Logiciel de mesure WinWerth®

Dans la pratique, il faut souvent déterminer "rapidement" quelques dimensions sur des pièces de fabrication. Cette tâche est également exécutée par des collaborateurs qui ne sont pas en permanence familiarisés avec l'utilisation des machines à mesurer tridimensionnelles. Pour permettre un travail efficace dans cet environnement, l'utilisation est limitée au strict nécessaire. L'"intelligence" du logiciel de mesure WinWerth® se charge alors, par exemple, de la détermination exacte de la zone de l'objet à saisir, de la sélection de l'élément géométrique à mesurer (par ex. droite, cercle, point d'angle) ainsi que des algorithmes de combinaison pour déterminer les propriétés géométriques telles que les distances, angle et diamètre.

La programmation des séquences de mesure est assistée par les outils correspondants dans le logiciel de mesure WinWerth®. Les capteurs sont directement sélectionnés sur l'interface utilisateur de la machine à mesurer tridimensionnelle multisensor. Une arborescence représente le plan de contrôle et donc la structure du programme de mesure. Les relations entre, les éléments géométriques et les paramètres technologiques tels que le type de capteur, le réglage de l'éclairage, la vitesse de balayage, l'algorithme d'évaluation et l'orientation valable y sont visibles. Parallèlement à l’arborescence, les éléments géométriques et les caractéristiques avec les résultats de mesure correspondants sont également affichés dans le graphique et dans le protocole de mesure numérique. Des opérations de relation entre les éléments géométriques (point d'intersection, droite d'intersection) ou des caractéristiques géométriques (distance, perpendicularité) peuvent être programmées soit via l’arborescence soit via la sélection dans la vue graphique.

Un autre avantage du module CAO intégré dans WinWerth® est que les informations CAO peuvent être utilisées pour positionner la machine à mesurer tridimensionnelle. Werth, a sans doute été le premier fabricant de machines à mesurer tridimensionnelles, a présenté cette technique dès le milieu des années 1990 sous le nom de CAD-Online®. L'ensemble du déroulement de la mesure peut être piloté en sélectionnant les caractéristiques géométriques sur le modèle CAO. L’appareil de mesure se déplace automatiquement vers les positions de mesure générées et mesure avec le capteur sélectionné.
De cette manière, il est par exemple possible de saisir automatiquement des points de mesure sous la forme de nuages de points à l'aide de palpeurs ou de mesurer des surfaces plus grandes avec le Patch 3D Werth ou des capteurs confocaux en juxtaposant automatiquement les mesures individuelles à un niveau élevé résolution. Les paramètres technologiques tels que le réglage de l'éclairage pour le capteur de traitement d'image peuvent être réglés par une commande directe sur appareil de mesure en tenant compte de l'interaction entre l'éclairage, objet de mesure et le système d'imagerie. La modification automatique des séquences de mouvement sur la base de la géométrie de la pièce et de l'appareil ou du capteur permet d'éviter les collisions.

De nombreux systèmes de CAO offrent désormais la possibilité d'intégrer des données PMI (Product and Manufacturing Information). Les jeux de données CAO qui en résultent contiennent, en plus de la description de la géométrie des éléments CAO, les cotes définies par le concepteur. Lors de la sélection des propriétés géométriques, le logiciel de mesure WinWerth® place automatiquement les points de mesure ou les scannes sur tous les éléments géométriques à associer obtenir le résultat de mesure ainsi une grande partie de la gamme de mesure est créé au moins en partie automatiquement. En raison des exigences accrues lors de la création du modèle CAO, cette solution est malheureusement encore peu répandue.

Si le déroulement complet de la mesure doit être généré de manière entièrement automatique, tous les paramètres nécessaires doivent être enregistrés dans les données PMI ou être déterminés automatiquement par le logiciel de mesure. Si ces conditions sont remplies, il est par exemple possible de générer de manière entièrement automatique dans WinWerth® les séquences de mesure complètes pour mesure d'outils à tolérances serrées destinés à la fabrication des moules d'injection pour lentilles de contact. La mesure est réalisé avec un machine à mesurer tridimensionnelle multisensoriel en combinant des capteurs de distance optiques avec un traitement d'image et en utilisant un axe rotatif-pivotant automatique pour la pièce à mesurer.

