Coordonner la mesure de différents skis de course simplement sur le banc d'essai

Mario Lazzeri et Johannes Brunner

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Fancier workpieces have rarely been measured by a coordinate measuring machine: Two Austrian students have been checking, as part of a student research project, the carving of GS (Giant Slalom) racing skis with a Mitutoyo Crysta-Apex S.

Coordonner la mesure de différents skis de course simplement sur le banc d'essai

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La passion de Mario Lazzeri et de Johannes Brunner pour ce projet est évidente, car les deux étudiants autrichiens ont conçu un thème plus qu'exotique pour leur projet de recherche. Ils mesurent des skis de course GS. Leur objectif est de déterminer si la méthode de mesure relativement simple de la Fédération internationale de ski (FIS) est réalisable et fournit des résultats réalistes ou non. Pour être précis, il s'agit du carving des skis, c'est-à-dire de la concavité des carres des skis. Les « planches » modernes sont notamment plus larges aux extrémités avant et arrière qu'au milieu. Cette forme spéciale « sculptée » facilite et accélère les virages, tant pour les skieurs amateurs que pour les professionnels de la Coupe du monde.

Les règlements de la FIS stipulent un rayon de courbe moyen d'au moins 35 mètres dans le slalom géant. Bien que des rayons plus serrés soient conformes à la dynamique, ils présentent toutefois un risque accru de blessure pour le skieur. En outre, les skis doivent mesurer au moins 1,95 mètre de long. La FIS mesure la longueur développée des skis à l'aide d'un ruban de mesure en acier dont le point zéro est fixé à l'extrémité du ski.

La longueur du ski est ensuite mesurée à partir du point le plus étroit du ski jusqu'aux extrémités avant et arrière. Afin que le rayon de la taille du ski ne soit pas faussé par les différentes géométries de la queue et de la spatule du ski, la largeur du ski arrière est mesurée sur 90 % de la longueur du ski arrière et la largeur du ski avant sur 80 % de la longueur du ski avant. Pour déterminer la ligne de côte, la largeur du ski est mesurée - en des points prédéterminés - à l'aide d'un dispositif mobile doté d'un pied à coulisse intégré. À l'aide d'une loupe intégrée munie d'une ligne de marquage, la position de la mesure peut être lue sur le ruban de mesure. Le rayon moyen de l'arête latérale est alors calculé.

S'il s'avère que le rayon du sidecut est inférieur à la limite autorisée après une seule mesure, la mesure et le calcul doivent être répétés deux fois. La moyenne arithmétique, XR, est générée à partir des trois rayons de chasse latérale ainsi déterminés. Pour tenir compte des erreurs de mesure dans la longueur et la largeur, le rayon de la ligne de côte est défini comme étant 1,015 XR. Cela correspond à une erreur de mesure moyenne de 1,5 %. 1,015 XR doit être supérieur ou égal à la limite de rayon applicable.

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« Mesurer avec un pied à coulisse dans différentes positions présente un énorme potentiel d'erreur », explique M. Lazzeri. « Nous voulons savoir si les résultats sont utiles et fiables ou non », ajoute ce machiniste de formation. C'est ainsi qu'est née l'idée du projet de recherche de l'étudiant pour le séminaire « Analyse des problèmes en biomécanique » à l'Institut des sciences du sport de l'université d'Innsbruck, sous la direction du professeur Werner Nachbauer. Werner Nachbauer.

Werner Nachbauer. Il s'agit d'un sujet d'actualité, car un rayon supposé trop petit peut entraîner une disqualification par la FIS, ce qui peut avoir des conséquences sportives et financières considérables pour l'athlète et son équipe.

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Ayant travaillé la moitié de sa vie avec des outils de mesure manuels Mitutoyo, ce jeune homme de 31 ans savait que les Japonais étaient la référence mondiale en matière de métrologie dimensionnelle. Un coup de fil a suffi : Mitutoyo Autriche était de la partie et a soutenu le projet en apportant son aide et ses conseils. Les skis ont été mesurés dans la succursale Mitutoyo d'Eisenach. Avec l'ingénieur Mitutoyo Friedrich Schinko, les skis ont été attelés à une machine à mesurer tridimensionnelle de type Mitutoyo Crysta-Apex S 9168 avec un palpeur tactile SP25. Pour fixer les skis sur la table de travail en granit de la Crysta, les Autrichiens avaient spécialement converti un support pour les fixations de ski, similaire à celui utilisé par le personnel de service pour affûter les arêtes en acier.

Après un pré-test par le haut pour chaque point de mesure, le Crysta-Apex S a effectué la mesure du point d'arête avec une vitesse de déplacement de 520 mm/s et un pas numérique de 0,1 micron, à l'aide d'une pointe de stylet cylindrique de quatre millimètres de diamètre. Lazzeri, Brunner et Schinko ont collecté et analysé les données à l'aide du logiciel Mitutoyo CMM MCOSMOS, extrêmement puissant, car MCOSMOS est idéal à cette fin avec le programme de mesure géométrique universel GEOPAK avec des macros pour la mesure automatique de toutes les géométries de contrôle et le module d'évaluation 2D SCANPAK.

Le logiciel représente graphiquement chacun des points de départ de la sonde avec toutes les données pertinentes. À partir de toutes les données individuelles fournies par le Crysta-Apex S, il a été possible de calculer de manière fiable non seulement le rayon global du ski, mais aussi la précontrainte du ski, le rayon de la spatule, les éventuels écarts de forme du rayon global et les rayons individuels à partir d'au moins 3 points dans chaque cas.

Après deux jours de tests et une analyse méticuleuse des données, le verdict des étudiants est tombé. En ce qui concerne le carving, il existe de sérieuses différences entre les différents skis de course. Dans les limites du règlement, chaque fabricant essaie évidemment, avec son propre design, d'optimiser le comportement dynamique de ses skis. La méthode de la FIS, qui consiste à utiliser des pieds à coulisse, n'a pas montré d'écart significatif par rapport à la mesure effectuée avec le Mitutoyo Crysta-Apex S en ce qui concerne le calcul du rayon moyen des lignes de cotes, et remplit donc sa fonction. Toutefois, il n'est pas possible de satisfaire aux exigences relatives à l'évolution des lignes de côte. Pour ce faire, il est indispensable de procéder à des mesures par métrologie des coordonnées.