La robotique et les microtechniques par l’exemple
Olivier LEHMANN// Mai 2013
Soudage laser de lunettes
Soudage laser de lunettes
Objectifs
 Souder toutes lunettes complètes
− 7 composants
− Cordons
− sur des surfaces complexes
− en face avant et arri...
Pré-acquis
 Simulation robotique des trajectoires
− Validation temps de cycle : <60s
− Validation atteignabilité
 Soudag...
Contraintes
 Maintenir les composants en relation pour le soudage
− Conception d’un posage « universel »
 Souder des pet...
Principe de la cellule
Soudage laser de lunettes
ROBOT
Chargement des composants
Déchargement de la lunette
OPERATEUR
Soud...
Changement de série
Soudage laser de lunettes
 Programmation et réglage du posage
hors ligne
 Recalage des trajectoires ...
Programmation hors ligne
Soudage laser de lunettes
 Pas de plan CAO
 Géométrie des composants mal maitrisée
 Scannage d...
Programmation hors ligne
Soudage laser de lunettes
 Principe
Origine
X
Y
Z
Trajectoire
Référentiel
pièce
Transformée outi...
Programmation hors ligne
Soudage laser de lunettes
 Modèle robot implanté
− Connaissance directe des points atteignables
...
Résultat
Soudage laser de lunettes
Insertion automatisée d’un fil dans une
aiguille de petite dimension
Objectif
 Démontrer la faisabilité d’insérer automatiquement un fil de 0.02mm
dans une aiguille ayant un perçage de 0.05m...
Contraintes
 Position du fil totalement aléatoire dans l’espace
 Très petite dimension des éléments
− Aiguille de chirur...
Etat de l’art
 Similaire à l’insertion de fibre optique
− Quelques solutions existent
− 2 manipulateurs à plusieurs ddl
−...
Solution retenue
 Robot 6 axes standard (pour les essais)
 Vision stéréoscopique de précision
− 2 caméras haute définiti...
Vision stéréoscopique
 2 caméras positionnées à ~90
− Permet de facilement travailler au centre
− Volume visible plus imp...
Vision stéréoscopique
 Calibration
− Méthode classique à mire non compatible avec les dimensions
− Aucune mire n’existe à...
Vision stéréoscopique
 Calibration
− Mise au point d’une méthode
spécifique
− Utilisation d’une sphère de
métrologie (rub...
Vision stéréoscopique
 Calibration
− Identification même en zone floue
d’une sphère
− Autant de mesure que l’on veut
− Pr...
Vision stéréoscopique
 Calibration
− Calibration 2D très précise
<0.01mm
− Bonne calibration 3D
Insertion automatisée d’u...
Les essais
 Séquence du robot
− Alignement grossier du fil et de
l’aiguille dans la zone de vision
− Rapprochement
− Alig...
Les essais
 Mouvement à la limite du robot
− Stick-slip
− Quasiment au pas mini des codeur
 Rigidité mécanique des camér...
Les essais
 Taux d’insertion au « premier coup »
− 70 à 80%
 Grâce à une vérification de l’insertion
− 100%
Insertion au...
Les essais
Insertion automatisée d’un fil dans une aiguille de petite dimension
 Détection :
− Détection d’insertion :
− ...
Résultats
Insertion automatisée d’un fil dans une aiguille de petite dimension
Polissage robotisé de produits de luxe
Enjeux de la robotisation
 Permettre aux entreprises :
− D’éviter une formation complexe et longue des polisseurs
− Plusi...
Objectifs fixés
 Machines innovantes de polissage
− Possibilité meilleure que les machines du commerce
− Forte intégratio...
Présentation de la cellule
 Cellule conçue par Buko
− Cellule conçue pour le polissage d’alliance
 Optimisation de la ce...
Moyen de programmation
 Chaine complète :du numérique au réel
− Réalisation des trajectoires robots en hors ligne depuis ...
Du numérique au réel
 Chaine complète :du numérique au
réel
− Chaine indispensable à la
rentabilité d’une telle cellule
−...
Conclusion
 Et après…
− Intégrer directement dans la cellule le contrôle de la pièce par des techniques
type déflectométr...
CEllule de Micro-ASSemblage multifonctionnelle
CEMIASS
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Robotique et Microtechniques par l’exemple

