PLAN DE COURS Hiver 2011

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1 PLAN DE COURS Hiver 2011 GMC Fabrication assistée par ordinateur Informations générales Crédits : 3 Temps consacré : Mode d'enseignement : Présentiel Site Web : Intranet Pixel : Enseignant(s) : Curodeau, Alain alain.curodeau@gmc.ulaval.ca Responsable : à déterminer Description sommaire Automatisation de la fabrication. Machines-outils à commande numérique: technologies, langages machines (code G) et conversationnels, cellules de fabrication et applications. Prototypage rapide. Intégration et liens CFAO. Robotique industrielle: technologie des robots, langages (..., KAREL), cellules robotisées. Systèmes de fabrication automatisés: technologie des capteurs et des automates programmables, programmation en GRAFCET, LADDER. Des laboratoires d'usinage sur MOCN pour la programmation manuelle et simulée, de robotique pour l'assemblage et de systèmes de fabrication pilotés par automate. Un projet final sur une technologie de fabrication automatisée. Horaire et disponibilités Cours en classe : Mardi 08h30 à 10h20 PLT-2341 Mercredi 08h30 à 10h20 PLT-2704 Objectifs Fondement de la fabrication automatisée. Machines-outils à commandes numériques: technologies et caractéristiques, gammes d'usinage et programmation en langage machine (code G & macroprogrammation), programmation dans un environnement intégré: liens CAO-FAO, APT. Programmation (GRAFCET, Diagramme échelon «Ladder») des automates programmables industriels (API), pour contrôler un environnement automatisé. Simulation et pilotage de systèmes de fabrication automatisée et intégration dans une cellule de fabrication pour applications diverses. Robotique industrielle appliquée à la fabrication: technologies des robots, langages de programmation, programmation en langage Karel, intégration dans une cellule robotisée pour assemblage, 1/11

2 manipulation et autres. Étude des technologies de prototypage rapide appliquée au développement de produit. Planification et justification économique de systèmes automatisés de fabrication. Des laboratoires de programmation CFAO et d'usinage sur machine-outil à commandes numériques, de robotique appliquée à des problèmes d'assemblage, de simulation et pilotage par API de cellules flexibles de fabrication, de démonstration d'un procédé de prototypage rapide sont prévus dans le cours. Objectifs spécifiques Généraux: - Familiariser l'étudiant(e) avec les notions d'automatisation semi-rigide et flexible, appliquées à la fabrication de produits mécaniques. - Confronter l'étudiant(e) aux problèmes de planification, de mise en oeuvre et d'utilisation de systèmes de fabrication assistée par ordinateur. Spécifiques: Au terme du cours, l'étudiant(e) devrait: - être capable d'opérer, de programmer, d'interfacer et d'appliquer des robots ou machines-outils à commandes numériques à des tâches en fabrication; - pouvoir concevoir et planifier l'implantation de systèmes de fabrication automatisée; - connaître les moyens et logiciels existants d'intégration de la fabrication tels que la planification des procédés par ordinateur, les liens CAO-FAO, ou la communication par réseaux locaux; - être capable d'évaluer les coûts et bénéfices des différentes techniques d'automatisation de la fabrication. Déroulement du cours 2/11

3 Trimestre hiver 2009 Cours: Mardi 10h30 salle 2765 Pav. Pouliot Mercredi 10h30 salle 2700 Pav. Pouliot Laboratoire: Locaux et horaire à définir au début du trimestre Jour Description du cours Dépannage Labo. 13 Jan. Introduction au cours.formation des équipes de laboratoire Aucun 14 Jan. 1.Fondements de l'automatisation.préparation labo #1.Niveaux et types d'automatisation 2. MOCN et leur programmation: 20 Jan. 21 Jan..Technologie des MOCN.terminologie, précision, contrôle 3. Intégration de la fabrication:.cao/fao et aide à la programmation.préparation labo #1.Exercice dirigé MasterCam #1.1 Démo, Mori Seiki, Hurco, MasterCam, et présentation de votre concept Introduction aux logiciel CFAO 27 Jan. 28 Jan. Modélisation pour l'usinage.programmation en langage machine Utilisé pour le cours #1.2 Simulation des séquences d'usinage de vos pièces 3 Fév. 4 Fév. 10 Fév. 11 Fév..Programmation en langage machine.. Macroprogrammation Programmation en langage conversationnel pour MOCN 4. Système de fabrication automatisée: Automates Programmable Industriels Architecture et technologie des (API).Exercices langage machine Exercice macroprogrammation Exercices de révision pour l'examen #1.3 Implantation des programmes sur la Mori Seiki et Hurco, & usiner les pièces #1.4 Tournage & usinage.révision pour l'examen 17 Fév. (demo automate #1.5 3/11

