FR3069473A1 - METHOD FOR IDENTIFYING A TUBE WITH A TUBE PLATE CRIMPING OPERATION AND ASSOCIATED SYSTEM - Google Patents
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Abstract
Ce procédé d'identification d'un tube sur lequel porte une opération élémentaire de sertissage ou de contrôle du sertissage, parmi un ensemble de tubes montés sur une plaque à tubes (2) d'un échangeur de chaleur, comporte : une phase de détermination, dans un repère (RP) lié à la plaque à tubes, d'une position d'une extrémité d'un outil (6) utilisé pour l'opération élémentaire alors que l'extrémité de l'outil est en contact avec un tube et que l'opérateur (1) actionne l'outil pour réaliser l'opération élémentaire ; une phase d'identification du perçage de la plaque à tubes recevant ledit tube en recherchant la distance minimale entre les positions connues, dans le repère lié à la plaque à tubes, des centres des perçages (5) de la plaque à tubes et la position de l'extrémité de l'outil, l'identifiant du perçage étant l'identifiant dudit tube.This method of identifying a tube on which an elementary crimping or crimping operation is carried out, among a set of tubes mounted on a tube plate (2) of a heat exchanger, comprises: a determination phase in a reference (RP) connected to the tube plate, a position of one end of a tool (6) used for the elementary operation while the end of the tool is in contact with a tube and that the operator (1) operates the tool to perform the elementary operation; a phase of identifying the drilling of the tube plate receiving said tube by searching for the minimum distance between the known positions, in the reference linked to the tube plate, the centers of the bores (5) of the tube plate and the position of the end of the tool, the identifier of the hole being the identifier of said tube.
Description
PROCEDE D’IDENTIFICATION D’UN TUBE SUR LEQUEL PORTE UNE OPERATION DE SERTISSAGE SUR PLAQUE A TUBES ET SYSTEME ASSOCIEMETHOD FOR IDENTIFYING A TUBE ON WHICH A CRIMPING OPERATION ON A TUBE PLATE AND ASSOCIATED SYSTEM
La présente invention concerne le sertissage de tubes sur une plaque d’un échangeur de chaleur. Plus particulièrement, l’invention est relative à une étape de suivi pour garantir la qualité du produit réalisé.The present invention relates to the crimping of tubes on a plate of a heat exchanger. More particularly, the invention relates to a follow-up step to guarantee the quality of the product produced.
Un échangeur de chaleur comporte une cuve de circulation d’un fluide primaire entre un orifice amont et un orifice aval, situés à proximité de chacune des extrémités longitudinales de la cuve, et une pluralité de tubes de circulation d’un fluide secondaire, s’étendant sensiblement longitudinalement à l’intérieur de la cuve.A heat exchanger comprises a vessel for circulation of a primary fluid between an upstream orifice and a downstream orifice, located near each of the longitudinal ends of the vessel, and a plurality of tubes for circulation of a secondary fluid, s' extending substantially longitudinally inside the tank.
La cuve comporte une paroi latérale, cylindrique, et deux parois d’extrémité disposées transversalement à l’axe longitudinal de la cuve. Ces parois d’extrémité sont constituées par des plaques métalliques à travers lesquelles passent les tubes. Ces plaques sont dites plaques à tubes.The tank has a cylindrical side wall and two end walls arranged transversely to the longitudinal axis of the tank. These end walls are made up of metal plates through which the tubes pass. These plates are called tube plates.
Une plaque à tubes est ainsi munie d’une pluralité de perçages, chaque perçage recevant l’extrémité d’un tube.A tube plate is thus provided with a plurality of holes, each hole receiving the end of a tube.
L’extrémité du tube est sertie sur la plaque.The end of the tube is crimped onto the plate.
La traçabilité des tubes sertis et/ou dont le sertissage a été contrôlé doit être assurée pour garantir l’exhaustivité des opérations et la qualité de l’échangeur fabriqué.The traceability of the crimped tubes and / or whose crimping has been checked must be ensured to guarantee the exhaustiveness of the operations and the quality of the exchanger manufactured.
Actuellement, la référence du tube venant d’être serti sur la plaque à tubes est saisie manuellement par l’opérateur, dans un logiciel de suivi (connu en soi).Currently, the reference of the tube which has just been crimped onto the tube plate is entered manually by the operator, in tracking software (known per se).
Or, l’opération de sertissage concerne jusqu’à plusieurs milliers de tubes.However, the crimping operation involves up to several thousand tubes.
