Mesure de diamètre en ligne : voies optiques, limites réelles et comment choisir

Réponse directe : pour la mesure continue du diamètre extérieur sur une ligne en marche, il existe deux familles optiques fondamentalement différentes, souvent confondues. Un jauge de diamètre par projection (ombre) éclaire la pièce d'une lumière collimatée et lit les bords de l'ombre sur un capteur à balayage linéaire : il mesure un diamètre projeté par lecture, à des cadences d'échantillonnage très élevées, et constitue le bon choix pour le fil, le tube, la barre, les arbres et autres produits en déplacement continu. Un système de mesure par vision (image) forme une image réelle d'un champ de vision et extrait simultanément de nombreuses caractéristiques 2D : c'est le bon choix lorsqu'il faut plusieurs cotes, positions ou contours d'une pièce discrète, et non un seul diamètre. Une troisième famille, le profilage par triangulation laser, produit une coupe de hauteur/contour ; c'est une technologie distincte des deux précédentes et ce n'est pas celle qu'emploient les produits décrits sur cette page.

Si la mesure porte sur des pièces avec du relief, une variation de hauteur ou sur les bords du champ, la géométrie de projection pèse plus que la résolution. Ces trois lectures ferment la décision :

• Calcul du grossissement et du champ
• Télécentrique contre objectif FA : quatre vérifications

Voie 1 : mesure de diamètre par projection (classe LM-1030)

Principe de fonctionnement, tel qu'il est mis en œuvre sur le POMEAS LM-1030 : une LED verte GaN produit la lumière de mesure, qui traverse un diffuseur dédié et une lentille collimatrice pour former un faisceau parallèle unique et stable. Lorsque la pièce entre dans la zone de mesure entre l'émetteur et le récepteur, elle intercepte une partie de la lumière et forme une silhouette projetée au niveau du récepteur. Un objectif télécentrique du récepteur reporte cette silhouette sur un CCD-HL, et le système localise les bords entre zones claires et sombres et calcule le diamètre extérieur, le diamètre de fil ou la cote de contour correspondante à partir de la distance entre les deux bords. Les résultats sont affichés en temps réel pour le suivi de procédé.

Spécification déclarée (LM-1030) :

En quoi cela diffère d'une jauge à balayage laser. Une jauge laser classique balaie une ligne laser sur la pièce à l'aide d'un miroir polygonal tournant ; les variations dimensionnelles survenues entre deux passes de balayage peuvent ne pas être saisies. La conception LM-1030 utilise une exposition continue du CCD-HL : la silhouette est intégrée sur toute la durée d'exposition, ce qui réduit la fenêtre d'aveuglement sur produit rapide. Supprimer le moteur à grande vitesse et le miroir polygonal supprime aussi l'usure, les vibrations et la maintenance qui accompagnent ces pièces mobiles.

Applications typiques déclarées pour cette classe : diamètre de fils et filaments (fil métallique, fil émaillé, fil d'acier, fil de cuivre, fibre optique), diamètre extérieur de tubes (tube plastique, tube caoutchouc, petit flexible, tubing médical, tube extrudé de précision), barres, arbres et goupilles (arbres de précision, axes, aiguilles, rouleaux à aiguilles), surveillance du procédé d'extrusion, tri et contrôle qualité automatiques, et contrôle à réception de broches de connecteurs, de composants électroniques et de pièces cylindriques miniatures.

Voie 2 : mesure d'image par projection en ligne (classe HM-1120)

Lorsque la tâche n'est pas « un diamètre sur un brin en mouvement » mais « plusieurs cotes d'une pièce discrète dans un même champ de vision », la voie appropriée est une tête de mesure d'image en ligne. Le POMEAS HM-1120 est le modèle à grand champ de la série HM :

Application documentée : mesure en ligne de vis osseuses médicales — petites pièces d'environ 3 mm de diamètre comportant filets, redans, portées coniques et tête conformée. La difficulté n'y est pas le diamètre seul, mais la combinaison de caractéristiques et la suppression des prises de point répétées, des relevés manuels et des changements de calibre ; une image de bords stable est la base d'une mesure répétable et d'un jugement de tolérance fiable, et les programmes de mesure mémorisés peuvent être rappelés pour la même référence. Voir aussi l'application vis osseuses médicales en ligne.

