Métrotronique : mécatronique + métrologie

La métrologie quitte le laboratoire et entre dans l'usine : contrôle de qualité et mesures directement sur la chaîne de production.

 

Dans le secteur manufacturier, surtout, il y a eu une augmentation considérable de la demande de mesures effectuées directement sur la chaîne de production. Dans cet article, nous parlerons de la solution trouvée par CEAqui prend le nom de "Metrotronics" : à partir de la définition et des besoins, nous connaîtrons tous les avantages de son application.

Pour de nombreux secteurs industriels, il est de plus en plus nécessaire de s'assurer que tous les produits sont conformes aux spécifications, ce qui rend le contrôle statistique par échantillonnage effectué en laboratoire insuffisant.

En moyenne, il faut être capable de mesurer les pièces automatiquementavec une fréquence horaire dépassant les milliers de pièces ; la mesure peut également être associée à un contrôle de qualité, soit "cosmétique", soit fonctionnel. D'autre part, la précision de la mesure requise en ligne est de plus en plus proche de celle de la Matériel de laboratoireCela exige une approche métrologique de plus en plus rigoureuse.

L’l'application pratique de la métrologie a toujours eu sa place naturelle dans le laboratoire, dans un environnement contrôlé. Les instruments et les technologies conçus pour effectuer des mesures se sont également adaptés à cet environnement. La nécessité de quitter le laboratoire implique maintenant une série d'activités qui ne sont pas indifférentes, à évaluer comme une nouvelle opportunité pour le secteur actuel de la métrologie.

Définition de la "Métrologie

D'où la nécessité d'identifier avec un terme une série d'actions, de pensées, de règles et de technologies, afin qu'elles puissent prendre une portée et une forme définies. J'ai pris la liberté de créer le néologisme "Metrotronics"pour identifier tout ce qui relève du champ d'application de lal'adaptation des instruments métrologiques afin qu'ils puissent fonctionner directement et efficacement dans un environnement de production industrielle. Metrotronica est un mot composé de metro(logia) et (mecca)tronica.

La métrologie est la science qui a pour objet l'étude des questions liées à la la mesure des quantités physiques (réf. Encyclopédie Treccani en ligne) et, selon la définition du VIM, l'article 2.2, est la science de la mesure et de ses applications.

Mécatronique est un mot composé de mecca(nica) et (elet)tronica et signifie "la science qui vient del'intégration entre la mécanique et l'électronique afin de concevoir, de développer et de contrôler des systèmes et des processus avec un niveau élevé de l'automatisation et l'intégration” (réf. Encyclopédie Treccani en ligne). De nombreuses entreprises produisant des équipements de mesure investissent une grande partie de leurs ressources de R&D dans ce domaine.

5 aspects clés de la mesure automatique dans un environnement non contrôlé.

1. La métrologie et l'objet

En premier lieu, l'impossibilité de contrôler tout ce qui était contrôlé dans un environnement de laboratoire et qui pouvait affecter l'objet mesuréPlus précisément, l'influence des quantités non contrôlées sera plus ou moins critique selon le type de mesure à effectuer. Si je dois mesurer un objet métallique, je me concentrerai davantage sur les aspects liés à la température et non, par exemple, sur ceux liés au pourcentage d'humidité dans l'air.

2. Métrotronique et l'instrument

En deuxième lieu, nous considérons l'incapacité à contrôler tout ce qui a été contrôlé dans un environnement de laboratoire et qui pourrait affecter l'instrument de mesureDans ce cas, beaucoup dépend de l'outil que nous prévoyons d'utiliser. Souvent, les contraintes dynamiques telles que les vibrations environnementales et les variations d'éclairage (pour les systèmes de mesure optique) sont deux caractéristiques à analyser.

3. Métrotronique et environnement

En troisième lieu, nous considérons la difficulté ou l'incapacité de préparer l'objet à mesurer de manière optimale et contrôlée avec lequel vous le préparez au laboratoire. L'aspect rapide et répétitif de la mesure implique son automatisme. Dans les laboratoires, il y a des opérateurs spécialisés qui préparent l'objet à la mesure, une opération fondamentale et complexe qui, si elle est effectuée par un mécanisme automatique de manière inadaptée, peut conduire à des mesures incorrectes. Le plus banal des problèmes à traiter est l'absence ou le nettoyage incomplet de la pièce.

