FR3126772A1 - Dispositif de mesure des erreurs angulaires d’inclinaison d’un axe réel de rotation d’un élément rotatif et procédé - Google Patents
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Abstract
Dispositif (100) de mesure des erreurs angulaires d’inclinaison d’un axe réel de rotation (204) d’un élément rotatif (101), le dispositif comportant une électronique de pilotage (111) pilotant la rotation de l’élément rotatif (101) selon son axe réel de rotation (204), un premier et un deuxième capteurs de rotation (112a, 112b) pour obtenir des vitesses angulaires selon deux axes de mesure (302, 402) orthogonaux entre eux et tous deux orthogonaux à l’axe réel de rotation (204), un troisième capteur de rotation (112c) permettant d’obtenir la position angulaire et la vitesse angulaire de l’élément rotatif (101) selon son axe réel de rotation (204), au moins deux des capteur précités étant inertiels et permettant d’obtenir des projections du vecteur vitesse de rotation de la Terre sur au moins deux axes de projection, une unité d’acquisition (113), une mémoire (114) de stockage des mesures, une unité de calcul (115) configurée pour calculer, à partir des vitesses et position angulaires obtenues des capteurs précités, les erreurs angulaires d’inclinaison de l’axe réel de rotation (204) de l’élément rotatif (101). Figure 5
Description
La présente invention concerne de manière générale le domaine des équipements de précision comportant des éléments rotatifs et la caractérisation de ces derniers par des mesures afin de notamment permettre la prise en compte et avantageusement la correction de leurs imperfections. Elle se rapporte, plus particulièrement, à un dispositif de mesure des erreurs angulaires d’inclinaison d’un axe réel de rotation d’un élément rotatif et à un procédé de caractérisation d’un élément rotatif et plus particulièrement, à la mesure de la composante déterministe de l’erreur angulaire d’inclinaison de cet élément rotatif. L’invention permet ainsi de déterminer l’orientation précise d’un axe réel de rotation d’un élément rotatif.
Arrière-plan technologique
Dans le cadre de l’invention, on appelle « élément rotatif » tout système mécanique possédant au moins un degré de liberté de rotation autour d’un axe de référence supposé immobile dans un référentiel géocentrique durant le temps d’observation considéré. On considère précis un élément rotatif dont l’erreur angulaire d’inclinaison par rapport à son axe de référence est inférieure à quelques dizaines d’arc sec.
En pratique, dans un équipement de métrologie tel qu’un simulateur de mouvement, ou un équipement d’usinage, l’élément rotatif qui possède un axe principal formant l’axe réel de rotation dudit élément rotatif, peut présenter une inclinaison par rapport à l’axe de référence avec lequel il est supposé être aligné. En effet, bien que dans un équipement, un élément rotatif puisse être installé très précisément le long d’un axe de référence, il peut persister une inclinaison/erreur angulaire entre l’axe de référence et l’axe réel de rotation.
Cette erreur angulaire d’inclinaison entre l’axe réel de rotation et l’axe de référence présente une composante dépendante de la position angulaire de l’axe réel de rotation et une composante indépendante de la position angulaire de l’axe réel de rotation et crée un mouvement dans l’espace ici appelé « wobble » lors de la rotation de l’élément rotatif.
Lorsque l’élément rotatif concerne des équipements de métrologie ou d’usinage, la connaissance de la composante dépendante de la position angulaire de l’axe réel de rotation de cette erreur angulaire d’inclinaison peut permettre d’améliorer significativement la qualité du travail de l’équipement par la prise en compte a priori ou a posteriori de cette composante déterministe lors de l’activité de l’équipement.
Jusqu’à présent, on utilise des moyens de mesure optiques par des lunettes ou angulaires par des inclinomètres pour la caractérisation de cette erreur angulaire dépendant de la position angulaire de l’axe réel de rotation.
On propose, selon l’invention, une solution permettant la caractérisation d’un élément rotatif par rapport à son axe de référence par le calcul des erreurs angulaires d’inclinaison de l’axe réel de rotation de l’élément rotatif et plus généralement la position précise de l’axe réel de rotation de l’élément rotatif dans un référentiel déterminé, cet élément rotatif étant dans un équipement de métrologie ou d’usinage, par la mise en œuvre de calculs à partir de mesures de capteurs de rotation et sans nécessiter une intervention d’un opérateur pour effectuer ces mesures. La caractérisation peut donc être automatisée. Les capteurs et les moyens de calcul de caractérisation peuvent être ou non laissés à demeure dans l’équipement une fois la caractérisation effectuée. L’équipement de métrologie peut notamment être un simulateur de mouvements qui peut d’ailleurs comporter plusieurs éléments rotatifs pouvant chacun être caractérisés. En outre, la position précise de l’axe réel de rotation de l’élément rotatif que l’on peut obtenir suite à la mesure des erreurs angulaires d’inclinaison dudit axe réel de rotation de l’élément rotatif, est calculée dans l’espace dans un référentiel déterminé et elle est définie en fonction de la position angulaire en rotation de l’élément rotatif ou en fonction du temps pour un élément rotatif tournant.
L’invention a ainsi pour objet un dispositif de mesure des erreurs angulaires d’inclinaison d’un axe réel de rotation d’un élément rotatif, le dispositif comportant:
- une électronique de pilotage permettant de piloter la rotation de l’élément rotatif selon son axe réel de rotation;
- un premier et un deuxième capteurs de rotation permettant d’obtenir respectivement des vitesses angulaires, dont de l’élément rotatif, selon deux axes de mesure orthogonaux entre eux et tous deux orthogonaux à l’axe réel de rotation;
- un troisième capteur de rotation permettant d’obtenir la position angulaire et la vitesse angulaire de l’élément rotatif selon son axe réel de rotation ;
- au moins deux des capteurs précités étant inertiels et permettant d’obtenir des projections du vecteur vitesse de rotation de la Terre sur au moins deux axes de projection,
- une unité d’acquisition configurée pour réaliser l’acquisition de mesures des capteurs précités;
- une mémoire de stockage des mesures des capteurs précités ;
- une unité de calcul configurée pour calculer, à partir des vitesses et position angulaires obtenues des capteurs précités, les erreurs angulaires d’inclinaison de l’axe réel de rotation de l’élément rotatif.
