Thèse soutenue

Development of a cylindricity measurement with nanometre uncertainty
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Auteur / Autrice : Saint-Clair Toguem tagne
Direction : Nabil AnwerHichem NouiraCharyar Mehdi-SouzaniMohamed Damak
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie mécanique
Date : Soutenance le 24/05/2022
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences
Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Géométrie tridimensionnelle des pièces et des mécanismes
référent : École normale supérieure Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1912-....)
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Sciences de l'ingénierie et des systèmes (2020-....)
Laboratoire : Laboratoire universitaire de recherche en production automatisée (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1981-....)
Jury : Président / Présidente : Jean-Marc Linares
Examinateurs / Examinatrices : René Mayer, Maxence Bigerelle, Rénald Vincent
Rapporteurs / Rapporteuses : René Mayer, Maxence Bigerelle

Résumé

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La cylindricité est une spécification géométriquedécrivant la forme tridimensionnelle d'un élémentcylindrique. Son contrôle à l'aide de machines commercialessoulève nombre de problèmes pratiques qui limitent lescapacités de mesure actuelles. En effet il n'existeactuellement aucun instrument de mesure capable degénérer une cartographie tridimensionnelle de l'écart decylindricité avec une incertitude nanométrique. LeLaboratoire Commun de Métrologie LNE-CNAM arécemment développé une machine de mesure decylindricité de très haute exactitude nommée NanoCyl. Entant qu'étalon primaire, la NanoCyl vise à améliorer lescapacités actuelles d'étalonnage et de mesure decylindricité.Dans cette thèse, une description générale de la NanoCyl estfournie. Sa conception est ensuite complétée par ledéveloppement d'une nouvelle structure porte capteurs comprenant un axe de positionnement linéaire derésolution nanométrique servant à l'accostage de lasurface cible. Une analyse mathématique et géométriquedes sources d'incertitude conduit à la proposition destratégies de réglages permettant de minimiser les erreursde mesure Une méthode de séparation d'erreurs baséesur la transformée de Fourier est développée dans le casspécifique des machines commerciales. La méthode estensuite adaptée à l'architecture de la NanoCyl et validéeexpérimentalement. Un protocole de mesure optimal decylindricité pour des applications nécessitant desincertitudes de mesure nanométrique est ensuite décrit. Ilpermet l'identification de l'ensemble des composantes del'écart de cylindricité. Des études expérimentalespermettant la validation du protocole introduit sontconduites sur un artefact cylindrique afin de valider leprotocole introduit. Les résultats obtenus montrent uneincertitude de mesure atteignable de l'ordre de 30 nm.