4. Métrotronique et vitesse

En quatrième position, le la vitesse de mesure. Mesurer une pièce en quelques secondes et réaliser des centaines de dimensions par seconde est souvent la norme pour ces machines. Un grand nombre d'instruments de mesure ne sont pas capables d'effectuer la mesure avec une rapidité suffisante. Il y a deux raisons à cela problème technologique lié à l'instrument ou un problème de la méthode de mesure. Par exemple, différentes méthodes peuvent être utilisées pour mesurer la dureté d'un matériau (Brinell, Vickers, Rockwell), en se basant sur la mesure de la résistance qu'un corps oppose à la pénétration d'un autre corps. Un paramètre important de ces mesures est le temps que met le pénétrateur à agir sur l'objet.

Pour avoir une échelle conforme à l'ISO, ce temps est de l'ordre de quelques secondes, trop élevé (même des ordres de grandeur) pour des mesures en ligne. C'est un exemple classique d'un étalon de mesure conçu pour une mesure en laboratoire.

5. Métrotronique, répétabilité et précision

Comme cinquième et dernier aspect, nous considérons le nécessité de mesurer la répétabilité et la précision en temps réel si possible. Dans un environnement industriel, la perte de précision des instruments est en moyenne plus importante qu'en laboratoire, il est donc essentiel de connaître la répétabilité et la précision réelles de l'instrument. Une étude de cas illustrant une solution possible sera présentée ci-dessous.

Technologies VEA, application de la métro-tronique.

Déjà à partir de ces aspects clés de la mesure automatique, vous pouvez clairement mettre l'accent sur l'une des particularités de la MetrotronicsC'est une science qui implique l'évaluation réfléchie de plusieurs les aspects métrologiques et les incertitudes combinées générées par la mesure de différentes quantités physiques.

Je rapporte l'expérience d'un système de mesure micrométriquerécemment réalisée par VEA, qui effectue mesures dans la chaîne de production d'objets cylindriques d'environ 40 mm de diamètre, mesurant une pièce toutes les 3 secondes et la précision de mesure requise est de 4 µm.

Les pièces sortent d'une machine à laver et sont séchées par des jets d'air chaud ; chaque piston sort avec une température différente, avec des excursions allant jusqu'à 40 °C, ce qui implique une dilatation thermique d'environ 38 µm.

Aspect thermique

Ils ont été faits ad hoc des capteurs thermiques à grande vitesseparce que ceux qui étaient sur le marché n'étaient pas assez rapides, et un algorithme de compensation de température à quatre niveaux avec auto-calibrationqui prend en compte la température ambiante, la température de la pièce, la jauge et le capteur optique qui effectue la mesure.

Perte de précision

Afin de détecter la perte de précision des instruments, un système d'auto-étalonnage a été adopté, qui contient des jauges de référence internes, avec une procédure automatique de contrôle des variations. Les vibrations dans l'environnement peuvent parfois entraîner des mesures incorrectes.

L'utilisation d'une technologie propriétaire particulière, appelée MSA (précision micro-stabilisée), vous permet de détecter en temps réel l'écart type d'une mesure donnée. On peut en déduire la répétabilité de l'instrument et, en cas d'écart important, on peut décider de répéter la mesure, notamment parce que les vibrations sont souvent des phénomènes momentanés. Dans les usines en construction, il y a une tendance à améliorer la précision des systèmes en augmentant les interactions entre les différentes quantités physiquespar exemple avec l'introduction d'accéléromètres ou de dispositifs qui permettent d'analyser l'indice de réflexion des objets à mesurer.

Métrologie et métrologie

Je conclus cette "introduction" à la métrotronique par quelques idées qui mériteraient d'être étudiées plus avant.

La quantité d'informations générées par les systèmes de mesure en ligne vous permet améliorer automatiquement le processus de productionpar un processus de retour d'information approprié. En outre, ces technologies sont entièrement couvertes par le nouveau financement du plan stratégique national. INDUSTRIE 4.0ce qui pourrait être une bonne opportunité pour de nombreuses entreprises.

Les systèmes de mesure présents dans les lignes de production sont encore principalement des solutions manuelles ou, s'ils sont automatisés, qui ne tiennent pas compte des facteurs et des aspects environnementaux évoqués ci-dessus, ce qui montre qu'il y a encore beaucoup à faire. Pour paraphraser un dicton célèbre, je pourrais dire que "derrière un grand métrologue, il y a toujours un grand métrologue", car les deux figures sont fortement complémentaires : le métrologue possède les connaissances pour identifier les incertitudesla metrotronic a celui de trouver le des solutions aux incertitudes identifiées.

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