Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg

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Niveau: Supérieur, Master, Bac+5
Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg Mémoire de soutenance de Diplôme d'Ingénieur INSA Spécialité TOPOGRAPHIE Optimisation de la mesure de l'anneau de stockage de l'ESRF avec un laser tracker AT401 Leica Présenté en Septembre 2011 par Rémi CHAURAND Réalisé au sein de l'entreprise : European Synchrotron Radiation Facility 6 rue Jules Horowitz - BP220 38043 GRENOBLE CEDEX Directeur de PFE : Correcteurs : M. David MARTIN M. Jacques LEDIG Chef du groupe Alignement et Géodésie M. Jean-Claude FISCHER

  • levés planimétriques

  • avantages de l'at401 sur le tda5005

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Publié le 01 septembre 2011
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Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg  Mémoire de soutenance de Diplôme d’Ingénieur INSA Spécialité TOPOGRAPHIE  
 Optimisation de la mesure de l’anneau de stockage de l’ESRF avec un laser tracker AT401 Leica  
   
 
  Présenté enSeptembre 2011parRémi CHAURAND  Réalisé au sein de l’entreprise :European Synchrotron Radiation Facility 6 rue Jules Horowitz - BP220 38043 GRENOBLE CEDEX        Directeur de PFE : Correcteurs : M. David MARTIN M. Jacques LEDIG Chef du groupe Alignement et Géodésie M. Jean-Claude FISCHER
Remerciements 
 
   Travailler au sein du groupe ALignement et GÉodésie (ALGE) durant ce Projet de Fin d’Études a été un réel plaisir, je tiens donc à remercier l’intégralité des personnes qui sont intervenues dans ce travail. Je tiens tout d’abord à remercier Monsieur David MARTIN, chef du groupe ALGE, pour m’avoir offert l’opportunité d’effectuer cette étude. Je le remercie tout particulièrement pour la confiance qu’il a pu me donner. Mes plus vifs remerciements vont à Noël LEVET et Gilles GATTA, pour leurs soutiens, leurs aides et leurs disponibilités durant toutes ces semaines. Merci pour leurs présences et leurs orientations sur l’ensemble des travaux réalisés. Je tiens à montrer ma reconnaissance envers l’ensemble des membres du groupe ALGE, constitué de Christophe LEFEVRE, Daniel SHIRR-BONNANS, Laurent MALEVAL, Bruno PERRET et Thibault HERBIN. Ils ont su me conseiller et m’apporter une aide technique pour le bon déroulement de ce projet. Ils m’ont permis aussi de mieux comprendre le fonctionnement de l’ESRF. Je souhaite enfin remercier Monsieur Jacques LEDIG et Monsieur Jean-Claude FISCHER, professeurs référents, pour m’avoir suivi tout au long de ce PFE.   
Rémi CHAURAND PFE Septembre 2011  
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Sommaire
 
Remerciements................................................................................................ 1.......................................
Sommaire ....2.............................................................................................................................................
Introduction...........................................................................................................4 ..................................  I. Présentation de l’entreprise .............................................................................................................. 6 1. L’ESRF ........................................................................................................................................ 6.. 2. Le groupe ALGE au sein de l’ESRF .................................................................................................. 8 3. Les objectifs de cette étude ........................................................................................................... 9 II. Etat de l’art ...................................................................................................................................... 10 1. Le tunnel et son organisation ...................................................................................................... 10 2. Calcul du réseau de points ........................................................................................................... 11 a. Compensation Program (GCP)...................................................................................... 11 Global b. 12 ..................................................................................................... des résultats Interprétation c................. . 13....................................................................................................iv .orrn C................ III. Concepts nouveaux...................................................................................................................... 14 1. Etudes antérieures sur le réseau ................................................................................................. 14 2. Etude sur une potence amovible ................................................................................................. 14 a. réalisées à la base....................................................................................... 15 Expérimentations b. d’une nouvelle potence......................................................................................... 19 Réalisation 3. Fonctionnement des simulations................................................................................................. 19 4. Configuration actuelle.................................................................................................................. 20 5. Simulations étudiées.................................................................................................................... 22 6. Conclusion sur les simulations ..................................................................................................... 26 IV. Expérimentations avec le laser tracker AT401............................................................................. 27 1. Présentation de l’appareil............................................................................................................ 27 a. système power lock............................................................................................................. 27 Le b. contrôleur............................................................................................................................ 27 Le 2. Comparaison aux appareils actuels ............................................................................................. 28 a. Le système ATR ........................................................................................................................ 28   2
Rémi CHAURAND PFE Septembre 2011  
b. de l’AT401 sur le TDA5005 ..................................................................................... 28 Avantages 3. Tests réalisés ................................................................................................................................ 28 a. de l’appareil................................................................................................................ 28 Chauffe b. minimale de travail ................................................................................................... 30 Distance c. Double retournement .............................................................................................................. 31 d. Test de potence ....................................................................................................................... 34 e. du distancemètre à la base................................................................................... 35 Etalonnage f. du réseau en BM18 ......................................................................................... 37 Détermination V. Résultats sur la détermination du réseau de points........................................................................ 40 1. Calcul du SYTU.............................................................................................................................. 40 a. en planimétrie ............................................................................................................... 40 Etude b. en altimétrie .................................................................................................................. 44 Etude 2. Calcul du SR.................................................................................................................................. 45 a. en planimétrie ............................................................................................................... 45 Etude b. Etude en altimétrie .................................................................................................................. 50 VI. Conclusion et perspectives .......................................................................................................... 54 1. Calcul tridimensionnel ................................................................................................................. 54 2. Réseau tridimensionnel ............................................................................................................... 54  
Table des illustrations........65 ..................................................................................................................
Bibliographie........................58.. ................................................................................................................
Glossaire..............................................................................................................................................5...9 
Sommaire des annexes......06........................ ..........................................................................................     
 
