Épaisseur - Mesure d’épaisseur à l’aide de capteurs de déplacements

Pour la détection précoce de défauts d'épaisseur dans une bande d'aluminium, on utilise les capteurs à triangulation laser optoNCDT, solution alternative moderne prenant la relève des systèmes de mesure mécaniques. À l'endroit de la mesure, les capteurs sont positionnés face à face, au-dessus et endessous de la bande d'aluminium en mouvement. Indépendamment de la position précise de la bande en hauteur, on en obtient l'épaisseur exacte par une simple mise en rapport F=réf. - (A+B) des signaux d'écartement émis par les deux capteurs.

Lors de la fabrication de circuits imprimés en aluminium, il est important de connaître l’épaisseur de ces derniers. Le système de mesure de profil sans contact enregistre le profil du circuit imprimé à l’aide d’un capteur capacitif. Durant la mesure, la largeur du circuit imprimé est également déterminée. Les données ainsi recueillies permettent d’améliorer le réglage de la cage de laminoir d'inversion et des cages de laminoir suivantes. Le système est conçu pour être intégré dans les tables à rouleaux. Directement installé devant la cisaille à ébouter où le circuit imprimé est immobilisé pour être découpé, ce système ne perturbe pas le processus de production.

La qualité des films soufflés dépend particulièrement de leur épaisseur constante. Cependant, lors de la production, leur épaisseur peut en partie fortement varier. Le système de mesure d’épaisseur pour films soufflés de Micro-Epsilon mesure, sans et avec contact, le profil des films dès leur sortie de la filière d'extrusion. Posé sur un cadre inverseur, le système contourne la gaine tubulaire en continu et fournit les données recueillies au système hôte pour la commande de la filière d'extrusion.

Lors de l'usinage de la tôle, il s’avère souvent nécessaire d'introduire les tôles une à une dans des machines. Il est important que les tôles soient introduites les unes après les autres. Si deux tôles viennent à se superposer, le processus est alors interrompu. Cette tâche se résout à l'aide d’une simple mesure d’épaisseur. Si la valeur mesurée diffère de l'épaisseur d'une tôle, une erreur est alors détectée. La mesure ne dépend pas de la position absolue de la tôle dans la fente de mesure. Suivant les exigences, il est possible d'opter pour des capteurs laser optiques, capacitifs ou à courants de Foucault.

La  déformation  des  disques  de  freins  sous  charge,  en cours de freinage, est une tâche de mesure idéale pour l‘optoNCDT 1700BL. De par la courte longueur d‘onde du laser bleu-violet utilisé, la lumière émise par le disque de frein porté au rouge n‘éblouit pas le capteur sachant que la longueur d‘onde de 600 nm du rouge se situe très loin de la longueur d‘onde du laser bleu-violet, qui est elle de 405  nm  et  qu‘elle  est  parfaitement  bloquée  par  le  filtre d‘interférence de haute qualité utilisé.

Dans la production du verre d’emballage, l’épaisseur de la paroi et la cylindricité du fût des bouteilles constituent des critères de qualité importants. Il est donc nécessaire de contrôler ces paramètres à 100% en cours de processus. Les récipients défectueux sont exfiltrés immédiatement et retournés au verre fondu. En raison des vitesses de traitement élevées et pour éviter d’endommager les bouteilles, une mesure rapide et sans contact s’impose. A cet effet, le système de mesure confocal à deux canaux confocalDT 2422 en combinaison avec le capteur IFS2406-10 de Micro-Epsilon représente la solution optimale. 

La laine minérale est un produit fréquemment utilisé pour isoler les maisons. Les propriétés isolantes de la laine minérale dépendent aussi bien du caractère homogène de la structure du matériau que de son épaisseur. Pour ce faire, il est fait appel à deux capteurs laser optoNCDT 1700 avec contrôleur intégré et dispositif de soufflage censé protéger l’otique.

