LabVIEW teste un mécanisme de pointage d'un avant-projet de satellite d'observation de la Terre

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Banc d'essais du mécanisme de pointage d'un avant-projet de satellite d'observation de la Terre

Author(s):
Gabriel Pont - CNES
E. Lorigny - CNES

Industry:
ATE/Instrumentation, Research, Industrial Controls/ Devices/ Systems, Aerospace/Avionics

Products:
Data Acquisition, Serial, Instrument Drivers/IVI, Multifunction DAQ, Instrument Connectivity, LabVIEW, GPIB

The Challenge:
Piloter un banc d'essais d'un mécanisme dédié à un projet de satellite d'observation de la Terre.

The Solution:
Développer un logiciel de commande/acquisition convivial et évolutif à l’aide de LabVIEW et de matériel d’acquisition de données.

Le CNES (Centre National d'Etudes Spatiales) est l'agence française de l'espace. À ce titre, il participe à la définition des futurs programmes français d'observation de la Terre, comme il l'a fait pour la famille des satellites SPOT. Dans le cadre d'un avant-projet de satellite d'observation de la Terre, le département Mécanismes du CNES, à Toulouse, a été amené à concevoir et tester un mécanisme de pointage destiné à pivoter l'ensemble du système de prise de vue. Le but de ce pivotement est de pouvoir, sur demande, basculer la ligne de visée dans l'axe Est-Ouest, le basculement Nord-Sud étant réalisé par le pivotement d'un miroir.

Les principaux objectifs du banc d'essais développé sont d'évaluer les efforts induits sur le satellite par les mouvements de l'ensemble de prise de vue, les temps minimum de stabilisation de l'ensemble suite à un basculement et d'en retirer les lois de pilotage optimales du moteur.

Mise en oeuvre
Le banc d'essais est constitué du motoréducteur sur lequel est monté un modèle représentatif en masses, inerties et raideurs, de l'ensemble de prise de vue du projet (sur la photo, il s'agit de la partie supérieure constituée de barres et de lests) et de divers capteurs. Le tout est placé sur un marbre pouvant être activement découplé des vibrations sismiques.
Les données à acquérir proviennent :

• d'une table de mesure d'efforts sur laquelle est monté le système et qui permet de mesurer les efforts perturbateurs (notamment le couple de réaction) que les mouvements de l'ensemble vont créer sur le satellite (8 voies analogiques).
• d'un codeur optique 21 bits qui permet de suivre les mouvements de l'ensemble (24 voies numériques).
• d'un capteur de déplacement ultrasensible permettant d'évaluer les temps de stabilisation de l'ensemble (une voie analogique).

Les commandes à fournir sont le pilotage du moteur pas à pas par l'intermédiaire d'une interface de commande permettant de générer des micropas (liaison série) ou bien le pilotage du moteur par l'intermédiaire d'un générateur de courant afin de déterminer le courant de démarrage minimal, tout au long des essais (GPIB). Le système mis en place est composé d'un PC sous Windows NT, équipé de LabVIEW 5.0, de cartes d'acquisition et d'une carte GPIB. Lors d'un test, le PC ordonne à la carte d'interface moteur (ou au générateur de courant) le mouvement à réaliser. L'acquisition synchronisée des deux cartes d'acquisition est déclenchée par un trigger en début de mouvement et se poursuit jusqu'à la fin de la stabilisation. Les données issues des mesures sont traitées, affichées à l'écran et enregistrées. L'utilisateur peut alors retraiter les données à l'aide d'un autre logiciel ou, par exemple, intégrer les efforts perturbateurs mesurés dans un modèle complet de satellite. On peut alors évaluer l'impact d'un mouvement de l'ensemble de prise de vue sur le système de contrôle d'attitude et d'orbite (SCAO) du satellite.

Les essais de caractérisation sont aujourd'hui terminés et ont été concluants. Une modification du logiciel a été réalisée afin de procéder à un essai de durée de vie du mécanisme sous vide. Des mouvements aléatoires sont commandés et on évalue, au cours de l'essai, l'évolution du courant de démarrage minimal et de l'erreur entre la position commandée et la position effectivement atteinte. Ceci permet de quantifier l'usure du mécanisme.

Pourquoi LabVIEW ?
LabVIEW est utilisé au département Mécanismes du CNES depuis plusieurs années pour divers types de bancs d'essais (essais de caractérisation, de durée de vie...). Des modules de base (pilotage d'un moteur pas à pas, acquisition d'un codeur 21 ou 24 bits...) ont été développés et permettent aujourd'hui de concevoir rapidement la partie logicielle d'un banc d'essais en associant les modules nécessaires.

Mars 2000

Author Information:
For more information on this Case Study, contact:
Gabriel Pont
CNES
Département Mécanismes CNES
Toulouse 31400
France
Tel: 05 61 28 25 31
gabriel.pont@cnes.fr

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