Une machine tridimensionnelle ou machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) est une des technologies de numérisation les plus populaires existantes. Aussi nommée machine de mesure 3D, elle sert à réaliser des mesures dimensionnelles d’une pièce, grâce en général à des processus optiques. Elle se montre utile dans de nombreux domaines d’activités, mais elle est surtout présente dans l’industrie mécanique.
Une machine de mesure tridimensionnelle, c’est quoi ?
Une machine MMT se définit comme un appareil capable de prendre des coordonnées de différents points de repère sur une pièce généralement mécanique. Elle aide à reproduire une image numérique d’une pièce physique au sein d’un amas de points virtuels. Le palpage virtuel devient possible grâce à divers éléments de la machine tels que :
Une table de support ou marbre, qui permet d’immobiliser la pièce durant le processus
Un guidage d’axes, constitué de trois glissières graduées et servant de repères à l’appareil
Une commande numérique, contrôlant les divers composants électroniques de la machine
Une tête de mesure ou l’organe dont les coordonnées servent de référence principale
Un système de palpage, un tout fonctionnant sur la base d’un équipement tactile ou optique.
Comment fonctionne une machine tridimensionnelle ?
Principes de base des MMT
Les machines tridimensionnelles s’appuient sur un système de coordonnées cartésiennes défini par les axes X, Y et Z. Ces axes permettent de localiser précisément chaque point d’une pièce physique. Un palpeur, qu’il soit à contact ou optique, est utilisé pour détecter ces points. Le palpeur à contact, souvent une tige, enregistre sa position au moment du contact avec la pièce, tandis que les capteurs optiques analysent les surfaces sans contact, générant un nuage de points en quelques secondes.
Collecte des données et reproduction numérique
Le processus commence par la collecte des coordonnées de la pièce. Selon la technologie utilisée, le palpeur détecte les points physiques ou le capteur optique capte une proportion visuelle. Une fois les données recueillies, elles sont transmises à un ordinateur puissant doté d’un logiciel d’analyse des coordonnées. Ce logiciel modélise l’objet en 3D, en calculant rapidement les paramètres nécessaires pour garantir la conformité des dimensions et des tolérances.
Traitement et génération d’un rapport
Après la collecte, le logiciel compare le modèle tridimensionnel obtenu à une conception assistée par ordinateur (CAO). Cette étape identifie les écarts éventuels et produit un rapport de contrôle détaillé. Ce document met en évidence les anomalies détectées, facilitant ainsi les corrections nécessaires avant l’intégration de la pièce dans le processus de production.
Quels sont les principaux types de machines tridimensionnelles ?
La MMT à pont
La machine tridimensionnelle à pont est un modèle fixe et stable. Elle mesure des pièces petites et moyennes avec une grande exactitude. Son pont rigide permet au palpeur de bouger sur les axes orthogonaux X, Y et Z pour capturer des coordonnées avec une précision submillimétrique. Elle produit un nuage de points détaillé, essentiel pour les analyses métrologiques.
Cependant, elle est sensible aux vibrations et aux variations de température. Un environnement contrôlé avec un marbre stable est donc nécessaire. Malgré le coût élevé de cette machine MMT, elle est parfaite pour des mesures précises et répétitives.
Avantages de la MMT à pont
Inconvénients de la MMT à pont
Haute précision submillimétrique
Sensible aux vibrations et variations thermiques
Détail des mesures grâce au nuage de points
Environnement contrôlé indispensable
Idéale pour pièces petites et moyennes
Coût élevé
Devis pour une machine tridimensionnelle
La MMT à portique
La MMT à portique est idéale pour mesurer des pièces lourdes ou volumineuses. Sa structure installée au sol permet de déplacer le palpeur sans manipuler les pièces. Ce design offre un accès facile et garantit une précision élevée, comparable à la machine tridimensionnelle à pont. Elle occupe un espace important et nécessite souvent une fondation renforcée.