La résistance des tapis en caoutchouc destinés à l'isolation des ouvrages dépend de leur épaisseur. L'épaisseur des films est contrôlée directement après extrusion. Les capteurs de la série optoNCDT 1750 mesurent la distance les séparant du caoutchouc malgré une mauvaise réflectivité. L'épaisseur est déterminée à partir du signal du capteur et de la distance par rapport à un cylindre de référence. Ainsi, l’utilisateur est à même de reconnaître les moindres écarts par rapport à l’épaisseur de consigne.

Les capteurs de distance laser optoNCDT ILR2250-100 de Micro-Epsilon mesurent les bobines en utilisant la méthode de comparaison de phase. Pour cette tâche de mesure, un capteur est monté à une distance de 0,2 à 10 m face au rayon de la bobine. Il mesure constamment la distance par rapport à la bobine. Comme le diamètre du rouleau de bande d'acier est constamment réduit par le processus de déroulement, la distance entre la bobine et le capteur augmente en conséquence. Le capteur détecte de manière fiable cette modification de la distance et la transmet sous forme de valeur mesurée au système de contrôle du processus de production via l'interface série RS422. Un message d'alerte précoce peut désormais être émis par le système de contrôle, avant même que le matériel ne soit complètement déroulé.

Lors de la production des pommes chips, la consistance, la qualité de même que le goût dépendent essentiellement de l'épaisseur des rondelles de pommes de terre. En fonction des paramètres du processus et de l'état des outils utilisés, l'épaisseur des rondelles se modifie toujours au fil du temps de production. Il est donc important de surveiller l'épaisseur en permanence pendant la production. Pour ce faire, les capteurs scanCONTROL 2950-50BL qui sont utilisés projettent une ligne laser sur un tapis roulant où des rondelles échantillons défilent en continu.

Micro-Epsilon a mis au point un système de mesure spécial pour le contrôle qualité des verres d’écrans d’affichage. Le verre est placé sur une table de mesure à l'aide d'un robot. Un bras de mesure équipé de plusieurs capteurs confocaux survole alors le verre. Si quelconque écart d’épaisseur venait à être détecté, le verre est marqué comme étant défectueux et mis au rebut. Le scanner laser scanCONTROL contourne simultanément le rebord du verre et contrôle si ce dernier présente des défauts ou des erreurs en terme de dimension. Une fois le contrôle effectué avec succès, la plaque réintègre le processus de production et une nouvelle mesure est réalisée.

L’épaisseur des films produits constitue souvent un critère de qualité décisif dans la production. Afin de procéder au contrôle de l’épaisseur des films le plus tôt possible au cours de la production, il est fait appel à des installations de mesure d’épaisseur spécialement conçues à cet effet. Les capteurs bi-technologies se composent de deux capteurs fonctionnant selon différents principes de mesure et qui permettent de mesurer sans contact, à partir d’un côté, l’épaisseur sur toute la largeur du film. Ceci donne ainsi naissance à un profil d'épaisseur du film plat qui permet de procéder au réglage extrêmement précis des installations de production. La composition des capteurs bi-technologies diffère selon le type de film.

Dans la production de films, une surveillance du processus en ligne garantit une qualité de produit constante. Le capteur KS5 à techniques combinées de MICRO-EPSILON mesure sans contact, et donc sans usure, l'épaisseur de revêtements de films.

Dans l’industrie textile, il est indispensable que les fils présentent une épaisseur constante pour obtenir des produits haut de gamme. Il convient par conséquent d’éviter que l'épaisseur des fils ne fluctue. Le fil est étiré à l'aide d'un étendoir jusqu'à ce que son épaisseur soit constante. Un capteur à courants de Foucault qui détecte l’épaisseur indirectement fournit les données de mesure pour le réglage de l’étendoir. L’épaisseur est transmise au capteur à courants de Foucault par des galets palpeurs. Après étirement, le résultat de l’étape de traitement est également contrôlé par un capteur à courants de Foucault.

