Résumé de la thèse
La cylindricité est une spécification géométrique décrivant la forme tridimensionnelle d'un élément cylindrique. Son contrôle à l'aide de machines commerciales soulève nombre de problèmes pratiques qui limitent les capacités de mesure actuelles. En effet il n'existe actuellement aucun instrument de mesure capable de générer une cartographie tridimensionnelle de l'écart de cylindricité avec une incertitude nanométrique. Le Laboratoire Commun de Métrologie LNE-CNAM a récemment développé une machine de mesure de cylindricité de très haute exactitude nommée NanoCyl. En tant qu'étalon primaire, la NanoCyl vise à améliorer les capacités actuelles d'étalonnage et de mesure de cylindricité. Dans cette thèse, une description générale de la NanoCyl est fournie. Sa conception est ensuite complétée par le développement d'une nouvelle structure porte capteurs comprenant un axe de positionnement linéaire de résolution nanométrique servant à l'accostage de la surface cible. Une analyse mathématique et géométrique des sources d'incertitude conduit à la proposition de stratégies de réglages permettant de minimiser les erreurs de mesure Une méthode de séparation d'erreurs basée sur la transformée de Fourier est développée dans le cas spécifique des machines commerciales. La méthode est ensuite adaptée à l'architecture de la NanoCyl et validée expérimentalement. Un protocole de mesure optimal de cylindricité pour des applications nécessitant des incertitudes de mesure nanométrique est ensuite décrit. Il permet l'identification de l'ensemble des composantes de l'écart de cylindricité. Des études expérimentales permettant la validation du protocole introduit sont conduites sur un artefact cylindrique afin de valider le protocole introduit. Les résultats obtenus montrent une incertitude de mesure atteignable de l'ordre de 30 nm.
Mots clés
ingénierie de précision, mesure dimensionnelle, méthodes de séparation de défauts, cylindricité, instrument de mesure, analyse mathématique