Sensible aux vibrations, cet appareil de mesure 3D à portique doit être installé dans un environnement stabilisé. Il convient parfaitement aux secteurs comme l’aéronautique ou la construction mécanique.
Avantages de la MMT à portique
Inconvénients de la MMT à portique
Adaptée aux grandes pièces lourdes
Grande occupation d’espace
Précision élevée comparable à la MMT à pont
Nécessite une fondation renforcée
Accès facile aux pièces sans repositionnement
Sensible aux vibrations
La MMT en porte-à-faux
L’appareil tridimensionnel en porte-à-faux se caractérise par sa structure ouverte. Le palpeur est fixé d’un seul côté et offre un accès libre aux pièces sur trois côtés. Cette configuration facilite le chargement et le déchargement, qu’ils soient manuels ou automatisés.
La MMT tridimensionnelle en porte-à-faux mesure des petites pièces qui requièrent des accès multiples. Cependant, elle est sensible aux vibrations et doit être installée dans un environnement stable. Son volume de mesure est fixe. Ce modèle convient aux ateliers industriels où la flexibilité de chargement est une priorité.
Avantages de la MMT en porte-à-faux
Inconvénients de la MMT en porte-à-faux
Accès libre aux pièces sur trois côtés
Sensible aux vibrations
Chargement et déchargement facilités
Volume de mesure fixe
Adaptée aux petites pièces nécessitant accès multiples
Nécessite un environnement stable
La MMT à bras horizontal
La machine de mesure tridimensionnelle à bras horizontal est idéale pour les objets longs ou étroits, comme les tôles et les pièces de carrosserie. Son palpeur monté horizontalement permet d’atteindre facilement les zones difficiles ou les points éloignés. Elle offre une précision légèrement inférieure à d’autres types de MMT, mais reste fiable pour des tolérances modérées.
La machine MMT à bras horizontal est aussi plus économique, ce qui en fait un choix adapté pour l’inspection de pièces longues. Comme les autres MMT fixes, elle doit être utilisée dans un environnement stabilisé pour éviter les erreurs dues aux vibrations.
Avantages de la MMT à bras horizontal
Inconvénients de la MMT à bras horizontal
Idéale pour objets longs et étroits
Légèrement moins précise que d’autres MMT
Atteint des points difficiles d’accès
Sensible aux vibrations
Solution économique pour des tolérances modérées
Environnement stabilisé requis
La MMT portable
La MMT portable, équipée d’un bras articulé, permet de mesurer directement les pièces en atelier. Elle évite le déplacement vers un laboratoire et convient aux inspections rapides sur site. Moins précise que les modèles fixes, elle reste efficace pour de nombreuses applications industrielles.
Grâce à son mode auto-apprentissage, une machine tridimensionnelle portable palpe manuellement les éléments à mesurer, puis répète le programme en mode automatique (CN) avec une précision de 5 microns. Son utilisation est facilitée par un logiciel intuitif installé sur un PC portable.
Avantages de la MMT portable
Inconvénients de la MMT portable
Mesures rapides directement en atelier
Précision inférieure aux modèles fixes
Facile à transporter et à utiliser
Sensible aux vibrations et à l’environnement
Évite le déplacement vers un laboratoire
Moins adaptée aux pièces très complexes
La MMT optique
La machine de mesure 3D optique fonctionne avec un système de triangulation sans contact. Grâce à des scanners 3D, elle capture rapidement des mesures en trois dimensions. Elle est flexible, portable et idéale pour la numérisation rapide d’objets complexes. Moins précise que les modèles traditionnels, elle convient aux tâches demandant une précision standard.
Souvent utilisée dans l’industrie 4.0, la MMT optique s’intègre facilement aux processus de production. Ces machines accélèrent les contrôles qualité et limitent les goulots d’étranglement.
Avantages de la MMT optique
Inconvénients de la MMT optique
Acquisition rapide de mesures 3D
Moins précise que les modèles traditionnels
Flexible et portable
Sensible aux conditions d'éclairage
Idéale pour les objets complexes et l’industrie 4.0
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