Alignement avec le laser de poursuite Leica

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Alignement avec le laser de poursuite Leica
Mesure de capteurs Perceptron avec
le laser de poursuite Leica
Mesure de capteurs Perceptron avec
le laser de poursuite Leica
Technique de mesure sans
contact Perceptron pour contrôle de processus industriel
Avec la famille de capteurs
TRICAM™ et sa toute
dernière gamme numérique
DIGITAL TRICAM™, Perceptron offre une technique de
mesure industrielle robuste
introduite depuis 1983 chez
les principaux constructeurs
automobiles. Ces capteurs
permettent de mesurer
des éléments de carrosserie
en cours de production.
Grâce à des temps de
mesure très courts la mesure
peut être effectué à 100 %.
Les données sont immédiatement exploitables pour
corriger un processus
en cours, d’où un gain de
qualité de production
et l’élimination des rebuts.
Principe de fonctionnement
du système de mesure
La mesure avec capteur
Perceptron se fonde sur le
principe de la triangulation
associé à une évaluation
d’image performante. Le
capteur comporte un laser
de classe 3A, dont le
faisceau concentré au travers
d’une optique en pinceau
cohérent est appliqué sur
l’objet à mesurer. Une
caméra CCD dans le boîtier
du capteur capte ce faisceau
sous un angle déterminé;
de sorte que la position
de l’objet dans l’espace
peut-être calculée à partir de
la position des pixels de
l’image.
Grâce à des algorithmes
spéciaux, le capteur est en
mesure de reconnaître
un objet inconnu dans son
champ optique et de
déterminer sa position. Les
objets sont en l’occurrence
des angles, des arêtes,
des alésages de différentes
formes ou des points de
palpage sur des surfaces.
Pour les identifier on se sert
d’algorithmes qui reproduisent, par exemple, la
procédure de palpage d’une
machine à mesurer en
coordonnées ou autorisent
la mesure d’écartements et
d’affleurements.
Mesure dans une maquette
virtuelle de coordonnées
d’automobile
Système de coordonnées
du capteur
Il est fondamental pour une
mesure précise de calibrer
avec exactitude le champ de
mesure du Perceptron.
Après une série de mesures
en usine, le capteur peut
présenter des écarts en
valeur absolue par rapport
aux cotes nominales. Ces
valeurs de mesure se
réfèrent d’abord au système
de coordonnées du capteur.
Alignement sur prototypes
de véhicules
(cas exceptionnels)
Pour aligner les premiers
systèmes de mesure, on
utilisait à l’origine une pièce
de dimensions connues.
Cette pièce était d’abord
convenablement préparée,
c’est-à-dire les points de
mesure étaient tracés et
mesurés sur une machine de
mesure en coordonnées.
Le capteur calculait à partir
de cette pièce de référence
son rapport au système de
coordonnées du véhicule.
Aujourd’hui les exigences
des constructeurs n’autorisent cette méthode que
dans les cas exceptionnels.
Les prototypes sont coûteux
et rares en présérie. À
cela s’ajoute l’exigence de
mesures exactes dès la
première pièce.
Alignement avec le
système de théodolites
ECDS de Leica
Pour rapporter la référence
du capteur au système de
coordonnées CAO, il fallait
un système de mesure extérieur. Au début le travail
avec les capteurs Perceptron
se faisait avec des théodolites. Cette méthode
d’alignement appelée VERISTAR™ est limitée en précision par le théodolite et de
plus relativement longue
à mettre en oeuvre. Malgré
tout cette procédure devait
s’avérer un succès.
Alignement optimisé avec
le laser de poursuite Leica
Les expériences réalisées
avec VERISTAR™ ont
conduit au développement
du système de calibrage
TETRASTAR™. Ce système
fonctionne sur le même
principe que les théodolites,
mais utilise comme système
de mesure extérieur un
laser de poursuite, nouveau
système de mesure à haute
précision dont il met à profit
les performances.
Batterie de capteurs Perceptron pour la mesure d’un hayon automobile.
Détails de l’alignement par la
procédure TETRASTAR™
Mise en place approximative
des capteurs
La première étape pour
configurer une installation de
mesure laser consiste à
monter les capteurs sur des
points définis de l’espace.
La caractéristique à mesurer
doit se trouver au centre du
champ optique du capteur.
Le montage est effectué à
partir de plans à l’aide d’un
système de tubes en acier
(Rose & Krieger) autorisant
une prise de vue flexible.
La position est de ce fait
déterminée à quelques
centimètres près.
Mesures au laser de poursuite dans le système de
coordonnées du véhicule
Il faut d’abord intégrer le
laser de poursuite au système de coordonnées de la
voiture. Pour cela on utilisera
des points de référence
situés dans le futur champ
optique du Perceptron.
La mesure de ces points et
des 3-2-1 suivants ou une
transformation par ajustement (« bestfit ») opèrent le
transfert du laser de poursuite dans le système de
coordonnées du véhicule.