D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du dispositif conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :- l’unité de calcul est en outre configurée pour calculer l’orientation précise de l’axe réel de rotation,
- les trois capteur précités, le premier, le deuxième et le troisième capteurs de rotation sont inertiels et permettent d’obtenir des mesures des projections du vecteur vitesse de rotation de la Terre sur trois axes de projection, deux des trois axes de projection étant les deux axes de mesure du premier et du deuxième capteurs de rotation, et le troisième axe de projection étant orthogonal aux deux précédents, en étant aligné sur l’axe réel de rotation,
- le troisième axe de projection est parallèle à l’axe réel de rotation,
- le troisième axe de projection est aligné sur l’axe réel de rotation,
- l’élément rotatif est installé dans un équipement afin que son axe réel de rotation soit aligné sur un axe de référence, une inclinaison/erreur angulaire pouvant être toutefois présente entre l’axe de référence et l’axe réel de rotation,
- l’équipement est un équipement de métrologie,
- l’équipement est un équipement d’usinage,
- l’unité d’acquisition est configurée pour réaliser l’acquisition synchrone des mesures des capteurs de rotation,
- au moins deux des capteurs de rotation permettent de mesurer la projection de la vitesse de rotation de la Terre,
- le premier et le deuxième capteurs de rotation permettent de mesurer la projection de la vitesse de rotation de la Terre,
- les premier, deuxième et troisième capteurs de rotation permettent de mesurer la projection de la vitesse de rotation de la Terre,
- au moins un des trois capteurs de rotation comporte un gyromètre,
- au moins deux des trois capteurs de rotation comportent un gyromètre,
- lesdits au moins deux capteurs inertiels permettant d’obtenir les projections du vecteur vitesse de rotation de la Terre sur au moins deux axes de projection sont le premier et le deuxième capteurs de rotation et les deux axes de mesure du premier et du deuxième capteurs de rotation sont confondus avec lesdits au moins deux axes de projection,
- dans le cas d’un capteur de rotation comportant un gyromètre, l’axe de mesure est l’axe sensible du gyromètre,
- dans le cas d’un capteur de rotation comportant un gyromètre disposé au sein d’une centrale inertielle, l’axe de mesure correspondant de la centrale inertielle est l’axe sensible du gyromètre,
- dans le cas d’un capteur de rotation comportant un gyromètre disposé au sein d’une centrale inertielle, l’axe de mesure correspondant de la centrale inertielle peut être différent de l’axe sensible du gyromètre,
- l’orientation précise de l’axe réel de rotation est l’alignement au Nord de l’axe réel de rotation de l’élément rotatif,
- l’orientation précise de l’axe réel de rotation est l’inclinaison entre l’axe réel de rotation et un axe de référence,
- avantageusement, l’axe de référence est l’axe de référence de l’élément rotatif,
- dans une modalité particulière l’axe de référence de l’élément rotatif est vertical, l’axe principal de l’élément rotatif étant disposé afin d’être vertical,
- l’unité de calcul est configurée pour calculer à partir des mesures des capteurs de rotation au moins un de :
- l’alignement au Nord de l’axe réel de rotation,
- l’inclinaison entre un axe de référence et l’axe réel de rotation,
- le premier et le deuxième capteurs de rotation comportent chacun un gyromètre,
- le troisième capteur de rotation permettant d’obtenir la position angulaire et la vitesse angulaire de l’élément rotatif selon son axe réel de rotation, mesure au moins un de la position angulaire et de la vitesse angulaire de l’élément rotatif, et au cas où l’un de la position angulaire et de la vitesse angulaire de l’élément rotatif n’est pas mesuré, ce dernier est calculé, de préférence dans l’unité de calcul,
- le troisième capteur de rotation permettant d’obtenir la position angulaire et la vitesse angulaire de l’élément rotatif selon son axe réel de rotation, produit des mesures permettant de calculer, de préférence dans l’unité de calcul, la position angulaire et la vitesse angulaire de l’élément rotatif,
- le troisième capteur de rotation comporte un gyromètre solidaire de l’élément rotatif et installé de sorte que son axe sensible soit aligné avec l’axe réel de rotation de l’élément rotatif et l’unité de calcul est configurée pour calculer la vitesse de rotation angulaire et la position angulaire de l’élément rotatif à partir de mesures du troisième capteur de rotation,
- le premier et le deuxième capteurs de rotation comportent chacun un gyromètre solidaire de l’élément rotatif et le troisième capteur de rotation comporte un gyromètre solidaire de l’élément rotatif et installé de sorte que son axe sensible soit aligné avec l’axe réel de rotation et l’unité de calcul est configurée pour calculer la vitesse de rotation angulaire et la position angulaire de l’élément rotatif à partir de mesures du troisième capteur de rotation,
- dans un dispositif dans lequel le premier, le deuxième et le troisième capteurs de rotation comportent chacun un gyromètre solidaire de l’élément rotatif, ces trois gyromètres sont au sein d’une centrale inertielle,
- la centrale inertielle produit des mesures de vitesses de rotation angulaires suivant un trièdre orthonormé,
- dans la centrale inertielle, les trois axes de mesure des trois gyromètres sont alignés selon les trois axes d’un trièdre orthonormé,
- dans la centrale inertielle, les trois axes de mesure des trois gyromètres ne sont pas tous sont alignés selon les trois axes d’un trièdre orthonormé,
- dans la centrale inertielle, les trois axes de mesure des trois gyromètres ne sont pas tous sont alignés selon les trois axes d’un trièdre orthonormé, les gyromètres étant agencés suivant une pyramide,
- dans la centrale inertielle dont les trois axes de mesure des trois gyromètres ne sont pas tous sont alignés selon les trois axes d’un trièdre orthonormé, les mesures sont corrigées afin que la centrale inertielle produise des mesures de vitesses de rotation angulaires suivant un trièdre orthonormé,
- un plateau de test est solidaire de l’élément rotatif,
- la centrale inertielle est fixée sur le plateau de test,
- le troisième capteur de rotation est un système de mesure spécifique permettant de produire directement et/ou par calculs la vitesse de rotation angulaire et la position angulaire de l’élément rotatif, ledit système de mesure spécifique étant solidaire d’une partie fixe d’un équipement,
- le premier et le deuxième capteurs de rotation comportent chacun un gyromètre solidaire de l’élément rotatif et le troisième capteur de rotation est un système de mesure spécifique permettant de produire directement et/ou par calculs la vitesse de rotation angulaire et la position angulaire de l’élément rotatif, ledit système de mesure spécifique étant solidaire d’une partie fixe d’un équipement comportant l’élément rotatif,
- le système de mesure spécifique ne comporte pas de gyromètre,
- le système de mesure spécifique comporte un seul capteur permettant de produire la vitesse de rotation angulaire et la position angulaire de l’élément rotatif,
- le système de mesure spécifique comporte un seul capteur permettant de produire directement la position angulaire de l’élément rotatif, la vitesse de rotation angulaire de l’élément rotatif étant obtenue par calculs à partir de la mesure de la position angulaire de l’élément rotatif,
- le système de mesure spécifique comporte deux capteurs, un pour la mesure de la vitesse de rotation angulaire de l’élément rotatif et un pour la mesure de la position angulaire de l’élément rotatif,
- le système de mesure spécifique comporte un encodeur optique,
- le système de mesure spécifique comporte un encodeur inductif,
- le système de mesure spécifique comporte un encodeur magnétique,
