Depuis les années 1960, les machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) ont énormément évolué, passant de simples dispositifs mécaniques à des systèmes très sophistiqués.
Ces outils ont révolutionné l’inspection des pièces industrielles, atteignant des niveaux de précision et d’efficacité sans précédent dans la mesure tridimensionnelle. Ci-dessous une analyse de l'évolution de ces machines des années 60 à nos jours.
Années 50 et 60 – Machines à mesurer tridimensionnelles
Le MMC avec lecture automatique ont une histoire d'environ 60 ans. Auparavant, dans les années 40 du 20e siècle, il existait des machines à mesurer tridimensionnelles à 3 axes, mais avec des échelles Vernier pour fournir les coordonnées de chaque axe.
Est en 1959 quand la première machine à mesurer tridimensionnelle à lecture automatique apparaît au Salon de la Machine-Outil à Paris. Il a été fabriqué par Ferranti, une société britannique connue pour avoir développé le premier ordinateur commercial en 1951.
Ce premier modèle ne comportait que deux axes et était spécialement conçu pour mesurer avec précision la géométrie de petites pièces et composants dans l'industrie militaire. La première machine à trois axes a déjà été développée dans les années 1960, mais on ne sait pas qui en fut le premier fabricant. Ferranti d'Ecosse, et brigade des stupéfiants d'Italie, revendiquer cet honneur.
Au cours de cette décennie, le développement de machines à mesurer tridimensionnelles est devenu populaire parmi les grandes entreprises de la plupart des pays développés (États-Unis, Japon, Allemagne, France), produisant et commercialisant MMC pour l'industrie.
Les sondes utilisées à cette époque étaient purement mécaniques, installées dans des boîtiers spéciaux pour rester immobiles et pouvoir mesurer des points précis sur des objets. Ces sondes mesuraient facilement des plans, des cylindres ou des surfaces rondes, mais étaient impossibles à repositionner pour mesurer diverses formes et tailles.
Années 1970 – Machines à mesurer tridimensionnelles
Le co-fondateur de Renishaw, Sir David McMurtry, a inventé le sonde à déclenchement par contact (Touch Trigger Probe) en 1970, étant Zeiss le premier à l'intégrer en 1972. Ce type de sonde permet de dépasser l'itinéraire après détection automatique par contact.
Cette nouvelle technologie a permis aux moteurs Olympus utilisés dans le Concorde de répondre à des exigences de conception spécifiques. Cette invention a abouti une véritable révolution pour la métrologie tridimensionnelle, et a ouvert un monde d'opportunités pour les mesures de précision et automatiques de composants individuels et d'assemblages complets.
Le système se compose d'une sonde avec un boîtier pour trois barres perpendiculaires qui entrent chacune en contact avec deux sphères. Une petite tension est appliquée et la résistance des contacts est mesurée, identifiant ainsi avec précision le moment où le contact se rompt. Ensuite, le « gel » des positions d'échelle des trois axes se produit. Le système dispose d'un ressort qui lui confère de la flexibilité, en évitant qu'il ne s'endommage en cas de dépassement de la course de mesure sur la pièce et en revenant à sa position une fois le contact terminé.
En 1973, Zeiss a présenté le Sonde de mesure 3D. Cette sonde se composait de trois axes empilés, chacun avec un actionneur pour sonder la génération de force et un capteur inductif pour la mesure du déplacement.
C'est également en 1973 que Sir David McMurtry et John Deer fondent Renishaw, dans le but d'exploiter le brevet de la sonde à déclenchement par contact, devenant par la suite une référence dans le monde de la métrologie pour ses innovations de rupture.
En 1974, la société allemande Wild Leitz GmbH a développé le première machine à mesurer tridimensionnelle contrôlée par ordinateur.
Années 1980 – Machines à mesurer tridimensionnelles
Au début des années 1980, Renishaw constitue une fois de plus une évolution fondamentale dans le secteur. Étend les capacités des MMT en introduisant tête robotisée pour sondes de sondage. De plus, ils développent d'autres avancées comme les systèmes d'échange automatique de sondes, les sondes à balayage ou palpation en continu, etc...
