Cadre COMMENT TIRER BENEFICE DES SYSTEMES ROBOTISES. Yash Khandhia, Wilfrid Baroche, Dominique Humblot - AC&E

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1 COMMENT TIRER BENEFICE DES SYSTEMES ROBOTISES Yash Khandhia, Wilfrid Baroche, Dominique Humblot - AC&E Résumé Abstract Cet article présente une approche nouvelle et innovante de simulation et de programmation hors-ligne de cellules robotisées de Contrôle Non Destructif (CND). Cette méthode hautement interactive assure des temps de cycle optimaux, des trajectoires précises sans collisions et nécessite peu de connaissances robotiques. This article describes a new and innovative approach for simulating and offline programming robotized cells for Non Destructive Inspection (NDI). This highly interactive method gives optimal cycle times precise collision-free trajectories and does not need any robotics expertise. Cadre Montée en puissance des composites 1 La filière Composites Aéronautiques est encore modeste : 50 acteurs référencés au GIFAS, mais l évolution de la part des composites dans les programmes aéronautiques est impressionnante: 25% dans l A380 50% dans l A350XWB et le Boeing 787. Les composites s imposent dans de nouveaux secteurs : Safran a ainsi inauguré le mois dernier une usine pour fabriquer des aubes de moteurs à partir de fibres de carbone tissées en 3D. Dans le même temps, les industriels multiplient leurs capacités de production (x 4 en 3 ans pour Duqueine) ou automatisent les process de production d usines récentes (Daher). Ingénierie Cellule Darmstadt 1 Source Usine Nouvelle 3367 du 6/3/14 COFREND DAYS 2014 page 1 / 8 Conférence : JE.2.C.1

2 COMMENT TIRER BENEFICE DES SYSTEMES ROBOTISES Le CND en production Le CND peut représenter 7% du coût de fabrication et un cycle de contrôle peut durer jusqu à 3 jours 2. Et dans de nombreux cas, le contrôle doit être fait sur chaque pièce produite. De plus, le besoin de précision de l exécution du contrôle (vitesse, distance, angle, ) est confronté à la complexité des géométries des pièces, à leur taille et à l encombrement de l environnement (câbles, outillages, milieu ). Le contrôle manuel est donc exclu dans de nombreux cas, et les cellules cartésiennes ne sont souvent pas assez flexibles, peu adaptées ou trop lentes. C est donc vers les cellules robotisées que les industriels se tournent de plus en plus pour les applications les plus pointues. Cellule robotisée L utilisation de robots pour le CND a des avantages et des inconvénients : Les avantages principaux des cellules robotisées sont : L exécution de contrôles sur des pièces complexes L optimisation des trajectoires par rapport aux contraintes du process Les inconvénients sont liés à la programmation manuelle : Difficulté de programmer le ou les robots à la boite à bouton Besoin de pièce de production pour l apprentissage Prise en compte des axes externes supplémentaires Programmation des Entrées-Sorties et des synchronisations. La meilleure rentabilisation d un tel investissement coûteux passe par l utilisation de moyens informatiques complémentaires pour : programmer le contrôle, générer les programmes de commande de la cellule, dégauchir les pièces, remonter les résultats de contrôle sur la CAO. Saclay Cellule GERIM 2 François Lagier, directeur Equipements et Services Astrium (Usine Nouvelle 3139 du 19/3/09) COFREND DAYS 2014 page 2 / 8 Conférence : JE.2.C.1

3 Mise en oeuvre COMMENT TIRER BENEFICE DES SYSTEMES ROBOTISES Généralités La mise en œuvre de la cellule robotisée au moyen de l outil de simulation robotique se décline en trois phases: Phase Avant-projet Mise en production Production Description Conception de la cellule réelle à partir des hypothèses validées en virtuel Conformité de la cellule virtuelle par intégration des caractéristiques de la cellule réelle et du process Programmation des contrôles Avant-Projet Choix des dispositifs En tenant compte des gabarits des pièces prévues et de l environnement de l atelier, la simulation permet de valider des choix structurant, tels que les longueurs de bras robot, l utilisation d une table tournante ou d un positionneur. Evaluation des temps de cycle La simulation permet également de choisir entre différentes implantations en fonction des temps de cycle et de trouver les meilleures positions relatives du robot et de la pièce. Ceci permet d estimer la productivité de l équipement. Ingénierie Cellule St Médard COFREND DAYS 2014 page 3 / 8 Conférence : JE.2.C.1

4 Mise en Production COMMENT TIRER BENEFICE DES SYSTEMES ROBOTISES Conception de la cellule virtuelle La cellule virtuelle doit correspondre au plus près à la cellule réelle : Dimensions et positionnements, y compris les outillages et les éléments de sécurité Lois de vitesse et accélération, cinématiques directe et inverse, Connexion logique des entrées-sorties. Intégration des règles process Chaque procédé de contrôle induit des contraintes spécifiques qui doivent être prises en compte : Balayage continu au dessus de la surface ou arrêt sur des positions au moment de la prise de mesure Distance à la surface et angle d incidence, angle de réfraction (procédés laser) Distance constante entre la source et le récepteur (tomographie X-ray) De plus, il faut réaliser des Menus Utilisateur dédiés Au process, A la cellule. Postprocesseurs L envoi des informations au(x) contrôleur(s) du (des) robot(s) se fait par l intermédiaire d un post-processeur qui prend en compte la gestion des commandes de l outil de contrôle et son logiciel d exploitation la gestion des entrées-sorties et les connexions avec l ensemble des dispositifs de la cellule la synchronisation éventuelle entre deux robots Innovations Cellule MITO Nantes COFREND DAYS 2014 page 4 / 8 Conférence : JE.2.C.1