- le système de mesure spécifique comporte un système de mesure de rotation par interférométrie autre qu’un gyromètre,
- la vitesse de rotation angulaire ou la position angulaire de l’élément rotatif obtenus par calculs à partir de mesures du système de mesure spécifique sont produits par le système de mesure spécifique qui comporte des moyens de calcul,
- la vitesse de rotation angulaire ou la position angulaire de l’élément rotatif obtenus par calculs à partir de mesures du système de mesure spécifique sont produits par l’unité de calcul,
- le premier et le deuxième capteurs de rotation comportent chacun un gyromètre solidaire de l’élément rotatif et le dispositif comporte un troisième capteur de rotation comportant un gyromètre et un système de mesure spécifique, le gyromètre du troisième capteur de rotation étant disposé de sorte que son axe sensible soit aligné avec l’axe réel de rotation et l’unité de calcul étant configurée pour calculer au moins un de la vitesse de rotation angulaire et la position angulaire de l’élément rotatif à partir de mesures du gyromètre du troisième capteur de rotation, et ledit système de mesure spécifique permet de produire directement et/ou par calculs au moins un de la vitesse de rotation angulaire et la position angulaire de l’élément rotatif, ledit système de mesure spécifique étant solidaire d’une partie fixe d’un équipement comportant l’élément rotatif et dans lequel l’unité de calcul est configurée pour utiliser les vitesses de rotation angulaire et les positions angulaire de l’élément rotatif obtenues à partir des mesures du gyromètre du troisième capteur de rotation et du système de mesure spécifique,
- l’unité de calcul est configurée pour calculer, à partir des mesures des capteurs de rotation, un angle d’inclinaison entre l’axe réel de rotation et un axe de référence,
- l’axe de référence est vertical,
- l’axe de référence est vertical et les premier et deuxième capteurs de rotation, qui comportent chacun un gyromètre, ont leurs axes de mesure disposés dans un plan horizontal,
- l’axe de référence est vertical et le dispositif comporte trois gyromètres,
- l’axe de référence est vertical et le dispositif de mesure comporte trois gyromètres et un système de mesure spécifique permettant de produire directement et/ou par calculs la vitesse de rotation angulaire et la position angulaire de l’élément rotatif,
- l’axe de référence est vertical et le dispositif de mesure comporte deux gyromètres à axes de mesure disposés dans un plan horizontal et un système de mesure spécifique permettant de produire directement et/ou par calculs la vitesse de rotation angulaire et la position angulaire de l’élément rotatif,
- l’axe de référence est horizontal,
- l’axe de référence est horizontal et les premier et deuxième capteurs de rotation, qui comportent chacun un gyromètre, ont leurs axes de mesure disposés dans un plan vertical,
- l’axe de référence est horizontal et le dispositif de mesure comporte trois gyromètres,
- l’axe de référence est horizontal et le dispositif de mesure comporte trois gyromètres et un système de mesure spécifique permettant de produire directement et/ou par calculs la vitesse de rotation angulaire et la position angulaire de l’élément rotatif,
- l’axe de référence est horizontal et le dispositif de mesure comporte deux gyromètres et un système de mesure spécifique permettant de produire directement et/ou par calculs la vitesse de rotation angulaire et la position angulaire de l’élément rotatif.
L’invention concerne également un procédé de mesure des erreurs angulaires d’inclinaison d’un axe réel de rotation d’un élément rotatif, comportant les étapes suivantes :
- mesurer les vitesses angulaires de l’élément rotatif selon deux axes de mesure orthogonaux entre eux et tous deux orthogonaux à l’axe réel de rotation;
- mesurer la position angulaire et la vitesse angulaire de l’élément rotatif selon son axe réel de rotation ;
- mesurer les projections du vecteur vitesse de rotation de la Terre sur au moins deux axes de projection ;
- calculer, à partir des mesures réalisées aux étapes précédentes, les erreurs angulaires d’inclinaison de l’axe réel de rotation de l’élément rotatif.
Le procédé peut être décliné selon toutes les possibilités procédurales permises par les moyens décrits de l’invention et de son dispositif.
Notamment, d’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du procédé conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- on calcule en outre l’orientation précise de l’axe réel de rotation,
- l’orientation précise de l’axe réel de rotation calculée est au moins un de :
- l’alignement au Nord de l’axe réel de rotation,
- l’inclinaison entre l’axe réel de rotation et un axe de référence, l’axe de référence étant avantageusement l’axe de référence de l’élément rotatif,
- on met en œuvre une unité de calcul configurée pour calculer à partir des mesures des capteurs de rotation au moins un de l’alignement au Nord de l’axe réel de rotation, et de l’inclinaison entre un axe de référence et l’axe réel de rotation,
- le procédé comporte en outre les étapes suivantes: - effectuer des mesures périodiques à des vitesses déterminées de rotation de l’élément rotatif, - moyenner les mesures périodiques;- en déduire des erreurs d’orthogonalité des deux axes sensibles; - corriger les mesures des vitesses angulaires de l’élément rotatif autour des deux axes de mesure de composantes résultant des erreurs d’orthogonalité identifiées,
- le procédé comporte en outre une étape consistant à corriger les mesures des vitesses angulaires de l’élément rotatif selon les axes de mesure des composantes résultant des projections du vecteur vitesse de rotation de la terre et à intégrer lesdites mesures des vitesses angulaires ainsi corrigées pour calculer les erreurs angulaires d’inclinaison de l’axe réel de rotation de l’élément rotatif,
- les vitesses déterminées de rotation sont des vitesses constantes de rotation de l’élément rotatif,
- les vitesses déterminées de rotation sont des vitesses variables de rotation de l’élément rotatif, notamment des vitesses variant sinusoïdalement au cours du temps,
- les axes de projection sur lesquels la vitesse de rotation de la terre est mesurée sont confondus avec au moins deux axes parmi les deux axes de mesure et l’axe réel de rotation,
- on met en œuvre deux gyromètres pour le premier et le deuxième capteurs de rotation,
- on met en œuvre pour le troisième capteur de rotation un gyromètre solidaire de l’élément rotatif installé de sorte que son axe de mesure soit aligné avec l’axe réel de rotation de l’élément rotatif et l’unité de calcul calcule la vitesse de rotation angulaire et la position angulaire de l’élément rotatif à partir de mesures du troisième capteur de rotation,
- on met en œuvre pour le troisième capteur de rotation un système de mesure spécifique permettant de produire directement et/ou par calculs la vitesse de rotation angulaire et la position angulaire de l’élément rotatif, ledit système de mesure spécifique étant solidaire d’une partie fixe d’un équipement,
- on met en œuvre un premier, un deuxième et un troisième capteurs de rotation qui sont trois gyromètres, l’axe réel de rotation est aligné selon un axe de référence z qui est vertical d’un trièdre orthonormé d’axes x, y, z, le premier le deuxième et le troisième gyromètres effectuant des mesures suivant respectivement les axes x, y, z, et on calcule des vitesses dues à l’inclinaison entre l’axe de référence et l’axe réel de rotation par les relations :
où
les termes et identifiables étant estimés,
les angles d’inclinaison entre l’axe de référence et l’axe réel de rotation en fonction de la position angulaire de l’élément rotatif autour de son axe réel de rotation étant obtenu par mise en œuvre des équations différentielles :
- les termes et sont estimés par régression linéaire.