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Publié le

Auteur : Olivier LEHMANN, Besançon, France,
Réalisé lors du 6ème Atelier Microtechniques & Innovation de Minnovarc, les 29 et 30 mai 2013, La Chaux-de-Fonds, Suisse
Plus d'infos sur www.minnovarc.fr

Publié dans : Technologie
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Robotique et Microtechniques par l’exemple

  1. 1. La robotique et les microtechniques par l’exemple Olivier LEHMANN// Mai 2013
  2. 2. Soudage laser de lunettes Soudage laser de lunettes
  3. 3. Objectifs  Souder toutes lunettes complètes − 7 composants − Cordons − sur des surfaces complexes − en face avant et arrière − 50 lunettes/heure  Intégration dans une entreprise sans compétence roboticienne Soudage laser de lunettes
  4. 4. Pré-acquis  Simulation robotique des trajectoires − Validation temps de cycle : <60s − Validation atteignabilité  Soudage de tels composants déjà réalisé manuellement Soudage laser de lunettes
  5. 5. Contraintes  Maintenir les composants en relation pour le soudage − Conception d’un posage « universel »  Souder des petites séries − Changement rapide de série − Programmation des trajectoires en hors-ligne Soudage laser de lunettes
  6. 6. Principe de la cellule Soudage laser de lunettes ROBOT Chargement des composants Déchargement de la lunette OPERATEUR Soudage des composants Opérations en temps masqué Rappel : 50 lunettes/heure
  7. 7. Changement de série Soudage laser de lunettes  Programmation et réglage du posage hors ligne  Recalage des trajectoires le plus court possible Rappel : Petite série
  8. 8. Programmation hors ligne Soudage laser de lunettes  Pas de plan CAO  Géométrie des composants mal maitrisée  Scannage des trajectoires réelles(bras de mesure) •Trajectoires réalisées •Par un spécialiste process (non roboticien) •Pièces réèlles (Intégration des aléas de fabrication)
  9. 9. Programmation hors ligne Soudage laser de lunettes  Principe Origine X Y Z Trajectoire Référentiel pièce Transformée outil Robot Référentiel robot Trajectoire Interface Transformer les points appris par le bras en point compréhensible par le robot 6 axes (X,Y,Z,RZ,RX,RZ) vers (X,Y,Z,RZ,RY,RZ) Bras de mesure Apprendre la trajectoire En position et orientation 6 axes (X,Y,Z, RZ,RX,RZ) Cellule robotisée Exécuter la trajectoire
  10. 10. Programmation hors ligne Soudage laser de lunettes  Modèle robot implanté − Connaissance directe des points atteignables − Et de l’approche et du départ − Optimisation des postures robots − Optimise la précision du robot − Limitation des axes − Evite la casse de la fibre − Par enroulage − Par passage de la fibre sous le bras du robot
  11. 11. Résultat Soudage laser de lunettes
  12. 12. Insertion automatisée d’un fil dans une aiguille de petite dimension
  13. 13. Objectif  Démontrer la faisabilité d’insérer automatiquement un fil de 0.02mm dans une aiguille ayant un perçage de 0.05mm Insertion automatisée d’un fil dans une aiguille de petite dimension Perçage coaxial
  14. 14. Contraintes  Position du fil totalement aléatoire dans l’espace  Très petite dimension des éléments − Aiguille de chirurgie oculaire ou plastique Insertion automatisée d’un fil dans une aiguille de petite dimension
  15. 15. Etat de l’art  Similaire à l’insertion de fibre optique − Quelques solutions existent − 2 manipulateurs à plusieurs ddl − un à mouvement « grossier » − un à mouvement « fin » − Un système de vision mono ou bi caméra Insertion automatisée d’un fil dans une aiguille de petite dimension
  16. 16. Solution retenue  Robot 6 axes standard (pour les essais)  Vision stéréoscopique de précision − 2 caméras haute définition − objectifs à grand zoom − Un pixel=5µm  Retro-éclairage Insertion automatisée d’un fil dans une aiguille de petite dimension
  17. 17. Vision stéréoscopique  2 caméras positionnées à ~90 − Permet de facilement travailler au centre − Volume visible plus important et plus cohérent  Volume de travail : 10mm de côté Insertion automatisée d’un fil dans une aiguille de petite dimension
