Le consortium COMET co-financé par l’UE (dont NIKON METROLOGY est membre), crée une solution révolutionnaire permettant l’utilisation de robots industriels d’usinage haut de gamme. Les robots de toutes les marques sont compatibles avec l’unité du contrôleur COMET « Auto-connectable », qui permet de répondre efficacement aux besoins de l’industrie avec des solutions de fabrication flexibles, fiables et rentables. Nikon Metrology est un fournisseur principal qui développe des systèmes adaptatifs de suivi pour détecter les écarts par rapport à la trajectoire programmée du robot. Ils sont utilisés pour initier des corrections de trajectoires en temps réel en vue de maintenir une précision ciblée sur tout le processus d’usinage. La solution proposée par COMET sera en moyenne 30% plus efficace que les machines-outils dédiées, tout en offrant une précision de localisation absolue supérieure à 50 microns.

Les robots industriels, une bonne idée ?

Pour rester compétitives, les entreprises Européenne de fabrication haut de gamme sont à la recherche de machines-outils fiables, précises et sans entretien offrant une programmation et un montage rapides. La technologie robotique industrielle peut fournir une base excellente pour l’usinage car elle est abordable et flexible. Combinés avec les solutions de métrologie, les robots offrent des avantages distincts par rapport à des équipements spécialisés coûteux conçus pour des tâches d’usinages spécifiques. Dans le cadre du projet COMET, Nikon Metrology est responsable de développer un SYSTEME ADAPTATIF DE SUIVI. Cela permet d’ajuster le positionnement du bras robot en temps réel en relation avec la position ou il devrait être par rapport à la trajectoire initiale programmée du robot.

Le système adaptatif de suivi permet de suivre l’emplacement de la tête du robot en temps réel, et intègre les données métrologiques avec un circuit fermé via le contrôleur. Cette approche novatrice de la métrologie ajustée permet d’augmenter la précision du robot car il élimine pratiquement l’influence de réchauffement du robot et notamment la dérive et le retour élastique. Cela souligne l’importance du système adaptatif de suivi dans la transformation de robots industriels en outils de précision pour le fraisage, en applications d’usinage, d’ébavurage et autres. Il y a une forte demande de ce type de robots dans l’aéronautique, et l’automobile, mais aussi de la part des fabricants qui utilisent des moules et des matrices de haute précision.

Ajustement du mouvement du robot en temps réel

Le système COMET de contrôle du robot permet également de brancher d’autres modules que le module de système adaptatif de suivi. Les autres modules se concentrent sur des modèles cinématiques et dynamiques pour élaborer une cartographie unique du robot, une programmation globale et un mécanisme de compensation des dynamiques pour éliminer les erreurs de positionnement restantes. Au total 14 partenaires de l’industrie, des instituts de recherche et des universités, collaborent pour faire de ce projet Européen innovant un succès. Le contrôleur COMET « Auto-connectable » est un système modulaire qui s’adapte à la plupart des marques de robot, y compris ABB, Fanuc et KUKA.

Le système adaptatif de suivi se compose de deux éléments: le système de suivi et le module d’adaptation et de comparaison des trajectoires. La plupart des systèmes de suivi disponibles ne sont pas compatibles pour l’utilisation du projet COMET, en prenant en compte les aspects économiques et techniques des systèmes. Basée sur des besoins de projets spécifiques, la recherche sur le système de suivi commencera avec la MMT optique K-series de Nikon Metrology.

Le système de camera pré-calibré K-series se compose de 3 capteurs de dispositif à transfert de charge (CCD). Avec des lentilles cylindriques sur toutes les caméras, et la caméra du milieu qui possède une inclinaison à 90 degrés, la MMT optique mesure les emplacements des diodes (LEDs) qui émettent une lumière infra-rouge, montées sur la tête du robot. Au moment de la capture, comme la LED est située à l’intersection des 3 plans d’observation des CCD, le système est capable de déterminer les coordonnées du point en se basant sur les angles d’inclinaison de la surface. Le système K-series permet de suivre plusieurs LEDs simultanément avec 6 degrés de liberté à un taux d’échantillonnage allant jusqu’à 1 000 Hertz qui permet des mesures dynamiques. Le module pour l’adaptation corrective compare la position mesurée, la vitesse et l’accélération avec les données correspondantes dans le programme. Un algorithme basé sur un modèle décidera ensuite quand et comment ajuster l’opération du robot pour atteindre la précision demandée par le processus d’usinage. Les efforts de développement des ingénieurs de Nikon Metrology se concentrent sur la précision de la mesure, le système de latence et l’interfaçage du module pour obtenir des adaptations de mouvement du robot précises et rapides.

Prêt à l’utilisation avec tous types de cellules de robots industriels

La flexibilité et la rentabilité des robots industriels est utilisée en ajoutant une précision de position absolue et un logiciel « Auto connectable» pour concevoir, programmer, simuler et exécuter des processus d’usinage haut de gamme. De nouveaux composants innovants de suivi et des méthodes basées sur l’ICT modulaire sont développées pour ouvrir de nouveaux domaines d’applications pour les robots industriels. Ces composants et méthodes peuvent être branchés sur la plateforme modulaire « Auto-connectable » du COMET, prêt pour une utilisation avec tous types de robots industriels. Le projet COMET (30 mois) a été lancé en Septembre 2010, et se poursuit comme prévu. Après avoir terminé le contrôleur du robot « Auto connectable » COMET, Nikon Metrology agira comme un partenaire dans l’exploitation des résultats du projet. Le centre d’excellence de la robotique intégrée à la métrologie de Nikon Metrology, jouera un rôle important pour les clients et pour les entreprises de l’intégration des cellules robots.

Le projet comprend 14 partenaires techniques de 8 pays à travers l’Europe, coordonnés par la société Britanique Delcam, spécialiste dans la fabrication de logiciels.

Photos :
- en haut à gauche : le COMET permet que le fraisage du robot soit plus rapide qu’avec une machine manuelle, et plus abordable qu’avec un système spécifique
- en haut à droite : une MMT optique K-series est capable de suivre des LEDs infra-rouge avec 6 degrés de liberté à un taux d’échantillonnage supérieur à 1000 Hertz
- en bas : 4 composants innovants du contrôle du robot peuvent être branchés sur le contrôleur, en complément du contrôleur COMET « Auto connectable ».