Définition des besoins technologiques pour la robotisation

Les objectifs principaux du projet sont, tout d’abord, de développer des procédés d’ébavurage qui doivent être robustes et répétables tel que défini au chapitre 2. Par la suite, l’objectif spécifique est de simplifier les procédures pour accélérer la réalisation du projet en développant des procédés qui soient génériques pour qu’ils puissent être transférables et englober le plus grand nombre de pièces possibles. Finalement, en considérant la diversité des pièces ciblées, le choix d’une technologie polyvalente s’impose pour rencontrer ces objectifs, soit la robotisation du procédé qui sera présentée au chapitre 5. D’après ce choix, le dernier objectif devient donc de démontrer la faisabilité de robotiser toutes les opérations d’ébavurage allant de l’enlèvement de matière jusqu’au polissage.

Ceux qui connaissent les capacités actuelles de précision des robots savent qu’il est nécessaire, pour effectuer une tâche de précision comme l’ébavurage de pièces rotatives aéronautiques critiques, de mettre en place un moyen de s’assurer que le résultat soit bon dans une proportion respectable. Il existe deux moyens qui, à priori, ont la capacité de livrer un produit conforme.

Le premier moyen est itératif et consiste à exécuter une opération d’ébavurage, puis à inspecter le résultat et prendre une décision à savoir si le résultat est bon ou si une autre opération est nécessaire. Dans la réalité, lorsque l’ébavurage est fait manuellement, c’est exactement ce processus itératif qui est utilisé. Il est possible de développer un algorithme décisionnel intelligent qui puisse évaluer la situation et faire des choix quant aux opérations du procédé qu’il est nécessaire d’exécuter. Cependant, pour être en mesure de prendre une décision, il est nécessaire de connaitre l’état quantifié de la géométrie à ébavurer. Actuellement, les technologies d’inspection (caméra et laser) qui ont le potentiel de recueillir cet information ne sont pas complètement automatisables, c’est-à-dire qu’elles ne sont pas en

mesure de quantifier adéquatement l’état de la géométrie ou que leur utilisation n’est pas stable ou suffisamment fiable pour être utilisées sans intervention humaine. Parfois, ce sont les géométries qui sont difficilement accessibles pour l’inspection. Ce moyen de livrer un produit conforme est un excellent objectif à long terme pour automatiser complètement l’ébavurage et son inspection. Par contre, le volet d’inspection est un projet à part entière et est traité indépendamment du développement des procédés d’ébavurage.

Le second moyen consiste à développer des procédés d’ébavurage qui sont robustes grâce aux abrasifs, aux outils et aux paramètres plutôt que grâce à un contrôle d’inspection. La philosophie de cette méthode est de contrôler l’environnement pour obtenir un résultat répétable et de développer un procédé robuste plutôt que de contrôler le résultat et d’adapter le procédé en cours de route.

Dans le cadre du projet, le choix s’est arrêté sur le second moyen de développement. Bien entendu, pour pouvoir appliquer cette philosophie, il faut que l’intrant, i.e. une géométrie comportant une bavure, induise peu de variabilité, ce qui dans le cas présent est une réalisation déjà bien accomplie. Comme il a été dit précédemment, ce qui importe dans cette approche est de contrôler l’environnement et de s’adapter aux variabilités inéluctables décrient au chapitre 3 de façon à obtenir un résultat acceptable et répétable. La première étape consiste à faire un montage de pièce répétable. Étant donné que les pièces sont rotatives, il faut définir un point de départ, donc indexer la pièce dans une orientation spécifique. Les méthodes mécaniques qui impliquent l’utilisation d’un gabarit pour positionner la pièce sont pratiques lorsqu’on a une pièce en beaucoup d’exemplaires. Le cas présent est différent, c’est-à-dire qu’il y a une grande diversité de pièce. Il faut donc une solution polyvalente. Deux solutions semblent prometteuses, la première est d’utiliser un palpeur comme en usinage, l’autre est d’utiliser une caméra de vision pour faire la détection des géométries et orienter la pièce au bon endroit. La deuxième étape consiste à développer des procédés qui soient robustes. L’objectif est donc de sélectionner des outils et des paramètres de procédé qui permettent un enlèvement de matière rapide et efficace dans les cas les plus sévères. Seuls les outils rigides ont la capacité de remplir cet objectif. Par contre,

les outils rigides demandent une précision de positionnement accrue. Ils ne s’adaptent pas aux variabilités discutées au chapitre 3. Il faut donc introduire une technologie qui permettra au robot de s’adapter à ces variabilités, donc de permettre l’utilisation d’outils rigides. Cette fois, plusieurs solutions sont disponibles. Une première est mécanique et consiste à monter l’outil sur un système ressort amortisseur qui lui permettra de s’adapter aux variabilités des contours à suivre. Dans ce cas, c’est l’outil qui s’adapte. Une seconde solution est logicielle et utilise un capteur de force électronique à 6 DDL monté au bout du robot ou des capteurs de couple aux joints. Cette fois, c’est le robot qui s’adapte au contour en appliquant une force constante et non l’outil.

La dernière étape en est une de calibration. Il est très important de bien calibrer les TCP d’outil. Lorsqu’il s’agit d’inspection, la position relative de l’outil par rapport à la pièce ne nécessite pas une précision accrue. Par contre, lorsqu’il s’agit de localiser une géométrie avec un instrument et de réaliser une tâche d’ébavurage avec un autre par exemple, la relation entre la position trouvée de la géométrie par l’instrument de localisation et la position à laquelle l’outil de travail se rendra est très importante. La robustesse de la méthode de calibration des TCP devient cruciale puisque la répétabilité de la valeur des TCP a une incidence directe sur la relation entre les TCP des différents outils. L’automatisation de la méthode de calibration permettra d’obtenir la répétabilité des valeurs de TCP.

Les besoins technologiques étant maintenant définis, l’élaboration des procédés d’ébavurage peut et doit se faire en parallèle avec le développement des technologies.