4 18 Fév. EXAMEN PARTIEL #1 (Mardi 17 8h30) Yves Jean) Préparation labo #2 Terminer l'usinage Contrôle de la qualité 24 Fév. 25 Fév. 3 Mars. Programmation des API (Grafcet) Semaine de lecture 2 au 6 mars Utilisé pour le cours Préparation labo #2 #2.1 Présentation du projet et introduction au montage FESTO 4 Mars. 10 Mars 11 Mars 17 Mars. 18 Mars. 24 Mars. 25 Mars. Programmation des API (Grafcet).Programmation des API (diagramme échelon et démo).transport: convoyeurs, AVG 3. Application de la robotique:.technologie Préparation labo #3.Exercices Karel #2.2 Présentation du programme et simulation du système manufacturier #2.3 Implantation du programme échelon et mise au point #2.4 Pilotage du système manufacturier 31 Mars 1 Avril 7 Avril 8 Avril Applications. Programmation. Langage Karel autres langages.contrôle/senseurs/visions.préparation labo #3.Exercices.Aide labo #3 #2.5 ou #3.1 Démo et opération du robot GMF #3.2 Programmation du robot GMF 14 Avril 15 Avril.Cellule robotisée Conception pour l'assemblage Prototypage rapide PR Mini-Projet de prototypage #3.3 Validation et implantation 21 Avril Ingénierie simultanée Révision Demo FDM Stratasys #3.4 Opération 22 Avril Période d'examen du 27 Avril au 1 Mai Préparation pour l'examen EXAMEN PARTIEL #2 Mardi 28 8h30 N.B.: Cet horaire est approximatif et pourra être légèrement modifié en cours de trimestre. 4/11

5 Contenu 1. LES FONDEMENTS DE L'AUTOMATISATION DE LA FABRICATION MÉCANIQUE (environ 1/2 semaine) - Type de fabrication. - L'atelier de fabrication et sa modélisation. - Stratégies d'automatisation et commande de procédés. 2. LES MACHINES-OUTILS À COMMANDES NUMÉRIQUES (environ 3 semaines) - Technologie des machines à commandes numériques: types de machines, commandes, senseurs, moteurs, caractéristiques. - Programmation: langages, notions de programmation en langage machine, programmation d'un environnement automatisé, transfert de l'information et interfaçage. - Planification et organisation pour des applications spécifiques: formage, usinage, usinage au laser, rectification, etc. Cellules de fabrication, environnement, limitations, coûts. - Perspectives. 3. INTÉGRATION DE LA FABRICATION AVEC LES AUTRES RESSOURCES DE L'ENTREPRISE (environ 3 semaines) - CFAO: APT, logiciels FAO, logiciels CFAO à haut niveau d'intégration (ProEngineer) - Utilisation du logiciel ProEngineer et MasterCam, génération et simulation de la trajectoire de l'outil, génération du fichier en langages APT (ou.cl cutter location) et machine. - Conception pour la fabrication (DFM), - Utilisation du prototypage rapide pour le développement de produits - Gestion et circulation des données de fabrication: bases de données, interfaçage et réseaux locaux (MAP). 4. SYSTÈME DE FABRICATION AUTOMATISÉE (environ 3 semaines) 5/11

