Technologie de mesure hautement flexible chez AIRBUS.
Les mesures 3D en conditions opérationnelles représentent un grand défi pour l'assurance qualité dans la construction aéronautique. La technologie de mesure chez AIRBUS, notamment dans l'usine de Hambourg, a réussi son pari en utilisant le système de mesure portable par photogrammétrie numérique V-STARS, développé et fabrique par GSI. Le système impressionne l'avionneur non seulement pas sa flexibilité mais aussi et surtout par sa précision de mesure, sa fiabilité et sa convivialité.
AIRBUS bénéficie de la capacité et de l'expertise de 16 usines situées en France, en Espagne, au Royaume-Uni et en Allemagne. Cependant, seules les usines de Hambourg et de Saint Nazaire fabriquent des sections complètes d'avions. Ce concept industriel unique basé sur les « Centres d'Excellence » s'est avéré extrêmement efficace. « La partie qui incombe à l'usine de Hambourg est la fabrication des sections avant et arrière de tous les modèles AIRBUS, dont celles de l'A380. C'est ici aussi que se fait l'assemblage final des modèles A320, ce qui veut dire que le cockpit est joint à la section médiane du fuselage et à la voilure », explique Uwe Drohne, responsable des technologies de mesure à AIRBUS Hambourg .
Les quinze membres de l'équipe de mesure d'Uwe Drohne fait partie d'un groupe au sein de l'assurance qualité. Ses tâches concernent tout ce qui touche aux techniques de mesure géométriques. Pour pouvoir effectuer toutes les tâches de mesure demandées, les techniciens ont, à leur disposition, un certain nombre de systèmes de mesure éprouvés. Cela va des machines de mesure 3D traditionnelles aux lasers de poursuite en passant par les tachymètres. Cependant un système de mesure sort du lot : le système V-STARS de GSI. Fréquemment utilisé dans le domaine aérospatial en particulier et gagnant de la popularité dans l'industrie automobile, V-STARS n'est pas encore très connu dans l'industrie en général
V-STARS est un système portable de mesure 3D dont l'utilisation avec un seul appareil photo INCA
(V-STARS/S) ou avec deux ou plus appareils INCA (V-STARS/M) permet la capture 3D rapide et hautement précise. Grâce à la technique de la photogrammétrie, les vraies mesures ne sont pas prises sur la pièce mais sur des images numériques prises de différents angles. Ensuite les images sont automatiquement traitées par le puissant logiciel V-STARS pour calculer les coordonnées 3D de l'objet mesuré. Les coordonnées peuvent être affichées graphiquement et analysées soit par V-STARS soit par d'autres logiciels. La précision de mesure du système V-STARS/S est de 5 µm + 5 µm/m.
Aujourd'hui, l'usine de Hambourg seule possède huit systèmes V-STARS. Bien d'autres systèmes V-STARS sont utilisés dans d'autres usines AIRBUS. « Le premier système avec un appareil INCA1 a été mis à la disposition de Uwe Drohne en 1998, en location pendant un an. Pendant cette période, Uwe et son équipe ont accumulé une grande expérience avec le système. Ils l'ont jugé bon et en ont finalement acquis un exemplaire. Le test d'applications spéciales utilisant l'appareil a fait l'objet de thèses. V-STARS a fait une grosse impression par la précision, la fiabilité et la flexibilité de son appareil compact. Aujourd'hui, deux systèmes avec appareils INCA2 et cinq avec INCA3 sont utilisés dans le service mesure”, raconte Roland Kinzel, directeur général de GDV Systems GmbH situé à Bad Schwartau, distributeur de V-STARS pour les pays germanophones.
Les possibilités d'applications des systèmes V-STARS sont très diverses. D'abord il y a deux séries d'applications. L'une est le contrôle périodique d'outillages de construction de grande dimension. Il s'agit de dispositifs d'assemblage dans lesquels les pièces des sections de l'avion sont fabriquées. L'autre concerne les mesures d'interfaces de section de fuselages. Les interfaces de chaque section de fuselage livré par l'entité de Hambourg à d'autres usines AIRBUS sont mesurées avec le système V-STARS. Outre ces deux séries d'applications, ce système portable effectue de nombreuses autres mesures 3D comme celle d'encadrements de portes « passagers », d'encadrements de portes «cargo » ou d'autres supports dans l'avion. Les techniciens de mesure ont aussi utilisé V-STARS pour des mesures sur la voilure ou lors de tests ainsi que des mesures de déformation – le spectre d'utilisation est très large.
Figure 1 : Mesure de l'interface de section |
Figure 2 : Le système de mesure 3D portable en zone de production. |
“Le système V-STARS est très adapté aux mesures en environnements difficiles comme par exemple les acquisitions à partir de plateformes instables. Ce même système s'utilise aussi dans les mesures à l'intérieur de l'avion et pour celles d'un grand nombre de points. Un exemple classique est la mesure de déformation pour laquelle 2000 à 3000 points doivent être acquis simultanément ». C'est ainsi qu'Andreas Kunkel, responsable de la photogrammétrie dans le service des technologies de mesure, décrit les principales applications du système V-STARS
Ce dernier est aussi idéal lors des mesures pour lesquelles les techniciens de Hambourg ont un accès très limité dans le temps – par exemple aux composants et aux sections de fuselage – lors des pauses déjeuner. Cela donne aux techniciens de mesure une fenêtre d'une demi-heure, dans laquelle la mesure doit être effectuée entre 15 et 20 minutes. On doit aussi mentionner les mesures dans des espaces confinés comme le compartiment cargo d'un « petit » avion où l'on ne peut que se déplacer en position accroupie, ou quand on doit mesurer derrière ou autour de tuyauteries. Grâce à la taille relativement réduite de l'appareil INCA, le système V-STARS offre une grande flexibilité aux techniciens .
