FR3115482A1

FR3115482A1 - Procédé d’étalonnage d’une cellule notamment robotique et cellule associée

Info

Publication number: FR3115482A1
Application number: FR2010941A
Authority: FR
Inventors: Bruno BOTTON; Laurent ACHARD
Original assignee: LE CRENEAU IND; LE CRENEAU INDUSTRIEL
Current assignee: LE CRENEAU IND; LE CRENEAU INDUSTRIEL
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2022-04-29

Abstract

Procédé d’étalonnage d’une cellule notamment robotique et cellule associée L’invention concerne un procédé d’étalonnage d’une cellule (1) comprenant au moins une machine (R1, R2) définissant un repère fixe (O1, X1, Y1, Z1 ; O2, X2, Y2, Z2) et au moins une plateforme (3) mobile. Selon l’invention, le procédé d’étalonnage comporte une phase de caractérisation du positionnement relatif de la plateforme (3) par rapport à ladite machine (R1, R2), selon laquelle une unité de mesure (7) relève les coordonnées d’au moins un étalon (REF1, REF2, REF3-1, REF3-2) positionné sur la plateforme (3) dans au moins une position prédéfinie et l’unité de commande exprime les coordonnées relevées dans le repère (O1, X1, Y1, Z1 ; O2, X2, Y2, Z2) de ladite machine (R1, R2), une phase d’identification des écarts du positionnement relatif de la plateforme (3) par rapport à ladite machine (R1, R2) dans le monde réel par rapport à un modèle virtuel théorique, et une phase de correction des défauts. L’invention concerne également une cellule associée. Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Procédé d’étalonnage d’une cellule notamment robotique et cellule associée

La présente invention est du domaine de cellules comprenant au moins une machine destinée à travailler sur au moins une pièce positionnée sur une plateforme mobile. L’invention concerne le procédé d’étalonnage d’une telle cellule. L’invention s’applique en particulier à une cellule robotique comprenant un ou plusieurs robots.

De façon générale, la cellule notamment robotique comporte une ou plusieurs machines.

On entend par machine, aussi bien une machine-outil, une machine cartésienne, qu’un robot industriel articulé, poly-articulé. Une machine cartésienne utilise un système de coordonnées cartésiennes et évolue généralement avec des mouvements linéaires, tandis qu’un robot articulé, poly-articulé, utilise un système de coordonnées polaires, et présente au moins un bras susceptible de pivoter autour d’un axe d’articulation.

Les machines (robots) permettent de réaliser respectivement au moins une opération, une tâche automatisée, par exemple d’usinage, au moyen d’un effecteur correspondant. L’effecteur est aussi nommé agrégat dans le domaine particulier de l’usinage du bois.

L’usinage peut être un fraisage, un perçage, un multi-perçage, ou tout autre procédé d’enlèvement de matière. Il peut s’agir avantageusement d’usinage de précision sur des pièces de formes complexes, par exemple au moins en partie concaves, convexes, ou coniques, ou multi-matériaux ou encore d’épaisseurs différentes.

Différentes applications peuvent être envisagées, notamment en construction mécanique.

En particulier, dans le domaine aéronautique, une application peut être l’usinage de plaques acoustiques pour nacelles d’avion, pour la réalisation de dispositifs de réduction du bruit, tels que des résonateurs de Helmholtz, permettant de réduire le bruit des turboréacteurs logés dans les nacelles.

Les nacelles sont de forme générale tubulaire, ou plus spécifiquement présentent des sections de forme conique ou tronconique.

Les plaques acoustiques sont généralement réalisées en composite carbone, aluminium, titane, inconel. Elles présentent une multitude de trous de petit diamètre, répartis de façon à procurer un effet d’absorption acoustique des bruits générés par les turboréacteurs. Afin de créer des résonateurs Helmholtz avec un impact efficace sur l’absorption acoustique, la répartition des trous dans la plaque acoustique est très importante et influe de façon significative sur le niveau de bruit généré par le turboréacteur.

Cependant, une telle plaque acoustique ne peut être perforée qu’après avoir été mise en forme préalablement. Il en résulte que la plaque acoustique présente généralement une surface de forme conique, tronconique, concave, convexe ou complexe (avec des zones concaves et des zones convexes). Pour parvenir à une absorption acoustique efficace, optimisée, il est nécessaire que le positionnement précis des trous réalisés, soit respecté dans des limites assez restreintes, même sur de telles formes complexes.

