Guide complet des instruments de mesure en métrologie (illustré)

Les instruments de mesure en métrologie sont les outils utilisés pour mesurer toute distance, longueur, angle, courbe, arc ou dimension d'un objet. Dans la fabrication de tout produit, la mesure précise est un facteur clé pour une conception fiable. Sans instruments adaptés, impossible de concevoir un produit de qualité.

Chaque entreprise de fabrication utilise différents types d'instruments avec diverses précisions. Aucune fabrication n'est possible sans ces outils. Nous décrivons ici les principaux instruments devant être disponibles dans une usine. La branche d'ingénierie concernée s'appelle la Métrologie.

Cet article présente brièvement les instruments importants (avec schémas) pour mesurer distances, angles et planéité.

Note : Cet article ne détaille pas chaque instrument. Il donne une idée générale de la mesure et de ses outils.

Types d'instruments de mesure :

Selon le paramètre à mesurer (longueur, angle, arc de surface, etc.), les instruments se classent en :

1. Mesure linéaire
2. Mesure angulaire
3. Mesure de surface

Tous se subdivisent en outils non précis et outils de précision. Nous les passerons en revue.

1. Règle (règle en acier) :

Instrument le plus simple pour la mesure linéaire. En bois, acier ou plastique, mesure longueur, largeur, hauteur. Longueur courante 30 cm, existe de 10 cm à 1 m ou plus. Utilisé en écoles, menuiserie, dessin technique.

2. Règle à ruban (mètre ruban) :

Instrument non précis pour mesurer de grandes longueurs (jusqu'à 100 m). Similaire à une règle en acier mais en bandeau enroulé dans un boîtier. Parfois en fibre de verre pour les grandes distances.

3. Pieds à coulisse et compas :

Mesurent la distance entre deux faces opposées (diamètre, rayon, etc.). Deux pointes placées aux points de mesure, puis l'écartement est reporté sur une règle. Mesurent distances intérieures et extérieures.

4. Jauge télescopique :

Mesure le diamètre d'alésage à l'aide d'un micromètre. Deux types : deux tiges télescopiques ou une seule. Les tiges sont poussées par ressorts internes. Une vis de verrouillage bloque les tiges (sens horaire) ou les libère (sens antihoraire).

Utilisation : insérer la section à ressort dans l'alésage, quand les deux extrémités touchent la circonférence, verrouiller, retirer, mesurer la longueur de la tige au micromètre = diamètre de l'alésage.

5. Jauge de profondeur :

Mesure la profondeur d'un alésage ou toute surface par rapport à une surface de référence (trous, rainures, etc.).

6. Micromètre :

Instrument de précision pour mesurer de petites longueurs ou diamètres au millimètre.

Composé : cadre en C, enclume, broche, corps, écrou de verrouillage, vis, butée à cliquet. L'objet est placé entre le cadre en C et l'enclume, bloqué en tournant le cliquet jusqu'au contact de la broche.

Lecture sur échellevernier et échelle circulaire, calcul de la longueur. Sur micromètre numérique, lecture directe.

7. Pied à coulisse vernier :

Instrument de précision pour longueur, diamètre extérieur et intérieur. Composé : règle principale, vernier, mors inférieurs, mors supérieurs, tige de profondeur, molette, vis de verrouillage.

Procédure : vérifier alignement échelles, placer l'objet entre mors supérieurs (longueur/diamètre ext.) ou inférieurs (diamètre int.), déplacer vernier, bloquer, lire échelles principale et vernier, calculer. Sur pied à coulisse numérique, lecture directe.

Existe aussi le pied à coulisse de hauteur (vernier height gauge) pour mesurer la hauteur d'objets, muni d'un outil de traçage et mors de mesure spéciaux.

8. Jauge à blocs (bloc-étalons) :

Mesurent la hauteur d'un objet ou servent de référence de mesure. Extrême précision (0,005 mm). Développés par Johansson, aussi appelés « jauges Johansson ».

Blocs rectangulaires en acier, même section, fabriqués en laboratoire de métallurgie avec haute précision. Pour mesurer une hauteur, on combine plusieurs blocs pour combler l'écart, puis on additionne leurs hauteurs.

Deux blocs-étalons en mesure de précision sont assemblés par le procédé de « wringing » (frottage).

9. Comparateur :

Instrument de mesure linéaire qui compare uniquement deux dimensions, pas de mesure absolue. Sert à l'étalonnage d'instruments. Indique l'écart entre une cote et les étalons (blocs-étalons, etc.), détecte et amplifie les petites variations.

10. Rapporteur :

Mesure l'angle entre deux droites. Généralement en plastique transparent, demi-cercle. Graduations 0° à 180°. Utilisé en écoles.

11. Fausse équerre (équerre à graduer) :

Mesure les angles par déplacement de la lame. Deux éléments avec rapporteur intégré. Manche en bois/plastique, lame en acier, articulés par écrou papillon. Pour mesurer, manche fixe, lame mobile sur l'angle visé.

12. Équerre à angle droit (équerre de menuisier) :

Instrument en L pour mesurer les angles droits. Une branche avec règle acier, l'autre manche bois/plastique. Parfois les deux graduées. Usage menuiserie.

13. Rapporteur à vernier (rapporteur universel) :

Instrument de précision avec un ou deux bras mobiles sur le rapporteur, précision 5' (1/20°). Mesure angles 0° à 360° avec précision, y compris aigus.

14. Barre à sinus :

Instrument de précision pour mesure d'angle en atelier. Barre en acier lappé, largeur < 1 pouce. Deux cylindres rectifiés aux extrémités, distance entre eux contrôlée avec précision. Mesure d'angles à l'aide de blocs sinus.

15. Blocs-étalons d'angle :

Mesurent précisément de petits angles. Blocs en coin aux angles précis. Tolérance de fabrication 1/800e de degré. Acier inoxydable trempé revenu.

16. Niveau à bulle :

Mesure l'angle précis via une bulle d'air. Tube verre/fibre scellé contenant alcool et bulle. Inventé en 1661, d'abord pour télescopes, puis arpentage. Indique le parallélisme d'une surface par rapport au sol ou à la terre.

Différents types selon corps de métier : menuiserie, maçonnerie, construction, arpentage.

17. Clinomètre / Inclinateur :

Mesure précisément l'angle de pente ou d'élévation par rapport à la gravité/terre. Application spéciale du niveau à bulle pour mesurer toute inclinaison par rapport au sol. Aussi appelé niveau de pente.

18. Jauge de surface (palmer de surface) :

Outil d'atelier pour vérifier la précision d'une surface. Outil sans dimension où un griffon est monté sur support réglable, détermine si une cote est supérieure ou inférieure à la référence.

19. Lame optique (optical flat) :

Mesure la planéité d'une surface par interférence optique. Surface plane polie mise en contact avec la surface testée. Si celle-ci n'est pas plane, un coin d'air se forme entre la lame de référence et la pièce. L'interférence du coin d'air permet de calculer la planéité.