Suivi in situ par vision artificielle des déformations d’une pièce métallique pendant une trempe
Un équipement de métrologie sans contact utilisant des cameras CCD a été développé pour suivre les déformations d’une pièce pendant toute la durée d’une trempe. La précision de la mesure est inférieure à 10 microns pour une pièce cylindrique de diamètre extérieur 40 mm et de hauteur 70 mm. L’échantillon est un cylindre creux à paroi d’épaisseurs variables permettant d’amplifier les changements de forme durant la trempe. Ainsi, la mesure des déformations peut être obtenue avec une grande précision. La mesure des déformations en fonction du temps pendant une trempe est un outil puissant pour obtenir une meilleure connaissance ainsi qu’une meilleure compréhension des déformations finales d’une pièce. Ces informations peuvent être utiles pour optimiser les modèles utilisés en simulation par éléments finis et valider les données nécessaires indispensables à ces calculs.
Figure 13. Comparaison entre les dimensions finales de la pièce obtenue par mesure optique sans contact et par mesure mécanique.
Figure 1. Photo du four avec les caméras CCD permettant de filmer l’échantillon ainsi que l’enceinte de vide vu en coupe.
Figure 2. Principe de l’algorithme de détection de contours.
Figure 3. Mauvaise position de la caméra entraînant une distorsion de l’image.
Figure 4. Comparaison entre mesure mécanique et mesure optique sans contact.
Figure 5. Exemple d’évolution du facteur de conversion en fonction de la hauteur de la pièce (dans ce cas, 1 pixel équivaut à environ 62,58 microns à une hauteur de 10 mm et à environ 62,44 microns à une hauteur de 60 mm).
Figure 6. Configuration utilisant un éclairage direct externe (a) ou interne (b).
Figure 7. Configuration permettant une mesure par ombroscopie avec un éclairage externe (a) ou in terne (b).
Figure 8. Influence de la saturation du capteur CCD sur la mesure.
Figure 9. Mesures de déformations in situ d’un acier 19MnCr5 lors d’une trempe sur hélium 5 bar après une cémentation de profondeur 1,15 mm. L’évolution d’état de surface de la pièce conduit à de mauvaises mesures.
Figure 10. Images obtenues par ombroscopie : (a) avec un capteur CCD saturé autour de la pièce et (b) avec un éclairage optimal.
Figure 11. Evolution de la température dans l’échantillon (th2 et th3) et du gaz de trempe (th1, th5 et vérin).
Figure 12. Mesure de l’évolution du diamètre d’une pièce en 27MnCr5 durant un refroidissement par circulation d’hélium sous 5 bar absolues.
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