Rémi CHAURAND PFE Septembre 2011  
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Introduction
 
 Ce Projet de Fin d’Études finalise les trois années du cursus d’ingénieur Géomètre-Topographe de l’INSA Strasbourg. Cette étude réalisée à l’European Synchrotron Radiation Facility(ESRF), au sein du service ALGE (ALignement et GÉodesie), s’est déroulée du 15 février au 26 août 2011.  Provenant de section BTS, j’ai toujours cherché à diversifier mes expériences et mes compétences au cours de chacun de mes stages. Ceci m’a permis de voir un panel d’activités sur lesquelles un ingénieur géomètre pouvait être amené à travailler.  Ces milieux très différents m’ont enrichi personnellement mais aussi beaucoup intéressé. Cependant, je suis de nature à aimer découvrir de nouveaux domaines d’activités, c’est pourquoi j’avais choisi durant l’été 2010 de réaliser un stage dans un milieu tout particulier qui est celui de la métrologie. Le groupe ALGE m’avait alors accueilli, et m’a proposé par la suite un sujet de PFE qui correspondait tout à fait à mes attentes.  Les membres de ce service sont chargés d’aligner l’ensemble des éléments constituant l’accélérateur de particules de l’ESRF. Depuis la création du site, des progrès considérables ont été faits sur les systèmes de mesures. Le groupe ALGE a su s’adapter avec de nouvelles méthodes et de nouveaux moyens de levé. Les progrès n’ont pas vu le jour uniquement sur l’aspect matériel, l’aspect informatique a permis aussi une automatisation des calculs et de ce fait un gain de temps considérable. Après avoir utilisé des distinvars et des écartomètres, les appareils topographiques robotisés ont fait leur apparition. A ce jour, le groupe utilise des stations motorisées TDA5005 Leica pour les alignements et les levés planimétriques, et des niveaux digitaux DINI Trimble pour les levés altimétriques. Désormais, ces appareils déjà très performants sembleraient être dépassés par une génération de laser trackers aux précisions jamais égalées.  L’acquisition récente de trois laser trackers AT401 Leica a abouti au sujet de mémoire suivant, proposé par David MARTIN, chef du groupe ALGE :  Optimisation de la mesure de l’anneau de stockagede l’ESRF avec un laser tracker AT401 Leica.  Depuis la création de l’ESRF, la configuration de l’anneau de stockage ainsi que son réseau de points ont toujours été identiques. Les potences actuellement en place n’ont jamais été déplacées, la répartition des visées à partir de chaque station a toujours été la même. Seuls les moyens de levé ont évolué depuis 1994.  L’utilisation future de l’AT401 nécessite de réfléchir à une nouvelle configuration du réseau afin d’arriver à une détermination la plus efficace possible. Après toutes ces années de levés, les aspects sécurité et pratique ont montré plusieurs failles sur la disposition actuelle des stations de levés. De plus, travailler avec un tel appareil nécessite obligatoirement de connaitre ses caractéristiques instrumentales et ses spécificités. Une étude approfondie sur l’AT401 a donc été faite afin de le comparer aux   4
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TDA5005. Cette étude portant essentiellement sur la détermination du réseau de l’anneau de stockage, les différents levés effectués avec ce nouvel appareil permettront de voir les améliorations éventuelles qu’il peut apporter.  Dans un premier temps, le fonctionnement général de l’ESRF sera décrit rapidement afin de mieux comprendre le contexte de l’étude. Une présentation globale de la configuration du réseau sera faite, suivie par la méthode de calcul choisie par le groupe.  Ensuite les simulations faites sur l’anneau de stockage et les nouvelles répartitions des stations de levés seront abordées. Une réflexion sur de nouvelles configurations a permis de s’orienter vers l’utilisation de nouvelles potences qui deviendraient amovibles, c’est pourquoi divers tests seront développés dans ce mémoire.  Enfin les expériences effectuées sur l’AT401 seront décrites ainsi que les conclusions qui en ont été tirées. La partie la plus intéressante pour le groupe portera sur l’apport de cet appareil sur la détermination du réseau de points selon plusieurs configurations faites sur le terrain.  En conclusion, des perspectives d’évolutions dans le calcul comme dans la disposition du réseau seront évoquées.  
 
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