métrologie - les instruments de mesure

ISET KEF Métrologie

Département G. Mécanique 1/13

CHAPITRE 1 – Instruments de mesure/contrôle

mécaniques

1. Introduction :

Aucun moyen de production de pièces ne permet d’obtenir des cotes rigoureusement exactes ou

des surfaces géométriquement parfaites.

La métrologie est l’ensemble des opérations nécessaires pour déterminer avec précision la

valeur d’une grandeur à mesurer au pour réaliser un contrôle.

Elle est la science et technique de la mesure, elle permet de s’adapter aux exigences

changeantes des marchés tout en respectant des règles de plus précises sur les caractéristiques

du produit et de sa fabrication. On trouve deux types de technique de mesure :

Mesurage dimensionnel

Mesurage géométrique

2. Qualités métrologiques des instruments de mesures :

2.1. Etendue de mesure :

C’est l’ensemble des valeurs d’une grandeur à mesurer pour lesquelles l'instrument donne une

valeur avec une erreur inférieure ou égale à l'erreur maximale tolérée.

2.2. Sensibilité d’un instrument de mesure :

Rapport k entre l'accroissement de la variable observée (dl) et l’accroissement réel de la

grandeur mesurée (dG).

k = dl

dG

2.3. Justesse d’un instrument de mesure :

Qualité d'un instrument de mesure à donner des indications égales à la valeur vraie de la

grandeur mesurée.

2.4. Fidélité d’un instrument de mesure

Aptitude d'un instrument de mesure à donner toujours la même indication pour une même

valeur de la grandeur mesurée.

2.5. Précision d’un instrument de mesure

Qualité globale caractérisant l'aptitude d'un instrument de mesure à donner des indications

proches de la valeur de la grandeur à mesurer.



2.6. Constance d’un instrument de mesure :

Qualité caractérisant l'aptitude d'un instrument de mesure à concerner des qualités

métrologiques constantes en fonction du temps.

3. Classification des instruments de mesures :

3.1. Vérificateurs à dimensions variables :

3.1.1. Contrôle par mesure direct :

C’est une méthode de mesure dans laquelle la valeur d'une grandeur à mesurer est obtenue

directement par lecture de la grandeur à mesurer.

Le pied à coulisse

Le pied à coulisse est un instrument de mesure de précision en acier inoxydable, trempé. Il est

constitué d'une règle graduée en mm possédant un bec à une extrémité, d'un coulisseau portant

une graduation de vernier et possédant aussi un bec. Il est souvent utilisé pour contrôler ou

mesurer des côtes dont l’intervalle de tolérance est supérieur ou égale à 0.04 mm. Dans certain

cas on peut aller jusqu’à un intervalle de tolérance égale à 0.02 mm avec un pied à coulisse à

cadran ou à afficheur numérique. Il serve à mesurer avec précision des petites longueurs : 150

mm, 200 mm et 250 mm. La position de mesurage peut être stabilisée par la vis de blocage.

Figure 1. Pied à coulisse.

Instruments de mesures

Vérificateurs à dimensions variables

Etalons Contrôle par

mesure direct

Vérificateurs à dimensions fixes

Contrôle par

mesure indirect

Jauges

Calibre à limites



Un pied à coulisse est caractérisé par :

- son type de vernier

- sa capacité maxi

- ses types de becs

Méthode de mesure avec un pied à coulisse :

Insérer l’objet à mesurer entre les mâchoires (becs) du pied à coulisse et fermer ces mâchoires

sur l’objet. On fige la mesure par la vis de blocage.

Lire le nombre entier de mm, à gauche du zéro du vernier. On localise la graduation du vernier

(une seule possible) qui coïncide avec une graduation quelconque de la règle. Et on ajoute aux

millimètres, les 1/10ème

, 1/20ème

ou 1/50ème

, selon les cas, pour obtenir la mesure exacte.

Exemple :

Figure 2. Lecture d’une mesure avec un pied à coulisse

On trouve quatre types de pieds à coulisses :

Figure 3. Pied à coulisse avec becs fins

Figure 4. Pied à coulisse avec becs normaux



Figure 5. Pied à coulisse à cadran

Figure 6. Pied à coulisse digital

La jauge de profondeur

La jauge de profondeur est une variante du calibre à coulisse. Il permet la mesure des

profondeurs et la méthode de lecture utilisée est strictement identique au pied à coulisse.

Utilisation des jauges de profondeurs :

Figure 7. Jauge de profondeur simple

Figure 8. Avec talon rotatif

Figure 9. Avec semelle amovible

Types des jauges de profondeurs :



On trouve différentes types de jauges de profondeur dont on peut les classées selon la nature de

lecture :

Figure 10. Lecture sur vernier

Figure 11. Lecture numérisée

Le trusquin

Sur une règle montée sur un pied, on utilise une règle muni d’un bec traceur.

Figure 12. Trusquin à lecture sur vernier

Figure 13. Trusquin à lecture numérique

Le micromètre d’extérieur

Le micromètre ou palmer est un instrument de précision. Il est constitué d'un corps en U

possédant une touche fixe et une touche mobile actionnée par un tambour qui tourne autour

d’une règle graduée. Le déplacement de la touche mobile est assuré par une vis à pas fin dite

micrométrique.

