• Aucun résultat trouvé

Modèle exploitable pour la définition de la commande du robot

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Partager "Modèle exploitable pour la définition de la commande du robot"

Copied!
22
0
0

Texte intégral

(1)

HAL Id: hal-01091395

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01091395

Submitted on 7 Jan 2015

HAL is a multi-disciplinary open access

archive for the deposit and dissemination of sci-entific research documents, whether they are pub-lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Modèle exploitable pour la définition de la commande

du robot

Sandra Zimmer-Chevret, Laurent Langlois, Amarilys Ben Attar

To cite this version:

Sandra Zimmer-Chevret, Laurent Langlois, Amarilys Ben Attar. Modèle exploitable pour la définition de la commande du robot. [Rapport de recherche] ANR-10-SEGI-003-LI2.3, Agence Nationale de la Recherche. 2014. �hal-01091395�

(2)

Science Arts & Métiers (SAM)

is an open access repository that collects the work of Arts et Métiers ParisTech researchers and makes it freely available over the web where possible.

This is an author-deposited version published in: http://sam.ensam.eu

Handle ID: .http://hdl.handle.net/10985/9066

To cite this version :

Sandra ZIMMER-CHEVRET, Laurent LANGLOIS, Amarilys BEN ATTAR - Modèle exploitable pour la définition de la commande du robot - 2014

(3)

  Projet COROUSSO  Livrable n°2.3  Modèle exploitable pour la définition de la  commande du robot   ANR‐10‐SEGI‐003‐LI2.3  29/09/2014  indice A  Page de garde   

C

OROUSSO 

   

Projet COROUSSO 

 

Tâche 2 : Modélisation du procédé FSW 

Livrable 2.3 :  

Modèle exploitable pour la définition de la 

commande du robot 

 

Projet ANR‐2010‐SEGI‐003‐COROUSSO 

           

Partenaires : 

               

(4)

              B  (Lo          S In r  

C

ORO

Nom BOUJDAINE    ZIMMER Sa LANGLOIS La BEN ATTAR A ogigramme w    Date  Nom(s)  Signature(s)  ndice de  évision  M            

OUSSO

   Fatiha   andra  aurent   Amarilys   workflow)  Réd 20/0 S. ZIMME L. LANG A. BEN  Modifié par                Modèl   digé par  09/2014   ER CHEVRET  LCFC  GLOIS – LCFC  ATTAR – IS           Descrip Projet Livr e exploitable comma Liste Orga AN HA LCFC ‐ LCFC ‐ Institut de –  L.  ption des pri t COROUSSO rable 2.3 :   e pour la déf ande du robo e de diffusion nisme  NR   AL   ENSAM  ENSAM  e Soudure  Approuvé  29/09/201  LANGLOIS –    incipales évo             finition de la ot  n  par  14   – LCFC   olutions    ANR Cha 3 G. Date de mis applicatio             R‐10‐SEGI‐00 29/09/201 indice A  Page 2/20 Au L.   Fonction  argée de mis scientifique    MCF  MCF  ingénieur  Validé par  30/09/2014  . ABBA ‐ LCFC se en  on  P con 03‐LI2.3  4  0  uteurs : S.Z,  L, A.BA  ssion  e     C      Pages  ncernées             

(5)

            

C

ORO

   

Introd

Modé

2.1 

D

2.1.1 

2.1.2 

2.1.3 

2.2 

Sy

2.3 

V

Valid

Concl

Bibliograp

Annexe ....

   

OUSSO

duction ...

élisation des

Différents ty

Modèle

Modèle

Modèle

ynthèse des

Validité du m

dation du mo

lusion ...

phie ...

...

  Mo

...

s efforts de

ypes de mod

statistique .

dynamique

thermoméc

s résultats p

modèle pour

odèle ...

...

...

...

  Pro L odèle exploit com

SO

...

soudage ...

dèles d'effor

...

e ...

canique ...

récédents ...

r une autre c

...

...

...

...

ojet COROUS Livrable n°2.3 able pour la  mmande du ro

OMMA

...

...

rts ...

...

...

...

...

configuratio

...

...

...

...

SSO  3  définition de obot  

AIRE

...

...

...

...

...

...

...

on de souda

...

...

...

...

e la  A

...

...

...

...

...

...

...

age ...

...

...

...

...

