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Robotique et Microtechniques par l’exemple
Le document traite de l'intégration de la robotique dans des processus industriels, notamment le soudage laser de lunettes et l'insertion automatisée de fils dans des aiguilles, mettant en avant la programmation hors ligne et les défis techniques. Il aborde également les enjeux de la robotisation pour le polissage de produits de luxe, soulignant l'importance de conserver le savoir-faire des artisans tout en améliorant l'efficacité. Enfin, il présente des solutions innovantes pour surmonter les contraintes de taille et de précision des éléments manipulés.
Robotique et Microtechniques par l’exemple
- 1. La robotique etles microtechniques par l’exemple Olivier LEHMANN// Mai 2013
- 2. Soudage laser delunettes Soudage laser de lunettes
- 3. Objectifs Souder touteslunettes 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. Pré-acquis Simulation robotiquedes trajectoires − Validation temps de cycle : <60s − Validation atteignabilité Soudage de tels composants déjà réalisé manuellement Soudage laser de lunettes
- 5. Contraintes Maintenir lescomposants 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. Principe de lacellule 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. Changement de série Soudagelaser de lunettes Programmation et réglage du posage hors ligne Recalage des trajectoires le plus court possible Rappel : Petite série
- 8. Programmation hors ligne Soudagelaser 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. Programmation hors ligne Soudagelaser 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. Programmation hors ligne Soudagelaser 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. Résultat Soudage laser delunettes
- 12. Insertion automatisée d’unfil dans une aiguille de petite dimension
- 13. Objectif Démontrer lafaisabilité 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. Contraintes Position dufil 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. 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. Solution retenue Robot6 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. Vision stéréoscopique 2caméras 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. 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. 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. 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. Vision stéréoscopique Calibration −Calibration 2D très précise <0.01mm − Bonne calibration 3D Insertion automatisée d’un fil dans une aiguille de petite dimension
- 22. Les essais Séquencedu 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. Les essais Mouvementà 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. Les essais Tauxd’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. Les essais Insertion automatiséed’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. Résultats Insertion automatisée d’unfil dans une aiguille de petite dimension
- 27. Polissage robotisé deproduits de luxe
- 28. Enjeux de larobotisation 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. Objectifs fixés Machinesinnovantes 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. Présentation de lacellule 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. 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. Du numérique auréel 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. 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. CEllule de Micro-ASSemblagemultifonctionnelle CEMIASS
- 35.