Pilotage, Acquisition et Traitements de Systèmes Intertiels (PATSI) au LRBA

Author(s):
Alexis Nicaise - Lorin SA
J. F. Kieffer - LRBA

Industry:
Government/Defense, Aerospace/Avionics

Products:
GPIB, Data Acquisition, PXI/CompactPCI, Instrument Connectivity, Serial, Digital Multimeters, Modular Instruments, LabVIEW, Instrument Drivers/IVI

The Challenge:
Réaliser un système de pilotage, d’acquisition et de traitement d’essai de spécimens inertiels, pour ensuite en modéliser le comportement.

The Solution:
Mettre en place une baie constituée d’un châssis PXI, intégrant du matériel PXI d’acquisition de signaux, d’un PC industriel équipé du logiciel LabVIEW de National Instruments et d’un rack de conditionnement de signaux et de report de connectique.

Lorin SA est une société spécialisée dans la mise en oeuvre de moyens d’essais. Dans le cadre du développement de PATSI, pour le compte du LRBA, centre d’expertise missiles navigation de la DGA, Lorin a utilisé ses capacités de conception et de réalisation électronique, mécanique et logicielle.

Mesurer pour évaluer et modéliser

Le département Techniques Inertielles et Stellaires (TIS) du LRBA (Laboratoire de Recherches Balistiques et Aérodynamiques) assure l’évaluation et la modélisation de senseurs et de systèmes inertiels. Ces senseurs et systèmes inertiels recouvrent des matériels aussi divers que des gyromètres à 1, 2 ou 3 axes de mesure, des accéléromètres, des Unités de Mesures Inertielles, des centrales de navigation, etc. Les méthodes utilisées pour ces évaluations consistent à appliquer des contraintes maîtrisées au spécimen en essai et à assurer la mesure de ces contraintes, de l’environnement général dans lequel se déroule l’essai et des informations délivrées par le spécimen en essai. Ces données mesurées font ensuite l’objet de traitements numériques destinés à modéliser le comportement du spécimen, avec le degré de représentativité le mieux adapté à son utilisation potentielle, et ainsi vérifier l’adéquation des performances du spécimen avec le besoin système.

Une instrumentation GPIB et TCP/IP…

Les moyens d’essais nécessaires aux évaluations sont principalement des simulateurs de mouvements angulaires 1, 2 ou 3 axes et des caissons thermiques. L’instrumentation utilisée est diverse et comprend, entre autres, des voltmètres de précision, des synthétiseurs de fréquence, des compteurs, des fréquencemètres, ainsi que des alimentations programmables. La plupart de ces moyens d’essais et l’instrumentation sont gérés au travers d’une interface IEEE-488 ou TCP/IP.
Les spécimens en essais sont d’origines très variées et se caractérisent par une très grande diversité du nombre d’axes de mesures indépendants et des interfaces de sortie. Les informations délivrées peuvent être fournies sous la forme d’une ou de plusieurs tensions analogiques correspondant à des grandeurs physiques différentes ou sur des interfaces numériques telles que RS-232, RS-422 (asynchrone ou synchrone),MIL-STD-1553-B, etc. Pour réaliser les évaluations des spécimens, les opérateurs pilotaient les moyens d’essais et traitaient leurs données sous HT Basic avec une interface IEEE-488. Cette solution limitait les fonctionnalités du logiciel et permettait difficilement l’intégration d’une nouvelle interface de communication d’un
spécimen ou d’un moyen d’essai.

…remplacée en grande partie par une instrumentation PXI

Désormais, l’instrumentation nécessaire est intégrée dans le châssis PXI ce qui permet une évolution simple et rapide du nombre de voies d’acquisition ou du type de mesure comme l’ajout d’une carte multimètre ou d’équipements gérés par IEEE-488. L’architecture du logiciel PATSI, développé avec l’environnement graphique NI LabVIEW, s’affranchit de la dépendance du matériel en intégrant la notion de gestionnaire chargé dynamiquement en fonction de la configuration choisie.
L’opérateur définit en premier sa configuration matérielle et la mémorise. Il peut ensuite constituer son scénario d’évaluation en configurant ses essais. Après ces deux étapes de configuration, il peut lancer son scénario et effectuer ses mesures et ses traitements. L’opérateur peut, à tout moment, traiter des essais précédemment réalisés et afficher les résultats présentés sous forme de fichier HTML. Les traitements de données utilisent des matrices de grandes dimensions. Un traitement particulier permet de faire la synthèse d’une campagne d’essai et de générer un rapport HTML. En cas de remplacement de certains des moyens utilisés, l’opérateur a juste à modifier le fichier de configuration matérielle sans changer la configuration de ses essais ni de ses traitements.
La rapidité de la mise en oeuvre d’une campagne d’essais et la flexibilité du matériel et du logiciel sont des atouts majeurs.

Douze systèmes installés à terme

Le département TIS disposera à terme de douze systèmes d’essais PATSI qui équiperont deux laboratoires d’essais, un premier laboratoire dédié aux évaluations de gyromètres et de systèmes inertiels, un deuxième laboratoire dédié aux évaluations d’accéléromètres. Les interfaces des spécimens et des moyens d’essais sont différentes suivant les fabricants et évoluent avec les nouvelles technologies.
Pour pouvoir utiliser un nouveau matériel, il suffit d’intégrer une carte appropriée dans le châssis PXI et d’ajouter son gestionnaire dans le logiciel PATSI. L’instrumentation nécessaire est aussi amenée à s’étoffer. L’offre actuelle PXI répond à la majeure partie des besoins. Les traitements de base réalisés à ce jour vont aussi évoluer profondément, entre autres, par l’utilisation de la compatibilité avec MATLAB® de The MathWorks, Inc. offerte par LabVIEW.

Août 2007

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Alexis Nicaise
Lorin SA
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