Dimensions intrinsèques : Paramètres géométriques fondamentaux qui caractérisent la forme d’une surface ou d’un objet, tels que les diamètres principaux de l’hyperboloïde. Selon NF EN ISO 14638 (2015), elles permettent de décrire la géométrie à une échelle macroscopique, indépendamment de la surface locale ou des défauts mineurs.
Ordre 1 : défaut de forme : Défaut de la géométrie globale d’une surface ou d’un profil, lié à des erreurs de fabrication ou à la déformation, qui affecte la forme générale. Agnès Fabre (2007) précise que ce défaut peut être dissocié des autres échelles par filtrage et traitement numérique.
Dissociation des échelles géométriques : Processus permettant de distinguer et d’analyser séparément les différentes échelles de la surface ou du profil, en isolant la géométrie macroscopique (macrogéométrie) des défauts plus fins comme ondulations ou rugosités. Selon NF EN ISO 16610-1 (2015), cette dissociation est essentielle pour une caractérisation précise.
Hyperboloïde : Surface géométrique de référence en macrogéométrie, caractérisée par ses diamètres principaux, qui définit la forme globale d’un objet ou d’une surface. La mesure de ses diamètres principaux permet d’évaluer la dimension intrinsèque principale de la forme.
Filtrage numérique : Technique utilisée pour séparer la géométrie macro de la surface ou du profil des défauts de plus petite échelle. NF EN ISO 16610-1 (2015) décrit différents filtres, notamment linéaires, pour réaliser cette dissociation.
La macrogéométrie permet de caractériser la forme globale d’une surface ou d’un profil en dissociant ses dimensions principales de ses défauts mineurs, grâce à des techniques de filtrage numérique conformes aux normes ISO.
L’ordre des défauts en 3D permet de hiérarchiser et d’isoler les différentes échelles de géométrie d’une surface, facilitant leur analyse précise par traitement numérique et filtrage.
Extraction de profil : Opération consistant à isoler un profil 2D à partir d'une mesure microgéométrique, après traitement numérique pour éliminer les défauts d’orientation (Agnès Fabre, 2007). Elle permet d’analyser la géométrie locale d’une surface ou d’un profil en dissociant la forme principale des défauts secondaires.
Ordre des défauts en 2D : Classification hiérarchique des défauts selon leur échelle et leur nature, allant de la forme globale (ordre 1) aux rugosités périodiques (ordre 3) et apériodiques (ordre 4) (Agnès Fabre, 2007). Elle facilite la dissociation des différentes échelles de la géométrie d’un profil.
Profil primaire (P) : Profil de base extrait après traitement numérique, représentant la forme fondamentale d’un profil sans les ondulations ou rugosités (Agnès Fabre, 2007). Il constitue la référence pour l’analyse de la géométrie.
Ondulation (W) : Composante du profil correspondant à des variations périodiques ou semi-périodiques de faible amplitude, située entre la forme principale et la rugosité (Agnès Fabre, 2007). Elle est souvent traitée par filtrage pour en analyser l’impact.
Rugosité (R) : Composante fine du profil caractérisée par des variations aléatoires ou périodiques de haute fréquence, souvent associée à la microstructure de surface ou aux défauts de fabrication (Agnès Fabre, 2007). Elle est essentielle pour évaluer la qualité de surface.
La dissociation des échelles via l’extraction de profil permet de distinguer la forme globale (ordre 1) des défauts secondaires en 2D, tels que l’ondulation (W) et la rugosité (R). Cette approche est cruciale pour analyser précisément la microgéométrie de surfaces.
Le traitement numérique, notamment le balancement numérique (ou filtrage), est utilisé pour éliminer les défauts d’orientation ou de faible amplitude, facilitant l’extraction claire des profils (Agnès Fabre, 2007). La méthode repose sur des filtres linéaires, comme ceux définis dans NF EN ISO 16610-21 (2012).
La classification en ordres des défauts en 2D permet une meilleure compréhension des phénomènes de surface, en séparant la forme principale (ordre 1), l’ondulation (ordre 2), et la rugosité (ordre 3). La dissociation est souvent réalisée par des filtres spécifiques et des fenêtres mobiles (Agnès Fabre, 2007).
La norme NF EN ISO 14638 (2015) et les autres normes GPS fournissent un cadre pour la cotation, le filtrage et l’évaluation des profils extraits, garantissant la reproductibilité et la comparabilité des mesures.