Ainsi, la saisie manuelle autorise les erreurs humaines : Soit l’opération de sertissage a été réalisée mais la référence du tube serti n’a pas été correctement saisie dans le logiciel de suivi, et il faut, à l’issue des opérations, repasser sur tous les tubes dont les références n’ont pas été saisies dans le logiciel de suivi ; Soit l’opération de sertissage n’a pas été réalisée et pourtant la référence du tube correspondant a été saisie.Thus, manual entry authorizes human errors: Either the crimping operation has been carried out but the reference of the crimped tube has not been correctly entered in the tracking software, and it is necessary, at the end of the operations, to iron on all tubes whose references have not been entered in the tracking software; Either the crimping operation was not carried out and yet the reference of the corresponding tube was entered.
Ce dernier cas est particulièrement préjudiciable, puisque il existe alors un défaut dans l’étanchéité entre les circuits primaire et secondaire de l’échangeur.The latter case is particularly detrimental, since there is then a defect in the seal between the primary and secondary circuits of the exchanger.
De plus, après chaque opération élémentaire portant sur un tube, l’opérateur doit poser son outil et se diriger vers un ordinateur pour saisir la référence du tube objet de cette opération élémentaire. Puis, il doit reprendre son outil et retrouver le tube qu’il vient de sertir pour déterminer le tube voisin sur lequel il doit maintenant travailler. L’interruption entre deux sertissages successifs pour aller renseigner le logiciel de suivi est une source d’inefficacité et d’erreur.In addition, after each elementary operation on a tube, the operator must put down his tool and go to a computer to enter the reference of the tube object of this elementary operation. Then, he must take back his tool and find the tube which he has just crimped to determine the neighboring tube on which he must now work. The interruption between two successive crimps to go to inform the tracking software is a source of inefficiency and error.
Il y a donc un besoin pour un système et une méthode visant à améliorer la saisie d’informations au cours des opérations de sertissage et/ou de contrôle du sertissage.There is therefore a need for a system and a method for improving the entry of information during crimping and / or crimping control operations.
L’invention a donc pour but de répondre à ce besoin.The invention therefore aims to meet this need.
A cette fin, l’invention a pour objet un procédé d’identification d’un tube sur lequel porte une opération élémentaire de sertissage ou de contrôle du sertissage, parmi un ensemble de tubes montés sur une plaque à tubes d’un échangeur de chaleur, caractérisé en ce qu’il comporte : un phase de détermination, dans un repère lié à la plaque à tubes, d’une position d’une extrémité d’un outil utilisé pour l’opération élémentaire alors que ladite extrémité est en contact avec un tube et que l’opérateur actionne l’outil pour réaliser l’opération élémentaire ; une phase d’identification du perçage de la plaque à tubes recevant ledit tube en recherchant la distance minimale entre les positions connues, dans le repère lié à la plaque à tubes, des centres des perçages de la plaque à tubes et la position de l’extrémité de l’outil, l’identifiant du perçage étant l’identifiant dudit tube.To this end, the subject of the invention is a method of identifying a tube to which an elementary crimping operation or crimping control relates, among a set of tubes mounted on a tube plate of a heat exchanger. , characterized in that it comprises: a phase of determining, in a reference linked to the tube plate, of a position of an end of a tool used for the elementary operation while said end is in contact with a tube and the operator actuates the tool to perform the elementary operation; a phase of identification of the bore of the tube plate receiving said tube by looking for the minimum distance between the known positions, in the reference linked to the tube plate, of the centers of the holes of the tube plate and the position of the end of the tool, the identifier of the hole being the identifier of said tube.
Suivant des modes particuliers de réalisation, la plaque de cloisonnement comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :According to particular embodiments, the partitioning plate includes one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination:
- la phase de détermination, dans le repère lié à la plaque à tubes, de la position de l’extrémité de l’outil consiste à déterminer la position de l’extrémité de l’outil dans un repère lié à l’atelier et la position du repère de la plaque à tubes dans le repère lié à l’atelier.the phase of determining, in the reference linked to the tube plate, the position of the end of the tool consists in determining the position of the end of the tool in a reference linked to the workshop and the position of the mark on the tube plate in the mark linked to the workshop.
- la détermination de la position de l’extrémité de l’outil dans le repère lié à l’atelier consiste à : disposer un marqueur d’outil sur l’outil ; calibrer la position relative entre l’extrémité de l’outil et un repère outil associé au marqueur d’outil ; et mesurer la position relative du repère d’outil dans le repère lié à l’atelier en utilisant un dispositif d’observation du marqueur.- the determination of the position of the end of the tool in the coordinate system linked to the workshop consists in: placing a tool marker on the tool; calibrate the relative position between the end of the tool and a tool mark associated with the tool marker; and measure the relative position of the tool mark in the mark linked to the workshop using a marker observation device.
