ETUDE DE CAS OAT. Société Kock : des robots Quattro pour insérer des petits jeux dans des magazines pour enfants

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1 Société Kock : des robots Quattro pour insérer des petits jeux dans des magazines pour enfants Productivité et fl exibilité dans le domaine de l imprimerie

2 Des robots parallèles Adept chez un imprimeur pour insérer des petits jeux dans des magazines pour enfants Duo de Quattros Insérer différents gadgets dans des magazines, de manière totalement automatisée : c est ce qu a réussi à faire la société d ingénierie Kock (basée en Allemagne à Kiel), exauçant ainsi le vœu d un imprimeur allemand. Pour ce faire, deux robots Adept Quattros ont été utilisés, pilotés par le logiciel PackXpert intègrant un traitement d images. Le système robotisé est ainsi capable de traiter jusqu à magazines à l heure. Depuis la fin des années 70 et le premier lancement à grande échelle par la bande dessinée Yps (très connue chez notre voisin allemand) de petits jouets insérés dans les revues (petites boussoles plastique ou autres gadgets de ce type), d autres magazines se sont emparé de l idée. Depuis de nombreuses années, ces gadgets sont collés manuellement dans une imprimerie d Allemagne du Nord. Deux employés expérimentés peuvent ainsi traiter en moyenne articles par heure. La société d ingénierie Kock, un fabricant de machines spéciales ayant déjà développé des solutions dans le domaine de l imprimerie, a relevé le défi d automatiser le collage de ce type d objets dans les magazines. Selon Kock, un seul robot était capable d atteindre la cadence de unités/heure : l Adept Quattro. Ce robot, spécialement conçu pour les tâches du secteur de l emballage et de manutention à grande vitesse, possède une cinématique brevetée. Cela en fait le robot idéal pour la manipulation des gadgets à une vitesse élevée. De plus, ce robot fonctionne avec de très grandes accélérations dans l ensemble de son enveloppe de travail, et ce, même avec des masses élevées. Plusieurs variantes, une solution optimale Peter Lange, Responsable du service Applications chez Adept, a été le contact privilégié de Kock pour l accompagner dans ce projet. M. Lange et son équipe se souviennent très bien de leur première rencontre : Quand nous avons vu les différents types de jouets, nous avons eu quelques doutes. Nous savions que pour le Quattro, saisir les objets et respecter le temps de cycle ne serait pas un problème. Mais uniquement si les articles en question étaient bien séparés les uns des autres et se présentaient dans le bon sens. 2

3 En fait, la solution était déjà toute trouvée, comme l explique M. Kay-Olaf Kock, le PDG : Nous savons que les produits, en raison de leur taille et de leur forme, peuvent difficilement être dévraqués avec les systèmes d alimentation classiques. Nous avons donc développé un système unique de tri pour ces produits arrivant en vrac et devant être manipulés par des robots. Les gadgets, livrés dans de grands cartons, sont déversés dans une trémie, triés, séparés les uns des autres et positionnés à intervalles réguliers sur un convoyeur. Cette solution techniquement complexe s est révélée d une grande fiabilité. Le convoyeur transporte ensuite les objets qui passeront dans un tunel pour être photographiés par une caméra sur la bande du convoyeur. Le logiciel de traitement vision identifie les gadgets dans la bonne position (c est-à-dire avec le côté collant vers le bas) et ceux-ci peuvent alors être saisis et collés par les robots. Les objets mal positionnés (face adhésive vers le haut) restent sur le convoyeur et sont automatiquement mis dans la position correcte et manipulés de nouveau par le système robotisé. Une donnée intéressante : le système de vision ne détecte pas seulement l emplacement et la position des objets ; il fournit également des informations sur le nombre de pièces correctes qu il a localisées. Sur cette base, le contrôleur ajuste automatiquement la vitesse de convoyage afin que le robot puisse traiter de façon optimale le nombre d objets. Traitement à la volée Afin d atteindre la cadence requise, deux robots identiques Adept Quattro s650h sont utilisés, chacun disposant de son propre convoyeur et traitant en alternance les magazines qui se présentent. Dès qu un robot a saisi un objet sur le convoyeur avec son préhenseur, le logiciel calcule la position et la vitesse du prochain magazine à être manipulé par le robot. Le robot saisit alors les revues positionnées sur le convoyeur du dessous, se déplace au-dessus de la revue et colle le jouet, tout en restant à une hauteur d environ trois millimètres (le collage se fait grâce à un petit point de colle). Grâce à la synchronisation parfaite du robot avec le convoyeur, l objet n est pas placé sur la revue directement par le robot, mais positionné sans contact grâce à de l air comprimé. Pour un fonctionnement fiable avec un temps de cycle moyen de 1,3 seconde par robot, Peter Lange et son équipe ont mis au point le système robotisé avec une caméra haute vitesse : l ensemble du processus de manipulation est attentivement analysé à l aide de la vidéo (car à l œil nu les séquences individuelles ne sont pas visibles du fait de la rapidité). Ensuite, les processus sont optimisés jusqu à atteindre la performance d assemblage souhaitée. Cette analyse au moyen d une vidéo est un service proposé par Adept, souvent utilisé par les intégrateurs. 3

