ME 1.1. Licence Professionnelle Automatisme et Robotique. Session Amiens. Fabio MORBIDI

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1 ME 1.1 Licence Professionnelle Automatisme et Robotique Session Amiens Fabio MORBIDI Laboratoire MIS Équipe Perception et Robotique Université de Picardie Jules Verne fabio.morbidi@u-picardie.fr

2 Organisation du cours Date matin - après midi CM TD Contrôle Lieu 15 oct matin X Promeo 29 oct matin X Promeo 10 déc matin X X Promeo 11 déc matin DS Promeo 28 jan matin TP1 Dpt. EEA 11 fév matin TP2 Dpt. EEA 10 mar matin & a.m. X TP3 Dpt. EEA Matin: 8h30-12h15, pause 10h15-10h30 Après midi: 13h15-17h00, pause 15h15-15h30 2

3 Plan du cours Introduction Caractéristiques des robots (charge, volume de travail, répétabilité, masse, coût, etc.) Gammes de robots et secteurs d activités Les baies de commandes (structure de base, modes de marche), le pupitre mobile et ses fonctions Les cartes d entrées/sorties et communication Espace articulaire et opérationnel Les différentes systèmes d axes et repères Étude d une cellule spécifique de soudage par points [TDs] 3

4 Modèle géométrique direct: robot anthropomorphe a 3 O 0 a 2 θ 2 θ 3 θ 1 Remarques: Le robot anthropomorphe correspond à un robot planaire à 2 segments avec une rotation supplémentaire autour d un axe du plan L origine du repère 0 est située à l intersection des axes z 0 et z 1 Les axes z 1 et z 2 sont parallèles 4

5 Modèle géométrique direct: robot anthropomorphe Segment a i α i d i θ i 1 0 π/2 0 θ 1 2 a θ 2 3 a θ 3 Paramètres de DH Nous avons 3 articulations rotoïdes La 1ère transformation est: [ ] A 0 Rz (θ 1 )R x (π/2) (θ 1 )= = cos θ 1 0 sinθ 1 0 sin θ 1 0 cos θ

6 Modèle géométrique direct: robot anthropomorphe Pour les deux articulations rotoïdes restantes (2 et 3): A i 1 A i 1 i (θ i ) 1 (θ i )= cos θ i sin θ i 0 a i cos θ i sin θ i cos θ i 0 a i sin θ i , i {2, 3} Conclusion: T 0 3(q) =A 0 1 A 1 2 A 2 3 = c 1 c 23 c 1 s 23 s 1 c 1 (a 2 c 2 + a 3 c 23 ) s 1 c 23 s 1 s 23 c 1 s 1 (a 2 c 2 + a 3 c 23 ) s 23 c 23 0 a 2 s 2 + a 3 s où q =[θ 1,θ 2,θ 3 ] T et c 1 =cosθ 1,s 1 = sin θ 1 c 23 = cos(θ 2 + θ 3 ),s 23 = sin(θ 2 + θ 3 ) 6

7 Plan du cours Introduction Caractéristiques des robots (charge, volume de travail, répétabilité, masse, coût, etc.) Gammes de robots et secteurs d activités Les baies de commandes (structure de base, modes de marche), le pupitre mobile et ses fonctions Les cartes d entrées/sorties et communication Espace articulaire et opérationnel Les différentes systèmes d axes et repères Étude d une cellule spécifique de soudage par points [TDs] 7

8 Cellule de soudage par points Étude de cas 8

9 Techniques de soudage robotisées 1 - Soudage au laser Le soudage au laser est utilisé pour l'assemblage de pièces devant être effectué avec une grande vitesse, une forme de cordon étroite et svelte, et une déformation thermique minime Cordon de soudure Le soudage au laser offre de grands avantages pour la production de lots de taille moyenne ou importante 2 - Soudage à l'arc sous protection gazeuse Le soudage à l'arc sous protection gazeuse est un procédé de soudage à l'arc avec lequel le fil de soudage est amené de façon automatique Le métal liquide au point de soudage est protégé contre l'oxydation par certains gaz Le soudage à l'arc (s.a.) sous protection gazeuse comprend: Le s.a. avec fil-électrode en atmosphère gazeuse (MSG) Le s.a. en atmosphère inerte (TIG) Le s.a. de plasma Le s.a. à hydrogène atomique Le s.a. magnetic (KUKA): Ce procédé permet d'assembler des profils creux ayant des épaisseurs allant jusqu'à 10 mm 9

