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Qu’est-ce qu’un Laser Tracker ?

L’adage populaire – « Si ce n’est pas cassé, ne le réparez pas » – est peut-être un conseil souvent prodigué, mais peut-être moins approprié dans le contexte d’une usine de fabrication. Dans le monde de la production de masse, les machines sont soumises à des tâches répétitives chaque jour pour produire de grandes quantités d’articles identiques. Étant donné que le volume de production est essentiel, il est vital de s’assurer que les machines sont souvent vérifiées pour l’alignement, afin que le processus de fabrication ne soit jamais interrompu.

Lorsque le processus de fabrication est arrêté en raison d’un défaut d’alignement des machines, les entreprises risquent de perdre un investissement important sous forme de retard et de rebuts. Cependant, ces coûts peuvent être évités si les entreprises assument soigneusement la responsabilité de la maintenance préventive, minimisant ainsi considérablement la probabilité de panne ou d’indisponibilité des équipements.

En fait, en adoptant l’approche de la maintenance préventive, les services de gestion de la qualité peuvent également mieux garantir que les produits quittant l’usine répondent aux critères de qualité, car des machines bien entretenues sont le fondement des processus de fabrication. En outre, l’alignement des machines augmente considérablement la durée de vie des outils, qui peuvent être coûteux à remplacer. Pour ces raisons, les entreprises ont jugé nécessaire d’effectuer l’alignement des machines régulièrement et efficacement.

Outils à usage unique vs. appareil multifonction

Autrefois, les entreprises s’appuyaient sur des méthodes d’alignement traditionnelles qui impliquaient des outils tels que des niveaux de mécanicien, des fils de piano ou tendus et des optiques (par exemple, des endoscopes, des théodolites, etc.). Bien que ces outils aient bien fonctionné dans la plupart des cas, ils ne remplissaient souvent qu’une seule fonction dédiée. Avec ces méthodes, l’étalonnage et l’alignement prenaient généralement des jours, voire des semaines. Il était également courant d’utiliser plusieurs instruments, ce qui se traduisait par des coûts plus élevés et plus de temps passé à la configuration à chaque étape.

Naturellement, les entreprises ont cherché des moyens meilleurs et plus rapides pour effectuer l’alignement des machines. Au début des années 1990, l’utilisation de trackers laser pour la mesure industrielle s’est généralisée. Comparé aux méthodes traditionnelles, le tracker laser est un appareil puissant qui peut effectuer plusieurs tâches de mesure en un temps beaucoup plus court. En collectant les coordonnées X, Y, Z en cliquant sur un bouton.

Cet appareil combine les capacités de plusieurs outils traditionnels en un seul, y compris la capacité de : vérifier l’aplomb, le niveau, l’équerrage et le parallélisme ; vérifier et effectuer des contrôles de position des axes rotatifs et des têtes multi-axes ; repositionner une pièce sur une table sans plateau rotatif ; effectuer des ajustements en temps réel des bancs de machines, des rails et des glissières ; ainsi que mesurer l’alignement de l’alésage, de l’accouplement et de l’arbre. Plus important encore, le tracker laser capture des points de données dans un espace tridimensionnel (3D), ce qui offre aux utilisateurs une précision et une polyvalence supérieures dans l’utilisation des données.

Mécanique de base d’un tracker laser

Le tracker laser est une machine à mesurer les coordonnées (MMC) portable basée sur la technologie des coordonnées 3D. Fondamentalement, ces appareils offrent les avantages des MMC avec la polyvalence supplémentaire d’être portables, ce qui permet à l’utilisateur de les déployer partout où il y a un besoin. Conçus pour gérer des volumes de travail plus importants, les trackers laser offrent des mesures extrêmement précises sur de longues distances. En termes simples, un tracker laser établit l’emplacement précis d’une cible dans l’espace sphérique en mesurant deux angles et une distance, à chaque fois qu’il effectue une mesure. Il le fait en envoyant un faisceau laser à une cible rétro-réfléchissante, qui doit être maintenue contre l’objet mesuré. Le faisceau de retour rentre dans le tracker laser où la distance par rapport à la cible peut être déterminée à l’aide de l’interférométrie ou de l’analyse du déphasage.

What is a Laser Tracker?

Les angles horizontal et vertical par rapport à la sonde cible sont déterminés à l’aide d’encodeurs angulaires de précision fixés à l’axe mécanique d’un mécanisme de direction de faisceau à cardan. À l’aide des deux mesures d’angle et de la distance déterminée par le laser, le tracker laser peut indiquer l’emplacement des coordonnées de la sonde cible avec des niveaux de précision extrêmement élevés.

De plus, le tracker laser peut suivre ou pister la sonde cible lorsqu’elle se déplace en temps réel. Cette caractéristique unique, couplée à la capacité du tracker laser à échantillonner en interne jusqu’à 16 000 fois par seconde, permet à l’utilisateur de numériser des données sur des surfaces complexes ou de mesurer l’emplacement d’objets en mouvement.

En fait, les trackers laser actuels ont des portées et des précisions de mesure impressionnantes qui offrent aux utilisateurs plus de polyvalence et de meilleurs résultats. Par exemple, la portée de mesure de distance du FARO® Laser Tracker Vantage est de 80 m dans les deux sens (couverture de 160 m), et à cette portée, il capture des données avec des précisions typiques allant jusqu’à 39 microns (0,039 mm / 0,001 pouce). Pesant un peu moins de 18 kg, le Vantage offre portabilité et flexibilité pour mesurer de grandes pièces, quel que soit l’endroit où la production se trouve dans l’usine. Les fabricants peuvent atteindre une vitesse et une efficacité sans précédent en capturant davantage avec moins de mouvements d’appareil et des routines plus courtes.