ANR‐10‐SEGI 29/09/2 indice Page 3

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

‐003‐LI2.3  2014  e A  3/20  Auteurs : S L.L, A.BA   

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

.Z, 

... 5 

... 7 

... 7 

... 7 

... 8 

... 9 

. 10 

. 10 

. 15 

. 16 

. 16 

. 18 

(6)

  Projet COROUSSO  Livrable 2.3 :   Modèle exploitable pour la définition de la  commande du robot  ANR‐10‐SEGI‐003‐LI2.3  29/09/2014  indice A  Page 4/20               Auteurs : S.Z,  L.L, A.BA   

C

OROUSSO

 

(7)

  Projet COROUSSO  Livrable n°2.3  Modèle exploitable pour la définition de la  commande du robot   ANR‐10‐SEGI‐003‐LI2.3  29/09/2014  indice A  Page 5/20               Auteurs : S.Z,  L.L, A.BA   

C

OROUSSO

1 INTRODUCTION

Lors  du  soudage  FSW,  un  outil  tournant  est  inséré  dans  le  plan  de  joint  et  est  animé  d’un  mouvement  d’avance.  L’interaction  outil  /  matière  permet  de  générer  l’apport  de  chaleur  nécessaire  à  la  formation  du  cordon  de  soudure.  Toutefois,  cette  dernière  génère  également  des  actions  mécaniques  appliquées  par  la  matière  sur  l’outil.  Ces  actions  mécaniques  ne  sont  pas  négligeables.  D’après  la  littérature,  l’effort  résistif  à  l’avance et l’effort latéral sont l’ordre de 10% de l’effort normal appliqué [1]. Ces actions mécaniques sont un  des  désavantages  du  procédé.  En  effet,  ces  efforts  dimensionnent  les  moyens  de  soudage  à  utiliser.  C’est  pourquoi,  de  manière  historique  les  machines  dédiées  utilisées  pour  réaliser  du  FSW  étaient  constituées  de  structure  extrêmement  rigides  et  de  ce  fait  surdimensionnées  (les  premières  présentaient  des  poutres  en  béton). La Figure 1 présente la première machine de FSW installée en France, de type ESAB. Elle présente une  poutre rigide et un système de bridage hydraulique intégré.       Figure 1: Première machine de FSW en France, de type ESAB (1999)    L’objectif de ce livrable est de regarder s’il est possible de modéliser les efforts générés au cours du soudage  en fonction  des paramètres opératoires. Ce modèle doit être suffisamment simple pour être intégré dans la  commande des robots, mais également être suffisamment prédictif pour donner des informations fiables à la  commande. La Figure 2 schématise les relations entre les paramètres opératoires et les gradeurs de sorties.     

(8)

            Po Ain Ce rig pro de mé co  

C

ORO

ur réaliser u ‐ D’appl condui opérat efforts outil  / littérat ‐ De suiv de la li l’outil  certain le long nsi, une mac ‐ Perme joint d ‐ Impose ‐ Appliq la traje   sont  ces  ra ides  mais  pe océdé  FSW,  s  tolérances écaniques gé mpenser les 

OUSSO

Figure 2: R ne soudure s iquer  des  pa isant à une s toires génère s Fx, Fy et le c /  matière,  M ture.  vre la traject igne de joint par rapport  ne inclinaison g de la ligne d hine de soud ttre  à  l’outi ans les tolér er la cinémat uer / suppor ectoire et de  aisons  qui  on eu  flexibles 

il  est  néces s  du  procéd énérées en v déformation   Modèl Relation entre p sans défaut,  aramètres  o soudure de q e des interac couple Cz. Le Mx  et  My,  ne toire imposé t (ou de la t à la ligne de n (i, β) vis‐à‐ de joint et pl dage FSW do l  FSW  d’assu ances impos tique de l’ou rter les actio la cinématiq nt  poussé  le en  termes  d saire  que  le  é.  Le  projet vue de les im ns générées  Projet Livr e exploitable comma paramètres opé il est nécess pératoires,  N qualité respe ctions mécan es deux autr e  sont  pas  m ée. Le suivi d rajectoire pr e joint. Selon ‐vis de la su us particuliè oit impérativ urer  l’ensem sées par le pr util imposée  ons mécaniq que de l’outi s  premiers  c de  géométrie robot  puiss t  COROUSSO mplémenter d par les actio t COROUSSO rable 2.3 :   e pour la déf ande du robo ératoires et les saire :  N,  va,  Fz  app ectant le cah niques entre res moments mesurés  dan de trajectoire rogrammée) n les techno rface. Cette  èrement lors  vement :  mble  des  pos

rocédé [2]. par le DSO  ues générée l.  constructeur e  soudable  se  égalemen O  a  pour  vo dans la comm ons mécaniqu finition de la ot  s paramètres de partenant  au ier des charg e l’outil et la s composant ns  nos  trava e comporte d ) et le secon logies d’outi orientation  du soudage  sitions  et  or es lors du so rs  de  machin (Figure  1).  D t  respecter  ocation  d’ide mande de ro ues (Figure 3   ANR e sorties quant domaine  de ges. L’applica a matière qu t le torseur d aux  et  ne  so deux aspects d est le resp l, l’outil doit doit être ma de pièces de ientations  p udage pour  nes  FSW  à  c Dans  l’object ces  caractér entifier  et  d obot, pour qu 3) pendant l’o R‐10‐SEGI‐00 29/09/201 indice A  Page 6/20 Au L.   tifiables  e  soudabilité ation de ces ui se manifes des actions m ont  pas  étud