- la détermination de la position de la plaque à tubes dans le repère lié à l’atelier consiste à : disposer au moins un marqueur de plaque sur la plaque à tubes ; calibrer la position relative entre le repère de la plaque et un repère de marqueur de plaque associé au marqueur de plaque ; et mesurer la position relative du repère de marqueur de plaque dans le repère lié à l’atelier en utilisant un dispositif d’observation du marqueur.- determining the position of the tube plate in the benchmark linked to the workshop consists of: placing at least one plate marker on the tube plate; calibrating the relative position between the plate mark and a plate marker mark associated with the plate marker; and measure the relative position of the plate marker marker in the workshop marker using a marker observation device.
- l’étape consistant à calibrer la position relative entre le repère de la plaque et un repère de marqueur de plaque consiste à utiliser un repère intermédiaire construit à partir de trois perçages non colinéaires de la plaque à tubes, les positions connues des trois perçages permettant de positionner le repère de la plaque par rapport au repère intermédiaire, et la mesure des positions des centres des perçages dans le repère du marqueur de plaque permettant de positionner le repère du marqueur de plaque par rapport au repère intermédiaire.the step consisting in calibrating the relative position between the reference mark on the plate and a reference mark on a plate marker consists in using an intermediate reference mark constructed from three non-collinear holes in the tube plate, the known positions of the three holes making it possible positioning the reference mark of the plate relative to the intermediate reference mark, and measuring the positions of the centers of the holes in the reference mark of the plate marker making it possible to position the reference mark of the plate marker relative to the intermediate reference mark.
- la phase d’identification du perçage de la plaque à tubes recevant ledit tube consiste à projeter la position de l’extrémité de l’outil dans le repère de la plaque, dans le plan de la plaque à tubes et de calculer la distance entre cette position projetée et la position connue de chacun des centres des perçages de la plaque à tubes, l’identifiant du perçage étant l’identifiant dudit tube.the identification phase of the drilling of the tube plate receiving said tube consists in projecting the position of the end of the tool in the reference mark of the plate, in the plane of the tube plate and in calculating the distance between this projected position and the known position of each of the centers of the holes in the tube plate, the identifier of the hole being the identifier of said tube.
L’invention a également pour objet un système caractérisé en ce qu’il permet la mise en œuvre automatique d’un procédé d’identification de tube conforme au procédé précédent.The invention also relates to a system characterized in that it allows the automatic implementation of a tube identification process in accordance with the previous process.
De préférence, le système comporte un dispositif d’observation comportant une pluralité de caméras fixes dans un repère lié à l’atelier, le dispositif étant propre à détecter la présence de marqueurs dans l’environnement, le dispositif d’observation étant propre à déterminer la position instantanée du marqueur dans le repère lié à l’atelier à partir des images acquises à l’instant courante par chacune des caméras.Preferably, the system comprises an observation device comprising a plurality of fixed cameras in a reference point linked to the workshop, the device being able to detect the presence of markers in the environment, the observation device being able to determine the instantaneous position of the marker in the benchmark linked to the workshop from the images acquired at the current instant by each of the cameras.
De préférence encore, le système comporte un ordinateur dont les moyens de stockage d’informations comportent, pour chaque perçage de la plaque à tubes, un identifiant dudit perçage et une position, dans le repère de la plaque à tubes, du centre dudit perçage.More preferably, the system includes a computer, the information storage means of which comprise, for each hole in the tube plate, an identifier of said hole and a position, in the reference frame of the tube plate, of the center of said hole.
L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels :The invention and its advantages will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example, and made with reference to the appended drawings in which:
la figure 1 est une représentation schématique d’un poste de travail permettant à un opérateur de réaliser les opérations de sertissage des tubes sur une plaque à tubes, le poste de travail intégrant un système d’identification d’un tube selon l’invention ; et,Figure 1 is a schematic representation of a work station allowing an operator to perform the operations of crimping tubes on a tube plate, the work station incorporating a system for identifying a tube according to the invention; and,
- la figure 2 est une représentation sous forme de blocs du procédé d’identification d’un tube mis en œuvre par le système de la figure 1.- Figure 2 is a block representation of the method of identifying a tube implemented by the system of Figure 1.
La figure 1 représente un poste de travail pour le sertissage de tubes sur une plaque à tubes 2.FIG. 1 represents a work station for crimping tubes on a tube plate 2.
La plaque à tubes 2 forme l’extrémité transversale d’une cuve 3 cylindrique d’un échangeur de chaleur.The tube plate 2 forms the transverse end of a cylindrical tank 3 of a heat exchanger.
Le sol de l’atelier comporte une fosse dans laquelle est placé un outillage 4 de support de la cuve 3. La cuve 3 est fixe par rapport à l’outillage 4.The workshop floor includes a pit in which is placed a tool 4 for supporting the tank 3. The tank 3 is fixed relative to the tool 4.
La profondeur de la fosse est adaptée pour que la plaque à tubes 2 soit au-dessus du niveau du sol de l’atelier et donc accessible à l’opérateur 1.The depth of the pit is adapted so that the tube plate 2 is above the level of the workshop floor and therefore accessible to the operator 1.
