ecole in2p3, du détecteur à la mesure, oléron, juin 2009 rémy beunard 1 alignement et...
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ALIGNEMENT ET MALIGNEMENT ET MÉÉTROLOGIE DE TROLOGIE DE POSITIONNEMENT APPLIQUPOSITIONNEMENT APPLIQUÉÉS AUX S AUX
DISPOSITIFS EXPDISPOSITIFS EXPÉÉRIMENTAUXRIMENTAUX
Ecole IN2P3, du Détecteur à la Mesure, Oléron18au 24 Juin 2009
Rémy Beunard, GANIL, STP/GIP/Alignement
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Pourquoi un Groupe « Alignement » au GANIL?
La boîte à outils du géomètre
Alignement et Métrologie des expériences : 4 exemples
Conclusion
ALIGNEMENT ET MALIGNEMENT ET MÉÉTROLOGIE TROLOGIE DE POSITIONNEMENTDE POSITIONNEMENT
De la Mesure au DétecteurDe la Mesure au Détecteur
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Aires
d’Expériences Aires
d’Expériences 100 m100 m
Spiral1
AccélérateurAccélérateur
MUST2MUST2
Pourquoi un Groupe « Alignement » Pourquoi un Groupe « Alignement »
au GANIL?au GANIL?
EXOGAM EXOGAM
DEMONDEMON
1m
100 mm
1m
NAUTILUSNAUTILUS
c’est 3 géomètres
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La boîte à outils du géomètreLa boîte à outils du géomètre
Théodolite opto-mécanique WILD T2
1978
Tachéomètre informatisé WILD T3000 - 1993
Tachéomètres motorisés LEICA TDA5005
2003 et 2007
Niveau numérique LEICA - 2002
Système de mesure 3D à bras 6 axes - 2007
Laser tracker 2008
Niveau optiqueWILD 1984
La Groma dans une vie antérieure …
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Le dispositif expérimental MUST2Le dispositif expérimental MUST2
Alignement et Positionnement 3D
Chambre à réactions du spectromètre VAMOS
Power Inspect
…suivi du relevé
Le 1er étage de détection un détecteur silicium à pistes de 300 microns d'épaisseur et de 6060 mm avec 60 pistes (MUST1)
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Relevé 3D sur site (4 points)
(nouveau système)
marques fiducielles
Relevé 3D hors site
(9 points sur le PCB et 4 angles du Si)
(système ancien)
point calculé
angle du Si
Adaptation d’Helmert 3D
du système ancien sur le nouveau système
échelle
3 rotations
3 translations
Principe de calcul des coordonnées 3D des détecteurs silicium
Le dispositif expérimental MUSTLe dispositif expérimental MUST
L’incertitude globaleL’incertitude globale sur la position tridimensionnelle des sur la position tridimensionnelle des détecteurs dans la chambre à réactions peut être estimée : détecteurs dans la chambre à réactions peut être estimée :
1)1) en tenant compte de l’incertitude de mesure de l’instrumenten tenant compte de l’incertitude de mesure de l’instrument2)2) de l’erreur résultante sur la détermination des coordonnées de l’erreur résultante sur la détermination des coordonnées
relatives (hors site) du silicium par rapport au PCBrelatives (hors site) du silicium par rapport au PCB3)3) l’erreur issue de l’adaptation d’Helmertl’erreur issue de l’adaptation d’Helmert4)4) l’erreur sur l’alignement du référentiel l’erreur sur l’alignement du référentiel
mm16.009.007.006.006.0 2222
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Expérience avec la chambre à Expérience avec la chambre à
réactions Nautilus (P669)réactions Nautilus (P669)
Les incertitudes sur les coordonnées
Si , , sont mesurés avec des erreurs d, d, d, la quantité prend la valeur + d
soit: En différenciant x, y et z par rapport à , , on
obtient : en fct des angles et de la distance <= 0.20 mm sur les dx, dy et dz
La composition des écarts type pour valeurs de , , :
< 0.1 mm sur les
x,y,y
CdC: L'écart maximal tolérable était de 0.5 mm écart type de 0.5/2.66 = 0.19 mm
Les incertitudes sur les coordonnées
Si , , sont mesurés avec des erreurs d, d, d, la quantité prend la valeur + d
soit: En différenciant x, y et z par rapport à , , on
obtient : en fct des angles et de la distance <= 0.20 mm sur les dx, dy et dz
La composition des écarts type pour valeurs de , , :
< 0.1 mm sur les
x,y,y
CdC: L'écart maximal tolérable était de 0.5 mm écart type de 0.5/2.66 = 0.19 mm
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5 m
réflecteur 40 mm inclinomètre
Le dispositif expérimental DEMONLe dispositif expérimental DEMON
Les détecteurs sont constitués d'un réservoir
de scintillateur liquide "regardé" par un
photomultiplicateur.