Description détaillée d’un exemple de réalisation
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.
Dans sa généralité, tel que modélisé , l’invention s’applique à un élément rotatif 101 d’un équipement notamment de métrologie ou d’usinage dont le châssis 201 est considéré comme fixe à la surface de la Terre. L’équipement de métrologie peut être un simulateur de mouvement comme représenté avec son plateau rotatif de test 109 à l’extrémité de l’élément rotatif 101 disposé dans un palier 202. L’élément rotatif 101 est installé dans le palier 202 de l’équipement pour être aligné au mieux sur un axe de référence 203. Cet élément rotatif est supposé rigide.
L’élément rotatif 101 est donc en rotation contrôlée sur l’axe de référence 203.
Toutefois, du fait des incertitudes du montage, l’axe réel de rotation 204 de l’élément rotatif 101 présente un angle d’inclinaison, par rapport à l’axe de référence 203. Cet angle d’inclinaison est variable dans l’espace et le temps du fait de la rotation de l’élément rotatif. Il se crée donc un mouvement ici qualifié de « wobble » lors de la rotation de l’élément rotatif sur son axe réel de rotation. Sur la figure 2, cette inclinaison est symbolisée par un angle α mais, en pratique, il est dans l’espace et on détermine plusieurs angles par rapport à plusieurs axes d’un repère déterminé et, en outre, ces angles sont déterminés en fonction de l’orientation en rotation de l’élément rotatif et/ou en fonction du temps. Dans l’exemple qui sera détaillé plus bas, pour un axe de référence vertical, ces angles seront (angles de « wobble ») suivant les axes x et y d’un repère et leurs déclinaisons et respectivement en fonction du temps et de la position angulaire de l’élément rotatif. , ce repère correspond aux axes de mesure d’une centrale inertielle 108, encore dite unité de mesure inertielle, fixée sur le plateau de test. Selon la disposition des gyromètres au sein de la centrale inertielle, le repère peut ou non correspondre aux axes sensibles des gyromètres de la centrale inertielle. D’une façon générale, la centrale inertielle fournit des mesures selon un trièdre orthonormé et ceci quelle que soit la disposition des gyromètres dans la centrale inertielle, les gyromètres pouvant être alignés selon les trois axes dudit trièdre orthonormé ou différemment au sein de la centrale inertielle.
La rotation s’effectue donc en réalité sur l’axe réel de rotation 204 dont la position peut être modélisée par deux erreurs d’inclinaison autour de deux axes orthogonaux entre eux et orthogonaux par rapport à l’axe de référence 203.
L’invention permet de déterminer dans un dispositif 100 schématisé , l’erreur angulaire de positionnement/installation d’un élément rotatif.
Dans le cadre de l’invention, pour l’élément rotatif 101, il est considéré que l’amplitude de ces erreurs est inférieure à quelques dizaines d’arc sec.
Il résulte de ces erreurs, la création d’un « wobble » lors de la rotation de l’élément rotatif et que l’invention se propose de quantifier en calculant les erreurs angulaires d’inclinaison de l’axe réel de rotation de l’élément rotatif puis, en particulier, l’orientation précise de l’axe réel de rotation 204 et qui peut correspondre à l’alignement au Nord de l’axe réel de rotation ou à l’inclinaison entre l’axe réel de rotation 204 et, préférentiellement, l’axe de référence 203 de l’élément rotatif 101.
Du fait de la rotation de la Terre, dans un référentiel géocentrique, l’élément rotatif 101 et son châssis 201 sont tous deux en rotation autour de l’axe de rotation de la Terre.
Si on considère, selon la schématisation des figures 3 et 4, un capteur de rotation, en l’espèce un troisième capteur de rotation 112c, dont l’axe de mesure, ou axe sensible dans le cas d’un gyromètre, serait solidaire et parfaitement aligné avec l’axe réel de rotation 204 de l’élément rotatif 101, alors ce capteur de rotation mesurerait la composante de rotation de cet axe réel de rotation 204 (donc de l’élément rotatif) et la projection de la rotation de la Terre sur cet axe réel de rotation 204. Cette dernière composante varierait bien sûr en fonction des deux composantes d’inclinaison de l’axe réel de rotation 204.
Si on considère des capteurs de rotation 112a, 112b qui peuvent être un premier ou un second gyromètres ayant chacun un axe sensible (= axe de mesure), référencé 302 pour le premier capteur de rotation et 402 pour le second capteur de rotation, et qui sont solidaires et parfaitement orthogonaux avec l’axe réel de rotation 204 de l’élément rotatif 101, alors ces deux capteurs de rotation 112a, 112b ne mesureraient pas la composante de rotation de l’axe réel de rotation 204 mais mesurerait la projection de la rotation de la Terre sur leurs axes sensibles respectifs 302, 402.
Cette dernière composante (la projection de la rotation de la Terre sur l’axe sensible 302, 402) varierait bien sûr en fonction des deux composantes d’inclinaison de l’axe réel 204 mais aussi en fonction de la position angulaire de l’élément rotatif 101 sur son axe réel de rotation 204 lors de sa rotation.
En outre, cette dernière composante serait maximale lorsque l’axe sensible 302, 402 du capteur de rotation 112a ou 112b correspondant est aligné avec la projection 401 du vecteur vitesse de rotation de la Terre dans le plan de rotation de l’axe sensible 302, 402 autour de l’élément rotatif 101. Elle serait alors égale à cette la projection 401 du vecteur vitesse de rotation de la Terre dans le plan de rotation de l’axe sensible 302, 402 autour de l’élément rotatif 101. Inversement, cette dernière composante serait nulle lorsque l’axe sensible 302, 402 du capteur de rotation 112a ou 112b est orthogonal à la projection 401 du vecteur vitesse de rotation de la Terre dans le plan de rotation de l’axe sensible 302, 402 autour de l’élément rotatif 101.