4 A cause de la différence de hauteur entre les deux convoyeurs, aucun autre robot delta n aurait pu être choisi. Le robot Adept Quattro s650h, lui, était parfaitement adapté. Peter Lange donne plus de précisions à ce sujet : «Le volume de travail du Quattro s650h est de 1300 mm de diamètre, avec une hauteur de 215 mm. Mais sous le robot se trouve un espace conique supplémentaire d une hauteur de 285 mm. Au centre, le Quattro s650h offre donc une course de 500 mm, largement suffisante pour le collage des magazines. Concernant la charge, le Quattro offre une charge utile de 6 kg, ce qui est un autre de ses avantages.» Un atout supplémentaire de ce robot est le fait qu il possède une cinématique à quatre bras : les autres robots à cinématique parallèle possèdent 3 bras et des déplacements de 120. Si des rotations sont nécessaires, il y a au centre un axe de rotation supplémentaire. Avec le Quattro, cet axe supplémentaire pour les rotations n est pas nécessaire. Utilisation facile du système Généralement, un gadget n est guère manipulé plus d une journée. Le système robotisé doit donc fréquemment être modifié, en fonction des changements de série. La société Kock et la société Adept ont réussi à faire en sorte que tout changement - tant au niveau mécanique que logiciel - soit simple à effectuer et qu il soit rapide de faire l apprentissage de nouveaux produits. «Les opérateurs doivent faire l apprentissage de nouveaux produits plusieurs fois par jour. Dans ce cas, l objet ainsi que son positionnement sur le magazine doivent être modifiés. Pour faire cette opération d apprentissage d un nouveau produit, une courte formation aux opérateurs doit être dispensée. Ensuite, le changement de série se fait en une quinzaine de minutes, soit un temps très restreint», explique M. Lange. Adept a développé un logiciel métier, dédié à la programmation et au paramétrage d applications : Adept ACE PackXpert. En lieu et place de la programmation classique, ACE PackXpert propose un environnement de programmation intuitif permettant de paramétrer tout type d applications. ACE PackXpert offre notamment une interface graphique très simple d utilisation. Que l application comporte un ou plusieurs robots Adept, qu une seule ou plusieurs caméras soient utilisées, que les robots fonctionnent en mode synchronisé ou pas, ACE PackXpert intègre la quasitotalité des fonctionnalités dont un utilisateur peut avoir besoin. Le temps entre la conception du système et sa mise en service est donc relativement court et les coûts d intégration sont réduits. Peter Lange a pu expérimenter sur le terrain la mise en place d une application aussi complexe que celle-ci (comprenant opérations de collage et changements de séries multiples) et en tirer des conclusions : «Après la formation des employés et quelques appels au cours de la phase d optimisation, je n ai plus entendu parler de l application pendant des mois. Un peu inquiet, j ai appelé le client et mes préoccupations se sont révélées totalement infondées : le système robotisé fonctionne bien et ne cause pas de souci à ses utilisateurs. Oui, on peut parler de succès dans le domaine de l automatisation, que dire de plus!» 4

5 ETUDE DE CAS ADEPT Le convoyeur transporte les objets qui passeront dans un tunel pour être photographiés par une caméra sur la bande du convoyeur. L apprentissage d un nouveau produit se fait en une quinzaine de minutes seulement. Les petits jeux sont livrés dans des cartons et déversés dans une trémie, puis ils sont triés et séparés les uns des autres et positionnés à intervalles réguliers sur un convoyeur. 5