  18. 18. Vision stéréoscopique  Calibration − Méthode classique à mire non compatible avec les dimensions − Aucune mire n’existe à cette dimension − Difficulté de la voir des 2 caméras Insertion automatisée d’un fil dans une aiguille de petite dimension
  19. 19. Vision stéréoscopique  Calibration − Mise au point d’une méthode spécifique − Utilisation d’une sphère de métrologie (rubis) − Utilisation d’une table micrométrique XYZ Insertion automatisée d’un fil dans une aiguille de petite dimension
  20. 20. Vision stéréoscopique  Calibration − Identification même en zone floue d’une sphère − Autant de mesure que l’on veut − Précision de la table micrométrique Insertion automatisée d’un fil dans une aiguille de petite dimension
  21. 21. Vision stéréoscopique  Calibration − Calibration 2D très précise <0.01mm − Bonne calibration 3D Insertion automatisée d’un fil dans une aiguille de petite dimension
  22. 22. Les essais  Séquence du robot − Alignement grossier du fil et de l’aiguille dans la zone de vision − Rapprochement − Alignement fin − Recalage fin et insertion Insertion automatisée d’un fil dans une aiguille de petite dimension Prise de vues 1 Prise de vues 2 Prise de vues 3
  23. 23. Les essais  Mouvement à la limite du robot − Stick-slip − Quasiment au pas mini des codeur  Rigidité mécanique des caméras Insertion automatisée d’un fil dans une aiguille de petite dimension
  24. 24. Les essais  Taux d’insertion au « premier coup » − 70 à 80%  Grâce à une vérification de l’insertion − 100% Insertion automatisée d’un fil dans une aiguille de petite dimension
  25. 25. Les essais Insertion automatisée d’un fil dans une aiguille de petite dimension  Détection : − Détection d’insertion : − Insertion correcte : Images Horizontales : Images Verticales : & & = = − Insertion incorrecte fil à coté :− Insertion incorrecte fil plié :
  26. 26. Résultats Insertion automatisée d’un fil dans une aiguille de petite dimension
  27. 27. Polissage robotisé de produits de luxe
  28. 28. Enjeux de la robotisation  Permettre aux entreprises : − D’éviter une formation complexe et longue des polisseurs − Plusieurs mois voir année avant autonomie − De garder leur savoir-faire − D’avoir un polissage plus économique et plus maîtrisable techniquement
  29. 29. Objectifs fixés  Machines innovantes de polissage − Possibilité meilleure que les machines du commerce − Forte intégration du savoir-faire des polisseurs − Peu de compétences en robotique − Savoir-faire robotique intégré  Valider techniquement la faisabilité − Du polissage de finition (avivage) de pièces de formes complexes − Du contrôle de l’effort d’arrachement de la matière − Mesure de l’effort tangentiel et non normal  Trouver des solutions économiquement viables − Sur des petites séries − Pour les PME PMI − Sans connaissance robotique particulière
  30. 30. Présentation de la cellule  Cellule conçue par Buko − Cellule conçue pour le polissage d’alliance  Optimisation de la cellule pour pouvoir polir des pièces complexes Robot Poste de chargement/déchargement PâtePostes de polissage Poste d’émerisage Postes de polissage Postes de polissage
  31. 31. Moyen de programmation  Chaine complète :du numérique au réel − Réalisation des trajectoires robots en hors ligne depuis la CAO − Intégration du savoir faire du polisseur − Réalisation de la gamme
  32. 32. Du numérique au réel  Chaine complète :du numérique au réel − Chaine indispensable à la rentabilité d’une telle cellule − Changements de série fréquent sans une immobilisation trop importante − Facilité d’utilisation  Transfert des trajectoires vers le robot « réel »
  33. 33. Conclusion  Et après… − Intégrer directement dans la cellule le contrôle de la pièce par des techniques type déflectométrie − Pour pouvoir automatiquement: − En fonction de la qualité de la pièce brute à polir, modifier les consignes d’effort − Vérifier en fin de cycle la qualité pour éventuellement repolir certaines zones − Nécessite d’intégrer le nettoyage dans le cycle (vapeur sêche, US, etc…) Défaut
  34. 34. CEllule de Micro-ASSemblage multifonctionnelle CEMIASS
  35. 35. Vidéo de présentation

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