s : le premie pect des orie t toujours re aintenue con e formes com ar  rapport  à permettre le construire  de tif  de  la  rob ristiques,  au  e  modéliser ue cette der opération de 03‐LI2.3  4  0  uteurs : S.Z,  L, A.BA  é  opératoire  paramètres stent par les mécaniques, diées  par  la r est le suivi entations de especter une nstante tout mplexes.  à  la  ligne  de e respect de es  machines otisation  du moins  dans r  les  actions rnière puisse e soudage.  e  s  s  ,  a  i  e  e  t  e  e  s  u  s  s  e 

(9)

            

C

ORO

2 MOD

Dans  le  liv modélisatio du  domain épaulement Cette  gamm effort maxim

2.1

Le modèle s procédé au  permanent. considératio utilisé dans sorties mod de la profon l’influence  manque de

OUSSO

Figure 3: Schém

DÉLISA

vrable  L2.1,  on des effort ne  de  souda

t de diamètr me  d’effort  s mal de 9‐11k

Différen

2.1.1 Mo

statique est  cours d’une .  C'est  pour on.  Le  modè

 les travaux  délisables en ndeur de pén des  paramè  pénétration   Mo matisation de l

ATION D

les  interac ts Fx, Fy et du abilité  opéra re 21mm. La se  situe  au‐d kN. 

nts types d

odèle statis

un modèle q e soudure ma quoi,  si  ce  m èle  proposé  présentés d  fonction de nétration est ètres  opérato n en racine e Pro L odèle exploit com a relation entr

DES EFF

ctions  méca u couple Cz a atoire  du  6 a gamme d’e dessus  de  ce

de modèles

stique

qui ne prend ais uniquem modèle  est par  ZHAO  e ans le livrab s paramètre t prise en co oires  sur  la  et joue un rô ojet COROUS Livrable n°2.3 able pour la  mmande du ro re les interactio

FORTS D

niques  entr a également 6082‐T651  e effort du DSO elle  admissib

s d'efforts

d pas en com ent la valeur utilisé,  les  v est  un  modè ble 2.1. Les é es va, N et Fz.  ompte. L’équ profondeur  ôle sur les ef SSO  3  définition de obot   ons outil / mati

DE SOU

re  l’outil  et t été propos en  épaisseu O de cette c ble  par  les  ro

s

mpte le temp r d’effort ou  valeurs  moy èle  puissance équations (2) A noter que uation (4) pro de  pénétra fforts et le co e la  A ère et les para

UDAGE

t  la  matière ée. Les résu r  6mm  ave onfiguration obots  polyar ps, il n'est pa de couple m ennes  des  g e  [3].  Ce  mê , (3) et (4) p e par rapport opose égalem ation.  Cette  ouple généré ANR‐10‐SEGI 29/09/2 indice Page 7 amètres de sou e  ont  été  a ltats sont ba ec  un  outil  n se situe en rticulés,  moy as adapté po moyenne pen grandeurs  se ême  type  de présentent le t au livrable  ment de rega dernière  pe és mais ne s ‐003‐LI2.3  2014  e A  7/20  Auteurs : S L.L, A.BA    dage  analysées.  U asés sur l’étu présentant  tre 12 et 14 yen  limité  à  our modélise ndant le régi eront  prises  e  modèle  a  es grandeurs 2.1, la variat arder quelle  eut  indiquer  sera pas utili .Z,    Une  ude  un  4kN.  un  r le  ime  en  été  s de  tion  est  un  sée 

(10)

  Projet COROUSSO  Livrable 2.3 :   Modèle exploitable pour la définition de la  commande du robot  ANR‐10‐SEGI‐003‐LI2.3  29/09/2014  indice A  Page 8/20               Auteurs : S.Z,  L.L, A.BA   

C

OROUSSO

pour la commande. Dans l’étude du FSW, cette grandeur est plus qualitative car pouvant donner un lien avec  la présence de défaut de manque de pénétration en racine.   

F = A . v

. N . F

  (1)   

F = A . v

. N . F

  (2)   

C = A . v

. N . F

  (3)   

∆ = A . v

. N . F

  (4)   

2.1.2 Modèle dynamique

  Pour pouvoir piloter une opération de soudage par FSW, il faut pouvoir modéliser cette opération en  temps réel. Il est donc nécessaire de calculer les efforts sur l'outil, les positions, les vitesses et les accélérations  de l'outil en fonction du temps. Plusieurs études on étés réalisées à ce sujet.    M. Brès [4] propose ce type de modèle dynamique en vue de la modélisation pour la robotisation du  procédé FSW. Les equations (5), (6) et (7) présentent le modèle.   

F = v . x

  (5)   

F = v . x

  (6)   

=

, .

