TECHNO | par Lauryanne Teulon du Collège Français de Métrologie (CFM) | Décembre 2023
Le pesage de précision et la digitalisation des données de mesure
De nombreuses activités de laboratoire nécessitent de réaliser des pesages de précision, pour la recherche et le développement, le contrôle qualité ou la fabrication. C’est une étape qui peut avoir des conséquences importantes sur la finalité du produit commercialisé ou du procédé considéré.
Le pesage concerne des échantillons variés : solides, liquides, hygroscopiques, volatils, avec des propriétés magnétiques… et parfois coûteux, le tout dans des conditions environnementales non nécessairement maitrisables : température, pression, humidité, vibrations… Afin de mieux maitriser ses processus de pesage et d’envisager l’application de correctifs, il faut identifier l’ensemble des facteurs pouvant influencer les pesées.
En parallèle, dans un contexte de constante évolution des métiers et des pratiques du laboratoire, de nouveaux défis sont à considérer dans la gestion des instruments de mesure de pesage et des données collectées. Automatisation des mesures, essor des instruments connectés et digitalisation des données sont des nouveaux paramètres à intégrer dans la gestion de ses processus.
Les facteurs d’influence d’une pesée
Les facteurs d’influence d’une pesée sont dépendants de chaque manipulation et opérateur. Il est important de les analyser par processus, en utilisant par exemple la méthode des 5M ou Diagramme d’Ishikawa détaillée dans différents ouvrages.
Parmi les principaux facteurs à considérer :
- Il faut être vigilant au temps de mise en chauffe de la balance qui est d’autant plus important que la performance de la balance est grande. Celui-ci permet de stabiliser les composants électroniques et/ou les composants sensibles à la température. L’opérateur pourra se référer aux données constructeur pour choisir la durée appropriée.
- Un autre facteur important est la mise à niveau de la balance selon son emplacement et son support. Pour les pesages de précision, des écarts importants peuvent être constatés en cas de non planéité.
- La température ambiante a également un impact à la fois sur les capteurs de mesure et sur l’échantillon qui doit être pesé surtout si celui-ci vient d’être sorti d’une étuve ou d’un réfrigérateur.
- Le positionnement de l’échantillon sur la balance peut être une source d’erreur. Il doit dans la mesure du possible être positionné dans l’axe du capteur. Les décentrages génèrent des erreurs de mesure.
- L’état de propreté de l’instrument de mesure est un paramètre clé, la présence de poussières ou de résidus échantillons induit des erreurs de mesure.
- L’échantillon en lui-même qui peut être volatil, hygroscopique, électrostatique, ferromagnétique peut avoir une influence sur la valeur affichée par la balance
- La personne réalisant la manipulation a un impact sur le résultat de la pesée et doit être formée en conséquence
- Tout changement d’emplacement d’une balance demande de refaire une analyse globale des facteurs d’influence, l’altitude de positionnement de la balance a un impact, la présence de systèmes générant des vibrations à proximité aussi
- Etc.
Automatisation, digitalisation et instruments de mesure connectés
Dans un contexte où les instruments de mesure sont de plus en plus connectés et transfèrent les données de mesure sur des serveurs dédiés, il est important de s’assurer de la traçabilité métrologique des données collectées. Le référentiel VDE/VDI 2623 initié par l’Allemagne cherche à répondre à ces problématiques.
Afin de garantir la conformité et la fiabilité des données de mesure, des outils sont développés comme les certificats d’étalonnage digitaux (DCC, Digital Calibration Certificates). Les DCC sont les équivalents numériques des certificats d’étalonnage classiques. Ils contiennent les mêmes informations à la différence près que celles-ci sont lisibles et interprétables par des machines. La figure ci-dessous présente la structure d’un DCC.
L’utilisation de DCC doit faciliter une gestion digitalisée des instruments et des données de mesure pour des analyses de tendance, des optimisations ou du suivi métrologique. Des choix doivent également être pris pour le stockage, la sécurisation, l’archivage des données de mesure.
Figure : Structure d’un DCC – Schéma fourni par la Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)
Pour aller plus loin
Des sujets approfondis au cours des Matinales de la Métrologie 2024
Les 27 et 28 mars prochains auront lieu les Matinales de la Métrologie. Cet évènement organisé par le Collège Français de Métrologie en partenariat avec le salon FORUM LABO 2024 à la Cité des Congrès à Lyon proposera une matinée de conférences et d’ateliers pratiques sur le pesage de précision.
Les conférences porteront précisément sur les facteurs d’influence de pesage, les solutions possibles pour les maitriser, les pratiques d’étalonnage des balances et l’automatisation de la gestion des données de mesure et de suivi métrologique.
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Pour en savoir plus : https://www.cfmetrologie.com/fr/