Les mesures optiques s`imposent peu à peu dans l`industrie

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Horiba JobinYvon
CON T R Ô L E I N D U S T R I E L
Les mesures optiques
s’imposent peu à peu
dans l’industrie
L’ellipsomètre spectrométrique d’Horiba Jobin Yvon peut déterminer l’épaisseur de couches successives avec une précision de l’ordre de l’Angstrom. Seule contrainte : le matériau doit être transparent.

Plus rapides, plus précises, plus fiables. Les technologies de mesure optique qui, il
y a dix ans encore, étaient réservées aux laboratoires gagnent peu à peu du terrain
dans l’industrie. Leur fiabilité et la simplification de leur mise en œuvre sur les lignes
de fabrication élargissent leur spectre d’application. Elles présentent des résolutions et des précisions parfois supérieures aux procédés de contrôles traditionnels.
Elles affichent de plus un grand avantage : elles réalisent des mesures sans contact.
Zoom sur deux technologies.
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toutes ces mesures. Ce domaine propose des alternatives intéressantes », confirme Gérald Brun,
délégué régional à la recherche et à la technologie de Franche-Comté.
La preuve en est, deux fabricants, les sociétés
Stil et Horiba JobinYvo, adaptent leurs dispositifs
de mesure aux contraintes du process industriel.
« Nous sommes des fabricants d’arc-en-ciel ! »,
commence Jean-François Pichot, directeur
ressenti la nécessité, relate François Pichot (Stil).
Mesurer de plus en plus rapidement, c’est un prérequis dès qu’on veut aller sur le chemin de la production. »
Des labos à l’industrie
Jobin Yvon partage cette analyse. La société
se définissait, il y a peu de temps encore,
comme un spécialiste de l’instrumentation
optique et spectroscopique dédiée aux laboratoires de recherche et d’analyse. Elle
fait aujourd’hui partie du groupe Horiba et
s’oriente résolument vers l’industrie. « Il y
a dix ans, nous vendions la plupart de nos produits
aux laboratoires et aux bureaux d’étude mais c’est
en train de changer, remarque Mélanie Gaillet,
responsable marketing chez le fabricant.
L’un de nos instruments, l’ellipsomètre spectrométrique est un bon exemple de cette évolution. » Il s’agit
d’un appareil de mesure sans contact destiné à la détermination de l’épaisseur des
couches minces. D’abord destiné aux laboratoires de recherche et aux bureaux
d’étude, il a ensuite gagné l’industrie de la
microélectronique… « Ce secteur industriel
fait preuve d’un réel besoin en mesure d’épaisseur.
Les matériaux y sont travaillés majoritairement sous
la forme de couches minces, précise Mélanie
Gaillet (Horiba Jobin Yvon). Mais désormais, tous
les domaines de l’industrie ont besoin de mesures de
grande précision. Car les industriels utilisent toujours moins de matière première et déposent des
couches de plus en plus fines. Ils réclament des appareils de mesure pour contrôler leur épaisseur avec
une grande précision. » C’est justement le cas
de l’ellipsomètre spectrométrique d’Horiba
Jobin Yvon dont la précision atteint l’angström ! Le fabricant a ainsi été récemment
contacté par un industriel de la métallurgie
qui « souhaitait mesurer l’épaisseur des dépôts protecteurs de leurs plaques en aluminium, précise
Mélanie Gaillet (Horiba Jobin Yvon).
Des mesures plus rapides
Jean-François Pichot (Stil) cite de son côté
un spectrocolorimètre « destiné au contrôle de
la couleur sur les chaînes de production, il réalise
2 000 prise de spectres par seconde ». Dans l’automobile, par exemple, il est utilisé pour vérifier la couleur des ampoules des feux clignotants qui sont soumis à des normes très
strictes… « Mais il est aussi mis en œuvre sur des
produits dont la valeur ajoutée est moins importante
pour le contrôle de la couleur de câbles électriques
sur la ligne de production, précise l’industriel.
De même, le constructeur a adapté à l’industrie son produit phare, le capteur. Il
analyse désormais différents points en
parallèle, pour gagner en vitesse de mesure et passe ainsi de 1000 points par
secondes à 3 000… et bien sûr, il donne
accès à une mesure sans contact.