  (7)  Où : 

• E(z)  est  la  composante  élastique  identifiée  par  les  essais  réalisés  à  profondeur  de  pénétration  constante et interpolée entre les points d’essai 

• v  et v  et  ,   sont les viscosités du matériau respectivement dans les directions d'avance,  transversale et verticale. La viscosité   dépend en plus de la profondeur et du sens de progression  dans la matière.  

Pour utiliser ce type de modèle, il est nécessaire de connaître la viscosité du matériaux. 

Zhao [3] a proposé des modèles dynamiques numériques et analogiques pour le procédé FSW en utilisant la  profondeur  de  pénétration  (d)  comme  entrée.  Les  paramètres  du  modèle  ont  également  été  estimés  par  la  méthode des Moindres Carrés Récursifs. Il a ainsi pu obtenir les fonctions de transfert des 3 composantes de  l’effort de soudage : 

(11)

            

C

ORO

Il apparaît a les forces Fx Pour  modé statique et  Où :   ‐

v

 es ‐ Ki, α ‐ Kfsw Les equatio sur un mod à une comm Dans le cad   Il  se températur viscosité  du l'influence d

OUSSO

alors une dy x et Fy. 

liser  les  effo dynamique a st la vitesse d αi, βi, γi sont  w, ffsw sont de ns (12), (13) èle dynamiq mande de rob re du projet 

2.1.3 Mo

erait  possib re  en  foncti u  matériau  q de la tempér   Mo namique du  orts  FSW  au avec amortis d’avance,  des paramè es coefficient  et (14) sont que du prem bot en prena COROUSSO 

odèle therm

le  de  réalis on  du  temp qui  agit  sur  rature.  Pro L odèle exploit com deuxième o

  sein  de  loi  ssement :   tres pouvant ts pouvant êt t des modèle ier ordre [5] ant en compt ce modèle a

momécaniq

er  un  modè ps  et  ses  ef le  coefficien ojet COROUS Livrable n°2.3 able pour la  mmande du ro ordre pour la de  comman t être estimé tre définis p es statiques. ]. D'après Qi te le temps a a été retenu 

que

èle  plus  com ffets  sur  les  nt  de  frottem SSO  3  définition de obot   a force Fz et d

nde  des  rob

és avec les m ar l’expérien L’équation ( n [5], ce mo avec la vitess pour la mod

mplet  en  pre autres  gran ment  avec  l e la  A des dynamiq ots  Qin  [5]  méthodes des nce.  11) pour mo dèle dynami se et l'accélé élisation des enant  en  co ndeurs  du  p 'outil  et  qui 

ANR‐10‐SEGI 29/09/2 indice Page 9   ques du prem propose  un    s moindres c odéliser la fo ique simplifi ération de l'o s efforts.   ompte  les  v problème,  e   provoque  u ‐003‐LI2.3  2014  e A  9/20  Auteurs : S L.L, A.BA    mier ordre p modèle  mix carrés  rce Fz est ba é est adapta outil.  variations  de n  particulier un  bouclage  .Z,  our  xte,  sée  able  e  la  r  la  de 

(12)

            Ce de elle

2.2

L’é ép me La  qu im mo fro co Da pré gra

2.3

Im tou cha  

C

ORO

 modèle ne  la simuler. C e nécessaire

2 Synthè

étude, objet  aisseur  6mm enée sur les  précision  d adratique  m portante  (er odéliser. En e ottement  en nnues, à sav ns le livrable ésentent  les andeur qu’av

3 Validit

plémenté au us  types  de  ange ? Les m

OUSSO

sera pas étu Ceci serait d e au regard d

èse des rés

du rapport 2 m  (diamètre efforts en fo des  modèles moyenne  infé rreur  quadra effet, il est t

tre  ces  deu oir va et Fz et e 2.1, une si s  résultats  o vec les modè

té du mod

u sein de la c matériaux  e modèles sont   Modèl udié car il es ifficile à met u procédé FS

sultats pré

2.1 porte su e  d’épauleme onction des p s  pour  l’effo érieure  à  13 atique  moye très dépenda x  éléments.  t N.   mplification  obtenus.  Dan èles complet

dèle pour u

commande d et  d’épaisse t‐ils toujours  Projet Livr e exploitable comma st difficile d’a ttre en œuvr SW ? 