6 - Poste de travail, cellules, ateliers flexibles et lignes d'assemblage. - Ressources: machines-outils à CN, robots, stations de finition, stations d'inspection, etc. - Fonction de transport: convoyeurs et VAG (Véhicule autoguidé), planification, routes, simulation du transport, analyse,... - Pilotage des systèmes de fabrication: automates et leur programmation, diagramme d'échelle et Grafcet. - Conception de l'atelier de fabrication: Technologie de groupe et planification de l'utilisation, calendrier des opérations. 5. LA ROBOTIQUE APPLIQUÉE À LA FABRICATION (environ 2 1/2 semaines) - Technologie des robots: anatomie, commandes, moteurs, encodeurs, caractéristiques, senseurs, préhenseur, environnement. - Programmation du robot: langages, notions de programmation du langage Karel, programmation du robot dans un environnement automatisé. - Applications industrielles: cellule robotisée, peinture et soudage, manipulation et chargement de machines, assemblage, inspection, usinage léger, limitations. - Planification et installation d'un système robotisé: coûts, entraînement et programmation, simulateur, intégration dans l'entreprise. - Perspectives: intelligence artificielle, vision, senseurs évolués, PLANIFICATION ET JUSTIFICATION ÉCONOMIQUE DE SYSTÈMES DE FABRICATION AUTOMATISÉE ( si le temps permet ) - choix d'un système de fabrication. - Évaluation des coûts des systèmes et justification. - Facteurs humains. - Étude de cas et problèmes d'implantation. Méthodologie Le cours est donné à raison de: 6/11

7 - 3 heures magistrales en classe par le professeur, incluant une présentation magistrale de la matière complétée par différents exercices solutionnés, des vidéo, et autres démonstration, - une heure en classe, pour des exercices dirigés, du dépannage ainsi que pour une préparation aux laboratoires. - L'étudiant doit prévoir 2 heures additionnelles de laboratoire par semaine. Consignes sur les examens L'évaluation se fait sur deux (2) examens partiels comptant pour 50% de la note finale. Les examens seront donnés à la mi-session et lors de la semaine d'examen en fin de session. Examen #1 : 25% Projet d'automatisation: 25% Examen à livres ouverts Consignes sur les travaux Des équipes d'environ 5 étudiants seront formées pour les laboratoires. La présence aux séances de laboratoire est obligatoire. Les documents, programmes ou autres résultats obtenus lors des périodes de laboratoire doivent être remis au plus tard une semaine après la dernière période de laboratoire d'un thème. Tout retard sera automatiquement pénalisé, si il reste injustifié. Les rapports de laboratoire seront remis par équipe. La nature du projet d'automatisation sera déterminée en début de session en collaboration avec l'étudiant. Idéalement, ce projet devrait toucher de près ou de loin au sujet de maîtrise de l'étudiant, sinon le professeur se chargera de suggérer un projet d'automatisation avec un autre étudiant ou un projet industriel ou en cours au département. La remise du rapport finale sera dû le vendredi de la semaine finale d'examen. Modalités d'évaluation Examen Date Heure Pondération de la note finale Document(s) autorisé(s) 7/11

8 Examen partiel #1 Jeudi 17 février h30 à 10h % Notes de cours Projet d'automatisat Jeudi 28 avril h30 à 10h % Tout Travail Équipes Date Heure Pondération de la note finale Projet CFAO 4 à 6 Dimanche 20 février h % Projet automate 4 à 6 Dimanche 27 mars h % Projet robot FANUC 4 à 6 Dimanche 24 avril h % Détails sur les modalités d'évaluation 50% de la note finale est attribué pour les 3 laboratoires. Laboratoire CFAO (MasterCam): 18% Laboratoire automate programmable industriel FESTO: 18% Laboratoire robot industriel FANUC : 14% Laboratoire prototypage rapide sur machine STRATASYS (2% bonus) Les rapports de laboratoire doivent être remis au plus tard, une semaine après la dernière période du laboratoire en question. La clarté et l'orthographe des rapports compteront pour 10% de la note. La note de passage est de 50%. L'attribution des côtes se fera selon le barême standard du département. 85<= A+ <=100 66<= C+ <70 82<= A <85 62<= C <66 79<= A- <82 58<= C- <62 76<= B+ <79 54<= D+ <58 73<= B <76 50<= D <54 70<= B- <73 0 E <50 8/11

