels tels que Sk, Spk ou Svk et leurs équivalents en 2D Rk, Rpk et Rvk sont dérivés de la courbe de proportion (de surface) du matériau et sont utilisés pour décrire la proportion des pics et des rainures dans une surface. Des paramètres structuraux tels que Sdv peuvent être utilisés pour décrire des topographies segmentées et, par exemple, caractériser la capacité de rétention d'huile d'une surface d'étanchéité ou de lubrification.

La norme ISO 25178 décrit également la technologie de mesure applicable, les méthodes d'étalonnage et les étalons physiques, ainsi que le logiciel d'étalonnage requis. Toutefois, dans la pratique, il existe encore peu de connaissances empiriques sur la manière dont ces paramètres peuvent être utilisés, y compris par les développeurs et les concepteurs.

BILAN : PAS « L'UN OU L'AUTRE », MAIS « L'UN ET L'AUTRE »

On le voit ici, et le tableau page 34 le résume bien, le choix d'une méthode appropriée pour la métrologie des surfaces n'est pas facile car, dans de nombreux cas, les méthodes tactiles et optiques peuvent être utilisées et fournir des données tout à fait comparables. La meilleure approche dépend des circonstances individuelles et des autres exigences de l'application ciblée. Comparées aux méthodes optiques, les méthodes tactiles sont beaucoup mieux établies et connues. Cependant, les méthodes optiques démontrent leurs points forts dans la production. Les experts partent du principe que les processus tactiles et optiques se compléteront très bien à l'avenir. Il n'y a pas de vérité absolue, et trouver la bonne solution est complexe. Car les responsables du contrôle qualité et de la production doivent trouver des réponses à un certain nombre de questions avant de se lancer. Quelle technologie est la mieux adaptée à ma tâche ? De quel type de capteurs ai-je besoin pour cette tâche spécifique ? Quelle technologie fournit des résultats de mesure avec la précision requise ? La bonne technologie pour la tâche de mesure peut-elle être utilisée dans des environnements de production difficiles avec des vibrations, des températures élevées ou de l'huile ? Ou, au contraire, la technologie en question demande-t-elle l'environnement stable d'une salle de mesure climatisée ? L'appareil de mesure doit-il permettre des mesures mobiles en production afin de minimiser les efforts logistiques et donc les coûts ? Ai-je besoin de résultats de mesure traçables ? Comment les utilisateurs finaux réagissent-ils à telle ou telle technologie ? Disposent-ils du savoir-faire nécessaire ?

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