Le micromètre est choisit en fonction de la pièce à mesurer (0 à 25mm, 25 à 50mm, …). Il

permet l’évaluation des mesures avec une précision de 1/100 mm, il est constitué en acier dur,

seulement les touches sont trempées.

Le pas de la vis micrométrique est égale à 0.5 mm ( 0.5p mm ) et le nombre de division du

tambour est égale à 50 ( 50N divisions ) donc une division du tambour, correspond à un

déplacement de la touche mobile de 0.01 mm.



Figure 14. Micromètre d’extérieur.

Méthode de mesure avec un micromètre :

Insérer l’objet à mesurer dans les mâchoires du micromètre, pincer la pièce avec les touches à

l’aide de la friction et on fait le serrage de la pièce à l’aide de la molette limiteur d’effort.

Lire le nombre entier de mm et de 1/2 mm sur la génératrice de repérage (dernière graduation

découverte par le tambour). Puis on lit la fraction de millimètre ( X ) sur le tambour gradué en

0,01.

Figure 15. Lecture sur un micromètre

Rq : la lecture au micromètre présente une particularité demandant une certaine attention pour

ne pas commettre d'erreur.

N.B : Pour un micromètre on doit vérifier l’étalonnage à l’aide de la jauge prévu à cet

effet, avant chaque utilisation.



Le micromètre d’intérieur

Figure 16. Micromètre à becs d’intérieur

Figure 17. Alésomètre 3 touches

Le mode de lecture est le même que pour le micromètre d’extérieur. Dans la Figure 18 le

tambour commande la sortie des trois touches à 120° et permet la mesure d’alésage.

Jauge micrométrique de profondeur

Figure 19. Jauges micrométriques de profondeur

Rapporteur d’angle

Un rapporteur d’angle sert à mesurer des angles à l’aide de deux règles en acier inoxydable qui

prennent appui sur chacune des surfaces matérialisant l’angle.

Figure 20. Rapporteur d'angle à vernier

Figure 21. Rapporteur d'angle numérique



3.1.2. Contrôle par mesure indirect :

La grandeur à mesurer est comparée à une grandeur de même nature, de valeur connue, peu

différente de celle de la grandeur à mesurer (on mesure la différence entre les deux grandeurs).

Le comparateur

On peut relever cette grandeur à l’aide d’un capteur ; c’est l’écart entre une pièce à mesurer et

un étalon (pièce de référence). Pour ce type de mesurage on utilise le comparateur à cadran.

Figure 22. Mesurage indirect

Le comparateur à cadran utilise un système d’amplification mécanique par pignon crémaillère

et train d’engrenages.

Figure 23. Comparateur à cadran

Pour un déplacement de 1 mm du palpeur lié à la crémaillère, l’aiguille liée au pignon terminal

de la chaîne cinématique fait 1 tour. Le cadran étant divisé en 100 graduations, chaque

graduation est égale à 0.01 mm. Le petit cadran indique le nombre de tours de la grande

aiguille.



On trouve différents types de comparateurs

Figure 24. Comparateur à cadran à

tige rentrante radiale

Figure 25. Comparateur à cadran

numérique à tige rentrante radiale

Figure 26. Comparateur à levier

mécanique

3.2. Vérificateurs à dimensions fixes

3.2.1. Etalons

Cales étalons

Les cales étalons sont des étalons de longueur en forme de parallélépipèdes rectangles.

Figure 27. Cales étalons

Equerres et angles étalons

Ces étalons permettent un contrôle rapide d’angle. Ils ont des angles de 45°, 60°, 90°, 120°,

135°.

Les blocs équerres (90°) sont les plus utilisés pour le contrôle de perpendicularité.



Figure 28. Equerres

3.2.2. Jauges

Les jauges sont des instruments d’ateliers qui permettent un contrôle rapide et simple, peu

précis. On peu distinguer les jauges à rayons, d’épaisseurs, de filetages…

Figure 29. Jauge de filetage

Figure 30. Jauge à rayons

3.2.3. Calibres à limites

Pour assurer l’interchangeabilité des pièces, on les cote souvent à l’aide d’ajustement fixant

ainsi une cote mini et une maxi. Pour vérifier ces pièces en cours de fabrication ou à la

réception, on utilise souvent des calibres à limites.

Calibres d’alésages

Figure 31. Tampon lisse double



Figure 32. Jauge plat

Calibres d’arbre

Figure 33. Bagues lisses

Figure 34. Calibre à mâchoires

Contrôle de filetage

Figure 35. Tampon fileté



3.2.4. Mesure trigonométrique

On utilise des piges (petits cylindres de diamètre connu et de grande précision).

Mesure d’angle ou d’inclinaison

Mesure de cône

Mesure de queue d’aronde



Barre sinus

Dans quelques cas on préfère contrôler une horizontalité ou un parallélisme et calculer ensuite

les angles. La barre sinus est composée d’un corps qui permet de maintenir deux piges à une

distance fixe et précise.

Figure 36. Barre sinus

Comme exemple d’application on trouve

Figure 37. Exemple d’application de la barre de sinus

3.3. Projecteur de profil

Cet appareil permet de projeter sur un écran le

profil d’une pièce, les mesures peuvent être

effectuées par les déplacements des chariots

croisés.

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