Dynamique, sans contact et à précision nanométrique.

La fabrication d’une buse d’injecteur diesel, par exemple, continue de poser problème à l’industrie automobile dans la mesure où les procédés de mesure actuels ne permettent pas vraiment de garantir les cotes de ce composant haute précision extrêmement compact muni d’un perçage microscopique. La mise au rebut d’une partie de la production est ainsi, programmée. Relativement lents, les systèmes de palpation actuels ne peuvent travailler qu’avec des forces de palpation minimes pour éviter la déformation des palpeurs et donc une erreur dans le relevé des cotes du perçage.

Un nouveau détecteur miniaturisé à base optique permet de remédier à ces inconvénients : basé sur un détecteur ponctuel confocal chromatique, ce système a été conçu autour d’une sonde micro-optique à masse extrêmement réduite, apte à être introduite dans des perçages de moins de 1,5 mm.

La source lumineuse est une diode superluminescente (dans le proche infrarouge) couplée à une fibre optique. L’autre bout de la fibre est équipé d’une tête de détection à micro-objectif. Ce dispositif hautement miniaturisé équipé de tous les sous-ensembles optiques nécessaires à la détection de variations de distances présente un diamètre inférieur à celui d’une mine à stylo-bille.

Le mode de fonctionnement du sytème micro-optique varie en fonction de l’application ; il relève les distances dans l’axe de la fibre s’il s’agit de la géométrie de surfaces complexes (lentilles asphériques ou optiques à forme libre) ou au droit (90°) de l’axe de la fibre, si les formes ou les évidements à contrôler présentent une forme ronde ou cylindrique. L’écart très réduit entre plage de mesure et limite de résolution est compensé par une correction dynamique des valeurs relevées, de sorte que le détecteur est capable de reconnaître des variations de distance de l’ordre du nanomètre.

Désormais industrialisé, le capteur HymoSens (Hybrider mikrooptischer Sensor ; capteur micro-optique hybride) peut être mis à profit notamment dans l’industrie optique et mécanique de précision et dans le domaine des microsystèmes, sans oublier le secteur automobile déjà mentionné. Il a été réalisé dans le cadre du projet multilatéral HymoSens lancé par le ministère allemand de l’Education et de la Recherche, et présenté au public fin mars 2006 à Göttingen dans le cadre du nouveau groupe de travail « Optische Sensorik zur Geometrieerfassung » (capteurs optiques pour relevés géométriques) du réseau PhotonicNet.

La société Mahr spécialisée en technologies de mesure a coordonné le développement d’HymoSens et envisage d’intégrer ce détecteur dans plusieurs de ses systèmes de mesure spécialisés. Boehringer Ingelheim microParts fournira les spectromètres destinés à ces systèmes, adaptés également au domaine médical. L’institut de technologie des micro-structures du Pôle de recherche de Karlsruhe (Institut für Mikrostrukturtechnik des Forschungszentrums Karlsruhe) et l’institut d’ingénierie optique (Institut für Technische Optik) de l’Université de Stuttgart ont participé en tant que partenaires scientifiques.

Le principe de ce système de mesure miniaturisé à faisceau lumineux dévié et muni d’un dispositif de correction dynamique de la sonde a fait l’objet d’une demande de brevet international.