Micro-Epsilon a mis au point un système de mesure spécial pour le contrôle qualité des verres. Le verre est placé sur une table de mesure à l'aide d'un robot. Un bras de mesure équipé de plusieurs capteurs confocaux survole alors le verre. Si quelconque écart d’épaisseur venait à être détecté, le verre est marqué comme étant défectueux et mis au rebut. Le scanner laser scanCONTROL contourne simultanément le rebord du verre et contrôle si ce dernier présente des défauts ou des erreurs en terme de dimension. Une fois le contrôle effectué avec succès, la plaque réintègre le processus de production et une nouvelle mesure est réalisée.

La gomme intérieure des pneus sert à empêcher que l’air ne s’échappe. Celle-ci revêtant une importance capitale en terme de sécurité, le respect des données de consigne doit répondre à de hautes exigences. L’épaisseur des couches constitue un critère important. Le système permettant de mesurer l’épaisseur des gommes intérieures de pneus fonctionne sans contact et sans usure. La gomme intérieure est guidée à travers le système de mesure directement après la calandre. Une tête de mesure survole alors la surface. Un capteur à courants de Foucault mesure la distance par rapport à un cylindre de référence tandis qu'un micromètre optique mesure la distance par rapport à la surface du caoutchouc. Pour une meilleure compensation thermique, il est possible d’intégrer le système dans le circuit de chauffe de la calandre.

L’environnement de l’industrie met les capteurs optiques de déplacement à rude épreuve : malgré la poussière et les cadences de processus élevées, il faut cependant assurer la précision  de la mesure. Les capteurs laser des séries optoNCDT 1750 et optoNCDT 2300 relèvent ces défis depuis de nombreuses années. Si des mouvements perturbants (mouvements de la bande, mouvements radiaux des poulies de renvoi ou vibrations d’un corps de base) sont supérieurs à ceux de l’objet à mesurer, le processus de mesure devient compliqué et risque même de se bloquer. Des fronces dans une bande peuvent causer une perturbation.

Afin de protéger les circuits imprimés des influences environnementales telles que l’humidité, il convient de les recouvrir d’une couche protectrice de laque transparente. Ceci assure un fonctionnement parfaitement fiable. L’industrie automobile en particulier exige une épaisseur minimale pour ce revêtement protecteur.

Jusqu’à présent, les mesures exactes ne pouvaient être effectuées que de manière destructive. Les capteursconfocaux de Micro-Epsilon résolvent cette tâche de mesure sans contact et donc de manière non-destructive. Ils délivrent les valeurs d’épaisseur en temps réel.

Pour ce faire, des capteurs confocaux de la série confocalDT IFS 2405 avec une plage de mesure de 1 mm sont utilisés. Ces capteurs se caractérisent par un point de mesure extrêmement petit de seulement 8 µm et une excellente précision pour la mesure de couches minces.

Lors de la production de supports de données optiques, les données sont dans un premier temps transmises sur une station maître. A partir de cette station maître, plusieurs matrices en nickel sont créées par galvanisation en fonction du nombre de copies. Pour une production parfaite, ces matrices doivent présenter une épaisseur de 297 µm ± 3 µm. Le respect de cette valeur est contrôlé plusieurs fois durant le processus de galvanisation. A cet effet, la société ISEDD GmbH de Bielefeld a développé un appareil de mesure permettant de procéder à des contrôles rapides et précis sur les matrices. La mesure d’épaisseur s’effectue à l’aide de capteurs capacitifs de Micro-Epsilon.

La mesure d’épaisseur à l’aide de capteurs de déplacements constitue un vaste champ d’application. On fait généralement la distinction entre la mesure d'épaisseur non-destructive/destructive, sans contact/avec contact et unilatérale/bilatérale. Les procédés de mesure d’épaisseur proposés par Micro-Epsilon étant tous exempts de rayonnements, aucune règle en matière de radiation ne doit donc être respectée.

La mesure d’épaisseur peut aussi bien être effectuée à l'aide de capteurs avec contact qu'à l'aide de capteurs sans contact. Cependant, les procédés de mesure sans contact présentent des avantages en termes de précision et de rapidité.

On distingue par ailleurs la mesure d’épaisseur unilatérale de la mesure d'épaisseur bilatérale. La mesure d’épaisseur bilatérale s’effectue à l'aide d'au moins une paire de capteurs montés face à face selon un axe. Cette paire de capteurs mesure l’objet de manière synchrone. La différence des résultats obtenus (C-A-B) correspond à l’épaisseur de l’objet.

