Génération déterministe de séquences d’assemblage

Une approche pour générer les séquences d’A/D, simultanément basée sur une approche DFA et un processus de conception conventionnel est proposée dans [BAR 04]. Elle utilise les observations de processus industriels de planification d’assemblages. Les outils et les techniques proposés aident à la détermination des séquences d’assemblage ainsi qu’à la définition des configurations d’assemblages, en incluant une assistance pour construire la séquence, pour choisir les pièces les plus pertinentes et pour définir des paramètres de liaison. Une approche par contraintes est utilisée pour confirmer que la séquence d’assemblage résultante serait réalisable et offrir aussi une évaluation de la qualité de la séquence. La détermination de séquences est donc soumise, pour une part importante, à l’appréciation de l’utilisateur qui doit aussi maîtriser

simultanément un processus de conception et une approche DFA. Ceci a pour effet de réduire la combinatoire des séquences mais ajoute la nécessité de spécifier interactivement un grand nombre de paramètres. Pour des produits complexes où plusieurs concepteurs interviennent, cette approche ne prend pas en compte la coopération inhérente à cette configuration.

Yin et al. [YIN 03] proposent une approche pour trouver des séquences réalisables applicables à des assemblages mécaniques sur la base d’un graphe généré interactivement et constituant une donnée d’entrée représentant un modèle relationnel « basé connecteurs » (CBRM ¹⁰). Ce modèle décrit les contacts entre composants, des directions d’extraction, le composant de référence considéré comme fixe et des informations à caractère fonctionnel. Pour des assemblages complexes, la spécification du CBRM est une activité fastidieuse où il existe peu de relations entre le modèle 3D de l’assemblage et la génération du CBRM. Partant du CBRM, une structure basée connecteurs (CBS ¹¹) est automatiquement générée et forme une structure hiérarchique. L’idée de base de l’approche est de construire des plans d’assemblages en fusionnant systématiquement les plans pour les structures primitives dans la hiérarchie CBS. Les plans pour les structures primitives sont construits en utilisant une de trois méthodes suivantes : en réutilisant les plans existants, en récupérant les plans stockés, et par un raisonnement géométrique destiné à séparer des composants jouant le rôle de connecteurs des autres composants. La qualité des séquences d’assemblage repose sur la structure CBS générée. La mobilité des composants semble restreinte à des mouvements de translations et les séquences reposent sur l’identification de connecteurs qui contraignent le séquencement en créant des sous-ensembles de composants dérivant d’un même groupe de connecteurs. Le rôle de l’utilisateur est ici prépondérant dans la génération des séquences d’assemblage et donc a une grande influence sur la combinatoire de détermination des séquences. Du fait des interventions de l’utilisateur, les interactions entre maquette numérique 3D, mobilités des composants, détermination des opérations d’A/D, sont faibles et de nature subjective.

Mosemann et al. [MOS 01] décrivent une nouvelle méthode pour décomposer des séquences complexes d’opérations d’assemblage robotisé en opérations élémentaires nécessaires pour la programmation d’un robot. Des caractéristiques comme : le repère local de départ, des relations spatiales symboliques entre les composants (inséré dans, contre, aligné, coplanaire), les modèles géométriques des composants, la description des zones de contact entre les composants et certaines caractéristiques technologiques des liaisons (montage serré, collé, vissé, sans autre contrainte que cinématique) constitue les données d’entrée nécessaires pour générer les séquences de démontage. Les séquences d’opérations sont générées à partir d’un graphe basé sur les contacts entre les composants. La complexité combinatoire correspondante est importante et tant à être réduite par des critères de stabilité, de non interpénétration des composants. Le graphe résultant est un graphe ET/OU dont chaque arc doit être analysé pour en déduire des mouvements du robot ou des commandes pour les capteurs et les outils (pince, tournevis, etc.) sous forme de données élémentaires. Le système de commande du robot utilise ces données élémentaires comme entrées pour sélectionner le type de commande désiré (position, force, ou hybride). La détermination des contacts entre les composants et les mobilités résultantes nécessaires pour déterminer et valider les différentes opérations d’A/D sont des paramètres d’entrée qui limitent la mise en œuvre de cette approche à des assemblages avec un nombre de composants réduit à quelques dizaines sous peine de travail fastidieux. Une automatisation de l’acquisition des paramètres d’entrée est donc un point critique pour la détermination des séquences d’A/D.

