D uhamel DTI est une société d´ingénierie située à Domène, près de Grenoble, qui conçoit des bancs de test et des moyens de contrôle pour la production. L'entreprise a récemment mis au point un dispositif de mesure à forte cadence destiné à contrôler la planéité de pôles magnétiques pour contacteurs électriques. Cette mesure se doit d´être extrêmement précise, car des défauts, même très réduits, génèrent un phénomène acoustique dit de «ronflement», voir un dysfonctionnement du contacteur.

Une méthode conventionnelle trop contraignante

DR Le banc d'essais mis en œuvre par Duhamel DTI et utilisant des capteurs de déplacement laser 2D LJ-G de Keyence permet de contrôler la planéité des pôles magnétiques de contacteurs électriques à une cadence de 4 000 à 5 000 pièces par heure pour une précision de 0,5 micron.

La méthode traditionnelle consiste à utiliser des capteurs par ultrason, mais ceux-ci nécessitent une mesure en bain d´huile particulièrement contraignante. Outre une mise en œuvre complexe, notamment avec les cadences souhaitées, ce procédé impose de nombreux réglages qui nuisent à la clarté et à la stabilité des mesures. « Nous souhaitions apporter une nouvelle technologie plus fiable et nous avons pris le risque de proposer un dispositif laser qui s´affranchit du film d´huile pouvant être présent sur les pôles du circuit magnétique. Dans ce contexte, nous n´avions pas le droit à l´erreur et la solution que nous allions apporter devait présenter toutes les garanties », explique Jean-Pierre Bochet, chargé d´affaire au sein de Duhamel DTI.

Pour relever ce défi, la société a opté pour des capteurs laser de Keyence, fabricant d'équipements allant des capteurs de détection ou laser aux instruments de mesure et aux systèmes de vision, en passant par les marqueurs laser et les microscopes numériques. La solution retenue consiste à placer 4 capteurs LJ-G de Keyence permettant d´obtenir 4 «raies de mesure» à partir desquelles sont extraits 4 segments de mesure pour le contrôle des pôles et 4 segments de mesure pour le contrôle de l´entrefer. On obtient ainsi des profils de contacteurs constitués de 500 points de mesures qui vont servir à modéliser la planéité au moyen de la méthode des moindres carrés.Toutes les mesures sont réalisées en comparaison avec un étalon de référence préalablement enregistré dans le système. « Cette méthode se révèle performante pour analyser avec précision la qualité de la surface », précise Jean-Pierre Bochet.

DR Les contacteurs sont convoyés au centre de cette cellule de contrôle où 4 têtes de capteurs de déplacement 2D LJ-G sont installées.

« La difficulté avec la plupart des dispositifs laser sur le marché est que leur fonctionnement est opaque. En raison de prétraitements, nous ne savons pas ce que nous avons en sortie.Avec le capteur de déplacement de Keyence, la sortie analogique fournit les données brutes. De fait, l´analyse est plus simple et plus fiable. Nous savons précisément ce que nous avons. C´est aussi le cas pour les paramètres de fonctionnement : à titre d´exemple,le temps d´obturation est indiqué en millisecondes. Chez la concurrence,nous n´avons qu´un signal“OK”ou“non conforme”.Par ailleurs,Keyence ne cherche pas à imposer des solutions et il y a un climat de confiance et de collaboration » , ajoute Jean-Pierre Bochet.

Solution adaptée à tout type de surface

Le modèle choisi ici est un profilomètre laser à 2 dimensions référencé LJ-G5000. Muni d´une fonction unique de compensation des brillances nommée E3 Cmos ( Enhanced Eye Emulation Cmos ), ce capteur offre une plage de mesure dynamique jusqu´à 300 fois plus étendue que celle des capteurs traditionnels et un rapport signal/ bruit fiable. Il offre ainsi une stabilité de mesure même pour des surfaces complexes et aussi différentes que celles des objets en caoutchouc (faible pouvoir réfléchissant) ou des métaux (fort pouvoir réfléchissant). La technologie E3 Cmos reproduit la capacité d´accommodation de l´œil humain. La reconstruction numérique du profil sera totale malgré les zones sombres ou trop lumineuses. En complément, la fonction MFL ( Multi Flexible Logic ) permet de détecter la surface de la cible afin d´ajuster la sensibilité et le temps d'exposition du Cmos (plus la cible est sombre, plus le temps d´imposition est long et inversement), ainsi que l´intensité du laser pour «capturer» les cibles dans n'importe quelles conditions. Enfin, l'unité de réception de la lumière laser réfléchie est équipée d'une optique Ernostar composée de quatre lentilles et destinée à réduire l'aberration de l'image capturée pour l'obtention d'un profil 2D plus précis. Avec un capteur traditionnel, une solution classique consiste à moyenner les mesures pour compenser le manque de stabilité. Moins fiable, cette technique implique aussi des temps d´échantillonnage plus de 15 fois supérieurs. Les performances sont de fait aussi uniques avec une répétabilité de 1µm et une période d´échantillonnage de 3,8ms.

« Non seulement,nous avons une mesure fiable, mais nous avons aussi constaté une précision de l´ordre de 0,5 micron. Pour notre application, le temps de cycle de mesure est de 150 à 250 ms. Nous estimons que seul le LJ-G pouvait permettre cette performance. Aujourd'hui, le banc est en fonctionnement continu, sans problème de dérive de mesure », conclut Jean-Pierre Bochet.

À noter que Duhamel DTI a conçu l´intégralité du banc et notamment un système de convoyage avancé qui permet de positionner en haute cadence et avec précision les pièces à contrôler.