La cellule comporte également une plateforme destinée à supporter un outillage, la pièce à travailler par les machines, les robots. Cette plateforme peut être mobile et comporter un ou plusieurs dispositifs pour supporter la pièce à travailler et la faire bouger. La plateforme peut comporter de façon non exhaustive une table de travail fixe, une table de travail mobile le long d’un axe, un plateau rotatif, un vireur.

L’architecture globale de la cellule est définie par l’architecture de ces multiples sous-ensembles, mis en relation entre eux (les dispositifs de la plateforme mobiles ou non, les machines / robots et voire leurs éventuels supports).

Un programme, par exemple géré par une unité de commande de la cellule, permet, lorsqu’il est exécuté, de contrôler le déplacement de toute cette architecture, de déplacer les machines (les robots), de déplacer un ou plusieurs dispositifs mobiles de la plateforme portant la pièce à travailler.

Selon une solution connue, un tel programme est généré en s’appuyant sur un modèle virtuel théorique de l’architecture de la cellule qui est parfaite.

Cependant, la réalité est généralement différente. Les positionnements relatifs des sous-ensembles de la cellule, leurs orientations, présentent souvent des décalages ou défauts par rapport au modèle virtuel théorique.

La mise en œuvre de ces sous-ensembles implique des défauts résiduels et donc une imprécision. Plus l’architecture de la cellule est complexe, c'est-à-dire plus il y a de sous-ensembles, et plus les défauts s’empilent. L’imprécision en est d’autant plus importante. Ceci peut être particulièrement critique lorsqu’il s’agit d’une opération notamment d’usinage exigeante en termes de précision, c'est-à-dire que la machine / le robot doit évoluer avec précision, pour atteindre un emplacement précis sur la pièce par exemple à usiner.

Afin de remédier à cette imprécision, une solution connue cherche à conformer la réalité à la théorie. En d’autres termes, des dispositifs de réglage importants sont mis en œuvre pour installer la cellule de sorte que l’installation dans le monde réel corresponde au modèle virtuel théorique. Ceci implique des temps de réglage et d’installation de la cellule longs et couteux. De plus, il est extrêmement difficile d’obtenir une installation dans le monde réel qui soit parfaitement identique à la théorie. Et une fois l’installation terminée, il est compliqué de recommencer le processus.

Selon une autre solution, on cherche cette fois à conformer la théorie à la réalité. Dans ce cas, la cellule est installée et des dispositifs de mesure externes à la cellule sont rapportés, et sont mis en œuvre pour identifier les défauts entre la théorie et la réalité. En fonction des défauts identifiés, le modèle virtuel théorique est déformé pour le conformer à la réalité. Et une fois cette mise en conformité terminée, il est compliqué de recommencer le processus.

Majoritairement, les dispositifs de mesure externes utilisés sont des lasers tracker aussi appelés lasers de poursuite. Cependant de tels lasers sont complexes et couteux à mettre en œuvre.

De plus, selon l’une ou l’autre des solutions de l’art antérieur, la mise en conformité satisfait uniquement les défauts identifiés à un instant donné. Ces solutions ne peuvent pas être mises en œuvre facilement et rapidement à tout instant, pour prendre en compte par exemple des évolutions dans le temps des sous-ensembles, notamment par rapport à l’usure dans le temps, à des aspects de variabilité de l’ambiance, de la température. En effet, chaque implémentation serait fastidieuse, onéreuse et longue à mettre en œuvre. Il en résulte que des défauts risquent d’apparaitre et/ou évoluer au cours du temps.

L’invention a pour objectif de s’affranchir des inconvénients précités pour garantir une cellule dont les machines, en particulier les robots dans le cas d’une cellule robotique, évoluent avec une grande précision. L’invention a encore pour objectif de garantir une stabilité dans le temps.