Choisir entre les voies

1. Le produit est-il continu ou discret ? Brin continu, fil, tube, extrusion → jauge de diamètre par projection. Pièces discrètes à caractéristiques multiples → mesure d'image.
2. Combien de cotes par pièce ? Un ou deux diamètres → projection. Cinq, vingt, cinquante cotes, y compris positions et angles → mesure d'image.
3. Plage de diamètre. 0,3–30 mm convient à la classe LM-1030 ; les pièces jusqu'à Ø120 mm tiennent dans le champ du HM-1120, avec une meilleure exactitude à l'intérieur de la zone haute précision de Ø60 mm.
4. Vitesse de ligne. Un produit continu rapide favorise la jauge de projection à 2400 échantillons/s ; une manipulation discrète jusqu'à ≈200 i/s favorise la tête d'image en mode 1/4.
5. Profondeur de champ disponible. Un produit mobile dont la hauteur varie dans le champ a besoin de la profondeur de champ déclarée (40 mm / 20 mm sur HM-1120) : vérifiez sur la ligne, pas sur le plan.
6. Couverture du contrôle. Pour un contrôle à 100 %, la cadence de mesure et la cadence de manipulation doivent toutes deux tenir dans le temps de cycle ; voir le calcul du nombre de postes cité ci-dessous.

Ce que ces voies ne font pas

• Ce ne sont pas des profileurs à triangulation laser. Elles ne fournissent pas de coupe de hauteur par triangulation laser ; la mesure de hauteur/Z sur les systèmes POMEAS est assurée par le capteur confocal spectral de IMAGE 3 PRO-H / MAX (optionnel sur MAX 2).
• Elles mesurent ce que l'optique peut voir. Parois internes, trous profonds et caractéristiques cachées sont hors de portée des deux voies.
• L'exactitude déclarée découle de conditions d'essai déclarées. Vibrations, température, contraste de surface, montage et calibration déplacent le résultat : les données HM ci-dessus s'accompagnent de la note selon laquelle les résultats réels dépendent du contraste de l'échantillon, du montage, des vibrations, de la méthode de calibration, de l'algorithme et de la position de la pièce, et doivent être vérifiés sur échantillons avant sélection définitive.

Questions fréquentes

La mesure de diamètre en ligne est-elle identique au profilage laser ?

Non. Les systèmes décrits ici utilisent une lumière LED collimatée avec imagerie télécentrique et un détecteur à balayage linéaire (méthode projection/ombre). Le profilage par triangulation laser est une autre technologie qui reconstruit une coupe de hauteur ; ni le LM-1030 ni le HM-1120 ne l'emploient.

Une jauge de diamètre par projection peut-elle mesurer une pièce non ronde ?

Elle mesure la silhouette projetée dans une direction. Largeur, redans et cotes de contour peuvent en être déduits, mais l'extraction complète de caractéristiques 2D relève de la mesure d'image.

Quel est le plus petit objet mesurable ?

Pour la classe LM-1030 : objet minimal détectable de 0,3 mm, dans une étendue de mesure de 0,3–30 mm.

Quelle est la cadence d'échantillonnage ?

LM-1030 : 2400 échantillons par seconde. HM-1120 : environ 34 ms par image en mode FULL (≈30 i/s) et environ 5 ms en mode 1/4 (≈200 i/s), avec expositions de 35/70/150 µs.

Peut-on mesurer un tube transparent ?

Les surfaces transparentes et très réfléchissantes nécessitent une évaluation sur l'échantillon réel et avec la configuration d'éclairage réelle. [Essai requis]

Un contrôle à 100 % est-il réalisable sur la ligne ?

Seulement si la cadence de mesure et la cadence de manipulation tiennent toutes deux dans le temps de cycle. Utilisez le calcul du nombre de postes et vérifiez par un essai.

Où la jauge doit-elle être montée ?

La distance émetteur-récepteur est fixée par le modèle (160 ± 40 mm pour le LM-1030, 436,7 mm pour le HM-1120) ; les deux sont IP64 pour environnements industriels. [Confirmation ingénierie requise pour l'implantation de votre ligne]

Outils liés et prochaine étape

• Mesure optique en ligne ou hors ligne : comment décider
• Temps de cycle et nombre de postes en mesure en ligne
• Jauge de diamètre numérique en ligne LM-1030 (page produit)
• Système de mesure télécentrique HM pour inspection en ligne

Évaluez votre ligne avant de choisir

Envoyez les caractéristiques de la pièce ou du brin — plage de diamètre, tolérance, vitesse de ligne, matériau et surface, et si le contrôle doit être à 100 % — et nous indiquerons quelle voie s'applique, quel chiffre d'exactitude déclarée est pertinent et ce qui reste à vérifier par un essai avant tout engagement.