Casi applicativi

CAM2 Laser Tracker integrato nell’acceleratore di particelle di ESS Bilbao

CAM2 Laser Tracker integrato nell’acceleratore di particelle di ESS Bilbao

CAM2 Laser Tracker integrato nell’acceleratore di particelle di ESS Bilbao

Ricerca/Allineamento –  ESS Bilbao è un istituto tecnico-scientifico che sta realizzando il primo acceleratore lineare ad alta densità in Spagna. Si tratta del più importante progetto scientifico in corso nel Paese Basco, e di un importante modello europeo per la tecnologia inerente gli acceleratori di particelle. Il CAM2 Laser Tracker ION, che è integrato nell’intero sistema dell’acceleratore, è diventato uno strumento essenziale di questo ambizioso progetto. Al momento è la soluzione indispensabile a fornire misurazioni metrologiche e per allineare l’acceleratore con la massima precisione in 3D.

Immagine dell’acceleratore di particelle di ESS Bilbao

Il CAM2 Laser Tracker ION è un sistema portatile di misura che utilizza un raggio laser per misurare le coordinate 3D di grandi componenti, apparecchiature e macchine per mezzo di un retroriflettore sferico montato (SMR). Lo ION ha un volume di misura di 110 m e utilizza il sistema aADM (agile Absolute Distance Measurement), il più rapido sistema per calcolare una posizione in 3D in tempo reale. 

Presso ESS Bilbao questo prodotto CAM2 è integrato nell’intero sistema dell’acceleratore per misurare i componenti e le parti meccaniche dell’acceleratore e per allineare tutte le sue sezioni. Oltre a effettuare misurazioni rapide, il CAM2 Laser Tracker ION può eseguire scansioni delle superfici. È indispensabile mantenere la precisione a lunghe distanze dal target oggetto della misurazione, e per farlo è necessario un dispositivo con queste caratteristiche.

Carlos Martínez de Marigorta spiega: “L’acceleratore di particelle ha diverse applicazioni, per esempio in radiobiologia (lo studio dell’effetto delle radiazioni su campioni biologici), materiali (materiali strutturali in impianti di fusione), componenti elettronici (settore aerospaziale), ecc. Per quanto riguarda le applicazioni nel settore della generazione di neutroni, quelle principali sono i laboratori che lavorano con la diffusione dei neutroni (usati dalla comunità scientifica e industriale) e il tempo di volo dei neutroni.” Egli inoltre sostiene che il CAM2 Laser Tracker è un sistema essenziale in qualsiasi acceleratore per poter allineare i componenti.

Come si evince dalla Figura 1, il CAM2 Laser Tracker ION e il suo potente software sono utilizzati per l’allineamento delle diverse pale (segmenti che compongono questo particolare componente) del prototipo del Radio-Frequency Quadrupole (RFQ). Questo componente accelera e mette a fuoco il “grappolo” o gruppo di protoni grazie alla differenza di potenziale creata dalle pale.

In questa applicazione il CAM2 Laser Tracker ION viene impiegato per effettuare misurazioni in vari punti delle diverse pale dell’RFQ in modo da controllare la differenza di posizione tra di esse (tutte le pale devono essere allineate), poiché la differenza tra le pale non può essere superiore a pochi micron.

Per effettuare tale controllo, il Laser Tracker viene spostato in un’altra posizione e vengono effettuate nuovamente le misurazioni negli stessi punti di ogni pala in cui erano state effettuate in precedenza. I risultati devono essere identici (Figura 2).

Il componente di acciaio visibile nella Figura 1 è il prototipo dell’RFQ, composto da quattro segmenti (superiore, destro, sinistro, inferiore) chiamati pale. Il Laser Tracker viene utilizzato per allinearle in modo che nessuna delle pale fuoriesca rispetto alle altre in nessuno dei loro piani.

Il Laser Tracker esegue la misurazione emettendo un raggio laser riflesso da un retroriflettore (un SMR di 0,5’ in questo caso), il che significa che la posizione viene misurata con un’elevata precisione.

L’immagine presente nella Figura 2 è presa dal software utilizzato per eseguire i calcoli, che evidenzia a livello grafico il lavoro svolto sull’RFQ (in questo caso) e la posizione del Laser Tracker in una situazione reale. Questo software avanzatovisualizza icone che assomigliano ai dispositivi (Laser Tracker, bracci di misura, ecc.) per facilitare il riconoscimento di ognuno di essi. La rappresentazione in 3D delle parti può essere importata in qualsiasi tipo di formato di progettazione.

Figura 2. Immagine del Software di misura   Figura 2. Immagine del Software di misura    

– 4 BUONI MOTIVI –
Carlos Martínez de Marigorta, Accelerating Structures Group presso ESS Bilbao.

Tecnologia: aggancia i target anche se sono in movimento; non è necessario passare dal sistema ADM a IFM (interferometro).
Precisione e range: gli errori cumulativi rappresentano un rischio quando si eseguono misurazioni su lunghe distanze. Il sistema CAM2 consente di effettuare tali misurazioni con la massima precisione.
Smart warm-up: riduce il tempo di stabilizzazione al fine di minimizzare l’impatto dei cambi di temperatura iniziali sulle misurazioni.
Laser ad attivazione istantanea: il tubo laser non necessita di riscaldamento.

IN SINTESI
Il prodotto CAM2 ha vinto una gara pubblica con altri produttori. Il CAM2 Laser Tracker ION ha soddisfatto tutte le aspettative in materia di massima precisione in 3D, misurazione rapida e semplice, capacità di scansione, convenienza economica, buon rapporto qualità/prezzo, dimensioni compatte, leggerezza e altri innumerevoli benefit.

ESS Bilbao
ESS Bilbao è un centro di ricerca multidisciplinare indipendente molto noto e stimato in Europa e specializzato in tecnologie per acceleratori ad alta potenza. L’istituto tecnico-scientifico sviluppa, costruisce e testa complessi sistemi tecnici necessari per acceleratori di protoni e/o per le loro applicazioni.
Il laboratorio sarà utilizzato per progettare, sviluppare e creare i prototipi dei componenti e degli strumenti in tutte le infrastrutture scientifiche in cui è coinvolto. Con i suoi 60 dipendenti, ESS Bilbao rappresenta attualmente il più importante progetto scientifico nel Paese Basco.
Finanziato da entrambi gli enti amministrativi pubblici, il governo basco e il governo centrale, il progetto dispone di un budget di 180 milioni di euro. ESS Bilbao sta aumentando la capacità scientifica/tecnologica di molte aziende della zona, fornendo loro un vantaggio competitivo mai raggiunto in precedenza.

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