écédents

r l’analyse d ent  de  l’out paramètres o

ort  Fx  et  le  %.  Par  contr enne  de  l’or ant de l’inter Ceci  sembl des modèle ns  la  config s.  

une autre

des robots FS urs.  Une  qu encore appl t COROUSSO rable 2.3 :   e pour la déf ande du robo avoir l’évolu re. De plus, l du domaine d til,  21mm).  opératoires.  couple  Cz re,  la  modél rdre  de  70% raction outil  e  être  diffic

s a égaleme guration  étud

e configur

SW, l’objecti estion  se  po licables ?  finition de la ot  tion de la te a précision a de soudabili Une  étude  Les modèles avait  été  ju isation  de  l’ %).  Cet  effort  /matière et cile  à  modél nt été propo diée,  l’erreu

ration de s

if de ces mo ose,  qu’en  e   ANR empérature e apportée par té opératoir paramétriqu s proposés ét   ugés  satisfai effort  Fy  pré t  de  par  sa  t par conséq iser  à  partir osée. Les équ ur  obtenue  e

soudage

dèles est de  est‐il  si  la  co

R‐10‐SEGI‐00 29/09/201 indice A  Page 10/20 Au L.   en cours de  r ce type de  re de l’alliage ue  des  effor

taient les sui sants,  avec  ésentait  une nature,  rest quent des co r  des  donné uations (18), est  du  mêm    pouvoir êtr onfiguration  03‐LI2.3  4  0  uteurs : S.Z,  L, A.BA  soudage ou modèle est‐ e 6082‐T651 rts  avait  été ivants :  une  erreur e  erreur  plus te  difficile  à efficients de ées  d’entrée , (19) et (20) me  ordre  de e appliqué à de  soudage u  ‐ 1  é  r  s  à  e  e  )  e  à  e 

(13)

  Projet COROUSSO  Livrable n°2.3  Modèle exploitable pour la définition de la  commande du robot   ANR‐10‐SEGI‐003‐LI2.3  29/09/2014  indice A  Page 11/20               Auteurs : S.Z,  L.L, A.BA   

C

OROUSSO

Une étude sur la modélisation des efforts a été menée pour la configuration suivante, soudage du 6082‐T651  d’épaisseur 6mm avec un outil présentant un épaulement de 12mm. Dans cette étude, seule l’outil de soudage  a été modifié par rapport à la configuration précédente.   Avec les modèles développés précédemment, équations (15), (16) et (17),  les  courbes  modélisées  suivent   en    générale  l'allure  des  courbes  expérimentales  à  l’erreur  près.  La  Figure  4  présente  les  données  obtenues  avec ces modèles et les données expérimentales (outil présentant un diamètre d’épaulement de 21mm).  En  bleu l’effort en fonction de la vitesse d’avance pour les données expérimentales, en rouge,  la courbe issue du  modèle statique, équation (16). La courbe modélisée a la même allure que la courbe expérimentale.    Figure 4: Comparaison entre efforts modélisés (carrés rouges) et les données expérimentales (losanges bleus) pour le soudage de  l’alliage 6082‐T651 d’épaisseur 6mm  avec un outil de diamètre d’épaulement de 21mm  Les équations (15), (16) et (17) ont été  appliquées aux données expérimentales issues de l’expérimentation  réalisée avec un outil avec un diamètre d’épaulement de 12mm. Les résultats de la modélisation pour l’effort  Fy  sont  présentés  sur  la  Figure  5.  Il  peut  être  noté  que  l’allure  de  la  courbe  obtenue  par  la  modélisation  ne  correspond  plus  à  la  tendance  observée  par  l’expérimentation.  Ceci  est  problématique  et  démontre  que  les  modèles ne sont pas transposables d’une configuration de soudage à l’autre. 

(14)

            F Av ob éga pré Su mé Ai,  int Afi coe éq  

C

ORO

igure 5: Compa

ec  les  donn tenaient  de alement  été écédemmen r  la  base  de éthode des m αi, βi et γi on ternes de typ in de pouvoi efficients Ai,  uations devi

OUSSO

araison entre e l’alliage 6 nées  obtenu es  erreurs  s é  testé.  Ave t ne semblen e  ces  résulta

moindres car nt été réalisé pes défaut tu r évaluer l’in αi, βi et γi on iennent alors   Modèl efforts modélisé 6082‐T651 d’ép ues  avec  l’ép imilaires  au c  ces  donné nt pas s’appl ats,  le  modè rrés, les coef és à partir de unnel ou man nfluence de l nt été déterm s :  Projet Livr e exploitable comma és (carrés roug aisseur 6mm  a paulement  d x  équations ées,  les  erre liquer à cette le  a  été  ada fficients des  e tous les po nque de pén a qualité de minés sur la s t COROUSSO rable 2.3 :   e pour la déf ande du robo ges) et les donn avec un outil d de  12mm,  l s  prenant  to eurs  obtenu e configurati apté  à  la  no équations o ints expérim nétration en  la soudure s seule base d finition de la ot  nées expérimen e diamètre d’é es  équation ous  les  par ues  sont  plu

ion.  uvelle  config ont été recal mentaux, mêm racine. 