Le matériel CMM a considérablement évolué entre 1960 et 1988, mais technologie de base derrière les machines à mesurer tridimensionnelles est resté pratiquement stable au cours des 30 dernières années.
La seule caractéristique notable est l'utilisation de matériaux synthétiques au lieu du granit et de l'acier traditionnels, obtenant ainsi une structure mécanique plus légère et un meilleur comportement face aux changements de température, réduisant les déformations et améliorant légèrement la précision et la répétabilité.
Mais cette technologie n’a pas été universellement acceptée et ne représente pas non plus une révolution sur le marché des machines à mesurer tridimensionnelles.
Les grandes évolutions depuis les années 80 se sont concrétisées introduction et évolution du contrôleur CNC numérique, offrant un déplacement plus précis des axes et permettant des mouvements circulaires au lieu de seulement linéaires.
De plus, il était possible de faire fonctionner la machine avec des accélérations et des vitesses beaucoup plus élevées. Mais aucune de ces innovations ne vient de l’industrie CMM elle-même. Il s'agit d'un ajout au secteur des machines-outils qui utilise la CNC pour contrôler les machines d'usinage et les tours depuis les années 1950.
Une autre grande innovation qui a permis de plus grands progrès dans les performances des MMT, tant en termes de précision, de répétabilité que de rapidité de fonctionnement, est la incorporation de règles de lecture et d'encodeurs linéaires.
A cette époque, la société suisse Métromec inventer le logiciel de métrologie sur PC, qui marquera les grandes lignes de développement des décennies suivantes.
Années 90 – Machines à mesurer tridimensionnelles
Dans les années 90, les PC bénéficier d'une réduction de prix importante et Ils se diffusent dans le monde de l'entreprise et pour coordonner les machines de mesure. Une amélioration de la précision est obtenue, en permettant des calculs adéquats pour compenser les erreurs géométriques, et une réduction du coût d'inspection.
C'est à partir de cette époque que tombent les principales évolutions des machines à mesurer tridimensionnelles.l logiciel de métrologie. Des progrès sont réalisés en matière de programmation, d'automatisation, de calculs géométriques, de compensation logicielle, de facilité et de rapidité de fonctionnement, de production automatique de rapports de métrologie, etc.
21e siècle – Machines à mesurer tridimensionnelles
Au début du siècle, Renishaw, une fois de plus, révolutionne l'industrie de la métrologie tridimensionnelle en introduisant une innovation importante : Mesure 5 axes (Renscan5) .
Jusqu'à ce moment, le mouvement du palpeur pour effectuer le palpage était produit par le mouvement des 3 axes de la machine. Les 4ème et 5ème axes, correspondant à deux tours de tête, servaient uniquement au positionnement de la sonde. Mais avec la nouvelle technologie 5 axes, les rotations de la tête sont utilisées pour effectuer le scanning.
Cela permet d'éliminer la grande inertie produite par le déplacement des masses des axes X, Y ou Z, en ne devant déplacer que la masse beaucoup plus petite correspondant à la tête, à la sonde et à la sonde. En conséquence, il peut fonctionner avec des vitesses et des accélérations plus élevées, ce qui permet de gagner beaucoup de temps dans les travaux de mesure.
À ce moment les scanners laser couplés aux machines à mesurer tridimensionnelles sont considérablement améliorés. Et des systèmes tels que des scanners portables ou des bras articulés commencent à constituer de sérieuses alternatives aux machines de mesure tridimensionnelles.
Je sais aussi Les logiciels de métrologie continuent d'évoluer en profitant des capacités de calcul toujours meilleures des PC pour offrir de plus grandes facilités tant au niveau de l'interface utilisateur que de la programmation, du reporting, de la CAO, du contrôle statistique... Ces dernières années, des progrès ont été réalisés vers l'intégration des résultats de mesure avec les systèmes de l'entreprise. Stratégie Industrie 4.0.
Il existe actuellement une large gamme de machines de mesure tridimensionnelles, de différentes tailles, modèles et marques, manuelles et automatiques. Consultez l'article 6 clés pour choisir votre machine à mesurer tridimensionnelle pour connaître tous les détails sur les types de machines, les différences entre manuelles et automatiques... et savoir ne pas se tromper en choisissant la machine la plus adaptée.
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