Cours de métrologie

1. ISET KEF Métrologie
Département G. Mécanique 1/13
CHAPITRE 1 – Instruments de mesure/contrôle mécaniques
1. Introduction :
Aucun moyen de production de pièces ne permet d’obtenir des cotes rigoureusement exactes ou des surfaces géométriquement parfaites. La métrologie est l’ensemble des opérations nécessaires pour déterminer avec précision la valeur d’une grandeur à mesurer au pour réaliser un contrôle. Elle est la science et technique de la mesure, elle permet de s’adapter aux exigences changeantes des marchés tout en respectant des règles de plus précises sur les caractéristiques du produit et de sa fabrication. On trouve deux types de technique de mesure :
 Mesurage dimensionnel
 Mesurage géométrique
2. Qualités métrologiques des instruments de mesures :
2.1. Etendue de mesure :
C’est l’ensemble des valeurs d’une grandeur à mesurer pour lesquelles l'instrument donne une valeur avec une erreur inférieure ou égale à l'erreur maximale tolérée.
2.2. Sensibilité d’un instrument de mesure :
Rapport k entre l'accroissement de la variable observée (dl) et l’accroissement réel de la grandeur mesurée (dG).
k = dldG
2.3. Justesse d’un instrument de mesure :
Qualité d'un instrument de mesure à donner des indications égales à la valeur vraie de la grandeur mesurée.
2.4. Fidélité d’un instrument de mesure
Aptitude d'un instrument de mesure à donner toujours la même indication pour une même valeur de la grandeur mesurée.
2.5. Précision d’un instrument de mesure
Qualité globale caractérisant l'aptitude d'un instrument de mesure à donner des indications proches de la valeur de la grandeur à mesurer.

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2.6. Constance d’un instrument de mesure :
Qualité caractérisant l'aptitude d'un instrument de mesure à concerner des qualités
métrologiques constantes en fonction du temps.
3. Classification des instruments de mesures :
3.1. Vérificateurs à dimensions variables :
3.1.1. Contrôle par mesure direct :
C’est une méthode de mesure dans laquelle la valeur d'une grandeur à mesurer est obtenue
directement par lecture de la grandeur à mesurer.
 Le pied à coulisse
Le pied à coulisse est un instrument de mesure de précision en acier inoxydable, trempé. Il est
constitué d'une règle graduée en mm possédant un bec à une extrémité, d'un coulisseau portant
une graduation de vernier et possédant aussi un bec. Il est souvent utilisé pour contrôler ou
mesurer des côtes dont l’intervalle de tolérance est supérieur ou égale à 0.04 mm. Dans certain
cas on peut aller jusqu’à un intervalle de tolérance égale à 0.02 mm avec un pied à coulisse à
cadran ou à afficheur numérique. Il serve à mesurer avec précision des petites longueurs : 150
mm, 200 mm et 250 mm. La position de mesurage peut être stabilisée par la vis de blocage.
Figure 1. Pied à coulisse.
Instruments de mesures
Vérificateurs à dimensions variables
Etalons
Contrôle par
mesure direct
Vérificateurs à dimensions fixes
Contrôle par
mesure indirect
Jauges
Calibre à limites

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Un pied à coulisse est caractérisé par :
- son type de vernier
- sa capacité maxi
- ses types de becs
Méthode de mesure avec un pied à coulisse :
Insérer l’objet à mesurer entre les mâchoires (becs) du pied à coulisse et fermer ces mâchoires
sur l’objet. On fige la mesure par la vis de blocage.
Lire le nombre entier de mm, à gauche du zéro du vernier. On localise la graduation du vernier
(une seule possible) qui coïncide avec une graduation quelconque de la règle. Et on ajoute aux
millimètres, les 1/10ème, 1/20ème ou 1/50ème, selon les cas, pour obtenir la mesure exacte.
Exemple :
Figure 2. Lecture d’une mesure avec un pied à coulisse
On trouve quatre types de pieds à coulisses :
Figure 3. Pied à coulisse avec becs fins
Figure 4. Pied à coulisse avec becs normaux

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Figure 5. Pied à coulisse à cadran
Figure 6. Pied à coulisse digital
 La jauge de profondeur
La jauge de profondeur est une variante du calibre à coulisse. Il permet la mesure des
profondeurs et la méthode de lecture utilisée est strictement identique au pied à coulisse.
Utilisation des jauges de profondeurs :
Figure 7. Jauge de profondeur simple
Figure 8. Avec talon rotatif
Figure 9. Avec semelle amovible
Types des jauges de profondeurs :

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On trouve différentes types de jauges de profondeur dont on peut les classées selon la nature de
lecture :
Figure 10. Lecture sur vernier
Figure 11. Lecture numérisée
 Le trusquin
Sur une règle montée sur un pied, on utilise une règle muni d’un bec traceur.
Figure 12. Trusquin à lecture sur vernier
Figure 13. Trusquin à lecture numérique
 Le micromètre d’extérieur
Le micromètre ou palmer est un instrument de précision. Il est constitué d'un corps en U
possédant une touche fixe et une touche mobile actionnée par un tambour qui tourne autour
d’une règle graduée. Le déplacement de la touche mobile est assuré par une vis à pas fin dite
micrométrique.
Le micromètre est choisit en fonction de la pièce à mesurer (0 à 25mm, 25 à 50mm, …). Il
permet l’évaluation des mesures avec une précision de 1/100 mm, il est constitué en acier dur,
seulement les touches sont trempées.
Le pas de la vis micrométrique est égale à 0.5 mm ( p  0.5mm) et le nombre de division du
tambour est égale à 50 ( N  50divisions ) donc une division du tambour, correspond à un
déplacement de la touche mobile de 0.01 mm.