 

 

 

 

sur la qualité des essais ne    ANR ntales (losanges paulement de  s  simplifiées amètres  op s  grandes  e guration  de  culés. Pour l me les essais  de la modél présentant p R‐10‐SEGI‐00 29/09/201 indice A  Page 12/20 Au L.     s bleus) pour le 12mm  s  (18),  (19)  pératoires  en

et  les  résult

soudage.  A  le calcul des s présentant lisation des e pas de défau 03‐LI2.3  4  0  uteurs : S.Z,  L, A.BA  e soudage de  et  (20)  qui n  compte  a ats  obtenus l’aide  de  la  paramètres t des défauts

(20)

(21)

(22)

(23)

efforts, les  ut. Les  i  a  s  a  s  s 

(15)

  Projet COROUSSO  Livrable n°2.3  Modèle exploitable pour la définition de la  commande du robot   ANR‐10‐SEGI‐003‐LI2.3  29/09/2014  indice A  Page 13/20               Auteurs : S.Z,  L.L, A.BA   

C

OROUSSO

F = 2.23 ∗ v

.

∗ N

.

∗ F

.

  

(24) 

F = 5.6 ∗ 10

∗ v

.

∗ N

.

∗ F

.

  

(25) 

C = 370 ∗ v

.

∗ N

.

∗ F

.

  

(26) 

∆ = 4.06 ∗ 10

∗ v

.

∗ N

.

∗ F

.

  

(27) 

La Table 1 compare  les  deux  modèles  avec la prise en compte des défauts  et  sans la prise en compte des   défauts.  Les  paramètres  pour  le  couple  Cz  et  Δz  sont  relatives  proches  mais  pour  les  efforts  Fx  et  Fy  des  différences peuvent être notifiées. Il peut être noté que le modèle obtenu sans la prise en compte des défauts  internes  n’est  pas  forcément  plus  précis.  En  effet  s'il  l'est  pour  Fx,  ce  n'est  pas  le  cas  pour  Fy.  Cela  est  sans  doute  lié  au  fait  que  les  défauts  entrainent  une  grande  élévation  de  Fx    dans  un  domaine  non  linéaire,  plus  difficile à modéliser. Les supprimer rend donc le modèle plus fiable. À l'inverse, supprimer des points diminue  la  précision  du  modèle,  et  si  ces  points  participaient  à  la  linéarité  de  la  courbe,  cela  se  ressent  dans  la  précision. C'est probablement le cas pour Fy. 

(16)

  Projet COROUSSO  Livrable 2.3 :   Modèle exploitable pour la définition de la  commande du robot  ANR‐10‐SEGI‐003‐LI2.3  29/09/2014  indice A  Page 14/20               Auteurs : S.Z,  L.L, A.BA   

C

OROUSSO

  Table 1: Comparaison entre les modèles développés, avec tous les points et avec les points ne présentant pas de défauts internes  En conclusion, pour optimiser la précision du modèle, il semblerait intéressant de prendre en compte toutes  les données pour le calcul des paramètres du modèle pour Fy et Cz mais pour le calcul des paramètres de Fx et  Δz,  il  semblerait  judicieux  de  supprimer  les  points  présentant  des  défauts  internes.  Les  Figure  7,  Figure  8  et  Figure 9, présentées en annexe, illustrent ces propos de manière graphique.     

Modélisation Fx

Ln(A)

A

α

β

γ

Tous les points de mesures

6.727 834.356 0.823 ‐1.469 ‐0.311

21.1%

34.5%

Points sans défauts internes

0.805

2.238 1.392 ‐0.844 ‐1.227

23.7%

8.2%

Modélisation Fy

Ln(A)

A

α

β

γ

Tous les points de mesures

‐6.040 2.38E‐03 0.353 0.544 0.142

15.5%

25.4%

Points sans défauts internes

‐9.791 5.60E‐05 0.669 0.697 0.422

17.7%

34.4%

Modélisation Cz

Ln(A)

A

α

β

γ

Tous les points de mesures

5.283 197.049 0.023 ‐0.224 0.094

1.2%

4.2%

Points sans défauts internes

5.914 370.147 ‐0.017 ‐0.294 0.144

32.0%

1.4%

Modélisation Δz

Ln(A)

A

α

β

γ

Tous les points de mesures

‐9.017 1.21E‐04 ‐0.384 0.836 2.429

17.1%

45.6%

Points sans défauts internes ‐10.112 4.06E‐05 ‐0.186 0.843 2.377

18.1%

48.7%

Incertitude Erreur Max

Incertitude Erreur Max

Incertitude Erreur Max

Incertitude Erreur Max

(17)

            

C

ORO

3 VAL

Pour modé implémenté Avec : Kfsw= Les  essais  r soudage FSW manière  glo l’outil  de  4m termes de q joint, le déc décalage es

OUSSO

LIDATIO

liser les acti é dans la com 108 kg/s² et f réalisés  avec W ont démo obale  le  déc mm,  la  soud qualité de so calage est ad st dans la tolé F   Mo