Chaque nouveau point
mesuré se réfère désormais à
ce système de coordonnées.
Les fonctions de calcul et
de mesure sont fournies par
le logiciel de mesure
industrielle Leica Axyz.
« Visualisation » de la
position du véhicule
La pièce réelle n’étant pas
disponible, un substitut doit
être construit de manière
à bien positionner le champ
optique du capteur. La procédure est appelée « Virtual
Aiming » (visée virtuelle).
Le laser de poursuite LTD500
équipé du logiciel Axyz est
l’outil idéal pour ce procédé.
Le module de mesure
«Build Points» peut importer
un fichier-liste de points de
mesure. Le laser de poursuite peut alors s’orienter
sur ces points de l’espace.
La différence de mesure
par rapport à la position du
réflecteur s’affiche en permanence. Il est par conséquent
très facile de déplacer le
réflecteur sur la position
exacte du point de mesure.
Le réflecteur sphérique
de 1,25 cm de diamètre est
de ce point de vue parfaitement efficace.
Laser de poursuite en alignement de capteurs
Le capteur Perceptron est à
présenté orienté de manière
à ce que son rayon laser
vise le centre du réflecteur
sphérique et que son image
soit au centre du champ
optique. La position du
rayon laser peut être ajustée
à ± 1 mm près, une valeur
qui est souvent impossible
à atteindre sur une pièce
réelle et qui suffit amplement
pour la reconnaissance
d’une caractéristique. La
troisième étape est celle de
la mesure de précision proprement dite du capteur.
Mesure de précision, rapide
des capteurs individuels
Cette étape nécessite
l’extrême précision du laser
de poursuite. L’opération
consiste à amener un objet
dans le champ optique
du capteur de manière à ce
qu’il soit mesuré par le
capteur et par le laser de
poursuite. L’incertitude
de mesure ne doit pas
dépasser plus de 1⁄100 mm
entre les deux systèmes.
Tétraèdre en position de mesure par le capteur
Tétraèdre muni d’un réflecteur 1,25 mm (0,5")
Le Perceptron utilise un
tétraèdre calibré ou une
pièce de forme tétraédrique
portant au sommet un
support pour le réflecteur
sphérique. Le capteur
mesure les arêtes latérales
de ce tétraèdre et calcule à
partir de ces valeurs le
centre du réflecteur au sommet. Le laser de poursuite
donne simultanément la
position du réflecteur dans
les coordonnées de la
voiture. Cette mesure est
effectuée en quatre points
différents du champ optique
du capteur. Une tige spéciale s’attachant au capteur
et portant le tétraèdre
facilite le repositionnement
rapide aux différentes positions de mesure.
Plus de 80% de gain de temps
avec le laser de poursuite
Les données de mesure du
laser de poursuite sont
transmises au contrôleur LT
par une interface série.
Le logiciel Leica automatise
et accélère notablement
ce processus. Le contrôleur
compare les données de
mesure et calcule pour
chaque capteur la matrice
de transformation du
système de coordonnées
capteur au système de
coordonnées voiture. Une
fois cette matrice définie,
le capteur peut commencer
à mesurer dans les coordonnées de la voiture.
Le capteur Perceptron se
monte en général sur
un châssis en acier. Avec le
laser de poursuite cette
structure porteuse peut être
rapidement contrôlée
grâce à des alésages calibrés.
Ces alésages calibrés
permettent d’effectuer les
changements de position
du laser de poursuite et de
procéder à une nouvelle
mesure en l’espace de
quelques minutes. Lorsque
les installations sont très
obstruées, ce changement
de position doit être
effectué jusqu’à quatre fois.
La même procédure avec
un système de théodolites
nécessiterait plusieurs
heures.
Les illustrations, descriptions et données
techniques sont sans engagement
de notre part et peuvent être modifiées
sans préavis.
Imprimé en Suisse – Copyright by
Leica Geosystems AG, Heerbrugg,
Switzerland, 2000
723 757fr – XI.2000
Le logiciel de Leica dispose
de différents outils qui
simplifient considérablement
la mesure d’une installation.
Des options permettent
entre autres de mesurer des
piges de visée ou des
appuis. Le rayon du réflecteur est pris en compte à
cet effet. Lorsque la configuration est bien structurée,
l’alignement à partir d’une
référence établie ne prend
pas plus de 40 minutes,
y compris 20 minutes pour
la chauffe du laser de poursuite. Le même processus
avec un système de théodolites aurait nécessité de
quatre à cinq heures.
Applications futures
Les résultats obtenus avec
le laser de poursuite LTD500
de Leica sont si positifs
que ce système de mesure
sera sans nul doute la
référence future pour
l’alignement des stations
de mesure Perceptron.
Leica Geosystems AG
Mönchmattweg 5
CH-5035 Unterentfelden
(Suisse)
Téléphone +41 62 737 67 67
Télécopie +41 62 723 07 34
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