L’invention permet, dans plusieurs modes de réalisation, l’identification de cette composante de projection 401 du vecteur de vitesse de rotation de la Terre et la correction des mesures en conséquence.
En pratique, un capteur de rotation 112a, 112b, le premier et le deuxième gyromètres dans l’exemple, ne peut pas être installé avec son axe sensible parfaitement orthogonal à l’axe réel de rotation 204. Il convient donc de tenir compte de l’erreur d’orthogonalité de ce capteur de rotation 112a, 112b avec l’axe réel de rotation 204. A cette fin, l’invention inclut l’identification de cette erreur d’orthogonalité et la correction des mesures en conséquence.
Il en est de même pour l’éventuelle erreur d’orthogonalité entre les axes sensibles du premier 112a et du deuxième gyromètres 112b.
En pratique, le troisième capteur de rotation 112c qui peut être un gyromètre, ne peut pas être installé parfaitement aligné avec l’axe réel de rotation 204. On peut tenir compte de l’erreur d’alignement de ce capteur de rotation avec l’axe réel de rotation 204 mais en pratique, on néglige cette erreur qui est généralement faible.
A noter que le dispositif de métrologie peut comporter deux éléments pour le troisième capteur de rotation : un gyromètre et un système de mesure spécifique pour obtenir par deux moyens la vitesse de rotation angulaire et la position angulaire de l’élément rotatif, par exemple un codeur angulaire.
Le dispositif 100 mis en œuvre dans le cadre de l’invention comporte des capteurs de rotation 112a, 112b, 112c, de préférence des gyromètres, solidaires de l’élément rotatif 101, c’est-à-dire fixés sur l’élément rotatif. Il convient de noter que lorsqu’on indique que les gyromètres sont solidaires ou fixés sur l’élément rotatif, ces fixations peuvent être directes ou indirectes et dans ces derniers cas, fixés par exemple sur une table de mesure entraînée en rotation par l’élément rotatif.
Dans un mode de réalisation, deux capteurs de rotation, un premier et un deuxième capteurs de rotation, sont installés sur l’élément rotatif de sorte que leurs axes de mesure (axes sensibles dans le cas de gyromètres) soient orthogonaux entre eux et tous deux orthogonaux à l’axe réel de rotation 204 de l’élément rotatif 101. Ces capteurs de rotation peuvent être notamment des gyromètres indépendants ou les gyromètres d’une centrale inertielle.
En outre, un troisième capteur de rotation solidaire de l’axe tournant 101 est installé de sorte que son axe de mesure (axe sensible dans le cas d’un gyromètre) soit aligné avec l’axe réel de rotation 204 de l’élément rotatif 101. Ce troisième capteur de rotation peut être notamment un gyromètre indépendant ou le troisième gyromètre de la centrale inertielle précédemment mentionnée qui comporte classiquement trois gyromètres, la centrale inertielle étant configurée pour produire des mesures selon un trièdre orthonormé.
On doit noter que l’invention est applicable à une centrale inertielle dont les gyromètres ne sont pas forcément alignés selon un trièdre orthonormé, par exemple les gyromètres étant agencés en forme de pyramide à l’intérieur de la centrale inertielle. On peut donc utiliser une centrale inertielle sans se préoccuper de la direction des axes sensibles des gyromètres à l’intérieur de la centrale inertielle. On verra qu‘il est possible de se passer d’un gyromètre pour le troisième capteur de rotation mais il est nécessaire de disposer d’un système de mesure spécifique permettant d’obtenir directement ou par calculs la position angulaire et la vitesse angulaire de l’élément rotatif. Il est en effet nécessaire de connaitre la position angulaire et la vitesse angulaire de l’élément rotatif pour calculer dans l’espace (et même dans le temps) les erreurs angulaires d’inclinaison de l’axe réel de rotation et par la suite l’orientation précise de l’axe réel de rotation de l’élément rotatif dont l’alignement au Nord de l’axe réel de rotation et/ou l’inclinaison entre l’axe réel de rotation et un axe de référence déterminé, notamment son axe de référence.
En pratique, on associera généralement un tel système de mesure spécifique et un troisième gyromètre car on met généralement en œuvre une centrale inertielle ou une unité de mesure inertielle, qui comporte d’office trois gyromètres et on pourra alors bénéficier de deux sources (du gyromètre et du système de mesure spécifique) pour obtenir la position angulaire et la vitesse angulaire de l’élément rotatif.
Le système de mesure spécifique permettant d’obtenir la position angulaire et la vitesse angulaire de l’élément rotatif autre qu’un gyromètre est un capteur de rotation solidaire d’une partie fixe du châssis 201 de l’équipement et qui mesure la rotation de l’élément rotatif 101 sur son axe réel de rotation 204. Ce système de mesure spécifique de rotation peut être notamment un encodeur optique, un encodeur inductif, un encodeur magnétique, un système de mesure de rotation par interférométrie, ce système de mesure spécifique peut en outre comporter des moyens de calcul pour notamment produire une mesure de vitesse angulaire à partir de la position angulaire. Dans certaines modalités, le système de mesure spécifique est constitué de deux capteur, un pour la position angulaire et un pour la vitesse angulaire.
Le dispositif 100 de l’invention comporte aussi une électronique de pilotage 111 qui pilote l’élément rotatif 101 selon des instructions déterminées.
Le dispositif 100 de l’invention comporte également une unité d’acquisition 113 réalisant l’acquisition synchrone des mesures des capteurs de rotation 112a, 112b, 112c et de l’éventuel système de mesure spécifique et permet de stocker les mesures sous forme de données dans une mémoire 114.
En effet, afin de caractériser l’élément rotatif 101, il est nécessaire d’obtenir des mesures sur plusieurs tours de l’élément rotatif et de préférence pour plusieurs valeurs de vitesses de rotation dudit élément rotatif. En outre, afin d’augmenter la précision des résultats, il est avantageux de moyenner les résultats des mesures pour diminuer et éliminer les effets aléatoires. En pratique, la collecte des mesures/données peut durer de quelques secondes à quelques heures, les calculs finaux de caractérisation étant en eux même très rapides avec les moyens informatiques disponibles dans le dispositif ou externes au dispositif.