La construction de profils après traitement numérique permet de quantifier des paramètres comme le pourcentage de profil coupé ou la courbe de portance, essentiels pour l’analyse fonctionnelle ou la qualité de surface (Agnès Fabre, 2007).
L’extraction de profil en microgéométrie 2D, combinée au traitement numérique et à la classification en ordres, permet une analyse précise et hiérarchisée des défauts de surface, facilitant la compréhension et l’optimisation des processus de fabrication et de finition.
La caractérisation précise des profils et défauts de surface, en dissociant leurs différentes échelles et ordres, est essentielle pour comprendre leur comportement mécanique et tribologique, notamment via la courbe d’Abbott-Firestone.
NF EN ISO 14638 (2015) : Spécification géométrique des produits (GPS) - Modèle de matrice. Elle définit un cadre pour représenter la géométrie des surfaces à l’aide de matrices, permettant une modélisation précise des formes et défauts de surfaces.
NF EN ISO 8015 (2011) : Spécification géométrique des produits (GPS) - Concepts, principes et règles. Elle établit les principes fondamentaux pour la définition, la tolérance et le contrôle des géométries des pièces, en insistant sur la cohérence et la précision des représentations.
NF EN ISO 16610-1 (2015) : Spécification géométrique des produits (GPS) — Filtrage — Vue d'ensemble et concepts de base. Elle présente les méthodes de filtrage des profils de surface, notamment pour isoler différentes échelles de rugosité ou ondulation.
NF EN ISO 14405-1 (2016) : Spécification géométrique des produits (GPS) – Tolérancement dimensionnel – Partie 1 : Tailles linéaires. Elle définit les règles pour spécifier et contrôler les dimensions linéaires, notamment par opérateurs de taille par défaut ISO, tels que la tolérance entre deux points.
NF EN ISO 21920-3 (2022) : Spécification géométrique des produits (GPS) - Etat de surface : Méthode du profil - Partie 3 : Opérateurs de spécification. Elle décrit les opérateurs permettant de définir et d’évaluer l’état de surface à partir de profils, notamment en utilisant des filtres linéaires comme le filtre gaussien.
NF EN ISO 25178-1 (2016) : Spécification géométrique des produits (GPS) - État de surface: Surfacique - Partie 1 : Indication des états de surface. Elle fournit les paramètres et méthodes pour caractériser et indiquer l’état de surface surfacique à l’aide de paramètres géométriques.
La norme NF EN ISO 14638 introduit un modèle matriciel pour représenter la géométrie de surfaces, facilitant la modélisation précise des défauts et formes complexes (Agnès Fabre, 2007).
La norme NF EN ISO 8015 pose les principes fondamentaux pour la définition cohérente des géométries, en insistant sur la compatibilité des représentations et la précision dans le contrôle dimensionnel.
Les normes NF EN ISO 16610-1 et NF EN ISO 16610-21 traitent du filtrage des profils de surface, notamment par filtres linéaires tels que le filtre gaussien, permettant d’isoler ondulation, rugosité ou autres défauts selon leur échelle (NF EN ISO 16610-1, 2015 ; NF EN ISO 16610-21, 2012).
La norme NF EN ISO 14405-1 précise comment spécifier les tailles linéaires avec des tolérances dimensionnelles, en utilisant notamment l’opérateur de taille par défaut ISO, facilitant la communication des exigences dimensionnelles.
La norme NF EN ISO 21920-3 définit les opérateurs de spécification pour l’état de surface, permettant d’évaluer la conformité à partir de profils filtrés et de paramètres quantitatifs (NF EN ISO 21920-3, 2022).
La norme NF EN ISO 25178-1 offre un cadre pour caractériser l’état de surface surfacique à l’aide de paramètres géométriques normalisés, essentiels pour la qualité et la performance des surfaces (NF EN ISO 25178-1, 2016).
Les normes GPS ISO offrent un cadre cohérent et précis pour la modélisation, la spécification et le contrôle des géométries et états de surface, en intégrant des méthodes avancées de filtrage et de tolérancement dimensionnel.
Filtrage selon NF EN ISO 16610-1 (2015) : approche de traitement numérique visant à dissocier différentes échelles de la surface ou du profil en utilisant des filtres linéaires, notamment pour séparer la forme globale des défauts de surface (NF EN ISO 16610-1, 2015).