Une analyse du problème de désassemblage de composants multiples sélectionnés dans un produit, désigné désassemblage sélectif, est présentée par Srinivasan et al. [SRI 00]. Les applications du désassemblage sélectif incluent plus particulièrement la maintenance et le démontage pour le recyclage. L’approche proposée appelée « Propagation des vagues de désassemblage », détermine une séquence de désassemblage sélectif en s’appuyant sur l’intersection de vagues de désassemblage issues du composant cible avec des vagues issues des composants extérieurs du produit. L’approche définit les vagues de désassemblage pour structurer topologiquement les composants qui influent sur l’ordre de désassemblage. Les intersections entre les vagues déterminent les séquences de désassemblage sélectif en réduisant le nombre de composants devant être manipulés. Les vagues de désassemblage utilisent une modélisation de l’accessibilité des composants à l’aide de mobilités réduites à des translations uniquement, en utilisant l’intersection des directions de translation rattachées à chaque face pour valider ou non localement une opération de désassemblage (voir Figure 1.9). Les composants sont définis géométriquement par des modèles facettisés et les zones de contact entre composants constituent des données d’entrée. La constitution des vagues de désassemblage utilise le paramètre d’ « influence de désassemblage » qui indique si un composant c_i n’est pas accessible mais le devient si le composant c_j est démonté. La complexité algorithmique du désassemblage sélectif est exponentielle O

( )

2sn en fonction du nombre

s

de composants simultanément démontés d’un produit en comportant

n

. Aucune information technologique n’est utilisée pour réduire cette combinatoire.

Figure 1.9 : Faces d’assemblages et directions d’accessibilité.

Dans [HUN 00], Huang et al. présentent une méthode pour l’analyse économique du processus de désassemblage s’appuyant sur une méthode pour la génération des séquences de désassemblage en utilisant un réseau de neurones artificiels. Le réseau de neurones détermine les meilleures séquences de dimension

n

, fixée par l’utilisateur. Il n’y a pas de représentation 3D des composants associée à ce processus. Les conditions de contact, de mobilité, d’accessibilité des composants ne sont donc pas reliées aux modèles des composants. Les séquences obtenues n’ont donc pas de garanties de validité. La fonction d’optimisation utilisée est similaire à celle du problème de voyageur de commerce en y ajoutant les contraintes de précédence propres au problème de désassemblage. L’approche décrite est donc de nature subjective et ne possède pas de lien avec la maquette numérique 3D du produit, son objectif contribue à évaluer les meilleures séquences de désassemblage du point de vue du recyclage des matériaux.

Une nouvelle approche et un nouveau système pour la génération automatique, la sélection, l’évaluation, l’optimisation et la simulation des plans d’assemblage est présentée dans Zha et al. [ZHA 03]. Le produit est décrit à partir des modèles 3D volumiques de ses composants, complété par des axes indiquant les directions de translation et axes de rotation permettant de définir les mobilités relatives des composants. Les auteurs considèrent que les séquences d’assemblage sont l’ordre inverse des séquences de désassemblage. Les mobilités

relatives des composants sont décrites par des translations uniquement et, comme les contacts, sont supposées issues d’un environnement CAO, ce qui renvoie à des approches telles que celles de la section 1.4. Différentes contraintes sont exprimées : précédence, stabilité, etc. et toutes les combinaisons de sous-ensembles possibles sont générées, faisant face à une combinatoire importante. Celle-ci est réduite dans un deuxième temps, en vérifiant si les sous-ensembles satisfont toutes les contraintes, à l’aide d’une approche de type chaînage arrière. Une fois les sous-ensembles constitués, les séquences sont décrites en utilisant des réseaux de Pétri hiérarchiques où les transitions expriment les opérations d’A/D correspondantes.. Des contraintes qualitatives sont ensuite utilisées pour évaluer les séquences d’A/D réalisables afin d’en réduire leur nombre. Le parallélisme des opérations, le nombre de changements de directions, la stabilité d’un sous-ensemble, les regroupements possibles sont des exemples de telles contraintes et qui sont ramenées à des contraintes de temps et de coût car agrégées dans les approches DFA. Les séquences optimales selon les points temps et coût sont alors décrites et simulées à l’aide des réseaux de Pétri.

Des travaux antérieurs [REJ 00] ont permis la description de séquences d’A/D en utilisant des maquettes numériques 3D de produits pour lesquelles les contacts ont été décrits interactivement entre les composants afin de définir leurs mobilités relatives sous la forme de mouvements de translation et/ou de rotation. Dans un premier temps, l’analyse des contacts a permis de constituer des sous-ensembles et des regroupements de composants afin de réduire au maximum la combinatoire des opérations d’A/D. La génération de séquences a porté sur l’exploitation des seules translations pour des raisons de simplification et la combinatoire des séquences a été également réduite par l’utilisation d’informations technologiques complémentaires concernant les ajustements, les composants déformables, les composants normalisés et, éventuellement, l’outillage utilisé pour réaliser certaines opérations. Ceci a pour conséquences, la distinction entre les séquences d’assemblage et de désassemblage et une réduction drastique du nombre de séquences ; les séquences non valides étant éliminées par les critères correspondants aux informations technologiques ajoutées. Les quelques séquences réalisables restantes sont alors ordonnées selon des critères de changement de directions, nombre de mains etc. qui peuvent être arbitrairement combinées par l’utilisateur.

Dans le document Modelisation cinematique des mobilites de composants pour des opérations d'assemblage et de desassemblage (Page 33-36)