ALIGNEMENT ET MÉTROLOGIE DE POSITIONNEMENT APPLIQUÉS AUX DISPOSITIFS EXPÉRIMENTAUX Ecole IN2P3, du Détecteur à la Mesure, Oléron 18au 24 Juin 2009.

Présentation au sujet: "ALIGNEMENT ET MÉTROLOGIE DE POSITIONNEMENT APPLIQUÉS AUX DISPOSITIFS EXPÉRIMENTAUX Ecole IN2P3, du Détecteur à la Mesure, Oléron 18au 24 Juin 2009."— Transcription de la présentation:

1 ALIGNEMENT ET MÉTROLOGIE DE POSITIONNEMENT APPLIQUÉS AUX DISPOSITIFS EXPÉRIMENTAUX Ecole IN2P3, du Détecteur à la Mesure, Oléron 18au 24 Juin Rémy Beunard, GANIL, STP/GIP/Alignement

2 ALIGNEMENT ET MÉTROLOGIE De la Mesure au Détecteur
DE POSITIONNEMENT De la Mesure au Détecteur Pourquoi un Groupe « Alignement » au GANIL? La boîte à outils du géomètre Alignement et Métrologie des expériences : exemples Conclusion

3 Pourquoi un Groupe « Alignement »
au GANIL?  c’est 3 géomètres EXOGAM Spiral1 Accélérateur 1m MUST2 100 m Aires d’Expériences DEMON 100 mm NAUTILUS 1m

4 La boîte à outils du géomètre
Théodolite opto-mécanique WILD T Tachéomètre informatisé WILD T Tachéomètres motorisés LEICA TDA5005 2003 et 2007 La Groma dans une vie antérieure … Niveau optiqueWILD 1984 Système de mesure 3D à bras 6 axes Laser tracker 2008 Niveau numérique LEICA

5 Le dispositif expérimental MUST2 Alignement et Positionnement 3D
Le 1er étage de détection  un détecteur silicium à pistes de 300 microns d'épaisseur et de 6060 mm avec 60 pistes (MUST1) Power Inspect …suivi du relevé Chambre à réactions du spectromètre VAMOS

6 Le dispositif expérimental MUST
Principe de calcul des coordonnées 3D des détecteurs silicium Adaptation d’Helmert 3D du système ancien sur le nouveau système échelle 3 rotations 3 translations point calculé angle du Si L’incertitude globale sur la position tridimensionnelle des détecteurs dans la chambre à réactions peut être estimée : en tenant compte de l’incertitude de mesure de l’instrument de l’erreur résultante sur la détermination des coordonnées relatives (hors site) du silicium par rapport au PCB l’erreur issue de l’adaptation d’Helmert l’erreur sur l’alignement du référentiel marques fiducielles Relevé 3D hors site (9 points sur le PCB et 4 angles du Si) (système ancien) Relevé 3D sur site (4 points) (nouveau système)

7 Expérience avec la chambre à 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

8 Le dispositif expérimental DEMON
Les détecteurs sont constitués d'un réservoir de scintillateur liquide "regardé" par un photomultiplicateur. 5 m réflecteur 40 mm inclinomètre

9 Le dispositif expérimental DEMON
programme d’interface Visual Basic Tachéomètre/PC L’acquisition et le traitement des données 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) programme de positionnement sous Mathcad résultats visualisés en temps réel prise de mesures via le port de communication stockage des mesures sous format .txt (récupérées par Mathcad)

10 Simulation du réseau géodésique de la salle Lise
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 Console murale Voir calcul par intersections spatiales Repère dans la dalle

11 Le dispositif expérimental DEMON
Intersection spatiale – Principe M(X,Y,Z) Z Résolution de 3 équations à 3 inconnues Y Variation de Di X Choix de M doit satisfaire  des carrés des distances D minimum Z Z Y Y X X

12 Le dispositif expérimental EXOGAM
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. Mécanique EXOGAM couplée au spectromètre VAMOS

13 Le dispositif expérimental EXOGAM
Objet position théorique du détecteur  (m) ° (décimal) sens horaire d P/R au théorique ° d Norm 1 avant 0.1044 0.087 45.124 +0.124 Norm 1 arrière 0.4416 -0.073 45.067 +0.067 Norm 2av -0.081 89.838 -0.162 Norm 2arr 0.4523 -0.005 89.884 -0.116 Norm 3av 0.1049 +0.242 90.303 +0.303 Norm 3arr 0.4539 +0.023 90.028 +0.028 Norm 4av 0.1048 +0.069 44.881 -0.119 Norm 4arr 0.4528 -0.028 44.945 -0.055 Norm 5av 0.1043 +0.153 -0.341 Norm … Contrôle métrologique TQC de la structure Données exportées vers CATIA CdC: écart maximal toléré à 0.2° , R = 100mm  0.35 mm RMS = 0.09mm (1 ) Structure PositionAvant Position ARR

14 La surveillance des composants fonctionnels Laser Tracker
Wall monument The GANIL laboratory previously used theodolites and optical levels to set up a floor network, align magnets and carry out the final survey. Recently, we have upgraded the alignment techniques with a portable 3D measuring arm and a new motorized tacheometer. We also bought at the CERN Large Scale Metrology Group a LEICA laser tracker. Not as surveying with a theodolite, the use of a laser tracker for the alignment maintenance will avoid dismounting equipment such as vacuum pumps or beam diagnostic devices during the shutdown period. The 3D coordinates of these objects will be exported into a data base. The following table shows misalignments tolerated for the RFQ. Très bon réseau géodésique 3D

15 … souvent au delà de la portée « d’un instrument de mécanicien »
Conclusion 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

16 ALIGNEMENT ET MÉTROLOGIE Thank you for your attention
DE POSITIONNEMENT Thank you for your attention