Le fond de la fosse est muni de rouleaux. L’outillage 4 est posé sur ces rouleaux de manière à ce que l’axe de la cuve 3 soit colinéaire à l’axe des rouleaux.The bottom of the pit is fitted with rollers. The tool 4 is placed on these rollers so that the axis of the tank 3 is collinear with the axis of the rollers.
Les rouleaux sont entraînés en rotation par des moyens adaptés. Par frottement, l’outillage 4 est mis en rotation.The rollers are driven in rotation by suitable means. By friction, the tool 4 is rotated.
Les moyens d’entrainement sont actionnés pour que la plaque à tubes 2 tourne de manière à ce qu’un secteur angulaire différent de la plaque à tubes 2 soit présenté à l’opérateur.The drive means are actuated so that the tube plate 2 rotates so that an angular sector different from the tube plate 2 is presented to the operator.
La plaque à tubes 2 est munie d’une pluralité de perçages 5. Chaque perçage 5 est destiné à recevoir l’extrémité d’un tube. Le rebord de l’extrémité du tube est serti sur la face extérieure de la plaque à tubes, la face extérieure étant la face côté opérateur 1.The tube plate 2 is provided with a plurality of holes 5. Each hole 5 is intended to receive the end of a tube. The rim of the end of the tube is crimped on the outer face of the tube plate, the outer face being the operator side 1.
Pour l’opération de sertissage ou de contrôle du sertissage réalisé, l’opérateur 1 emploie un outil 6 adapté.For the crimping operation or control of the crimping performed, the operator 1 uses a suitable tool 6.
Pour réaliser une saisie automatique de l’identifiant du tube venant d’être serti ou dont le sertissage vient d’être contrôlé, on prévoit un système d’identification 10.To carry out an automatic entry of the identifier of the tube which has just been crimped or whose crimping has just been checked, an identification system 10 is provided.
Le système d’identification 10 comporte un ordinateur 12. L’ordinateur 12 comporte une unité de calcul, telle qu’un processeur, et un espace de stockage d’informations, tel qu’une mémoire vive ou une mémoire morte, comportant les instructions de programmes d’ordinateur.The identification system 10 comprises a computer 12. The computer 12 comprises a calculation unit, such as a processor, and an information storage space, such as a random access memory or a read-only memory, comprising the instructions of computer programs.
Le système d’identification 10 comporte un dispositif d’observation 14.The identification system 10 includes an observation device 14.
Le dispositif 14 comporte une pluralité de caméras optiques implantées dans l’atelier avec des positions et des orientations fixes. Par exemple trois caméras 21, 22 et 23 sont utilisées. Elles sont par exemple fixées au plafond de l’atelier, sensiblement à l’aplomb du poste de travail de l’opérateur 1, de manière à observer la scène sous différents angles.The device 14 comprises a plurality of optical cameras installed in the workshop with fixed positions and orientations. For example, three cameras 21, 22 and 23 are used. They are for example fixed to the ceiling of the workshop, substantially perpendicular to the operator's workstation 1, so as to observe the scene from different angles.
Une caméra étant fixe dans le repère RA de l’atelier, il est aisé de passer du repère associé à une caméra vers le repère RA par une transformation rigide combinant rotation et translation.A camera being fixed in the benchmark R A of the workshop, it is easy to pass from the benchmark associated with a camera to the benchmark R A by a rigid transformation combining rotation and translation.
Le système 10 comporte également différents marqueurs visibles des caméras 21, 22 et 23. Un marqueur est par exemple une pastille réfléchissante portant un motif caractéristique.The system 10 also includes various markers visible from the cameras 21, 22 and 23. A marker is for example a reflective patch bearing a characteristic pattern.
Le dispositif d’observation 14 comporte un programme, exécuté par l’ordinateur 12, de détermination du positionnement instantané d’un marqueur dans le repère RA de l’atelier à partir des images acquises à un même instant par les caméras. Par « positionnement » on entend la position et l’orientation instantanées d’un objet dans un repère donné.The observation device 14 comprises a program, executed by the computer 12, for determining the instantaneous positioning of a marker in the benchmark R A of the workshop from images acquired at the same instant by the cameras. By "positioning" means the instantaneous position and orientation of an object in a given coordinate system.
Le système 10 comporte ainsi un marqueur d’outil CO positionné sur l’outil 6. Le marqueur d’outil CO permet d’associer à l’outil 6 un repère RCo- Le marqueur d’outil CO est suivi par le dispositif d’observation 14 qui détermine la position et l’orientation instantanée du repère RCo par rapport au repère RA.The system 10 thus comprises a tool marker CO positioned on the tool 6. The tool marker CO makes it possible to associate with the tool 6 a mark R C o- The tool marker CO is followed by the device of observation 14 which determines the position and the instantaneous orientation of the reference frame R C o relative to the reference frame R A.