Dans le cas de traitement des images de contour, l'image est considérée comme un ensemble à l'intérieur d'une fenêtre d'évaluation. Dans cette image, des contours sont extraits par des algorithmes mathématiques appropriés. Chaque point d'image d'un contour correspond à un point de mesure. Les points de mesure sont alignés comme pour un collier de perles. Cela permet de détecter et de filtrer (filtre de contour) les contours parasites dus à des structures de surface, des éclats et des poussières lors de l'exploitation pour la mesure, et ceci sans modifier la forme des contours. Ce qui est important pour l'utilisation pratique, c'est que plusieurs contours puissent être distingués dans une zone de capture. Les systèmes modernes interpolent lors du calcul les coordonnées des points de mesure à l'intérieur de la grille de pixels et permettent ainsi une plus grande précision.

Grâce au traitement d’images de contour 2D et aux filtres de traitement d'image correspondants, il est également possible de mesurer dans n'importe quelle coupe du volume scanner ou du nuage de points. Cela permet entre autres de faciliter particulièrement la mesure de pièces composées de plusieurs matériaux.

La Tomographie excentrique permet de placer la pièce à mesurer comme on le souhaite sur le plateau tournant (brevet). Il n'est plus nécessaire d'aligner la pièce, ce qui prend du temps et augmente le confort d'utilisation. La tomographie de détail ou ROI-tomographie (ROI: Region of Interest) permet de mesurer des zones partielles de l'objet à mesurer avec une grande résolution, sans avoir à mesurer l'ensemble de l’objet, par ex. avec Rastertomographie, en haute résolution et donc avec un temps long et un volume de données important. La Tomographie Multi-ROI- offre une combinaison des avantages de la tomographie excentrique et de la tomographie locale. Il est également possible de sélectionner plusieurs zones partielles à haute résolution à n'importe quelle position dans l’objet à mesurer.

Avec la tomographie dans le fonctionnement traditionnel marche-arrêt, le mouvement de rotation est interrompu pour l'acquisition de chaque image radiographique afin d'éviter tout flou de mouvement pendant l'exposition. La tomographie OnTheFly permet d'économiser les temps morts pour positionner la pièce en la faisant tourner en continu. Ce procédé permet d'une part de réduire fortement le temps de mesure pour une même qualité de données, et d'autre part d'améliorer la qualité des données et donc l'incertitude de mesure pour un même temps de mesure.

Pour les utilisateurs non formés à l'utilisation des appareils de mesure, WinWerth® offre la possibilité de sélectionner uniquement le numéro de pièce et de lancer un programme automatique avec ce numéro. Cela peut également se faire en scannant un code-barres sur l'ordre de fabrication. Un traitement automatique des pannes aide par exemple en cas de mise en place incorrecte des pièces.

Alternativement, un système de changement de pièces peut être intégré dans la machines à mesurer tridimensionnelles TomoScope® sans autres précautions pour la radioprotection. Avec plusieurs palettes déjà équipées, il est ainsi possible d'effectuer des mesures pendant la nuit et le week-end.

Il est également possible d'intégrer un système d'alimentation automatique. Pour cela, les programmes de mesure peuvent être préparés à distance de la machine, à des postes de travail hors ligne. Les pièces sont introduites dans la zone de sécurité du robot via un sas. Les caractéristiques géométriques des pièces telles que les blocs de vannes, les carters et des fonderies sont ainsi évaluées toutes les demi-minutes, une comparaison pièce/pièce est réalisé avec le nuage de points mesuré d'une pièce maîtresse et les pièces sont contrôlées pour détecter les défauts tels que les bavures. Les résultats de mesure peuvent être déterminés à l'aide d'ordinateurs d'évaluation fonctionnant en parallèle et rassemblés dans un protocole commun, y compris avec les résultats de mesure d'appareils multisensors détachés.

Selon la tâche à accomplir, le calcul ou la représentation des résultats de mesure s'effectue soit dans un système de coordonnées de référence qui a été mesuré au préalable (par ex. coordonnées du véhicule dans la construction automobile), soit dans un système de coordonnées, qui a été créé par un balancement optimal des surfaces sélectionnées par rapport au modèle CAO.

L'exemple d'une coupe 2D permet de bien illustrer les deux stratégies d'ajustement WinWerth® BestFit et ToléranceFit®. Dans le premier cas, la position des points mesurés est optimisée en minimisant les distances par rapport aux points théoriques. Comme les tolérances des différentes zones de l'objet ne sont pas prises en compte lors de l'ajustement, on constate parfois des dépassements de tolérance, alors que la tolérance pourrait être respectée en déplaçant le système de coordonnées. Cette méthode n'est donc que partiellement adaptée au contrôle de la qualité.