C'est précisément cette application qui démontre l'avantage de V-STARS sur le laser tracker.
V-STARS est non seulement plus facile à manier mais sa mise en oeuvre est aussi beaucoup plus rapide dans la mesure où il n'y a pas de temps de chauffe. V-STARS est aussi imbattable dans le cas des mesures à l'intérieur d'objets, quand le fuselage est fermé et qu'on ne peut que mesurer à travers des fenêtres. Cependant, le désavantage du système V-STARS/S avec un seul appareil INCA est que le traitement se fait à postériori. En revanche, les résultats immédiats peuvent être obtenus en utilisant le système V-STARS/M en mode en ligne. Dans ce cas, deux ou plus caméras INCA sont connectées, mais la précision de mesure est « seulement » de 10 µm + 10 µm/m à cause nombre moins grand de photos .
Rien que pour la seule mesure des interfaces de sections de fuselage, les techniciens à Hambourg utilisent
V-STARS plusieurs fois par jour, 700 fois par an. Il faut rajouter à cela environ 70 mesures de construction de site tout au long de l'année et bien d'autres applications. En voyant ces très nombreuses mesures, il n'est pas surprenant que les techniciens de mesure soient très impressionnés par la fiabilité des systèmes V-STARS, en particulier si l'on considère que ces techniciens doivent « voyager » dans toute la zone de production et « naviguer » à travers d'étroits passages dans lesquels on peut penser que la caméra heurte un coin de temps en temps .
Uwe Drohne tire une conclusion très positive : “Les systèmes V-STARS ont absolument répondu à nos attentes – en particulier concernant la précision et la fléxibilité. Nous avons utilisé V-STARS sur les applications qui ont motivé l'investissement sans aucun problème et nous avons découverts de nombreuses autres utilisations. Les appareils INCA sont faciles à utiliser. Après une courte formation, vous pouvez les confier à quelqu'un d'autre qui sera très vite opérationnel...”. Enfin l'efficacité de la technologie de mesure a pu être considérablement améliorée avec les systèmes V-STARS. Avec un autre système utilisé précédemment, les tâches d'aujourd'hui n'auraient pas été réussies, ni sur le plan pratique ni sur le plan de la rapidité le même nombre de compagnons.
Figure 3 : Mesure d'encadrement de porte |
Figure 4 : Acquisition de géométrie avec le palpeur manuel. |
L'appareil photo INCA3, spécialement conçu par la société GSI (Geodetic Systems Inc.) pour faire de la mesure 3D de très haute précision, combine un capteur CCD de haute résolution avec un ordinateur de bord pour effectuer des mesures dans des conditions difficiles et un environnement instable. Pour pouvoir obtenir de telles performances de l'INCA3, le fabricant GSI impose non seulement une stabilité mécano optique jamais obtenue jusqu'ici mais aussi des caractéristiques uniques comme un flash intégré dont la gestion est assurée par l'ordinateur de bord ou encore la transmission sans fil des photos prises après une compression typique par dix de celles-ci et ce, sans aucune perte d'information.
Le caractère confiné de l'environnement de mesure des coins de malle chez Airbus est intéressant pour le système V-STARS. Cependant, l'INCA3 est particulièrement adapté à la mesure de grandes pièces puisqu'il y a pas de restriction de volume de l'objet à mesurer. Cela permet aux systèmes V-STARS d'être utilisés dans des domaines aussi variés que l'Aéronautique, l'Espace, l'Automobile, la construction navale, le nucléaire, l'industrie lourde, etc.
Une fois que l'INCA3 a pris les photos numériques, le logiciel V-STARS® scanne automatiquement les images et en extrait les données 3D nécessaires. Ce traitement est complètement automatique. Les points peuvent ensuite être comparés à leurs théoriques (soit point par point soit comparés à la définition surfacique CAO) ou alors comparés à une mesure précédente (étude de répétabilité ou de capabilité).INCA3 :
Qu'est ce que la métrologie ? Qu'est-ce que la Photogrammétrie ?
La science de la mesure est connue sous le nom de métrologie. Les ingénieurs, les fabricants, les scientifiques et les techniciens de contrôle qualité utilisent les techniques de mesure dans leurs domaines propres.
A propos de NTI.
NTI gère tous les aspects des activités autour de V-STARS en Europe.
Nous avons plus de 17 ans d'expérience dans le domaine de la métrologie, de la fabrication, de l'OEM et du marketing. Un support efficace de nos clients est notre priorité et nous pouvons nous appuyer sur un groupe de partenaires hautement expérimentés et qualifiés à travers l'Europe pour satisfaire vos besoins de mesure.
A propos de Geodetic Systems, Inc.
Geodetic Systems, Inc. (GSI, www.geodetic.com) est un fournisseur international de solutions de photogrammétrie industrielle pour la mesure 3D. GSI développe et commercialise la famille de systèmes mesure tridimensionnelle V-STARS pour ceux qui mesurent, contrôlent dans diverses industries comme l'aéronautique, l'espace, l'automobile, la construction navale, le nucléaire, etc. INCA3, le cheval de bataille de la société, représente l'état de l'art dans les appareils photos numériques avec beaucoup de caractéristiques uniques. GSI commercialise ses produits dans le monde entier à travers un réseau de partenaires industriels.
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E-mail : nicolas.tanala@v-stars3d.com, website: www.nti-measure.com
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