« Auparavant, pour travailler sans contact, on utilisait des dispositifs de mesure capacitive ou ➜
Stil SA
Stil SA
O
n peut tout faire avec l’optique ! »
commence Paul Smigielski,
président du club “Contrôles
et mesures optiques pour
l’industrie de la Société française d’optique”
(CMOI/SFO). En pleine préparation du colloque “Méthodes et techniques optiques
pour l’industrie” qui aura lieu à Toulouse du
15 au 19 novembre prochain, le spécialiste
se félicite : « Grâce aux progrès réalisés dans le
domaine de la microélectronique, de la micromécanique, de l’imagerie et du
traitement du signal, la
L’essentiel
mesure optique est en passe
 Les dispositifs de mesures
de devenir une réalité dans
optiques étaient jusque-là
le monde industriel ! » La
dédiés à des applications
raison
est simple, seupointues dans les laborales ces techniques oftoires ou les bureaux
frent la possibilité de
d’étude.
mesures rapides et sans
 Les fabricants se tournent
contact, deux critères
vers l’industrie qui est
fondamentaux pour
le siège de nouveaux besoins
l’industriel. Par ailleurs,
en matière de contrôle et
chez ces derniers, les
de mesure.
besoins augmentent.
 Rapides et précises,
« Le contrôle et la mesure
les technologies optiques
deviennent obligatoire…
donnent surtout accès
à des mesures sans contact.
et l’optique est un très bon
candidat pour effectuer
marketing chez Stil. Créée il y a une quinzaine d’années la société a basé son développement sur l’optique et la mesure sans contact. « Nous avons mis au point un dispositif de
mesure de distance sans contact, précise JeanFrançois Pichot, (Stil). Nos capteurs sont basés
sur le principe d’imagerie chromatique. » Cette
propriété qu’a la lumière blanche de pouvoir
être diffractée en différentes couleurs est exploitée par Stil. « Les couleurs se focalisent à des
altitudes différentes sur l’objet à mesurer, ajoute
François Pichot (Stil). Dans ce champ coloré, une
seule longueur d’onde est parfaitement focalisée à la
surface : en analysant les couleurs du signal réfléchi,
il est donc possible de donner une information de
distance. C’est en fait relativement simple ! » A
partir de ce principe, l’entreprise a créé toute
une génération de capteurs de mesure de
distance. L’entreprise a récemment étendu
sa gamme. « Il s’agit d’une nouvelle génération est
spécialement dédiée à l’industrie. Nous en avons
Automobile, industrie
du verre, fabricant
de câble électrique…
Malgré son prix,
la spectrocolorimétrie
s’applique désormais
à des produits dont
la valeur ajoutée est
faible. Ses points forts :
la précision et la mesure
sans contact.
Les instruments de Stil se sont adaptés aux contraintes des process industriels. Leur spectrocolorimètre, destiné à la mesure
de dimension, était capable d’analyser 1 000 points par secondes il y a 10 ans. Il atteint désormais 30 000 points par secondes.
MESURES 819 - NOVEMBRE 2009 - www.mesures.com
MESURES 819 - NOVEMBRE 2009 - www.mesures.com
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Horiba Jobin Yvon
Fluke
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D’abord destiné aux laboratoires de recherche et aux bureaux d’étude, l’ellipsomètre spectrométrique a ensuite
gagné l’industrie de la microélectronique pour la détermination de l’épaisseur des couches minces.
➜ inductive… Mais les capacités d’analyse de la
mesure optique sont plus fines. Ici, nous utilisons un
spot de quelques microns seulement. » précise
Jean-François Pichot (Stil). A noter de plus
que la mesure capacitive ou inductive
n’autorise pas le travail sur tous les matériaux. « Tandis qu’avec nos dispositifs la mesure est
possible sur tout matériau, qu’il soit transparent,
métallique, organique, semi-conducteur… Nous
pouvons même travailler sur des matériaux visqueux ! » ajoute-t-il. Le fabricant a en effet
développé une application d’analyse de
texture pour du yaourt. L’avantage de l’op-
Les caméras thermographiques se démocratisent. Pour preuve, Fluke vient de sortir deux modèles
haute définition dédiés au contrôle du process et au diagnostic de bâtiments, à moins de 8 500 €.
tique est ici évident par rapport aux solutions traditionnelles : elle est sans contact.
« Les industriels utilisaient auparavant une pointe
à l’extrémité très fine qui profilait la pièce, explique Jean-François Pichot (Stil). Avec l’optique
on va désormais plus vite, sans risque d’endommager
le produit. Et on évite les mesures faussées parce que
la pointe se met à sauter… » Le tout avec une
précision de l’ordre du micromètre. Les
applications sont donc nombreuses.