ON DU M

ons mécaniq mmande de r ffsw = 107 kg/s c  ces  modèl ontré que la  alage  de  l’o dure  présent oudure. Par c dmissible. En érance du pr Figure 6: Compa Pro L odèle exploit com

MODÈL

ques appliqu robot est le s s  es  implémen correction d util  passe  de te  un  défaut contre, avec   effet, le déf rocédé FSW, araison d'une t ojet COROUS Livrable n°2.3 able pour la  mmande du ro

LE

uées sur l’ou suivant [5] : ntés  au  sein de trajectoire e  4mm  à  un t  de  manque un décalage faut de man , à savoir dan trajectoire réal SSO  3  définition de obot   util au cours 

n  de  la  comm e dans le pla n  décalage  in

e  de  pénétra e de l’outil de que de péné ns ce cas d’ét isée avec et sa e la  A du soudage mande  de  ro n semble êtr nférieure  à  1 ation  en  raci e moins de 1 étration en ra tudes enviro ns correction d ANR‐10‐SEGI 29/09/2 indice Page 15 e FSW, le mo  

obot  et  utili re acquise (F 1mm.  Avec  ine,  défaut  i 1mm par rap acine n’appa on 2mm [2],    d'outil  ‐003‐LI2.3  2014  e A  5/20  Auteurs : S L.L, A.BA    odèle utilisé  isés  pendant Figure 6). D’u un  décalage inadmissible port au plan araît plus car [Livrable 2.1 .Z,  est  t  le  une    de    en  n de  r ce  ].  

(18)

  Projet COROUSSO  Livrable 2.3 :   Modèle exploitable pour la définition de la  commande du robot  ANR‐10‐SEGI‐003‐LI2.3  29/09/2014  indice A  Page 16/20               Auteurs : S.Z,  L.L, A.BA   

C

OROUSSO

4 CONCLUSION

Dans ce livrable un état de la bibliographie a été réalisé concernant les modèles utilisés. Différents modèles  sont  proposés,  modèles  statiques,  thermiques  ou  dynamiques.  Certain  auteur,  en  vue  de  la  robotisation,  propose  d’utiliser  un  modèle  statique  pour  la  détermination  des  efforts  Fx  et  Fy  et  d’utiliser  un  modèle  dynamique  présentant  un  terme  d’amortissement  pour  l’effort  Fz.  Ce  type  de  modèle  a  été  validé  lors  du  soudage  d’une  ligne  droite  dans  un  plan.  La  correction  obtenue,  c’est‐à‐dire  présentant  une  déviation  inférieure à 1mm, respecte les tolérances admissibles de la position de l’outil par rapport au plan de joint. Il  faudra néanmoins le valider pour le soudage de formes complexes. 

Une  étude  a  été  réalisée  sur  la  transposition  du  modèle  sur  une  autre  configuration  de  soudage,  même  matériau et même épaisseur, mais le soudage est réalisé avec un outil différent. Les résultats montrent que les  modèles  statiques  sont  fortement  dépendants  de  la  configuration  et  par  conséquent  non  transposable.  Un  travail  reste  à  faire  pour  l’étude  sur  la  modélisation  lors  du  soudage  avec  d’autres  matériaux  et  d’autres  épaisseurs.  Les  équations  des  modèles  statiques  simplifiées  ne  semblent  pas  également  être  adaptées  au  procédé,  car  elles  ne  s’appliqueraient  pas  bien  à  toutes  les  configurations.  D’autre  part,  une  étude  a  également été réalisée sur la « qualité » des données à savoir la prise ou compte ou non des données issues de  soudure avec et sans défauts internes. Selon les paramètres, les résultats diffèrent. Pour la modélisation de Fy  et Cz il serait judicieux de prendre compte toutes les données pour le calcul des paramètres du modèles mais  pour  le  calcul  des  paramètres  de  Fx  et  Δz,  il  semblerait  intéressant  de  ne  considérer  que  les  essais  ne  présentant pas des défauts internes. 

En  perspective,  il  serait  intéressant  d’étudier  si  d’autres  paramètres  ne  devraient  pas  être  intégrer  dans  le  modèle pour la commande de robot à savoir l’angle de soudage (i) et l’angle de clin (β). Ce deux paramètres  influent sur les efforts et ne sont communément pas modélisés. Ils pourraient avoir une utilité au sein de la  commande pour le soudage de pièces de formes complexes. 