Le système 10 comporte également une pluralité de marqueurs Ck associés à la plaque à tubes 2. Dans le mode de réalisation décrit ici en détail, huit marqueurs de plaque Ck sont prévus, k étant un entier entre 1 et 8. Par exemple, huit bras radiaux 7 sont montés sur le rebord périphérique de l’outillage 4 de maintien de la cuve 3, et espacés régulièrement les uns des autres. Chaque bras porte un marqueur de plaque Ck. Chaque marqueur de plaque est associé à un repère RCkLes marqueurs de plaque Ck sont disposés autour de la plaque à tube 2 de manière à garantir qu’au moins l’un d’entre eux soit visible par les trois caméras 22, 23 et 24, quel que soit l’orientation de l’outillage 4 et donc de la cuve 3. A un instant donné, le marqueur de plaque Cj est vu par les caméras de sorte que le dispositif d’observation 14 est capable de déterminer la position et l’orientation instantanées du repère RCj dans le repère RA.The system 10 also includes a plurality of markers Ck associated with the tube plate 2. In the embodiment described here in detail, eight plate markers Ck are provided, k being an integer between 1 and 8. For example, eight arms Radials 7 are mounted on the peripheral rim of the tool 4 for holding the tank 3, and regularly spaced from each other. Each arm carries a plate marker Ck. Each plate marker is associated with a reference mark R C k. The plate markers Ck are arranged around the tube plate 2 so as to guarantee that at least one of them is visible by the three cameras 22, 23 and 24, whatever the orientation of the tool 4 and therefore of the tank 3. At a given time, the plate marker Cj is seen by the cameras so that the observation device 14 is capable of determining the position and the instantaneous orientation of the reference frame R C j in the reference frame R A.
Par ailleurs, les repères suivants sont également introduits :In addition, the following benchmarks are also introduced:
Le repère Ro, dont l’origine est confondue avec l’extrémité de l’outil 6, qui constitue le point d’intérêt, et qui est parallèle au repère RCo (pour des raisons de simplification de la présente description) ;The reference frame R o , the origin of which coincides with the end of the tool 6, which constitutes the point of interest, and which is parallel to the reference frame R C o (for reasons of simplification of the present description);
Le repère RP de la plaque à tubes, dont l’origine est située au centre de la plaque à tubes 2 et dont les axes X et Y reposent dans la plan de la surface extérieure de la plaque 2.The reference point R P of the tube plate, the origin of which is located in the center of the tube plate 2 and the axes X and Y of which lie in the plane of the external surface of the plate 2.
Le procédé d’identification est fondé sur le fait, qu’au moment de la réalisation d’une opération élémentaire au moyen de l’outil, l’extrémité de celui-ci est quasiment confondue avec celle de l’extrémité du tube sur lequel porte cette opération élémentaire.The identification process is based on the fact that at the time of carrying out an elementary operation using the tool, the end of the latter is almost coincident with that of the end of the tube on which carries this elementary operation.
Par ailleurs, sachant que lors de la réalisation des perçages 5 dans la plaque 2 chaque perçage a reçu un identifiant et la position de son centre dans le repère RP a été mémorisée dans la mémoire de l’ordinateur 12, et puisque chaque tube est monté dans un perçage 5 particulier de la plaque 2, identifier un tube revient à donner l’identifiant du perçage dans lequel il est monté.Furthermore, knowing that during the production of the holes 5 in the plate 2 each hole has received an identifier and the position of its center in the reference R P has been stored in the memory of the computer 12, and since each tube is mounted in a particular hole 5 of the plate 2, identifying a tube is equivalent to giving the identifier of the hole in which it is mounted.
Le procédé d’identification 100 va maintenant être décrit plus en détails en référence à la figure 2.The identification method 100 will now be described in more detail with reference to FIG. 2.
Le procédé 100 comporte une première phase 110 de détermination de la position de l’extrémité de l’outil 6 dans le repère RP de la plaque à tubes 2.The method 100 includes a first phase 110 of determining the position of the end of the tool 6 in the reference R P of the tube plate 2.
De manière générale, en notant T(Rî, R2) la matrice correspondant à la transformation permettant de passer des coordonnées d’un repère Rt vers ceux d’un repère R2, on peut exprimer la position de l’extrémité de l’outil, correspondant au repère Ro, dans le repère RP de la plaque à tubes 2 sous la forme de la relation matricielle suivante :In general, by noting T (Rî, R 2 ) the matrix corresponding to the transformation making it possible to pass from the coordinates of a reference Rt to those of a reference R 2 , one can express the position of the end of the tool, corresponding to the reference point R o , in the reference point R P of the tube plate 2 in the form of the following matrix relation:
T(RP, Ro) = T(RP, Rok) x T(RCk, Ra) x T(Ra, Rco) x T(Rco> Ro)T (R P , Ro) = T (R P , Rok) x T (R C k, Ra) x T (Ra, Rco) x T (Rco> Ro)
Cette relation fait apparaître des grandeurs constantes, qui sont donc associées à la configuration initiale du système, à côté de grandeurs qui varient au cours du temps, qui sont les positions des marqueurs dans le repère RA.This relationship reveals constant quantities, which are therefore associated with the initial configuration of the system, alongside quantities which vary over time, which are the positions of the markers in the reference frame R A.
