WM | RS-C - Mesure optique de rugosité à cohérence courte

Lors de la fabrication de composants, l'assurance qualité se concentre de plus en plus sur la rugosité, en plus de la précision dimensionnelle et des écarts de position. Les propriétés fonctionnelles et les structures des surfaces des composants doivent être contrôlées afin de garantir des propriétés telles que l'étanchéité, la lubrification, le frottement ou l'usure. C'est pourquoi les structures microscopiques sont de plus en plus mesurées dans l'environnement MMT et caractérisées à l'aide de paramètres de rugosité.

Paru dans inVISION en septembre 2020

Les paramètres de rugosité Ra et Rz connus, basés sur le profil, ne fournissent toutefois qu'une information limitée en raison de la méthode de calcul. C'est pourquoi il est nécessaire de dériver également des paramètres orientés sur la fonction à partir de données de mesure basées sur l'analyse de la répartition des matériaux (par ex. Rk, Rpk et Rvk), et de considérer en outre des paramètres 3D (par ex. Sa ou Sz). Ces derniers présentent un net avantage par rapport au principe de mesure basé sur le profil des palpeurs tactiles en raison de la mesure surfacique et d'une meilleure évaluation statistique. C'est l'une des raisons pour lesquelles l'optique est de plus en plus acceptée dans les applications industrielles.

Pour tenir compte de cette tendance également dans l'environnement MMT, il est avantageux de pouvoir déterminer non seulement les écarts de forme et de position, mais aussi d'évaluer la qualité de surface au microscope dans le cadre de processus de mesure automatisés. Les MMT permettent d'établir une relation 3D avec la pièce ou le procédé de fabrication et donc avec la géométrie de la pièce. Le nouveau capteur WENZEL WM | RS-C est parfaitement adapté à ce type d'application.

Figure 1 : Interféromètre à lumière blanche WM | RS-C pour la mesure de la rugosité et des microstructures en vue détaillée

Pour la mesure optique non destructive de topographies, le capteur présente des caractéristiques uniques intéressantes : Le WM | RS-C est un interféromètre de mesure surfacique avec une résolution FULL HD (1920 X 1080), qui combine la résolution verticale extrême d'un interféromètre (de l'ordre du nanomètre) avec une résolution latérale extrême de seulement 55 nm (objectif 100X). Le capteur fonctionne au choix avec un entraînement piézo-électrique ou un actionneur externe et peut résoudre optiquement les microstructures les plus fines jusqu'à la limite physique de diffraction. Des structures aussi fines sont loin d'être détectées par des aiguilles de palpage à mesure destructive en raison de la pression hertzienne et du filtrage morphologique du profil (dû à des rayons de pointe de palpage comparativement importants de 2 à 5 µm). Cet état de fait rend le capteur intéressant pour de nombreuses applications, comme la mesure de surfaces polies, rodées ou rodées. Les applications de la technique des semi-conducteurs, de la production de wafers, de la microstructuration technique et de la technique médicale complètent le spectre d'utilisation du capteur, même dans des domaines d'application très exigeants. En raison du principe de mesure surfacique, le capteur permet en outre une bien meilleure évaluation statistique des surfaces que les systèmes de mesure tactiles. Cette connaissance s'impose peu à peu dans les applications industrielles et influence par exemple aussi la normalisation de la rugosité (par ex. la normalisation des paramètres de rugosité 3D).

Le WM | RS-C permet de mesurer et d'exporter des topographies, des nuages de points et des réseaux triangulés STL avec plus de 4 millions de triangles par mesure individuelle. Les données de mesure peuvent être mises à disposition dans un temps de mesure inférieur à 30 secondes. Enfin, sur la base des données de mesure, des analyses de rugosité 2D et 3D ciblées sont effectuées selon la norme DIN EN ISO et les valeurs caractéristiques de rugosité sont éditées sous forme de rapport.

Figure 2 : Exemple de surfaces microscopiques mesurées avec le nouveau capteur de rugosité WM | RS-C WENZEL. En haut à gauche : Étalon de rugosité superfin. En haut à droite : étalon de réglage de la profondeur (étalon de rainurage avec une profondeur de rainurage de 75 nm). En bas à gauche : Aluminium poli. En bas à droite : règle en verre à structure périodique.

Une autre particularité du WM | RS-C est sa taille, obtenue en optimisant la trajectoire du faisceau : Le capteur n'est pas plus grand qu'un smartphone courant et, grâce à l'interface Gigabit Ethernet conforme aux normes industrielles, il peut être adapté rapidement et facilement aux MMT existantes. De nouveaux algorithmes d'évaluation permettent de mesurer même en cas de vibrations de la machine ou de l'environnement, ce qui promet un énorme potentiel, notamment dans l'environnement de fabrication. Il est ainsi possible d'utiliser le capteur sur des MMT telles que WENZEL LH, WENZEL CORE ou sur des bras de robot dans les ateliers. Grâce à l'adaptation optionnelle MMT, il est en outre possible de créer une référence de coordonnées globale entre la topographie microscopique et le système de coordonnées de la machine ou de la pièce. Par conséquent, des applications multi-capteurs sont également possibles à différentes échelles.

Outre les aspects techniques, le logiciel de commande et d'évaluation du WM | RS-C est un autre élément central lors de l'utilisation pratique du capteur : le capteur est exploité avec le logiciel WM | PointMaster. Celui-ci met à disposition un module spécifique pour la saisie des données et la commande du capteur. De plus, le logiciel comprend son propre outil de rugosité et d'évaluation, qui permet d'analyser la rugosité des surfaces conformément aux normes. Le logiciel permet de définir de manière interactive des coupes de profil et des tracés de splines sur la surface. Il est ainsi possible de réaliser des analyses de rugosité qui vont bien au-delà des évaluations purement linéaires. Les normes implémentées comprennent la norme DIN EN ISO 16610 (pour un filtrage conforme à la norme), la norme DIN EN ISO 4287 (pour le calcul des paramètres de rugosité tels que Ra et Rz), ainsi que la norme DIN EN ISO 13565 (pour le calcul des paramètres basés sur Abbott tels que Rk, Rvk et Rpk). En outre, les analyses des nuages de points mesurés ou des réseaux STL (par exemple de micro-surfaces) sont possibles sans restriction.