Un scanneur à laser 3D bouscule l’inspection des pièces au CERN

Thomas Hortala

Une nouvelle recrue renforce depuis plusieurs mois les rangs des appareils de mesure du laboratoire de métrologie aux bâtiments 72 et 100. Si ses dimensions sont moins imposantes que celles des nombreux équipements, dont le tomographe, qui font la renommée du laboratoire, ce nouveau scanneur peut toutefois réaliser un contrôle de pièces rapide et précis grâce à la technologie laser 3D qui le sous-tend.

Le scanneur est de forme sphérique, maniable grâce à une poignée interne, et recouvert de cibles captées par une paire de caméras sur pieds situées à au moins 1,5 mètre de la pièce à contrôler. Les caméras reconnaissent dans un premier temps le volume de mesure défini par les cibles rétroréfléchissantes, ainsi que la position et l’orientation du scanneur dans l’espace avant que celui-ci ne balaye la pièce d’un treillis de lasers bleus qui parcourront peu à peu toute sa surface à mesure que l’opérateur oriente et déplace le scanneur autour de celle-ci (voir vidéo). Les positions des lasers sur la surface de la pièce sont détectées et cette multitude de points est ensuite recomposée pour aboutir à une reconstruction numérique de la pièce dont la précision volumétrique varie entre 64 et 78 microns en fonction du volume de la pièce.

Cette reconstruction numérique sera minutieusement comparée à un modèle théorique parfait de la pièce grâce à un logiciel spécialisé afin de répertorier tout écart matériel par rapport à ce modèle. Le rendu de la comparaison repose sur un code couleur mettant en exergue les zones où la pièce affiche un excès ou un manque de matière. Il est ensuite possible d’obtenir, point par point, une valeur de l’écart mesuré. Armés de ces informations, les clients CERN pourront, si nécessaire, retoucher la pièce en atelier afin qu’elle tende au maximum vers le modèle théorique.

« Le scanneur est très utilisé dans le secteur de l’automobile, l’aviation et de l’aéronautique. Depuis qu’il a rejoint le laboratoire en janvier 2020, la demande en inspection de pièces a explosé, avec une grande variété de pièces et de clients », explique Ahmed Cherif, responsable du laboratoire de métrologie. Cavités-crabe, culasses d’aimants, écrans de faisceaux et même le trajectographe interne d’ALICE sont déjà passés sous le scanneur, qui modélise tous les matériaux et les formes les plus alambiquées (un petit capteur additionnel peut s’insérer dans les trous les plus étroits et en scanner l’intérieur). Seule véritable limite : la taille des pièces à inspecter, dont les dimensions ne peuvent guère excéder les 16 m3, soit le volume maximum détecté par les caméras depuis une position donnée. Le volume de mesure peut être étendu en multipliant les stations, mais la justesse de la mesure en est quelque peu affectée.

Si vous pensez que cet appareil peut répondre à vos besoins en contrôle de pièces et pour toutes autres questions relatives à la métrologie, veuillez vous adresser à ahmed.cherif@cern.ch.