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programmed’interface Visual Basic
Tachéomètre/PC
programme de positionnementsous Mathcad résultats
visualisés en temps réel
stockage des mesuressous format .txt
(récupérées par Mathcad)
prise de mesuresvia le port de
communication
Le dispositif expérimental DEMONLe dispositif expérimental DEMON
L’acquisition et le traitement des données
Exp. N.A. ORR E295 - impl. 05-06/97
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,,< >
M 3D1 < >
M 3D2 < >
M 3D3
Cible
Face avant du scintillateur
Les incertitudes sur les coordonnées pour valeurs de , , : 0.3 mm.
La composition des écarts type pour valeurs de , , : 0.1 mm.
(L'écart maximal tolérable était de 1.0 mm écart type de 1/ 2.66 = 0.37 mm)
Les incertitudes sur les coordonnées pour valeurs de , , : 0.3 mm.
La composition des écarts type pour valeurs de , , : 0.1 mm.
(L'écart maximal tolérable était de 1.0 mm écart type de 1/ 2.66 = 0.37 mm)
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Simulation du réseau géodésique de la salle LiseSimulation du réseau géodésique de la salle Lise
Console murale
Voir calcul par intersections spatiales
Console murale
Repère dans la
dalle
Si alpha=1% et beta = 10%, on a 99% de chances que 90% des erreurs seront détectées
Fiabilité interne
Fiabilité externe
Risque de 2ème espèce
Fiabilité locale
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X
Y
Z
X
Y
Z
Z
Y
X
M(X,Y,Z)
Intersection spatiale – Principe
Le dispositif expérimental DEMONLe dispositif expérimental DEMON
Résolution de 3 équations à 3 inconnues
Variation de Di
Choix de M
doit satisfaire des carrés des distances
D minimum
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Le dispositif expérimental EXOGAMLe dispositif expérimental EXOGAM
Mécanique EXOGAM couplée au spectromètre VAMOS
Le but : l’acquisition des informations dimensionnelles de la structure TQC,
et en déduire les paramètres géométriques ,
et des détecteurs germanium implantés autour de la cible.
Le but : l’acquisition des informations dimensionnelles de la structure TQC,
et en déduire les paramètres géométriques ,
et des détecteurs germanium implantés autour de la cible.
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Le dispositif expérimental EXOGAMLe dispositif expérimental EXOGAM
Contrôle métrologique TQC de la structure
Données exportées vers CATIA
PositionAvant
Position ARR
StructureCdC: écart maximal toléré à 0.2° , R = 100mm 0.35 mm
RMS = 0.09mm (1 )
Objetposition théorique
du détecteur
(m) °(décimal)
sens horaire
dP/R
au théorique
°(décimal)
dP/R
au théorique
Norm 1 avant 0.1044 0.087 + 0.087 45.124 +0.124
Norm 1 arrière 0.4416 359.927 -0.073 45.067 +0.067
Norm 2av 0.1044 224.919 -0.081 89.838 -0.162
Norm 2arr 0.4523 224.995 -0.005 89.884 -0.116
Norm 3av 0.1049 135.242 +0.242 90.303 +0.303
Norm 3arr 0.4539 135.023 +0.023 90.028 +0.028
Norm 4av 0.1048 180.069 +0.069 44.881 -0.119
Norm 4arr 0.4528 179.972 -0.028 44.945 -0.055
Norm 5av 0.1043 180.153 +0.153 134.659 -0.341
Norm …
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Wall monument
La surveillance des composants fonctionnels Laser Tracker
Très bon réseau géodésique 3D
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ConclusionConclusion
Il est primordial d’être associé à la conception de l’objet … bien connaître la problématique dans un souci d’atteindre, in fine, la qualité
… se faire une opinion des erreurs maximums tolérées x, y, z
Tout problème de « mesure » doit se poser en termes de « géomètre »
… souvent au delà de la portée « d’un instrument de mécanicien »
… on doit fournir la solution la mieux adaptée
… la précision finale vient de la statistique, i.e. de l’étude des résidus … les résidus sont la « traduction » de la valeur des mesures
Trouver un langage commun entre mécaniciens et géomètres
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Thank you for your attentionThank you for your attention
ALIGNEMENT ET MALIGNEMENT ET MÉÉTROLOGIE TROLOGIE DE POSITIONNEMENTDE POSITIONNEMENT