Inspection automatique et sans contact de la rugosité des pièces usinées

Résumé

Dans le domaine mécanique, la qualité de surface (rugosité et texture) est un requis qualité très important pour les pièces. Spécialement dans des secteurs tel que l’aéronautique et l’automobile, ce requis est critique pour la fiabilité en fatigue. En effet, l’amorce des fissures est directement liée à la qualité de surface. La mesure de la rugosité se fait généralement dans un poste de métrologie ‘off line’ avec des instruments et des techniques très variés et qui consomment généralement beaucoup de ressources (temps, opérateurs et équipement). Les systèmes de mesure sans contact (ex. crayon confocal) proposés aujourd’hui dans le secteur sont, non seulement sont très couteux, mais aussi très encombrant pour une utilisation dans un poste d’usinage. L’objectif principal de cette thèse est de développer des stratégies pour évaluer la rugosité de surface automatiquement, sans contact et qui peuvent être intégrées directement dans un centre d’usinage. Ces stratégies doivent se baser sur des algorithmes et des modèles empiriques permettant d’estimer, avec une précision acceptable, la qualité du fini des pièces usinées. Dans la première partie de ce travail, on s’est attardé sur le développement d’un modèle d’estimation de la rugosité en fraisage à partir de paramètres issus d’un système de vision 2D. Aux termes des travaux préliminaires, nous avons constaté que parmi les modèles prédictifs disponibles dans la littérature aucun ne semble être adapté à l'usinage à grande vitesse; ils sous-estiment la rugosité arithmétique (R) par rapport aux mesures expérimentales. Compte tenu de ces informations, nous avons mis en place et validé un modèle empirique qui permet une évaluation de la rugosité arithmétique R à partir d’une image captée par une caméra et de la connaissance à priori du paramètre d'usinage "avance par dent". Ce modèle prend également en compte le type de matériau usiné et l'outil de coupe utilisé (revêtements et géométrie). Nous avons démontré que les autres paramètres d’amplitude du profil ( ) ainsi que le paramètre espacement R peuvent être également estimée à l'aide de modèles similaires. La critique la plus importante aux modèles proposés par nos premiers travaux a été la nécessité d’introduire un paramètre propre à l’usinage : l’avance par dent. Idéalement, un système de mesure devrait être indépendant. Pour contourner cette contrainte, la suite de nos travaux a été orientée vers le développement d’un système de vision complétement indépendant des connaissances des paramètres d’usinage. Uniquement la connaissance préalable du matériau usiné est maintenue. La seconde partie de nos travaux présente le développement de nouveaux descripteurs issus de l’image de la surface usinée prise avec un microscope digital. Le but est d’implémenter un système de post-traitement ayant le potentiel d'évaluer, rapidement et sans contact, la rugosité de surface des pièces usinées. L'étude a montré également que d’autres paramètres de rugosité ( et ) peuvent être estimé en utilisant uniquement les caractéristiques extraites des images et des modèles sans avoir besoin de connaître les paramètres d'usinage utilisés pour générer la surface.

Date	22 mai 2013
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Victor Songmene (Directeur(-trice)) & Antoine Tahan (Codirecteur(-trice))