5 Production COMMENT TIRER BENEFICE DES SYSTEMES ROBOTISES Généralités En production, la programmation hors-ligne du contrôle d une pièce passe par les étapes suivantes : Etape Création des points Génération du programme dans la cellule virtuelle Validation Export vers la cellule réelle Statut Choix alternatifs Obligatoire Obligatoire Obligatoire Création des points Il y a 3 façons de créer les points de contrôle : Dans le logiciel de simulation robotique directement (méthode classique) Dans le logiciel de contrôle, puis export vers le logiciel de simulation (en cours d industrialisation) Dans le logiciel de CAO, comme entité STEP AP242 (en devenir chez les industriels) Génération du programme La génération du programme tient compte des paramètres suivants : Paramètres Caractéristiques géométriques de la pièce Stratégies de déplacement Règles métier Description Raidisseurs Trous Axes de symétrie Arrêt sur les points de contrôle Contrôle à la volée Recouvrement des mesures Innovations Cellule Getafe COFREND DAYS 2014 page 5 / 8 Conférence : JE.2.C.1

6 COMMENT TIRER BENEFICE DES SYSTEMES ROBOTISES Validation Le programme terminé, le logiciel va fournir des informations importantes telles que : o Couverture o Temps de cycle Le logiciel pourra également proposer d autres positions relatives de la pièce et de la cellule pour par exemple : Améliorer les temps de cycle Minimiser les débattements du bras du robot, S écarter plus des zones potentielles de collision. Export Quand le programme est validé, le logiciel génère le programme à télécharger sur les différentes armoires de commande de la cellule, en incluant : o Paramètres d exécution, o Synchronisation des dispositifs, o Habillage du programme Innovations Cellule LUCIE Nantes COFREND DAYS 2014 page 6 / 8 Conférence : JE.2.C.1

7 Conclusion COMMENT TIRER BENEFICE DES SYSTEMES ROBOTISES Généralités Dans cette section, nous décrivons : Le logiciel CimStation La solution CimStation NDI, Les facteurs de réussite du projet, Le futur de l application, AC&E CimStation CimStation est une suite logicielle de simulation et de programmation hors-ligne de robotique et de machines complexes. CimStation a été développé depuis 25 ans pour des solutions de soudage, peinture, mesure, manipulation, avec des grands clients industriels (EADS, Boeing, Ford, Zeiss, Nissan, PSA ) les principaux fournisseurs de robots (ABB, Kuka, Comau, Adept, Fanuc ) CimStation NDI CimStation NDI est la solution applicative pour le CND de la suite logicielle CimStation Comme nos autres solutions, la solution NDI évolue constamment pour accompagner nos clients et partenaires. Les facteurs de réussite Le logiciel de simulation et de programmation hors-ligne d une cellule robotisée est à l intersection de 3 mondes : Les robots et les cellules robotisées, Les outils du contrôle, logiciels et matériels, Les utilisateurs Les utilisateurs sont choisis pour leurs compétences métier et ne sont pas roboticiens. C est donc au logiciel de : Simplifier l import des données géométriques et technologiques, Maîtriser le métier du contrôle, Automatiser tous les aspects robotiques, Favoriser l optimisation des programmes de contrôle. Le futur Le futur c est en particulier : le retour des points mesurés pour une cartographie précise sur le modèle CAO, l interaction en temps réel entre le robot réel et le robot simulé : o rajout de morceaux de trajectoire avec la boite à boutons o prise en compte d éléments non décrits dans la cellule virtuelle o COFREND DAYS 2014 page 7 / 8 Conférence : JE.2.C.1

8 COMMENT TIRER BENEFICE DES SYSTEMES ROBOTISES AC&E AC&E est un leader reconnu pour la simulation en conception et en production. La simulation en production inclut en particulier : Logiciel CimStation Robotics SoftMachine StruCim Digital Workcell Description Simulation et programmation hors-ligne de cellules robotisées Simulation de machines complexes, pour des applications de rivetage, de drapage, d enroulement filamentaire ) Automatisation du soudage laser ou plasma de longues structures, par exemple dans le génie civil Conception et programmation de cellules de pick and place Fondé en 1987, AC&E est installé sur le Campus SciTech de Daresbury, Cheshire, UK et a des filiales aux Etats-Unis et en France. Ses principaux partenaires technologiques sont entre autres NAFEMS, North West Aerospace Alliance, Holometric Technologies, Zeiss, Comau, Adept, Ingersoll, Parmi ses grands clients : Boeing, Spirit, BAE Systems, Lockheed-Martin, Nissan, Airbus, Contacts France : Wilfrid Baroche : wilfrid.baroche@acel.co.uk +33 (0) Parc Saint Christophe, 10 avenue de l'entreprise CERGY-PONTOISE Cedex Worldwide : Yash Khandhia : yash.khandhia@acel.co.uk +44 (0) Vanguard House SciTech Daresbury Daresbury CheshireWA4 4AB UK COFREND DAYS 2014 page 8 / 8 Conférence : JE.2.C.1