10 3 - Soudage laser hybride Techniques de soudage robotisées Le principe du soudage laser hybride permet de combiner les avantages du soudage au laser avec ceux du soudage à l'arc sous protection gazeuse Un rayon laser passant en premier réchauffe la surface de la pièce jusqu'à ce qu'elle atteigne la température d'évaporation. Il provoque ainsi une pénétration profonde et étroite Il est suivi par un arc créant un large foyer. Ceci permet d'obtenir une petite zone affectée thermiquement mais une plus grande pénétration à la racine Direction du mouvement 10

11 4 - Soudage sous poudre Techniques de soudage robotisées Le soudage sous poudre dispose de la puissance de fusion la plus élevée lors du procédé de soudage par fusion et permet ainsi d'atteindre des vitesses très élevées Grande qualité de cordon du point de vue métallurgique, mécanique et technologique Absence d'émanations grâce au recouvrement de l'arc et du bain de fusion avec la poudre ou des scories L'efficacité de ce procédé joue en faveur de cordons longs et de tôles plus épaisses, c'est pourquoi il est prédestiné pour de nombreuses applications dans le domaine des constructions métalliques, de conteneurs et de véhicules utilitaires 11

12 Techniques de soudage robotisées 5 - Soudage par friction linéaire Le soudage par friction linéaire fonctionne de façon similaire à celle du soudage par friction rotative classique Un composant est fixé pendant que l'autre se déplace à grande vitesse, ce qui permet d'assembler les pièces Mouvement Force Force Tôle 1 Tôle 2 12

13 6 - Soudage par points Techniques de soudage robotisées Le soudage par points est un type de soudage par résistance lors duquel l'utilisation de chaleur et de force, soude les matériaux les uns avec les autres Avec le soudage par point, un bon contact doit être créé entre les tôles à souder. Ceci exige de grandes forces générées avec les électrodes de la pince de soudage par points Un courant est envoyé à travers le point de jonction. Ce courant réchauffe le matériel à cet endroit pour finalement le porter à fusion. Ensuite, le courant est coupé pour que le point de soudage durcisse. Afin de garantir la solidité du point de soudage, la pression mécanique doit être maintenue pendant cette opération Exemple de pince de soudage d un robot 13

14 7 - Soudage à la molette Techniques de soudage robotisées Le soudage à la molette est un procédé de soudage par résistance issu directement du soudage par points Les électrodes sont développées en tant que molettes en cuivre Par points À la molette Les molettes circulant au dessus et en-dessous des tôles à souder les poussent les unes contres les autres et transmettent simultanément le courant de soudage Le soudage à la molette se limite à l'assemblage de fines tôles Contrairement au soudage par points, le soudage à la molette est un procédé continu, du moins en ce qui concerne le mouvement relatif de l'électrode et de la pièce Les points de soudage sont générés par des impulsions de courant. Plus la fréquence des impulsions est élevée, plus les points de soudage sont proches les uns des autres Molette Si le courant de soudage circule sans interruption, il est également possible de créer des soudures étanches 14

15 Étude d une cellule de soudage par points Manipulateur cylindrique (RPP) avec pince de soudage d 3 Tôles à souder P A P D P B P C d 2 Le coordonnées des quatre points à souder dans le repère de la base sont [m]: d 1 z 0 θ 1 x 0 y 0 p 0 A p 0 B p 0 C p 0 D =[ 0.1, 0.8, 1.5]T =[ 0.05, 0.8, 1.5]T =[0.05, 0.8, 1.5]T =[0.1, 0.8, 1.5]T Cellule de soudage But: trouver le coordonnées des quatre points dans le repère de la pince du robot 15