La première phase 110 comporte donc une étape de calibration 120 du décalage entre l’extrémité de l’outil 6 et le marqueur outil CO afin de déterminer la transformation T(Rco> Ro)·The first phase 110 therefore comprises a calibration step 120 of the offset between the end of the tool 6 and the tool marker CO in order to determine the transformation T (Rco> Ro) ·
Pour ce faire, plusieurs méthodes sont envisageables.Several methods can be used to do this.
Une première méthode consiste à utiliser une pointe de calibration qui est fixe dans le repère RA. La pointe porte un marqueur, dit de calibration, dont la position peut être déterminée par le dispositif d’observation 14. L’opérateur vient alors mettre en contact de la pointe de calibration, l’extrémité de l’outil 6, de sorte que le repère Ro coïncide avec le repère du marqueur de calibration. La mesure de la position du repère Rco dans le repère RA ainsi que celle du repère du marqueur de calibration dans le repère RA permet ensuite de déduire la transformation T(RCo, Ro)·A first method consists in using a calibration tip which is fixed in the reference frame R A. The tip carries a so-called calibration marker, the position of which can be determined by the observation device 14. The operator then brings the tip of the tool 6 into contact with the calibration tip, so that the mark R o coincides with the mark of the calibration marker. Measuring the position of the mark Rco in the mark RA as well as that of the mark of the calibration marker in the mark R A then makes it possible to deduce the transformation T (R C o, Ro) ·
Une seconde méthode consiste à construire un marqueur outil CO pouvant être placé directement sur l’extrémité de l’outil 6. La transformation T(RCo, Ro) se réduit alors à la matrice identité.A second method consists in building a CO tool marker which can be placed directly on the end of the tool 6. The transformation T (R C o, Ro) is then reduced to the identity matrix.
La première phase 110 comporte une étape de calibration 130 du décalage entre le centre de la plaque à tubes 2 et chacun des marqueurs plaque Ck pour déterminer la transformation T(RP, RCk).The first phase 110 includes a calibration step 130 of the offset between the center of the tube plate 2 and each of the plate markers Ck to determine the transformation T (R P , R Ck ).
Pour le marqueur de plaque Ck, l’identification de la transformation T(RP, RCk) n’est en pratique pas accessible directement, car il n’est pas aisé de mesurer l’origine et l’orientation du repère RP par rapport au repère RCkPour déterminer cette transformation, il faut passer par un repère intermédiaire Rn, qui est défini à partir des centres de trois perçages non colinéaires de la plaque à tubes 2.For the plate marker Ck, the identification of the transformation T (R P , R C k) is in practice not directly accessible, since it is not easy to measure the origin and the orientation of the reference frame R P with respect to the reference frame R C k To determine this transformation, it is necessary to go through an intermediate reference frame R n , which is defined from the centers of three non-collinear drillings of the tube plate 2.
Les centres ΟΊ, O2 et O3 permettent de construire le repère intermédiaire de la façon suivante :The centers Ο Ί , O 2 and O 3 make it possible to construct the intermediate coordinate system in the following way:
L’origine du repère Rn sera prise en Oi ;The origin of the reference mark R n will be taken in Oi;
L’axe X du repère Rn sera le vecteur unitaire construit à l’aide des points Oi et O2 ;The axis X of the reference frame R n will be the unit vector constructed using the points Oi and O2;
L’axe Z du repère Rn sera le vecteur unitaire construit à partir du produit vectoriel <O-|O2, CXO^The axis Z of the coordinate system R n will be the unit vector constructed from the vector product <O- | O 2 , CXO ^
L’axe Y du repère Rn sera défini par le produit vectoriel entre les axes X et Y.The Y axis of the reference frame R n will be defined by the vector product between the X and Y axes.
La position du centre de chacun des perçages dans le repère RP est connue par construction. L’ordinateur 12 calcule donc la matrice T(RP, Rn).The position of the center of each of the holes in the reference frame R P is known by construction. The computer 12 therefore calculates the matrix T (R P , R n ).