Dans une modalité de réalisation où la caractérisation est effectuée au sein du dispositif, celui-ci comporte une unité de traitement 115 informatique (Unité de Traitement Numérique/DSP et/ou microprocesseur) utilisant les mesures/données en mémoire 114 pour calculer les erreurs angulaires d’inclinaison de l’axe réel de rotation et, par la suite, notamment l’orientation précise de l’axe réel de rotation dont l’alignement au Nord de l’élément rotatif ou l’inclinaison de l’axe réel de rotation par rapport à un axe de référence.
Une fois ces données de caractérisation de l’élément rotatif obtenues pendant une phase de caractérisation de l’élément rotatif, on peut les utiliser lors du fonctionnement habituel (phase de métrologie dans le cas d’un équipement de métrologie) de l’équipement comportant cet élément rotatif pour effectuer des corrections en temps réel. Ces données de caractérisation sont donc avantageusement mémorisées dans l’équipement pour utilisation ultérieure par l’électronique de pilotage 111 qui pilote l’élément rotatif 101 afin que l’équipement fonctionne selon les instructions déterminées qui lui sont fournies en éliminant les erreurs dues au défaut d’alignement entre l’axe réel de rotation et l’axe de référence. Ces données de caractérisation mémorisées peuvent aussi être utilisées pour corriger des mesures effectuées sur un appareil mis en mouvement par l’élément rotatif d’un équipement de métrologie.
Lors de la phase de caractérisation, l’électronique de pilotage 111 qui pilote l’élément rotatif 101 reçoit des instructions pour que l’élément rotatif effectue au moins une série d’oscillations périodiques pendant lesquelles des acquisitions de mesures sont effectuées. Ces oscillations périodiques peuvent être par exemple une oscillation angulaire de forme par exemple sinusoïdale. Une autre forme d’oscillation périodique est possible mais il faut qu’il y ait continuité de la vitesse et de l’accélération. Ces oscillations périodiques entraînent des inversions du sens de rotation de l’élément rotatif.
On met donc en œuvre initialement l’équipement dans une phase de caractérisation de l’élément rotatif consistant à collecter des mesures puis à caractériser l’élément rotatif. Les données de caractérisation calculées obtenues sont alors stockées dans l’équipement pour utilisation ultérieure dans des phases de métrologie correspondant à l’utilisation habituelle de l’équipement. On comprend que les calculs sur les mesures/données pendant la phase de caractérisation peuvent être réalisés au sein de l’équipement ou dans un système externe de mémorisation et calculs, ce dernier cas en particulier si cette phase n’est effectuée qu’une fois à la fin de la fabrication de l’équipement.
La phase de caractérisation peut être effectuée seulement à la fin de la fabrication de l’équipement et ne pas être répétée ultérieurement. Toutefois, il peut être avantageux de répéter de temps en temps une phase de caractérisation car une évolution des données de caractérisation peut être un signe précurseur d’une anomalie de l’équipement et donc servir dans un procédé de prédiction de panne.
Dans certains modes de mise en œuvre, on envisage que la caractérisation s’effectue en pseudo temps réel, en même temps que l’utilisation habituelle de l’équipement, les données de caractérisation étant mises à jour périodiquement au cours du temps d’utilisation.
On va maintenant détailler en relation avec la , les étapes mises en œuvre pendant la phase de caractérisation selon un premier mode de présentation décomposant les étapes.
Comme indiqué, il est avantageux de moyenner les mesures/données obtenues pour diminuer/supprimer les effets aléatoires ou même périodiques. Le moyennage est effectué sur un nombre déterminé de séquences de mesures sous oscillations périodiques, avantageusement sinusoïdales dont les caractéristiques d’amplitude et période sont identiques (les séquences sont répétées avec une même oscillation périodique).
En utilisant les mesures/données mémorisées avantageusement moyennées, on identifie les erreurs d’orthogonalités des capteurs de rotation afin de pouvoir ensuite corriger ces mesures/données des capteurs de rotation des composantes résultant des erreurs d’orthogonalité. On effectue cette identification et correction pour le premier et le deuxième gyromètres.
Avec les mesures/données corrigées des erreurs d’orthogonalité, on estime ensuite l’amplitude de la projection du vecteur vitesse de rotation de la terre et les caps initiaux des capteurs de rotation. On peut, à la suite, déterminer l’alignement au nord de l’axe réel de rotation, ce qui permet d’éliminer la composante de la rotation de la terre des mesures des gyromètres.
On peut en outre continuer les calculs pour obtenir l’inclinaison de l’axe réel de rotation par rapport à l’axe de référence. A cette fin, on corrige les mesures des capteurs de rotation des composantes résultant des projections du vecteur vitesse de rotation de la terre sur les capteurs de rotation puis on intègre les mesures des capteurs de rotation pour obtenir les deux composantes d’erreur angulaire d’inclinaison de l’élément rotatif, c’est-à-dire l’inclinaison entre l’axe réel de rotation 204 et l’axe de référence 203 et correspondant aux deux erreurs d’inclinaison autour de deux axes orthogonaux entre eux et orthogonaux par rapport à l’axe de référence 203 mentionnés précédemment.
Pour en revenir au dispositif 100 de la qui correspond à un mode de réalisation de l’invention, le dispositif 100 de mesure de l’équipement à élément rotatif comporte une électronique de pilotage 111, des capteurs de rotation 112a, 112b, 112c, une unité d’acquisition 113, une mémoire 114 de stockage des mesures et une unité de calcul/traitement 115 pour le traitement des mesures/données. L’unité de pilotage 111 interagit bilatéralement avec un axe-tournant précis 101 pour piloter celui-ci, par exemple en boucle fermée. L’unité de pilotage 111 interagit également bilatéralement avec l’unité de calcul 115, par exemple, pour recevoir des instructions et émettre un résultat en retour. L’unité de calcul 115 lit les mesures/données en mémoire 114 du dispositif 100, laquelle les reçoit de l’unité d’acquisition 113 des capteurs de rotation 112a, 112b, 112c de l’élément rotatif 101.
On va maintenant décrire selon un second mode de présentation, les modalités de calcul du « wobble »(voile ou désaxement) dans le cas d’un élément rotatif vertical à titre d’exemple, c’est-à-dire aligné selon l’axe z qui est donc l’axe de référence.
Dans cet exemple trois capteurs de rotation sont mis en œuvre et ce sont trois gyromètres permettant des mesures de vitesses angulaires dans le plan x, y et selon l’axe z et qui sont fixés sur l’élément rotatif supposé vertical. Les trois gyromètres sont fixés et leurs axes sensibles orientés en référence à l’axe réel de rotation de l’élément rotatif.
