Le contrôle de la qualité de surface des pièces usinées est crucial dans le domaine de la mécanique. En particulier, dans des secteurs tels que l’aéronautique et l’automobile, la rugosité peut avoir un impact significatif sur la fiabilité des pièces. En effet, la qualité de surface est directement liée à la formation de fissures, ce qui peut compromettre la solidité des pièces.
Traditionnellement, la mesure de la rugosité se fait hors ligne, dans des postes de métrologie, en utilisant une variété d’instruments et de techniques qui nécessitent beaucoup de ressources (temps, opérateurs, équipement). Les systèmes de mesure sans contact disponibles sur le marché sont souvent coûteux et encombrants, ce qui limite leur utilisation dans un environnement d’usinage.
L’objectif principal de cette thèse est de développer des stratégies pour évaluer automatiquement la rugosité de surface sans contact, directement dans un centre d’usinage. Ces stratégies reposent sur des algorithmes et des modèles empiriques permettant d’estimer avec précision la qualité de finition des pièces usinées.
Modèle d’estimation de la rugosité
La première partie de ce travail a consisté à développer un modèle d’estimation de la rugosité pour le fraisage, en utilisant des paramètres issus d’un système de vision 2D. Les modèles prédictifs disponibles dans la littérature ne semblaient pas adaptés à l’usinage à grande vitesse, car ils sous-estimaient la rugosité arithmétique (Ra) par rapport aux mesures expérimentales. Par conséquent, un modèle empirique a été mis en place et validé, permettant d’évaluer la rugosité arithmétique Ra à partir d’une image capturée par une caméra et des informations sur le paramètre d’usinage “avance par dent”. Ce modèle prend également en compte le matériau usiné et l’outil de coupe utilisé. Les autres paramètres d’amplitude du profil (Rz, Rt, Rk, Rq) ainsi que le paramètre d’espacement R peuvent également être estimés à l’aide de modèles similaires.
Vision indépendante des paramètres d’usinage
La principale limitation des modèles précédemment proposés était la nécessité de connaître un paramètre spécifique d’usinage : l’avance par dent. Pour contourner cette contrainte, la deuxième partie de ce travail a été consacrée au développement d’un système de vision indépendant des paramètres d’usinage. Seule la connaissance préalable du matériau usiné est nécessaire. Des descripteurs ont été développés à partir d’images de la surface usinée prises avec un microscope numérique. L’objectif était de mettre en place un système de post-traitement capable d’évaluer rapidement et sans contact la rugosité de surface des pièces usinées. Cette étude a également montré que d’autres paramètres de rugosité (Ra, Rq, Rp, Rt et Rz) peuvent être estimés en utilisant uniquement les caractéristiques extraites des images et des modèles, sans avoir besoin de connaître les paramètres d’usinage utilisés pour générer la surface.
En conclusion, cette thèse propose des stratégies novatrices pour évaluer la rugosité de surface des pièces usinées de manière automatisée et sans contact. Ces stratégies permettent d’intégrer les mesures de rugosité directement dans un centre d’usinage, ce qui contribue à améliorer la qualité et la fiabilité des pièces.