Le critère d'optimisation pour WinWerth® ToléranceFit® est de maintenir la distance la plus grande possible entre le point de mesure et la limite de tolérance ou, si le point de mesure se trouve en dehors de la limite de tolérance, de maintenir le plus petit possible le dépassement de la tolérance. Les objets reconnus comme défectueux selon le procédé BestFit (présence de zones rouges), mais qui ne sont en réalité pas défectueux, peuvent être classés comme fonctionnels selon le procédé ToléranceFit®. Le contour est contrôlé comme avec un gabarit.

Une compétence particulière de Werth est la détection automatique et la mesure des bavures ou copeaux pendant le processus de mesure. Le résultat est une représentation de la bavure avec un code couleur ainsi que la longueur maximale de la bavure. Pour la représentation de l'écart, seuls les endroits où la longueur de la bavure dépasse les limites de tolérance sont affichés au choix. Les marqueurs d'analyse permettent en outre d'afficher numériquement la longueur de la bavure sur toute la longueur de celle-ci. Par exemple, tous les 0,5 mm, un petit drapeau est placé qui contient la longueur locale maximale de la bavure.

Une sélection d'outils logiciels pour l'analyse des matériaux sur les données volumiques est également disponible dans WinWerth®. La représentation des données volumiques est intégrée dans le module 3D du logiciel de mesure WinWerth®. Le volume est visualisé dans forme de valeurs de gris qui représentent la densité du matériau. En général, le volume est représenté de manière plus claire lorsque la densité augmente. Trois vues différentes peuvent être utilisées en parallèle et affichées ou masquées individuellement. Il est possible d'afficher le volume entier, c'est-à-dire tous les voxels avec leur niveau de gris respectif. Dans la représentation "Surface ISO", seuls les voxels avec la valeur de gris sélectionnée sont affichés. Les coupes 2D peuvent également être représentées après sélection du plan de coupe. Toutes les variantes sont représentées en rotation tridimensionnelle et peuvent ainsi être analysées sous tous les angles. Le modèle CAO, le volume voxel et le nuage de points de mesure sont représentés en superposition dans le même système de coordonnées. Il est possible de les visualiser facilement grâce au réglage des couleurs et de la transparence et de les utiliser pour analyser les données. L'ensemble de la pièce à mesurer peut être virtuellement balayé et contrôlé plan par plan.

Des outils logiciels spéciaux servent à identifier automatiquement les porosité ou les inclusions dans l’objet mesuré. Ceux-ci peuvent être reconnus, classés selon leur taille et comptés en fonction de leur affectation à une classe. Une évaluation entièrement automatisée peut ainsi être réalisée avec tolérance. Il est également possible de représenter graphiquement les défauts identifiés en fonction de leur taille par un code couleur. Des outils logiciels similaires existent également, par exemple, pour le contrôle des fissures. Les irrégularités du matériau dues aux fibres peuvent également être contrôlées visuellement. Le même logiciel permet aussi d'analyser les ensembles montés.

Si aucune donnée CAO n'est disponible, la sélection de points de mesure peut être effectuée de manière interactive par l'utilisateur. Dans WinWerth®, la sélection directe à l'aide de la souris ainsi que la décomposition automatique en éléments géométriques de contrôle sont possibles. Pour cela, à partir d'un point de départ, d'autres points sont automatiquement ajoutés tout autour jusqu'à ce que le ecart de forme de l'élément sélectionné (par ex. cylindre) s'agrandisse sensiblement. Cela signale que les limites de l'élément sont atteintes et que le processus est terminé.

Il est plus efficace de définir le processus de mesure à l'aide de données CAO 3D. En sélectionnant simplement des éléments CAO, la sélection des points de mesure nécessaires se fait automatiquement (brevet). En partant de la sélection de patchs CAO et en tenant compte des distances de bord prédéfinies, tous les points de mesure de l'objet mesuré qui peuvent être attribués géométriquement à ce patch sont sélectionnés. Il en résulte une saisie complète de forme de l'élément correspondant avec le nombre maximal de points.

Dans la pratique, il est courant de définir des dimensions de dessin dans des vues 2D et des coupes. Il faut également tenir compte de cet état de fait lors de l'évaluation des données de mesure générés par tomographie. Pour cela, il est possible de définir des plans dans le système de coordonnées de la pièce et de les couper aussi bien avec les données de consigne CAO qu'avec le nuage de points réels. WinWerth® extrait automatiquement les contours représentant les données de consigne et les contours réels. Pour évaluer lestaillee 2D dans les contours de coupe ainsi créés, on utilise les mêmes fonctions logicielles que celles disponibles pour évaluer les contours scannés par un traitement d'images ou un palpeur de mesure.