Dans la suite on utilise les notations suivantes où les axes x, y et z sont les axes d’un repère d’un plateau de test dans l’application en relation avec la :
les et correspondant aux erreurs d’orthogonalité des axes sensibles/de mesure des gyromètres
les angles ( ) dans l’espace sont schématisés par α sur la qui est en deux dimensions
Les calculs mis en œuvre permettent de corriger les mesures en éliminant, ou au moins réduisant, les biais des gyromètres, les effets de la projection de la rotation de la terre sur les mesures des gyromètres, les désalignements des gyromètres entre eux.
Les biais des gyromètres sont réduits/supprimés par un moyennage des mesures. Le moyennage des mesures est donc effectué pendant ou après les mesures, au début de la phase de caractérisation. Une fois cette correction des biais obtenue, il reste sur les axes de mesure/sensibles perpendiculaires à l’axe réel de rotation, une vitesse résiduelle qui correspond à la projection de la rotation de la terre et à l’effet du « wobble » et les calculs vont permettre de déterminer ce dernier effet et donc de caractériser l’élément rotatif.
On considère que le trièdre géographique local est tel que l’axe z pointe vers le haut, l’axe x pointe vers le nord, et l’axe y vers l’ouest. On suppose également que le référentiel de l’équipement est le trièdre géographique local, ce qui peut facilement être réalisé par une « mise au nord » de l’équipement. Si cette dernière opération n’est pas effectuée, on tiendra compte du désaxement qui en résulte dans les calculs.
Dans ce repère la projection de la terre, notée est
Si l’on suppose que l’axe n’est pas affecté par le « wobble » et que le repère des gyromètres placés sur l’élément rotatif de l’équipement est aligné au repère géographique local lorsque la position de l’axe est nulle , on a sous ces hypothèses simplificatrices :
En pratique les gyromètres ne sont pas parfaitement alignés et le repère des gyromètres se déduit du repère de l’équipement au moyen d’une matrice de passage. Compte tenu de l’utilisation qui est faite ici des mesures des gyromètres, cette matrice de passage du repère équipement vers le repère gyromètre peut être approximée par
En prenant en compte ces « mésalignements », les mesures des gyromètres s’expriment suivant :
Maintenant, si on prend en compte les effets du « wobble » sur les axes x et y, on obtient :
Que l’on peut réécrire :
Et finalement :
Par ailleurs sont connus.
De même, la position angulaire de l’élément rotatif et la vitesse angulaire de l’élément rotatif sont connues à chaque instant , soit directement grâce à la mise en œuvre d’un ou de dispositifs de mesure spécifiques (c’est-à-dire non gyrométriques) y compris de calculs spécifiques (dont de dérivée, la vitesse pouvant être calculée à partir de mesures spécifiques de position), soit par exploitation de la mesure du gyromètre selon z. Les mesures selon z, ne sont donc pas obligatoires pour un élément rotatif vertical si la position angulaire de l’élément rotatif et la vitesse angulaire de l’élément rotatif peuvent être connus d’une autre manière que par un gyromètre selon z. Ainsi, dans le cas d’un élément rotatif vertical on peut utiliser seulement deux gyromètres, selon x et y et au moins un système de mesure spécifique pour la position angulaire et la vitesse angulaire .
A noter qu’on peut envisager d’utiliser pour l’axe z seulement un gyromètre qui donne la vitesse de rotation car en intégrant la vitesse du gyromètre z, on obtient une position mais cette dernière présente l’inconvénient d’être à une constante près. On doit donc mettre en œuvre un moyen de recaler la position soit par calcul soit par un autre capteur indexant une position en rotation déterminée.
En pratique, on utilisera donc pour l’axe Z deux capteurs, et avantageusement un gyromètre et un moyen permettant d’obtenir la position en rotation de l’élément rotatif.
De plus, la vitesse angulaire de l’axe est (presque tout le temps) très fortement supérieure à la quantité , c’est-à-dire , et on peut considérer le terme négligeable devant . Il vient alors :
Si on considère les équations donnant et , à chaque instant on voit que l’on peut en déduire les vitesses dues au « wobble » à chaque instant suivant les relations :
L’alignement au nord de l’axe (ici vertical) se fait par exploitation des vitesses mesurées par les gyromètres sur les axes x et y, lors de phase statiques correspondant à . Si l’on pose comme étant la position angulaire mesurée par le codeur, et comme étant l’écart par rapport au nord, de telle sorte que lorsque , on a
Ainsi, par exemple en utilisant par exemple quatre positions statiques telles que , on est capable d’estimer les paramètres au moyen d’une régression linéaire, puisque et dépendent linéairement de ces quatre paramètres.
Dans ces deux dernières équations les termes sont connus à chaque instant par acquisition des informations issues des gyromètres en x et y, les termes et sont également connus du fait que est connu directement (par un/des dispositifs de mesure spécifiques et possiblement calculs à partir desdites mesures) ou indirectement par exploitation de la mesure .
Par ailleurs les termes et sont identifiables et peuvent être estimés par exemple au moyen d’une simple régression linéaire (moindres carrés), attendu que est connu directement (par un/des dispositifs de mesure spécifiques et possiblement calculs à partir desdites mesures) ou indirectement par exploitation de la mesure .
Par définition du « wobble », les angles de « wobble » en fonction du temps obéissent aux équations différentielles très simples
Mais comme est connu à chaque instant , on peut exprimer les angles de « wobble » directement en fonction de la position angulaire ou de l’élément rotatif de l’équipement, c’est à dire exprimer ou
On peut appliquer ces principes aux cas des éléments rotatifs horizontaux présentant un « wobble ». Pour simplifier les calculs on pourra aligner l’élément rotatif horizontal selon l’axe x ou l’axe y qui sera alors l’axe de référence. Par rapport aux calculs précédents, il faut prendre en compte la projection de la vitesse de rotation de la terre sur l’axe précis et donc mettre en œuvre un gyromètre selon z pour obtenir la mesure . Concernant le gyromètres de l’élément rotatif (= le troisième capteur de rotation) et qui est sur x ou y selon le cas, on peut envisager d’y adjoindre ou de le remplacer par un/des capteurs spécifiques pour obtenir la position angulaire et la vitesse angulaire de l’élément rotatif.
Dans les formules de calcul pour élément rotatif horizontal, on tiendra compte du fait que les vitesses parasites résultants de l’effet du « wobble » perçues sur les gyromètres concerneront alors les deux autres axes (x ou y et z) qui ne sont pas selon l’élément rotatif (l’élément rotatif étant y ou x respectivement). De même pour les angles de « wobble ». Par exemple si l’élément rotatif est aligné selon x (axe de référence) alors les vitesses parasites résultants de l’effet du « wobble » sont perçues sur les gyromètres suivant les axes y et z ( ) et les angles de « wobble » sont sur les axes y et z ( ).
