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Conception et mise en place de l’instrumentation nécessaire à la comparaison entre la position à l’outil et la position à l’encodeur de l’outil d’une machine-outil à commande numérique 5-axes

Hassen Ben Yakhlef

Masters thesis (2018)

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Cite this document: Ben Yakhlef, H. (2018). Conception et mise en place de l’instrumentation nécessaire à la comparaison entre la position à l’outil et la position à l’encodeur de l’outil d’une machine-outil à commande numérique 5-axes (Masters thesis, École Polytechnique de Montréal). Retrieved from https://publications.polymtl.ca/3674/
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Abstract

RÉSUMÉ Ce mémoire concerne la conception, la mise en place et l’utilisation de l’instrumentation permettant de comparer la position, vue par l’encodeur, de l’outil d’une machine-outil à commande numérique cinq axes à sa position réelle et ce en régime dynamique. La solution proposée consiste à acquérir la position réelle de l’outil mesurée par un interféromètre laser et celle mesurée par l’encodeur simultanément et en régime dynamique. Les mesures sont acquises grâce à un système d’acquisition conçu et mis en place permettant le suivi en temps réel et l’enregistrement des données lors de chaque test en assurant une synchronisation a un quart de cycle près entre les deux mesures. Cet écart de synchronisation se manifeste par une erreur spatiale de 0.5 μm pour l’encodeur et de 0.79 nm pour le laser. Cette solution basée sur des mesures en dynamique permet de réduire la durée de l’opération d’étalonnage et par conséquent de réduire les coûts d’arrêt machine, sans oublier qu’elle permet d’avoir des mesures de meilleure qualité et plus représentatives vue que la machine est en mouvement lors de la prise de ces mesures. Ceci est confirmé par les résultats obtenus montrant les traits et les aspects du comportement dynamique de la machine qui s’accentuent en augmentant la vitesse d’avance et qui sont impossibles à détecter par des opérations de mesures quasi-statiques lors d’un étalonnage conventionnel. Cette solution constitue un premier pas vers une modélisation complète du comportement dynamique de la machine.----------ABSTRACT This thesis is about the design, implementation and use of the instrumentation allowing to compare the position, seen by the encoder, of the tool of a five-axis CNC machine tool with its actual position, in dynamic mode. The proposed solution is to acquire the actual position of the tool measured by a laser interferometer and the one measured by the encoder simultaneously and in dynamic mode. Measurements are acquired via a designed and implemented acquisition system that allow real-time monitoring and saving of data during each test ensuring a synchronization of a quarter-cycle between the two measurements. This synchronization gap is shown by a spatial error of 0.5 μm for the encoder and 0.79 nm for the laser. This solution based on dynamic measurements reduces the duration of the calibration and therefore reduces machine downtime costs. It also allows better and more representative measurements especially that the machine is in motion during the acquisition. This is confirmed by the results obtained showing the aspects of the dynamic behavior of the machine which are accentuated when increasing the feedrate and which are impossible to detect via a simple quasi-static measurement operation during a conventional calibration. This solution is a first step towards a complete modeling of the dynamic behavior of the machine.

Open Access document in PolyPublie
Department: Département de génie mécanique
Dissertation/thesis director: René Mayer and Sylvain Lavernhe
Date Deposited: 21 Feb 2019 15:13
Last Modified: 21 Feb 2019 15:13
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/3674/

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