À cet effet, l’invention a pour objet un procédé d’étalonnage d’une cellule comprenant au moins une machine définissant un repère fixe et au moins une plateforme mobile par rapport à au moins un axe, tels que la machine comprend un bras configuré pour porter au moins un outil de façon à effectuer au moins une opération automatisée sur une pièce à travailler destinée à être positionnée sur la plateforme mobile. Le procédé d’étalonnage comprend une étape préliminaire d’agencement de ladite au moins une machine par rapport à la plateforme mobile dans le monde réel, à partir d’un modèle virtuel théorique de la cellule utilisé pour programmer des déplacements de ladite au moins une machine et de la plateforme mobile, et des opérations à effectuer par ladite au moins une machine sur la pièce à travailler selon un programme géré par une unité de commande de la cellule.

Selon l’invention, le procédé d’étalonnage comporte les phases suivantes :

une phase de caractérisation du positionnement relatif de la plateforme mobile par rapport à ladite au moins une machine dans le monde réel, selon laquelle une unité de mesure portée par le bras relève les coordonnées d’au moins un étalon positionné sur la plateforme mobile dans au moins une position prédéfinie et l’unité de commande exprime les coordonnées relevées dans le repère de ladite au moins une machine,
une phase d’identification des écarts du positionnement relatif de la plateforme mobile par rapport à ladite au moins une machine dans le monde réel par rapport au modèle virtuel théorique, selon laquelle l’unité de commande compare des coordonnées relevées par l’unité de mesure et exprimées dans le repère de ladite au moins une machine avec les coordonnées établies selon le modèle virtuel théorique, et
une phase de correction des défauts, selon laquelle l’unité de commande détermine en fonction des écarts identifiés au moins une consigne de correction à appliquer sur une chaine cinématique virtuelle de ladite au moins une machine, et enregistre la consigne de correction au niveau du programme de la cellule.

L’invention s’applique en particulier à une cellule robotique comprenant au moins un robot définissant un repère fixe et au moins une plateforme mobile par rapport à au moins un axe, tels que le robot comprend un bras de robot configuré pour porter au moins un outil de façon à effectuer au moins une opération automatisée sur une pièce à travailler destinée à être positionnée sur la plateforme mobile. Le procédé d’étalonnage comprend dans ce cas une étape préliminaire d’agencement dudit au moins un robot par rapport à la plateforme mobile dans le monde réel, à partir d’un modèle virtuel théorique de la cellule robotique utilisé pour programmer des déplacements dudit robot et de la plateforme mobile, et des opérations à effectuer par ledit robot sur la pièce à travailler selon un programme géré par une unité de commande de la cellule robotique.

Le procédé d’étalonnage selon l’invention comporte dans ce cas les phases suivantes :

une phase de caractérisation du positionnement relatif de la plateforme mobile par rapport audit au moins un robot dans le monde réel, selon laquelle une unité de mesure portée par le bras de robot relève les coordonnées d’au moins un étalon positionné sur la plateforme mobile dans au moins une position prédéfinie et l’unité de commande exprime les coordonnées relevées dans le repère dudit au moins un robot,
une phase d’identification des écarts du positionnement relatif de la plateforme mobile par rapport audit au moins un robot dans le monde réel par rapport au modèle virtuel théorique, selon laquelle l’unité de commande compare des coordonnées relevées par l’unité de mesure et exprimées dans le repère dudit au moins un robot avec les coordonnées établies selon le modèle virtuel théorique, et
une phase de correction des défauts, selon laquelle l’unité de commande détermine en fonction des écarts identifiés au moins une consigne de correction à appliquer sur une chaine cinématique virtuelle dudit au moins un robot, et enregistre la consigne de correction au niveau du programme de la cellule robotique.

Le procédé d’étalonnage selon l’invention permet de définir la plateforme mobile dans le référentiel de la machine, par exemple du robot, et ainsi d’identifier l’architecture réelle de la cellule. Ceci est réalisé en utilisant directement la cellule, plus précisément l’unité de mesure portée par la machine (le robot) et les marqueurs d’étalonnage, sans autre outil, sans avoir recours à des moyens ou dispositifs de mesure additionnels externes à la cellule qui peuvent être coûteux et de mécanique lourde à mettre en œuvre. Autrement dit, la cellule peut auto-identifier son architecture, en se basant uniquement sur des éléments déjà présents.