L’exemple de mise en œuvre précédent utilise des calculs simplifiés grâce à un choix d’orientations particulières de l’équipement et de l’élément rotatif vertical ou horizontal mais on comprend bien qu’il est possible d’utiliser d’autres orientations mais dans ce cas on en tiendra compte dans les calculs.
Claims (12)
- Dispositif (100) de mesure des erreurs angulaires d’inclinaison d’un axe réel de rotation (204) d’un élément rotatif (101), le dispositif comportant:
- une électronique de pilotage (111) permettant de piloter la rotation de l’élément rotatif (101) selon son axe réel de rotation (204);
- un premier et un deuxième capteurs de rotation (112a, 112b) permettant d’obtenir respectivement des vitesses angulaires, dont de l’élément rotatif (101), selon deux axes de mesure (302, 402) orthogonaux entre eux et tous deux orthogonaux à l’axe réel de rotation (204);
- un troisième capteur de rotation (112c) permettant d’obtenir la position angulaire et la vitesse angulaire de l’élément rotatif (101) selon son axe réel de rotation (204),
- au moins deux des capteur précités étant inertiels et permettant d’obtenir des projections du vecteur vitesse de rotation de la Terre sur au moins deux axes de projection ;
- une unité d’acquisition (113) configurée pour réaliser l’acquisition de mesures des capteurs précités;
- une mémoire (114) de stockage des mesures des capteurs précités ;
- une unité de calcul (115) configurée pour calculer, à partir des vitesses et position angulaires obtenues des capteurs précités, les erreurs angulaires d’inclinaison de l’axe réel de rotation (204) de l’élément rotatif (101). - Dispositif selon la revendication 1, dans lequel au moins deux des trois capteurs de rotation comportent un gyromètre.
- Dispositif selon la revendication 2, dans lequel lesdits au moins deux capteurs inertiels permettant d’obtenir les projections du vecteur vitesse de rotation de la Terre sur au moins deux axes de projection sont le premier et le deuxième capteurs de rotation et les deux axes de mesure (302, 402) du premier et du deuxième capteurs de rotation sont confondus avec lesdits au moins deux axes de projection.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel le premier et le deuxième capteurs de rotation (112a, 112b) comportent chacun un gyromètre solidaire de l’élément rotatif (101) et le troisième capteur de rotation (112c) comporte un gyromètre solidaire de l’élément rotatif (101) et installé de sorte que son axe sensible soit aligné avec l’axe réel de rotation et l’unité de calcul (115) est configurée pour calculer la vitesse de rotation angulaire et la position angulaire de l’élément rotatif (101) à partir de mesures du troisième capteur de rotation (112c).
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 2 et 3, dans lequel le premier et le deuxième capteurs de rotation (112a, 112b) comportent chacun un gyromètre solidaire de l’élément rotatif (101) et le troisième capteur de rotation est un système de mesure spécifique permettant de produire directement et/ou par calculs la vitesse de rotation angulaire et la position angulaire de l’élément rotatif (101), ledit système de mesure spécifique étant solidaire d’une partie fixe d’un équipement comportant l’élément rotatif (101).
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 2 et 3, dans lequel le premier et le deuxième capteurs de rotation (112a, 112b) comportent chacun un gyromètre solidaire de l’élément rotatif (101) et dans lequel le dispositif comporte un troisième capteur de rotation (112c) comportant un gyromètre et un système de mesure spécifique, le gyromètre du troisième capteur de rotation (112c) étant disposé de sorte que son axe sensible soit aligné avec l’axe réel de rotation et l’unité de calcul (115) étant configurée pour calculer au moins un de la vitesse de rotation angulaire et la position angulaire de l’élément rotatif (101) à partir de mesures du gyromètre du troisième capteur de rotation (112c), et ledit système de mesure spécifique permet de produire directement et/ou par calculs au moins un de la vitesse de rotation angulaire et la position angulaire de l’élément rotatif (101), ledit système de mesure spécifique étant solidaire d’une partie fixe d’un équipement comportant l’élément rotatif (101) et dans lequel l’unité de calcul (115) est configurée pour utiliser les vitesses de rotation angulaire et les positions angulaires de l’élément rotatif (101) obtenues à partir des mesures du gyromètre du troisième capteur de rotation (112c) et du système de mesure spécifique.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’unité de calcul (115) est configurée pour calculer, à partir des mesures des capteurs de rotation, un angle d’inclinaison (α, αx, αy) entre l’axe réel de rotation (204) et un axe de référence (203).
- Procédé de mesure des erreurs angulaires d’inclinaison d’un axe réel de rotation (204) d’un élément rotatif (101), comportant les étapes suivantes :
- mesurer les vitesses angulaires de l’élément rotatif (101) selon deux axes de mesure (302, 402) orthogonaux entre eux et tous deux orthogonaux à l’axe réel de rotation (204);
- mesurer la position angulaire et la vitesse angulaire de l’élément rotatif (101) selon son axe réel de rotation (204) ;
- mesurer les projections du vecteur vitesse de rotation de la Terre sur au moins deux axes de projection ;
- calculer, à partir des mesures réalisées aux étapes précédentes, les erreurs angulaires d’inclinaison de l’axe réel de rotation (204) de l’élément rotatif (101). - Procédé selon la revendications 8, comportant en outre les étapes suivantes:
- effectuer des mesures périodiques à des vitesses déterminées de rotation de l’élément rotatif ;
- moyenner les mesures périodiques;
- en déduire des erreurs d’orthogonalité des deux axes sensibles (302, 402);
- corriger les mesures des vitesses angulaires de l’élément rotatif (101) autour des deux axes de mesure (302, 402) de composantes résultant des erreurs d’orthogonalité identifiées. - Procédé selon la revendication 9, comportant une étape consistant à corriger les mesures des vitesses angulaires de l’élément rotatif (101) selon les axes de mesure (302, 402) des composantes résultant des projections du vecteur vitesse de rotation de la terre et à intégrer lesdites mesures des vitesses angulaires ainsi corrigées pour calculer les erreurs angulaires d’inclinaison de l’axe réel de rotation (204) de l’élément rotatif (101).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, dans lequel on met en œuvre un premier, un deuxième et un troisième capteurs de rotation qui sont trois gyromètres, l’axe réel de rotation est aligné selon un axe de référence z qui est vertical d’un repère trièdre orthonormé d’axes x, y, z, le premier
où
les termes
les angles d’inclinaison
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 8 à 11, dans lequel les axes de projection sur lesquels la vitesse de rotation de la terre est mesurée sont confondus avec au moins deux axes parmi les deux axes de mesure (302, 402) et l’axe réel de rotation (204).
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