Filtres de profil linéaires (NF EN ISO 16610-21, 2012) : filtres appliqués à un profil pour supprimer ou atténuer certaines composantes, tels que les ondulations ou rugosités, en utilisant des fonctions de pondération (NF EN ISO 16610-21, 2012).
Opérateurs de spécification selon NF EN ISO 21920-3 (2022) : méthodes permettant de définir et d’évaluer l’état de surface en utilisant des profils, notamment par des paramètres de filtrage et des limites de tolérance, pour caractériser la surface selon ses propriétés fonctionnelles.
Réglages généraux par défaut des filtres : paramètres prédéfinis pour les filtres linéaires, notamment la largeur de la fenêtre 𝜆c, qui déterminent la portée du filtrage sur le profil ou la surface, facilitant leur application standardisée (NF EN ISO 16610-21, 2012).
Fenêtre de largeur 𝜆c : zone d’évaluation centrée sur un point du profil ou de la surface, permettant de calculer une altitude filtrée en utilisant une fonction de pondération, pour isoler des caractéristiques spécifiques comme l’ondulation ou la rugosité (NF EN ISO 16610-21, 2012).
Le filtrage selon NF EN ISO 16610-1 (2015) consiste à appliquer des filtres linéaires pour dissocier différentes échelles de la géométrie de surface ou de profil, permettant d’isoler la forme, l’ondulation ou la rugosité, en utilisant des opérateurs de filtrage spécifiques.
Les filtres de profil linéaires (NF EN ISO 16610-21, 2012) sont caractérisés par leur largeur 𝜆c, qui définit la zone d’évaluation autour d’un point. La fenêtre de largeur 𝜆c est utilisée pour calculer une altitude filtrée en moyenne pondérée, en utilisant une fonction de pondération (ex : filtre gaussien).
Les opérateurs de spécification (NF EN ISO 21920-3, 2022) permettent de définir des limites de tolérance sur les profils ou surfaces, en utilisant des paramètres de filtrage, pour assurer la conformité fonctionnelle ou esthétique.
Les réglages par défaut des filtres, notamment la largeur 𝜆c, sont généralement choisies pour équilibrer la suppression des défauts indésirables tout en conservant les caractéristiques essentielles de la surface ou du profil.
La construction de la courbe de portance ou la mesure des paramètres (ex : Rq, Ra, Rsk) repose souvent sur l’utilisation de filtres linéaires et de fenêtres de largeur 𝜆c pour analyser la surface à différentes échelles.
Le filtrage linéaire selon NF EN ISO 16610-1 et 16610-21, combiné aux opérateurs de spécification NF EN ISO 21920-3, permet une analyse précise des surfaces en séparant leurs différentes échelles, grâce à des fenêtres de largeur 𝜆c et des réglages standardisés.
Rt (Paramètre de hauteur) : Écart vertical maximal entre le point le plus haut et le point le plus bas d’une surface ou d’un profil, représentant la déviation totale de la surface (NF EN ISO 25178-2, 2022).
Rz (Paramètre de hauteur) : Moyenne des écarts verticaux entre les cinq pics et cinq creux les plus élevés et les plus profonds sur une longueur donnée, utilisée pour caractériser la rugosité (NF EN ISO 4287, 1997, non mentionné mais équivalent).
Ra (Paramètre de rugosité) : Moyenne arithmétique des écarts absolus par rapport à la ligne moyenne sur une surface ou un profil, indicateur principal de rugosité (NF EN ISO 4287, 1997).
Rsk (Paramètre de rugosité) : Coefficient de asymétrie de la distribution des hauteurs de surface, indiquant si la surface présente plus de pics ou de creux (Agnès Fabre, 2007).
Rdq (Paramètre hybride) : Mesure combinée intégrant des paramètres de hauteur et de rugosité pour évaluer la qualité de surface, notamment la portance (NF EN ISO 16610-21, 2015).
Paramètres de hauteur : Rt, Rz, Rp, Rv, permettent de quantifier l’amplitude verticale d’une surface ou d’un profil. Rt est la plus extrême, Rz la moyenne des pics et creux les plus significatifs, Rp et Rv mesurent respectivement les hauteurs de pics et de creux (NF EN ISO 25178-2, 2022).