Une telle solution est plus facile, moins longue et moins couteuse à mettre en œuvre que les solutions de l’art antérieur nécessitant la mise en place et l’intervention de dispositifs de mesure externes comme des lasers tracker aussi appelés lasers de poursuite.

Lors de l’exécution du programme pour usiner une pièce par exemple, les valeurs corrigées suite à la phase de correction, sont prises en compte par les machines / robots, et non le modèle virtuel théorique exprimé dans le programme.

Enfin, le procédé d’étalonnage peut être mis en œuvre à tout instant. Cette solution est auto-adaptative car elle peut être implémentée à tout instant en intégrant tout effet, comme des effets de dilatation, qui ont un impact sur la machine, le robot.

Le procédé d’étalonnage peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes décrites ci-après, prises séparément ou en combinaison.

Selon un mode de réalisation, la phase de caractérisation du positionnement relatif de la plateforme mobile par rapport à ladite au moins une machine comporte :

au moins une étape d’entrainement de la plateforme mobile dans le monde réel, commandée par l’unité de commande de la cellule, de sorte que ledit au moins un étalon positionné sur la plateforme mobile prenne au moins deux positions distinctes, ledit au moins un étalon étant calibré, et
au moins deux étapes de mesure réalisées par l’unité de mesure portée par le bras, lorsque ledit au moins un étalon est dans les deux positions distinctes, de façon à relever les coordonnées dudit au moins un étalon respectivement dans les deux positions distinctes, les coordonnées relevées sont transmises à l’unité de commande.

Durant la phase de caractérisation du positionnement relatif de la plateforme mobile par rapport à ladite au moins une machine, l’unité de commande peut exprimer les coordonnées d’un vecteur directeur dudit au moins un axe dans le repère de ladite au moins une machine.

Le procédé peut comporter une étape préliminaire de calibrage de la course de l’interface suivant l’axe de translation, par exemple de façon non limitative de 0mmà 3000mm.

Selon un mode de réalisation, la plateforme mobile comprend une interface mobile de façon linéaire suivant un axe de translation, la course de l’interface suivant l’axe de translation étant calibrée. Lors d’une première étape d’entrainement, l’interface est entrainée en déplacement linéaire jusqu’à ce qu’un étalon sur l’interface atteigne une première position linéaire. Lors d’une deuxième étape d’entrainement, l’interface est entrainée en déplacement linéaire jusqu’à ce que l’étalon sur l’interface atteigne une deuxième position linéaire.

Lors des étapes de mesure, l’unité de mesure peut relever respectivement les coordonnées dudit étalon en première position linéaire et en deuxième position linéaire.

Lors d’une étape de caractérisation de l’axe de translation par rapport à ladite au moins une machine, l’unité de commande exprime les coordonnées dudit étalon en première position linéaire et les coordonnées en deuxième position linéaire dans le repère fixe de ladite au moins une machine.

Lors de l’étape de caractérisation de l’axe de translation, les coordonnées d’un vecteur directeur de l’axe de translation peuvent être exprimées dans le repère fixe de ladite au moins une machine.

La première position linéaire peut être une position de début ou de fin de course de l’interface. En variante, la première position linéaire peut être à proximité de la position de début ou de fin de course, dans la limite de la capacité du bras portant l’unité de mesure à atteindre l’étalon sur l’interface.

La deuxième position linéaire peut être une position de début ou de fin de course de l’interface. En variante, la deuxième position linéaire peut être à proximité de la position de début ou de fin de course, dans la limite de la capacité du bras portant l’unité de mesure à atteindre l’étalon sur l’interface.

Selon un mode de réalisation, la plateforme mobile comporte un plateau rotatif, mobile en rotation autour d’un axe de rotation. Selon ce mode de réalisation, ledit procédé comporte une phase de calage d’une position angulaire d’origine.

Durant la phase de calage de la position angulaire d’origine, le plateau rotatif peut être entrainé en rotation, par l’unité de commande de la cellule, jusqu’à ce que l’unité de mesure portée par ladite au moins une machine détecte un étalon sur le plateau rotatif dans une position telle que ledit étalon coïncide avec un premier axe prédéfini du repère fixe de ladite au moins une machine et que la coordonnée dudit étalon, suivant un deuxième axe prédéfini du repère fixe de ladite au moins une machine, soit à zéro.