D’autre part, la mesure de la position des points O1, O2 et O3 par rapport au référentiel capteur RCk permet de construire la transformation T(RCk, Rn). Cette mesure peut être effectuée par exemple en employant la pointe de calibration de l’étape 120, ou en variante l’outil 6 calibré à l’issue de l’étape 120.On the other hand, the measurement of the position of the points O1, O 2 and O 3 with respect to the sensor reference frame R Ck makes it possible to construct the transformation T (R Ck , R n ). This measurement can be carried out for example by using the calibration tip of step 120, or alternatively the tool 6 calibrated at the end of step 120.
La cuve 2 est mise en rotation pour que le marqueur de plaque Ck suivant soit visible du dispositif d’observation 14 et permette la mise en oeuvre de la calibration pour ce marqueur de plaque. Chacun des k marqueurs est ainsi calibré.The tank 2 is rotated so that the following plate marker Ck is visible from the observation device 14 and allows the implementation of the calibration for this plate marker. Each of the k markers is thus calibrated.
A l’étape 140, alors que l’extrémité de l’outil 6 est en contact du tube à sertir ou dont le sertissage est à contrôler et alors que l’opérateur actionne l’outil 6, le dispositif d’observation 14 mesure la position instantanée de l’extrémité de l’outil 6 dans le repère Ra et la position instantanée d’au moins un marqueur de plaque Ck dans le repère RaA l’étape 150, à partir de ces mesures et de la relation :In step 140, while the end of the tool 6 is in contact with the tube to be crimped or whose crimping is to be checked and while the operator actuates the tool 6, the observation device 14 measures the instantaneous position of the end of the tool 6 in the coordinate system R a and the instantaneous position of at least one plate marker Ck in the coordinate system RaA in step 150, from these measurements and from the relationship:
T(RP, Ro) = T(RP, Rp) x T(Rn, RCk) x T(RCk, Ra) x T(Ra, Rco) x T(Rco> Ro)> l’ordinateur 12 calcule la position de l’extrémité de l’outil 6 dans le repère RP de la plaque à tubes 2.T (R P , Ro) = T (R P , Rp) x T (R n , R Ck ) x T (R Ck , Ra) x T (Ra, Rco) x T (Rco>Ro)> computer 12 calculates the position of the end of the tool 6 in the reference R P of the tube plate 2.
Il est à noter que, comme seule la position et non l’orientation de l’extrémité de l’outil présente un intérêt, la position de l’extrémité de l’outil correspond à la partie de translation de la matrice T(RP, Ro). Ceci permet de simplifier les calculs.It should be noted that, since only the position and not the orientation of the end of the tool is of interest, the position of the end of the tool corresponds to the translation part of the matrix T (R P , R o ). This simplifies the calculations.
Le procédé 100 se poursuit par une phase 160 de recherche du perçage de la plaque à tubes 2 dont la position dans le repère RP est la plus proche de la position calculée en sortie de l’étape 150.The method 100 continues with a phase 160 of searching for the borehole of the tube plate 2, the position of which in the coordinate system R P is closest to the position calculated at the output of step 150.
Pour cette phase 160, on fait l’hypothèse selon laquelle le tube le plus proche est celui pour lequel la distance entre l’extrémité de l’outil et le centre du perçage est la plus petite. Cette hypothèse est réaliste car les tubes sont montés orthogonalement à la plaque à tubes 2. Ainsi, même si le tube coopère avec l’extrémité de l’outil au-delà de la plaque à tubes, laissant l’extrémité de l’outil éloignée du plan de la plaque à tubes, le perçage le plus proche reste bien celui associé au tube.For this phase 160, we assume that the closest tube is the one for which the distance between the end of the tool and the center of the hole is the smallest. This assumption is realistic because the tubes are mounted orthogonally to the tube plate 2. Thus, even if the tube cooperates with the end of the tool beyond the tube plate, leaving the end of the tool distant from the plane of the tube plate, the closest hole remains that associated with the tube.
A l’étape 170, l'ordinateur projette la position de l’extrémité de l’outil RP dans le plan XZ de la plaque 2.In step 170, the computer projects the position of the end of the tool R P in the plane XZ of the plate 2.
A l’étape 180, l’ordinateur exécute un algorithme pour trouver le tube le plus proche en calculant, pour chaque perçage 5 de la plaque 2, la distance ente son centre et la projection de la position de l’extrémité de l’outil obtenue en sortie de l’étape 170, puis en conservant l’identifiant du perçage qui donne la distance la plus petite.In step 180, the computer executes an algorithm to find the nearest tube by calculating, for each hole 5 in the plate 2, the distance between its center and the projection of the position of the end of the tool obtained at the end of step 170, then keeping the identifier of the hole which gives the smallest distance.
Ce meilleur candidat sera définitivement retenu s’il respecte des critères de performance supplémentaires. Deux critères sont de préférence regardés :This best candidate will be definitively selected if he meets additional performance criteria. Two criteria are preferably looked at:
La distance entre l’extrémité de l’outil et le plan de la plaque : si elle dépasse une certaine valeur maximale, elle est rejetée. Cela permet de traiter des outils à distance de la plaque.The distance between the end of the tool and the plane of the plate: if it exceeds a certain maximum value, it is rejected. This allows tools to be processed at a distance from the plate.
