ecole in2p3, du détecteur à la mesure, oléron, juin 2009 rémy beunard 1 alignement et...

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le IN2P3, du Détecteur à la Mesure, Oléron, juin 2009 Rémy BEUNARD 1 ALIGNEMENT ET M ALIGNEMENT ET M É É TROLOGIE DE TROLOGIE DE POSITIONNEMENT APPLIQU POSITIONNEMENT APPLIQU É É S AUX S AUX DISPOSITIFS EXP DISPOSITIFS EXP É É RIMENTAUX RIMENTAUX Ecole IN2P3, du Détecteur à la Mesure, Oléron 18au 24 Juin 2009 Rémy Beunard, GANIL, STP/GIP/Alignement

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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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2

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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4

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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5

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

Af

2

2 f

2

2 f

2

2

d .f

d .f

d .f

d

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8

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

2

4

6

1

0

1

2

1

0

1

2

,,< >

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