Le plateau rotatif peut être monté mobile en rotation sur l’interface mobile de façon linéaire. Dans ce cas, la phase de calage de la position angulaire d’origine peut être précédée d’une étape d’entrainement en déplacement de l’interface jusqu’à ce que l’étalon sur l’interface atteigne une position prédéfinie selon l’axe de translation. Il s’agit par exemple d’une position de milieu de course.

Selon un exemple, la phase de caractérisation du positionnement relatif de la plateforme mobile par rapport à ladite au moins une machine comporte les étapes ci-après de façon à caractériser l’axe de rotation par rapport à ladite au moins une machine.

Selon une première étape d’entrainement en rotation du plateau rotatif, l’unité de commande peut entrainer le plateau rotatif depuis la position angulaire d’origine jusqu’à ce que l’étalon sur le plateau rotatif atteigne une deuxième position angulaire.
Selon une deuxième étape d’entrainement en rotation du plateau rotatif, l’unité de commande peut entrainer le plateau rotatif depuis la position angulaire d’origine jusqu’à ce que l’étalon sur le plateau rotatif atteigne une troisième position angulaire.
Trois étapes de mesure peuvent être mises en œuvre, dans lesquelles l’unité de mesure relève respectivement les coordonnées dudit étalon dans la position angulaire d’origine, dans la deuxième position angulaire et dans la troisième position angulaire.
Selon au moins une étape d’identification d’un centre de rotation du plateau rotatif, l’unité de commande peut définir un plan de rotation, à partir des trois positions angulaires, et en déduire le centre de rotation.
Selon une étape de détermination, l’unité de commande peut déterminer un vecteur directeur de l’axe de rotation normal au plan de rotation défini et passant par le centre de rotation.
Selon une étape de caractérisation, l’unité de commande peut exprimer les coordonnées du vecteur directeur de l’axe de rotation dans le repère fixe de ladite au moins une machine.

De préférence, les deuxième et troisième positions angulaires forment un angle de même mesure par rapport à la position angulaire d’origine. Il s’agit par exemple d’un angle de 120°.

Selon un mode de réalisation, le plateau rotatif comporte un plan de travail sur lequel est destinée à être posée la pièce à travailler, le plateau rotatif définissant un repère. Dans ce cas, ledit procédé comporte une phase de caractérisation du positionnement relatif du plan de travail par rapport au plan de rotation du plateau rotatif comportant les étapes suivantes :

au moins trois étapes de mesure, dans lesquelles l’unité de mesure portée par le bras peut relever les coordonnées d’au moins trois points dans un plan de référence défini sur le plan de travail, lorsque le plateau rotatif est dans la position angulaire d’origine,
au moins une étape de caractérisation, dans laquelle l’unité de commande peut exprimer les coordonnées desdits points du plan de référence dans le repère du plateau rotatif,
au moins une étape de mesure, dans laquelle l’unité de mesure portée par le bras peut identifier un alésage de référence dans le plan de référence, lorsque le plateau rotatif est dans la position angulaire d’origine,
au moins une étape d’analyse, dans laquelle l’unité de commande peut déterminer le centre de l’alésage de référence identifié, correspondant au centre du plan de travail, et
au moins une étape de caractérisation, dans laquelle l’unité de commande peut exprimer les coordonnées du centre du plan de travail dans le repère du plateau rotatif.

Selon l’exemple avec le plateau rotatif comportant le plan de travail, ledit procédé comporte de plus une phase d’identification des écarts du positionnement relatif du plan de travail par rapport au plateau rotatif dans le monde réel et selon le modèle virtuel théorique.

Les trois points dans le plan de référence permettent de caractériser le plan de travail (plan d’appui pour la pièce à travailler) dans le référentiel du plateau rotatif. Ceci permet d’identifier d’éventuels défauts de parallélisme du plan de travail par rapport au plan de rotation.

Ces étapes permettent d’identifier un éventuel décalage rotatif du plan de travail par rapport au plateau rotatif ainsi qu’un éventuel désaxage du centre du plan de travail par rapport à l’axe de rotation en fonction de la composante selon l’axe vertical du centre du plan de travail.

De façon avantageuse, le plan de référence est défini par le fond de l’alésage de référence, de façon à éviter d’introduire un défaut de planéité.