L’industriel cite en vrac le contrôle de
l’épaisseur d’un vernis ou d’un verre, le
contrôle de la géométrie de pièces com-
Développement durable : la mesure optique
en première place pour répondre aux besoins
Directive Reach, contraintes de développement durable, les industriels ont besoin de mesure
pour s’assurer de leur respect des normes… L’optique se positionne en bonne place pour répondre
à ces besoins. « Il y a des niches intéressantes, assure Gérald Brun. Le marché est en train de
croître… » Première application : le contrôle des dépenses énergétiques. La thermographie infrarouge
passe au crible les installations en quête de problèmes d’isolation thermique. « Cette technique de
mesure infrarouge est utilisée depuis pas mal d’années et s’est complètement démocratisée », remarque
Gérald Brun (délégué régional à la recherche et à la technologie de Franche-Comté).
De nombreux fabricants proposent donc aujourd’hui des caméras peu chères qui donnent
une appréciation rapide de l’isolation thermique d’un bâtiment. Ainsi, le fabricant Fluke vient
de sortir deux nouvelles caméras infrarouges : la Ti32, dédiée au contrôle du process et la TiR32,
adaptée au diagnostic de bâtiments. Toutes deux coûtent moins de 8 500 €. Mais la thermographie
n’est pas la seule application de la mesure optique dans un but de développement durable.
Gérald Brun cite la mesure spectroscopique qui offre la possibilité de mesurer les composés
chimiques présents autour d’un site industriel. « Elle commence à s’imposer pour la surveillance
des rejets et des pollutions ou pour la mesure globale de la pollution atmosphérique d’un site », précise-t-il.
Cette technique est un peu complexe, mais elle est la seule technique sans contact. Toutes les autres
nécessitent une prise d’échantillon ! » Ces capteurs sont en effet capables, non seulement de détecter
les substances mais aussi de réaliser des mesures de taux. La granulométrie laser, dédiée aux mesures
de quantité de poussières ou d’aérosols, a aussi manifestement un bel avenir dans l’industrie.
Plus futuriste, l’optique guidée, qui donne accès à la mesure déportée de composés chimiques,
pourrait également trouver sa place dans les usines. « Cette technique est notamment utilisée
pour analyser la teneur en polluants d’un bassin aquatique, précise Gérald Brun. Dans l’industrie,
des applications sont en train de se développer pour la mesure de contrainte dans le composite. »
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plexes, striées ou réfléchissantes. Et comme
souvent, la diffusion de la technologie a
commencé par l’industrie dite « de
pointe » : le spatial et les semi-conducteurs,
pour gagner ensuite l’automobile, la pharmacie… et enfin, l’industrie mécanique. Et
pour cause, Stil a fait évoluer ses instruments pour qu’ils s’adaptent aux contraintes des process industriels. « Ils peuvent désormais fonctionner par apprentissage : une fois les
paramètres de la pièce de référence réglés, le système
fonctionne en automatique. Il est tout à fait adapté au
process industriel », assure Jean-François Pichot
(Stil). Les appareils d’Horiba JobinYvon se sont
également adaptés à l’industrie. L’industriel
dispose de différentes variantes de la plateforme logicielle qui accompagne ses produits, dont certaines sont spécialement
dédiées à un métier. « Il s’agit d’interfaces très
simples d’utilisation qui permettent un paramétrage
en fonction du procédé industriel, précise Mélanie
Gaillet (Horiba JobinYvon). Le dispositif est finalement totalement automatisé et intègre des systèmes
d’alarmes et des statistiques sur le process. » S’il
détecte une croissance de l’épaisseur, le
dispositif se stoppe. En bref, il est complètement adapté. « Nous répondons à une demande
du marché, conclut Mélanie Gaillet (Horiba
Jobin Yvon). C’est une grande tendance ! »
« La mesure optique accumule les avantages, assure
Gérald Brun (délégué régional à la recherche et à la technologie de Franche-Comté).
Elle donne accès à des mesures haute résolution, sans
contact et qui peuvent être déportées. Elles sont compatibles avec les atmosphères explosives et insensibles
aux perturbations électromagnétiques… » Les
avantages de la mesure otique ne manquent pas. Reste à vaincre les appréhensions des industriels au regard de son coût
encore un peu élevé.
Mathilde Fontez
MESURES 819 - NOVEMBRE 2009 - www.mesures.com