La mesure d’épaisseur unilatérale s’effectue uniquement à l’aide de capteurs sans contact. L’objet est alors mesuré à l’aide d’un seul capteur qui détecte uniquement une partie de l’épaisseur de l’objet (p. ex. épaisseur des couches) ou l’épaisseur totale de l’objet.

Les systèmes de mesure d’épaisseur sont principalement utilisés dans le contrôle des procédés et le contrôle qualité, pour procéder p. ex. au réglage des extrudeuses ou au contrôle intégral des diamètres des tubes.

Dans les moteurs à combustion, l'épaisseur des films d'huile désigne l'entrefer et donc la quantité d'huile se trouvant entre le piston et la paroi du cylindre. Elle constitue entre autres un facteur déterminant pour le silence de fonctionnement et la durée de vie. Le film d’huile ne pouvant être détecté que lorsqu'il est intégré et uniquement lorsque le moteur est mis à feu, il est extrêmement difficile de concevoir des capteurs qui soient capables de résister à ce type de conditions environnementales et dont la taille soit suffisamment réduite.

Les capteurs miniatures à courants de Foucault de Micro-Epsilon répondent particulièrement bien à ces exigences. D'un diamètre extérieur de 2,4 mm, le plus petit modèle est directement intégré dans la paroi du cylindre et parfaitement adapté à sa forme. De cette position, il mesure, à chaque cycle de travail, la distance séparant le capteur du piston, c.-à-d. l’espace dont dispose l’huile moteur pour le graissage.

La mesure de l’épaisseur des couches s’effectue sans contact et de manière unilatérale. Pour les objets opaques, il est en principe uniquement possible de procéder à la mesure des isolants électriques. Un capteur à courants de Foucault traverse la couche isolante sans l'endommager et mesure la distance le séparant d'une autre couche inférieure. Dans le même temps, un second capteur fonctionnant selon le principe de la triangulation laser mesure la distance le séparant de la couche isolante. L’épaisseur se calcule à partir des deux signaux ainsi obtenus. Micro-Epsilon qualifie de détection double ce procédé de mesure consistant à utiliser deux capteurs fonctionnant selon différents principes.

Il est également possible de mesurer l’épaisseur des couches de matériaux transparents à l’aide de systèmes de mesure confocale. La lumière blanche projetée traverse l'objet à mesurer et fournit, à chaque passage d'un matériau à un autre, un signal visualisable sous forme de pic sur le graphique. Ce procédé permet entre autres de mesurer l’épaisseur des feuilles intercalées entre deux vitres de verre.

Les pellicules pulvérisées pour les garnitures de voiture et les revêtements d'airbag sont pulvérisées dans un moule chauffé par une buse guidée par un robot. Pour des raisons de sécurité, des tolérances extrêmement faibles sont requises pour les coussins gonflables. C'est pourquoi l'épaisseur de la pellicule pulvérisée doit être contrôlée en ligne pendant la pulvérisation. La mesure est effectuée à l'aide d'un capteur combiné (capteur de déplacement à courant de Foucault et capteur de déplacement laser), qui est fixé au bras du robot. Le capteur à courants de Foucault mesure la distance jusqu'à la forme pulvérisée recouverte de nickel et possède une ouverture au milieu par laquelle le capteur laser mesure la distance jusqu'à la pellicule pulvérisée. L'épaisseur de la pellicule pulvérisée est obtenue par soustraction des deux signaux.

Le verre de sécurité feuilleté permet, grâce à une feuille intercalée entre plusieurs vitres, d’empêcher toute projection d'éclats de verre lors d’une brisure. La feuille adhésive est tendue durant la production. Afin de garantir la sécurité exigée, il est important que l’épaisseur de la feuille soit correcte. Le système de mesure confocale confocalDT permet de mesurer l’épaisseur à partir d’un seul côté. La lumière du capteur traverse le verre et indique l’épaisseur de la feuille située à l'intérieur du verre.