Le tracker laser dans les scénarios d’alignement de machines

L’American Society of Mechanical Engineers a établi un ensemble de normes pour les méthodes correctes et acceptées de vérification et d’alignement des machines-outils avec un tracker laser. Voici quelques scénarios documentés d’alignement effectué sur une variété de centres d’usinage, de machines et d’autres équipements.

American Society of Mechanical Engineers, ASME B5.54-2005 Méthodes d’évaluation des performances des centres d’usinage à commande numérique par ordinateur, 2005.

Centres d’usinage

Machines horizontales/verticales, machines de type pont, colonne ou portique

Sur ces machines, le tracker laser peut être utilisé pour vérifier le niveau de surface, la rectitude, la planéité et l’équerrage. La cible est placée sur le banc de la machine pour capturer les mesures, et les utilisateurs peuvent soit effectuer des ajustements en temps réel, soit obtenir un ensemble complet de points avant de régler le banc de la machine par la suite.

Pour l’alignement de l’outil, la cible peut être placée dans la broche, le mandrin ou la plume du centre d’usinage. Les mesures peuvent également être obtenues en plaçant la cible sur un nid de broches qui est monté directement dans la perceuse de la machine. Alternativement, elle peut également être placée dans un « palet », ou un nid de dérive, qui peut être collé sur un banc mobile. Lorsque la cible se trouve à ses emplacements respectifs, des points de données 3D sont collectés pendant que la machine se déplace sur une plage de mouvements pour vérifier les problèmes d’alignement. Outre la vérification du banc de la machine, le tracker laser peut également être utilisé pour vérifier l’aplomb, le niveau ou assurer le parallélisme dans les rails. De plus, il est possible d’effectuer des vérifications de précision volumétrique 3D et de remapper la machine.

Aléseuses, aléseuses à gabarit, perceuses à portique, fraiseuses et tours

Les mêmes vérifications de nivellement, d’équerrage, d’alignement et de précision volumétrique 3D peuvent être effectuées sur ces machines. Pour les tours, les trackers laser peuvent effectuer l’alignement du centre de tournage en suivant une cible fixée sur la poupée fixe avec un nid de dérive. Tout comme la façon dont les bancs de machines sont mesurés, les points de données sont collectés lorsque la poupée fixe tourne, se déplaçant progressivement vers la poupée mobile de manière circulaire. Les ajustements sont ensuite effectués pour aligner la poupée mobile avec la poupée fixe en conséquence.

Machines

Presses – Presses à plateau, à emboutir et à plier

Avec les presses, les trackers laser sont utiles pour vérifier la perpendicularité et le parallélisme des poteaux, ainsi que le parallélisme du plateau. Les extrémités de chaque pôle de chaque côté des plans sont mesurées et comparées pour s’assurer qu’elles sont alignées d’équerre (entre le pôle et le plan) et parallèles (entre les plans) respectivement. Tout écart peut être corrigé en fonction des lectures acquises.

Rouleaux

Les trackers laser sont également efficaces pour effectuer des vérifications d’alignement d’arbre dans les laminoirs. Les arbres doivent être correctement alignés et orientés pour bien fonctionner, et le tracker laser permet d’effectuer facilement ces vérifications sur un rouleau (ou une série de rouleaux). Des ajustements en temps réel peuvent être effectués pendant que les mesures sont prises. Les points de données aux deux extrémités d’un arbre sont acquis en plaçant la cible sur le cylindre. Les informations recueillies par le logiciel permettent aux utilisateurs d’identifier le mouvement nécessaire pour remettre chaque rouleau en alignement.

Autres équipements

Étalonnage de robots

Dans cette application, la cible est « tenue » par le robot pendant que les mesures sont prises. Le tracker laser suit dynamiquement la cible pendant que le robot se déplace sur sa trajectoire programmée. En analysant les points de données, un utilisateur peut déterminer dans quelle mesure le robot s’est écarté de sa trajectoire nominale, le guidant ainsi sur les actions de remappage, d’étalonnage ou de compensation d’erreur qui permettront au robot de se déplacer correctement dans sa plage de mouvements.

Lignes de transmission – y compris les boîtes de vitesses, les arbres et les accouplements

Lors de l’assemblage d’équipements de production d’énergie comme une ligne de transmission, le tracker laser peut garantir que les composants sont alignés correctement, conformément à la conception. Le tracker laser est monté avec un aimant pour se suspendre sur le côté d’une machine, de sorte qu’il ait une ligne de visée directe sur toutes les caractéristiques d’intérêt. De cette manière, le tracker laser peut prendre des mesures de la ligne de transmission pendant qu’elle reste sur la machine-outil. Comme les vérifications sont effectuées directement sur l’atelier, les ajustements peuvent être effectués sans démonter l’ensemble, ce qui permet de gagner du temps et d’éliminer le besoin de retouches.

De toute évidence, le tracker laser est un complément efficace à la pratique de la maintenance préventive, ce qui réduit les temps d’arrêt, permet des économies de coûts et améliore la qualité de la production. C’est un outil robuste qui peut être déployé n’importe où dans l’atelier ; les multiples fonctions du tracker laser peuvent remplacer avantageusement une variété d’outils manuels. Chez Select Laser Alignment, nous avons une vaste expérience dans l’utilisation des trackers laser à leur plein potentiel et pouvons aligner n’importe quoi, n’importe où, n’importe quand. Appelez-nous.

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