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Figure 14. Micromètre d’extérieur.
Méthode de mesure avec un micromètre :
Insérer l’objet à mesurer dans les mâchoires du micromètre, pincer la pièce avec les touches à
l’aide de la friction et on fait le serrage de la pièce à l’aide de la molette limiteur d’effort.
Lire le nombre entier de mm et de 1/2 mm sur la génératrice de repérage (dernière graduation
découverte par le tambour). Puis on lit la fraction de millimètre ( X ) sur le tambour gradué en
0,01.
Figure 15. Lecture sur un micromètre
Rq : la lecture au micromètre présente une particularité demandant une certaine attention pour
ne pas commettre d'erreur.
N.B : Pour un micromètre on doit vérifier l’étalonnage à l’aide de la jauge prévu à cet
effet, avant chaque utilisation.

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 Le micromètre d’intérieur
Figure 16. Micromètre à becs d’intérieur
Figure 17. Alésomètre 3 touches
Le mode de lecture est le même que pour le micromètre d’extérieur. Dans la Figure 18 le
tambour commande la sortie des trois touches à 120° et permet la mesure d’alésage.
 Jauge micrométrique de profondeur
Figure 19. Jauges micrométriques de profondeur
 Rapporteur d’angle
Un rapporteur d’angle sert à mesurer des angles à l’aide de deux règles en acier inoxydable qui
prennent appui sur chacune des surfaces matérialisant l’angle.
Figure 20. Rapporteur d'angle à vernier
Figure 21. Rapporteur d'angle numérique

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3.1.2. Contrôle par mesure indirect :
La grandeur à mesurer est comparée à une grandeur de même nature, de valeur connue, peu différente de celle de la grandeur à mesurer (on mesure la différence entre les deux grandeurs).
 Le comparateur
On peut relever cette grandeur à l’aide d’un capteur ; c’est l’écart entre une pièce à mesurer et un étalon (pièce de référence). Pour ce type de mesurage on utilise le comparateur à cadran.
Figure 22. Mesurage indirect Le comparateur à cadran utilise un système d’amplification mécanique par pignon crémaillère et train d’engrenages.
Figure 23. Comparateur à cadran Pour un déplacement de 1 mm du palpeur lié à la crémaillère, l’aiguille liée au pignon terminal de la chaîne cinématique fait 1 tour. Le cadran étant divisé en 100 graduations, chaque graduation est égale à 0.01 mm. Le petit cadran indique le nombre de tours de la grande aiguille.

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On trouve différents types de comparateurs
Figure 24. Comparateur à cadran à
tige rentrante radiale
Figure 25. Comparateur à cadran
numérique à tige rentrante radiale
Figure 26. Comparateur à levier
mécanique
3.2. Vérificateurs à dimensions fixes
3.2.1. Etalons
 Cales étalons
Les cales étalons sont des étalons de longueur en forme de parallélépipèdes rectangles.
Figure 27. Cales étalons
 Equerres et angles étalons
Ces étalons permettent un contrôle rapide d’angle. Ils ont des angles de 45°, 60°, 90°, 120°,
135°.
Les blocs équerres (90°) sont les plus utilisés pour le contrôle de perpendicularité.

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Figure 28. Equerres
3.2.2. Jauges
Les jauges sont des instruments d’ateliers qui permettent un contrôle rapide et simple, peu
précis. On peu distinguer les jauges à rayons, d’épaisseurs, de filetages…
Figure 29. Jauge de filetage
Figure 30. Jauge à rayons
3.2.3. Calibres à limites
Pour assurer l’interchangeabilité des pièces, on les cote souvent à l’aide d’ajustement fixant
ainsi une cote mini et une maxi. Pour vérifier ces pièces en cours de fabrication ou à la
réception, on utilise souvent des calibres à limites.
 Calibres d’alésages
Figure 31. Tampon lisse double

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Figure 32. Jauge plat
 Calibres d’arbre
Figure 33. Bagues lisses
Figure 34. Calibre à mâchoires
 Contrôle de filetage
Figure 35. Tampon fileté

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3.2.4. Mesure trigonométrique
On utilise des piges (petits cylindres de diamètre connu et de grande précision).
 Mesure d’angle ou d’inclinaison
 Mesure de cône
 Mesure de queue d’aronde

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 Barre sinus
Dans quelques cas on préfère contrôler une horizontalité ou un parallélisme et calculer ensuite
les angles. La barre sinus est composée d’un corps qui permet de maintenir deux piges à une
distance fixe et précise.
Figure 36. Barre sinus
Comme exemple d’application on trouve
Figure 37. Exemple d’application de la barre de sinus
3.3. Projecteur de profil
Cet appareil permet de projeter sur un écran le
profil d’une pièce, les mesures peuvent être
effectuées par les déplacements des chariots
croisés.