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Développement d'un système de mesure en temps réel des erreurs dans les machines-outils à axes multiples pour une compensation active

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Barka, Noureddine (2005). Développement d'un système de mesure en temps réel des erreurs dans les machines-outils à axes multiples pour une compensation active. Mémoire. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Département de mathématiques, informatique et génie, 125 p.

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Résumé

La perte de précision dans les machines-outils à axes multiples est due aux imperfections
géométriques de la structure mécanique et aux modifications de cette structure sous l'effet
de sollicitations statiques, thermiques et dynamiques. Même si certaines de ces
imperfections peuvent être réduites par l'amélioration de la conception de la machine, il est
cependant difficile d'éliminer totalement leurs effets. Les limitations technologiques et les
coûts associés à cette solution ont conduit à l'introduction du concept de la compensation
des erreurs. En raison du manque de techniques de mesure directe et fiable, la plupart des
techniques de compensation se sont basées sur la mesure préalable, dans des conditions
environnementales typiques, des différentes composantes de l'erreur volumétrique
séparément avant de les combiner à travers le modèle cinématique de la machine pour
générer les informations nécessaires à la compensation. Ces mesures nécessitent des efforts
longs et coûteux. De plus, étant de nature statique, elles ne représentent pas les conditions
réelles de fonctionnement des machines. Les résultats qu'elles génèrent ne reflètent pas les
variations dues aux effets statiques, thermiques et dynamiques et aux interactions entre les
différentes sources d'erreurs qui contribuent de façon significative à la dégradation de la
précision de la machine.
Pour contourner ces limitations, il est nécessaire de développer une approche de mesure
dynamique et intégrée permettant d'évaluer, en temps réel, les composantes de l'erreur
volumétrique associées aux effets géométriques, thermiques et dynamiques cumulés. Cette
v
démarche permet de fournir une représentation fiable de l'état de la machine pour une
compensation adaptative robuste et efficace.
Ce mémoire présente une nouvelle approche d'identification en temps réel des erreurs dans
les machines-outils. Basé sur une structure optoélectronique, le système de mesure proposé
permet d'évaluer simultanément et de façon dynamique les erreurs selon 5 des 6 degrés de
liberté de chacun des axes de la machine et ce quelles que soient les conditions opératoires.
De plus, cette approche simplifie de façon substantielle les procédures d'étalonnage et
d' évaluation des performances métrologiques en fournissant des mesures qui reflètent avec
fidélité le comportement géométrique de la machine sans avoir recours à une analyse
longue et coûteuse des différentes sources d'erreur.
Les tests réalisés sur le système de mesure ont permis d'évaluer les performances des
modèles développés pour l'identification des erreurs, d'étalonner le système de mesure et de
caractériser ses performances métrologiques et dynamiques. Les résultats obtenus montrent
que l'approche proposée est avantageusement comparable à des techniques de mesure
reconnues aussi bien en terme de précision qu'en termes de rapidité et de coûts. De plus,
par son caractère dynamique et sa flexibilité, le système de mesure permet d'intégrer les
effets géométriques, thermiques et dynamiques et de les cumuler dans la même opération
de mesure qu'elle soit pour l'évaluation des performances de la machine, pour l'étalonnage
ou pour la compensation en temps réel.

Type de document : Thèse ou Mémoire (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse : El Ouafi, Abderrazak
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse : Guillo, Michel
Information complémentaire : Mémoire présenté à l'Université du Québec à Rimouski comme exigence partielle du programme de maîtrise en ingénierie. Publier aussi en version papier.
Mots-clés : Systeme Mesure Temps Reel Erreur Machine-outil Identification Evaluation Compensation Actif Adaptif Metrologie Performance
Départements et unités départementales : Département de mathématiques, informatique et génie > Génie
Déposé par : DIUQAR UQAR
Date de dépôt : 10 févr. 2011 19:31
Dernière modification : 10 févr. 2011 19:32
URI : http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/62

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