Un facteur important dans les mesures précises: le temps de préchauffage du Laser Tracker
Dans l’aérospatiale, l’un des instruments de mesure les plus utilisés est le laser tracker. Les lasers trackers sont des dispositifs très précis composés de sous-composants extrêmement complexes tels que les interféromètres et les codeurs angulaires. Ce sont essentiellement des robots capables de suivre des cibles réfléchissantes. Et, comme tous les robots, ils sont soumis à des sensibilités spécifiques. L’un des plus importants d’entre eux est leur sensibilité aux effets thermiques.
Le temps de préchauffage est le principal facteur thermique après l’initialisation du laser tracker. Il spécifie la période de temps jusqu’à ce que la source laser atteigne un niveau de température stable après sa mise sous tension.
Données de mesure brutes des laser trackers: coordonnées sphériques
Afin de déterminer où se trouve un point dans l’espace 3D, les trackers laser mesurent trois coordonnées sphériques: angle d’élévation, angle azimutal et distance. L’élévation et les angles horizontaux sont mesurés par des codeurs angulaires placés dans les axes laser tandis que la distance est mesurée par l’interféromètre laser. Ces coordonnées sphériques (angles azimut-élévation et distance) sont transformées par des algorithmes en coordonnées cartésiennes spatiales (xyz).
Le sujet de ce texte est la déviation de l’angle d’élévation pendant le temps de préchauffage et la déviation résultante des coordonnées mesurées pendant cette période.
Dérive pendant le préchauffage du laser tracker
Dans nos tests, nous avons observé que les nuages mesurés se déplacent dans la direction de l’angle d’élévation même après le temps de réchauffement recommandé de quinze minutes. Et la stabilisation de cette dérive peut prendre jusqu’à deux heures.
L’étalonnage est inutile pendant l’échauffement
Comme nous pouvons l’observer sur la figure précédente, l’étalonnage est quasiment inutile pendant cette période en raison de l’instabilité du système. La dérive de l’angle d’élévation provoque une déviation continue le long de l’axe z pendant le temps de préchauffage. L’erreur correspondante le long de l’axe z va jusqu’à 300 micromètres, ce qui est inacceptable par les normes de métrologie de précision. Mais pourquoi ce comportement particulier? Quel peut être le mécanisme spécifique derrière cela?
Notons également que l’angle azimutal et la distance sont relativement plus stables et qu’ils sont plus positivement affectés par l’étalonnage spécifié par le fabricant. Cependant, cela n’éclaire plus notre recherche. Pourquoi une erreur de composante angulaire est-elle tellement plus grande que l’autre pendant le temps de préchauffage?
La conception du laser tracker peut affecter le comportement de mesure pendant le temps de préchauffage
Un peu de travail de détective nous a fait comprendre la raison: la source laser placée directement dans la tête d’angle d’élévation crée un gradient thermique et provoque un désalignement . Naturellement, l’angle d’élévation est le plus affecté par ce comportement particulier pendant le temps d’échauffement.
Ainsi, notre conclusion sur cette question serait:
Conseils d’échauffement pour des conditions de mesure idéales:
- Attendez au moins 1,5 heure pour le préchauffage (Ceci est indiqué comme «heure officielle», mais dépendra de la température ambiante et des conditions de température de la tête laser. Dans notre cas, c’était 2 heures).
- Ce temps d’attente est valable pour les modes IFM et ADM.
- Effectuez un étalonnage du volume complet après le préchauffage.
- Appliquez un étalonnage périodique même après le préchauffage.
- Tant que la tête laser n’est pas complètement chauffée, tout étalonnage est inutile.
Références
- Sugahara, Ryuhei, Masuzawa, Mika et Ohsawa, Yasunobu (2010). Test de performance des lasers trackers de FARO. Actes de la 7e réunion annuelle de la Particle Accelerator Society of Japan, (p. 1232). Japon
- G. Gassner, R. Ruland, Tests d’instruments avec le nouveau Leica AT401, IWAA 2010, Bessy Sept 2010