Paramètres de rugosité : Ra et Rq sont les plus couramment utilisés pour caractériser la rugosité moyenne, Rsk donne des informations sur la symétrie de la distribution des hauteurs, Rku (kurtosis) sur la concentration des hauteurs (NF EN ISO 4287, 1997).
Paramètres de longueur : Rsm et RPc évaluent la périodicité et la distribution spatiale des irrégularités, permettant de différencier rugosité périodique et apériodique (NF EN ISO 16610-1, 2015).
Paramètres hybrides : Rdq, combinant plusieurs aspects de la surface, notamment la portance et la courbe d’Abbott-Firestone, pour une analyse plus globale de la surface (NF EN ISO 16610-21, 2015).
Courbe d’Abbott-Firestone : Modèle de construction permettant d’évaluer la portance d’une surface en fonction de ses paramètres de rugosité et de hauteur, essentielle pour l’étude de la friction et de l’usure.
Les paramètres de surface, qu'ils soient de hauteur, de rugosité ou hybrides, offrent une description quantitative précise de la topographie d'une surface, essentielle pour l’analyse de ses performances mécaniques et tribologiques.
Méthodes de mesure des états de surface microgéométriques : Techniques permettant d’évaluer la topographie d’une surface à l’échelle microscopique, en utilisant des appareils spécifiques tels que les profilomètres ou les microscopes à force. Selon NF EN ISO 16610-1 (2015), ces méthodes incluent le filtrage et l’analyse des profils pour caractériser la rugosité, l’ondulation ou la forme globale.
Traitement numérique des résultats de mesure : Ensemble d’opérations appliquées aux données brutes recueillies lors de la mesure pour améliorer leur interprétation. Selon NF EN ISO 16610-1 (2015), cela comprend notamment le filtrage, la suppression des défauts d’orientation, et la conversion en profils ou surfaces numériques exploitables.
Extraction et analyse de profils : Processus consistant à isoler un profil 2D à partir d’un ensemble de données 3D ou d’une surface, afin d’étudier ses caractéristiques géométriques. La méthode repose sur le traitement numérique pour éliminer les défauts d’orientation, comme indiqué par NF EN ISO 16610-1 (2015), permettant de distinguer la forme, ondulation et rugosité.
Choix des conditions de mesure : Définition des paramètres et des configurations (orientation, échelle, type de filtre) pour obtenir des résultats représentatifs et comparables. Selon NF EN ISO 21920-1 (2022), cela inclut la sélection de la longueur d’évaluation (𝜆c), le type de filtre, et la direction des stries, en fonction du procédé de fabrication et du type de surface.
Procédé de fabrication et type de surface influençant la mesure : La nature du procédé (enlèvement de matière, usinage, etc.) détermine la topographie de la surface et influence la méthode de mesure appropriée. La norme NF EN ISO 21920-1 (2022) précise que l’indication sur dessin de définition doit préciser si l’enlèvement de matière est autorisé ou interdit, impactant ainsi la sélection des méthodes et paramètres de mesure.
Les méthodes de mesure des états de surface microgéométriques combinent techniques de collecte de données, traitement numérique précis et choix adapté des conditions pour caractériser efficacement la topographie en fonction du procédé de fabrication et du type de surface.
La construction de courbes de portance et le calcul de la moyenne pondérée sur fenêtre mobile, avec la fonction de pondération adaptée, sont des outils clés pour analyser localement la géométrie et la rugosité des surfaces, en permettant une dissociation précise des différentes échelles de défauts ou de formes.
| Critère | Macrogéométrie | Microgéométrie |
|---|---|---|
| Échelle d’analyse | Macro (dimensions principales, forme globale) | Micro (ondulations, rugosités fines) |
| Normes clés | NF EN ISO 14638, NF EN ISO 16610-1 | NF EN ISO 16610-21, NF EN ISO 21920-3 |
| Objectif principal | Caractériser la forme globale, dimensions intrinsèques | Analyser la texture fine, défauts de surface |
| Technique principale | Filtrage numérique (dissociation des échelles) | Extraction de profils, filtrage linéaire |
| Exemple d’application | Vérification de la conformité dimensionnelle | Contrôle de la rugosité ou ondulation |
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Dimensions intrinsèques — définition ?
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Ordre 1 — défaut ?
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