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Page 1: Robotique et Microtechniques par l’exemple

La robotique et les microtechniques par l’exemple

Olivier LEHMANN// Mai 2013

Page 2: Robotique et Microtechniques par l’exemple

Soudage laser de lunettes

Soudage laser de lunettes

Page 3: Robotique et Microtechniques par l’exemple

Objectifs

Souder toutes lunettes 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

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Pré-acquis

Simulation robotique des trajectoires

− Validation temps de cycle : <60s

− Validation atteignabilité

Soudage de tels composants déjà réalisé manuellement

Soudage laser de lunettes

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Contraintes

Maintenir les composants 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

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Principe de la cellule

Soudage laser de lunettes

ROBOT

Chargement des composants

Déchargement de la lunette

OPERATEUR

Soudage des composants

Opérations en temps masqué

Rappel : 50 lunettes/heure

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Changement de série

Soudage laser de lunettes

Programmation et réglage du posage

hors ligne

Recalage des trajectoires le plus court possible

Rappel :

Petite série

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Programmation hors ligne

Soudage laser 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)

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Programmation hors ligne

Soudage laser de lunettes

Principe

Origine

X

YZ

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

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Programmation hors ligne

Soudage laser 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

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Résultat

Soudage laser de lunettes

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Insertion automatisée d’un fil dans une

aiguille de petite dimension

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Objectif

Démontrer la faisabilité 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

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Contraintes

Position du fil 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

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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

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Solution retenue

Robot 6 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

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Vision stéréoscopique

2 caméras 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

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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

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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

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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

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Vision stéréoscopique

Calibration

− Calibration 2D très précise

<0.01mm

− Bonne calibration 3D

Insertion automatisée d’un fil dans une aiguille de petite dimension

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Les essais

Séquence du 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

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Les essais

Mouvement à 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

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Les essais

Taux d’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

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Les essais

Insertion automatisée d’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 :

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Résultats

Insertion automatisée d’un fil dans une aiguille de petite dimension

Page 27: Robotique et Microtechniques par l’exemple

Polissage robotisé de produits de luxe

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Enjeux de la robotisation

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

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Objectifs fixés

Machines innovantes 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

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Présentation de la cellule

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

polissagePostes de

polissage

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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

Page 32: Robotique et Microtechniques par l’exemple

Du numérique au réel

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 »

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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

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CEllule de Micro-ASSemblage multifonctionnelle

CEMIASS

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Vidéo de présentation


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