La distance entre la position de l’extrémité de l’outil projetée dans le plan de la plaque et le perçage identifié. Si la distance est trop grande (par exemple supérieure à une distance maximale séparant deux perçages voisins de la plaque), la détection est considérée fausse.The distance between the position of the end of the tool projected in the plane of the plate and the identified hole. If the distance is too great (for example greater than a maximum distance separating two adjacent holes of the plate), the detection is considered false.
Le nombre de perçages sur une plaque à tubes pouvant être de l’ordre de quelques milliers, la méthode de résolution précédente n’est pas la plus efficace en termes de temps de calcul. Une alternative fondée sur l’utilisation d’un partitionnement de la plaque à tubes en secteurs est envisagée pour optimiser les calculs.As the number of holes on a tube plate can be of the order of a few thousand, the previous resolution method is not the most efficient in terms of calculation time. An alternative based on the use of a partitioning of the tube plate into sectors is envisaged to optimize the calculations.
A l’étape 190, l’identifiant du perçage déterminé à l’issue de l’étape 180, qui est également celui du tube passant à travers ce perçage, est transmis automatiquement au logiciel de suivi.In step 190, the identifier of the hole determined at the end of step 180, which is also that of the tube passing through this hole, is automatically transmitted to the tracking software.
Comme indiqué ci-dessus, pour tenir compte de la rotation de la plaque au cours de l’opération de sertissage de l’ensemble des tubes, il est nécessaire de l’équiper de plusieurs marqueurs pour garantir qu’à chaque instant au moins l’un d’entre eux soit visible des caméras.As indicated above, to take account of the rotation of the plate during the crimping operation of all the tubes, it is necessary to equip it with several markers to guarantee that at all times at least l one of them is visible from the cameras.
Si plusieurs marqueurs sont visibles simultanément, le procédé peut avantageusement chercher le tube le plus proche de chaque marqueur visible. Cela donne plusieurs candidats. Si les candidats identifiés ne sont pas tous les mêmes, on considère que l’identification a échoué.If several markers are visible simultaneously, the method can advantageously search for the tube closest to each visible marker. This gives several candidates. If the identified candidates are not all the same, the identification is considered to have failed.
Le système venant d’être présenté, qui permet de réaliser automatiquement le référencement du tube objet de l’opération de sertissage et/ou de contrôle, entraîne des gains suivants :The system just presented, which allows automatic referencing of the tube which is the object of the crimping and / or control operation, leads to the following gains:
augmentation de la qualité du produit réalisé en garantissant l’exhaustivité et la traçabilité des opérations ;increase in the quality of the product produced by guaranteeing the completeness and traceability of operations;
amélioration du confort de l’opérateur en lui permettant de se concentrer totalement sur l’opération principale, le référencement étant réalisé automatiquement.improvement of operator comfort by allowing him to fully concentrate on the main operation, referencing being carried out automatically.
Il est à noter que la présente invention s’adapte bien aux conditions particulières de l’atelier et des opérations associées au montage d’un échangeur de chaleur intégrant 5 une telle plaque à tubes. Ainsi, l’emploi de systèmes mécanisés ou robotisés ne serait pas compatible avec les conditions de travail dans l’atelier.It should be noted that the present invention adapts well to the specific conditions of the workshop and of the operations associated with the mounting of a heat exchanger incorporating such a tube plate. Thus, the use of mechanized or robotic systems would not be compatible with the working conditions in the workshop.
Claims (9)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| FR1700794A FR3069473B1 (en) | 2017-07-27 | 2017-07-27 | METHOD FOR IDENTIFYING A TUBE ON WHICH A CRIMPING OPERATION ON A TUBE PLATE AND ASSOCIATED SYSTEM |
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| FR1700794A FR3069473B1 (en) | 2017-07-27 | 2017-07-27 | METHOD FOR IDENTIFYING A TUBE ON WHICH A CRIMPING OPERATION ON A TUBE PLATE AND ASSOCIATED SYSTEM |
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| Publication Number | Publication Date |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114505413A (en) * | 2022-02-08 | 2022-05-17 | 格力电器（合肥）有限公司 | Automatic expansion joint system and control method |
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| JP2003056994A (en) * | 2001-08-07 | 2003-02-26 | Sugino Mach Ltd | System for preventing pipe from being missed to be enlarged |
| EP2916189A1 (en) * | 2014-03-06 | 2015-09-09 | Hexagon Technology Center GmbH | Quality assured manufacturing |
-
2017
- 2017-07-27 FR FR1700794A patent/FR3069473B1/en active Active
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| Publication number | Publication date |
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