9 Échelle des cotes Ce bloc obligatoire n'a pas été complété. Bibliographie Obligatoires: - Notes de cours TOME I, II et III, FAO, Alain Curodeau, Autres documents à être distribués ultérieurement en classe. Optionnels: Mastercam X, Beginner Training Tutorials, In House Solutions, (ISBN ) Technologie et Usinage à commande numérique, Ronald Cameron, Édition Saint-Martin, 1996, TS155.6.C35 Systems Approach to Computer-Integrated Design and Manufacturing, Nanua Singh, Wiley 1996, TS S56 Principles of CAD/CAM/CAE Systems, Kunwoo Lee, Addison Wesley, 1999, TS155.6.L445 Singh, N.,"Systems Approach to Computer-Integrated Design and Manufacturing", John Wiley & Sons, 1996, (ISBN ) Groover, M.P."Automation, Production Systems, and Computer-Integrated Manufacturing",2e édition, Prentice Hall, 1987, (ISBN ). Kalpakjian Serope, "Manufacturing Engineering and Technology", Addison-Wesley Publ., 1995, (TS176.K , ISBN ) 9/11

10 "Machinery's Handbook, 24e édition", Industrial Press Inc., (TJ , ISBN X) Plus de 20 autres références sont indiquées dans les notes de cours et peuvent aider à l'approfondissement de la matière. La plupart de ces références sont disponibles à la bibliothèque des sciences de l'université Laval. Logiciels ProEngineer MasterCam X Festo Karel Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques pendant une séance d'évaluation L'utilisation d'appareils électroniques (cellulaire ou autre appareil téléphonique sans fil, pagette, baladeur, agenda électronique, etc.) est interdite au cours d'une séance d'évaluation et de toute autre activité durant laquelle l'enseignant l'interdit. De plus, seuls certains modèles de calculatrices sont autorisés durant les séances d'évaluation. Pour l'année , les modèles suivants sont autorisés : Hewlett Packard HP 20S, HP 30S, HP 32S2, HP 33S, HP 35S Texas Instrument TI-30Xa, TI-30XIIB, TI-30XIIS, TI-36X, BA35 Sharp EL-531*, EL-546*, EL-520* Casio FX-260, FX-300 MS, FX-300W Plus, FX-991MS, FX-991ES * Calculatrices Sharp: sans considération pour les lettres qui suivent le numéro Dans tous ces cas, la calculatrice doit être validée par une vignette autocollante émise par la COOP étudiante ZONE. Information spécifique aux étudiants de l'école d'actuariat Les calculatrices autorisées lors des examens sont uniquement les modèles répondant aux normes de la Society of Actuaries et de la Casualty Actuarial Society pour leurs examens, soit les modèles Texas Instruments suivants : BA-35 (solaire ou à pile) BA II Plus BA II Plus Professional TI-30Xa 10/11

11 TI-30X II (IIS ou IIB) TI-30X MultiView (XS ou XB) Politique sur le plagiat et la fraude académique Règles disciplinaires Tout étudiant qui commet une infraction au Règlement disciplinaire à l'intention des étudiants de l'université Laval dans le cadre du présent cours, notamment en matière de plagiat, est passible des sanctions qui sont prévues dans ce règlement. Il est très important pour tout étudiant de prendre connaissance des articles 28 à 32 du Règlement disciplinaire. Celui-ci peut être consulté à l'adresse suivante: Plagiat Tout étudiant est tenu de respecter les règles relatives au plagiat. Constitue notamment du plagiat le fait de: i) copier textuellement un ou plusieurs passages provenant d'un ouvrage sous format papier ou électronique sans mettre ces passages entre guillemets et sans en mentionner la source; ii) résumer l'idée originale d'un auteur en l'exprimant dans ses propres mots (paraphraser) sans en mentionner la source; iii) traduire partiellement ou totalement un texte sans en mentionner la provenance; iv) remettre un travail copié d'un autre étudiant (avec ou sans l'accord de cet autre étudiant); v) remettre un travail téléchargé d'un site d'achat ou d'échange de travaux scolaires. Règles générales du département relatives aux examens et aux autres types dévaluations sommatives Le traitement des absences aux évaluations sommatives et l'application des règles de conduite aux examens se feront conformément à la politique interne du département, voir 11/11