 

(19)

  Projet COROUSSO  Livrable n°2.3  Modèle exploitable pour la définition de la  commande du robot   ANR‐10‐SEGI‐003‐LI2.3  29/09/2014  indice A  Page 17/20               Auteurs : S.Z,  L.L, A.BA   

C

OROUSSO

[1]  S.  Zimmer,  L.    Langlois,  J.  Laye,  J‐C.  Gousain,  P.  Martin,  R.  Bigot,  2008,  “Methodology  for  qualifying  a  Friction Stir Welding equipment”, 7th International Symposium on FSW à l’Awaji Island (Japon)  

[2]  S.  Zimmer,  2013,  Etude  des  tolérances  du  procédé  vis‐à‐vis  des  défauts  de  position  et  d’orientation  de  l’outil pour la robotisation du FSW, 21eme Congrès Français de Mécanique, Bordeaux.  [3] Zhao Xin, 2007, Empirical Dynamic modeling and nonlinear force control of Friction Stir Welding, Master of  Science in mechanical, University of Missouri‐Rolla engineering.    [4] A. Brès, 2008, Modélisation et simulation du soudage par Friction Malaxage utilisant des robots industriels,   Ecole Polytechnique de Montréal.  [5] J. Qin, 2013, Commande hybride position/force robuste d’un robot manipulateur utilisé en usinage et/ou  en soudage. Thèse doctorat. Ecole Nationale Supérieure d’Arts et Métiers. Metz, France.                     

(20)

  Projet COROUSSO  Livrable 2.3 :   Modèle exploitable pour la définition de la  commande du robot  ANR‐10‐SEGI‐003‐LI2.3  29/09/2014  indice A  Page 18/20               Auteurs : S.Z,  L.L, A.BA   

C

OROUSSO

Annexe

Analyse de la précision du modèle en fonction de la présence de défauts    Modèle 1 établit avec toutes les données (points présentant des défauts et sans défauts) :      Modèle 2 établit à partir des données expérimentales aboutissants à des soudures sans défauts :    Les figures ci‐dessous présentes les courbes obtenues. 

F

x

= 834 ∗ v

a0.825

∗ N

−1.469

∗ F

z−0.3106

 (20) 

F

y

= 0.00238 ∗ v

a0.3533

∗ N

0.5436

∗ F

z0.1424

 (21) 

C

z

= 197 ∗ v

a0.02278

∗ N

−0.2237

∗ F

z0.0945

 (22) 

z

= 0.0001 ∗ v

a−0.3843

∗ N

0.8363

∗ F

z2.4295

 (23) 

F

x

= 2.23 ∗ v

a1.39

∗ N

−0.844

∗ F

z−1.22

 (24) 

F

y

= 5.6 ∗ 10

−6

∗ v

a0.669

∗ N

0.697

∗ F

z0.422

 (25) 

C

z

= 370 ∗ v

a−0.0169

∗ N

−0.294

∗ F

z0.144

 (26) 

z

= 4.06 ∗ 10

−6

∗ v

a−0.186

∗ N

0.843

∗ F

z2.38

 (27) 

(21)

  Projet COROUSSO  Livrable n°2.3  Modèle exploitable pour la définition de la  commande du robot   ANR‐10‐SEGI‐003‐LI2.3  29/09/2014  indice A  Page 19/20               Auteurs : S.Z,  L.L, A.BA   

C

OROUSSO

  Figure 7: Comparaison des modèles pour la grandeur de sortie Cz en fonction de N. (1) avec défauts ‐ (2) sans défauts    Figure 8: Comparaison des modèles pour la grandeur de sortie Fx en fonction de N. (1) avec défauts ‐ (2) sans défauts   

(22)

  Projet COROUSSO  Livrable 2.3 :   Modèle exploitable pour la définition de la  commande du robot  ANR‐10‐SEGI‐003‐LI2.3  29/09/2014  indice A  Page 20/20               Auteurs : S.Z,  L.L, A.BA   

C

OROUSSO

  Figure 9: Comparaison des modèles pour la grandeur de sortie Fy en fonction de N. (1) avec défauts ‐ (2) sans défauts 

Références

Documents relatifs

that sense, we ”split” a shard whenever possible instead of. We also store at each node the number of peers belonging in the subtree. This allows us to efficiently batch

De plus, ce travail soulève les éléments favorisant le développement des enfants âgés entre un et cinq ans : le contexte dans lequel ils sont abordés,

In order to assess the validity of the test procedures that we used on the real data-set, we can try to determine through simulation the power of our test procedure. In table 4.4

The present article shows that our Φ-divergence method constitutes a good alternative to Huber’s particularly in terms of regression and robustness as well as in terms of

Son principe consiste à brider deux tôles, qui doivent être en contact, l’outil approprié, animé par un mouvement de rotation (700à 2000 tours/min) et un mouvement de translation

Moustafa BOUKRAA, , «Simulation du transfert thermique et de l’écoulement de la matière lors du soudage par friction malaxage FSW d’un métal», Thèse de doctorat,.. Simulation

L’étude présentée concerne la réalisation d’un démonstrateur mettant en évidence le potentiel du procédé de soudage par friction malaxage ( FSW) pour

Les particules situées sous l’épaulement sont affectées par celui-ci et sont déposées de manière préférentielle du coté Advancing Side (AS), coté ou le vecteur vitesse dû