En particulier, la cellule peut comprendre au moins deux machines définissant respectivement un repère, les machines étant configurées pour porter respectivement au moins un outil de façon à effectuer des tâches automatisées sur une même pièce destinée à être positionnée sur la plateforme mobile.

La valeur de consigne théorique dudit au moins un axe de la plateforme mobile est égale à la valeur de consigne réelle dudit au moins un axe.

Selon cet exemple, au moins les phases de caractérisation du positionnement relatif de la plateforme mobile et d’identification des écarts sont mises en œuvre au moins en partie par rapport à chaque machine.

En particulier, la caractérisation du positionnement relatif de l’axe de translation peut être mise en œuvre par rapport à chaque machine.

Selon le mode de réalisation avec un plateau rotatif, la phase de calage de la position angulaire d’origine est mise en œuvre par rapport à une machine. Puis, la caractérisation du positionnement relatif de l’axe de rotation peut être mise en œuvre par rapport à chaque machine.

Durant la phase de correction, l’unité de commande peut déterminer en fonction des écarts identifiés de positionnement relatif de la plateforme mobile par rapport à une première machine, au moins une consigne de correction à appliquer sur une valeur de consigne de la chaine cinématique virtuelle de la première machine en fonction de la valeur de consigne théorique et réelle dudit au moins un axe de la plateforme mobile. De façon similaire, l’unité de commande peut déterminer en fonction des écarts identifiés de positionnement relatif de la plateforme mobile par rapport à une deuxième machine, au moins une consigne de correction à appliquer sur une valeur de consigne de la chaine cinématique virtuelle de la deuxième machine en fonction de la valeur de consigne théorique et réelle dudit au moins un axe de la plateforme mobile.

La cellule telle qu’une cellule robotique est installée à un instant initial. Le procédé d’étalonnage est mis en œuvre à cet instant initial de façon à identifier les défauts et les intégrer au niveau du programme. Le procédé d’étalonnage peut être réitéré à tout instant. Cette réitération à tout moment est possible car le procédé d’étalonnage n’a pas recours à d’autres matériels externes à la cellule notamment robotique. Le procédé d’étalonnage peut être facilement mis en œuvre, recommencé à tout moment.

On peut prévoir une phase préliminaire de calibrage de la machine, du robot, de façon à obtenir la chaine cinématique réelle de la machine, du robot.

On peut prévoir également une phase préliminaire d’identification de la position du centre de l’outil, par exemple par rapport à une flasque de sortie de l’axe porteur dudit robot.

Ces phases préliminaires peuvent être réalisées de façon indépendante ou être intégrées dans le procédé d’étalonnage tel que décrit.

De préférence, à l’instant initial, le procédé d’étalonnage est mis en œuvre à une température prédéterminée de référence, par exemple à 20°C. La température prédéterminée de référence correspond à la température à laquelle ladite machine, ledit robot a été calibré(e).

L’invention a encore pour objet une cellule associée. La cellule comporte au moins une machine, une plateforme mobile par rapport à ladite au moins une machine, et une unité de commande, ladite au moins une machine comprenant au moins un bras configuré pour porter au moins un outil de façon à effectuer au moins une opération automatisée sur une pièce destinée à être positionnée sur la plateforme mobile. La cellule est configurée pour mettre en œuvre au moins certaines étapes d’un procédé d’étalonnage tel que défini précédemment, le bras portant une unité de mesure configurée pour mettre en œuvre au moins une étape de mesure et la plateforme mobile présentant au moins un étalon.

En particulier, la cellule est une cellule robotique comportant au moins un robot comprenant un bras de robot portant l’unité de mesure, et la plateforme est mobile par rapport audit au moins un robot.

L’unité de mesure est par exemple une unité de mesure par contact telle qu’un palpeur 3D ou autre moyen d’identification de type palpage, ou sans contact par exemple de type optique. L’unité de mesure par contact telle qu’un palpeur 3D permet de venir palper un marqueur, un élément de référence, un plan de référence ou encore un alésage de référence, une rainure de référence, et l’unité de commande peut intégrer les coordonnées par rapport à un référentiel donné.

Au moins un étalon est choisi parmi une sphère, une bague. Selon un mode de réalisation, la plateforme mobile présente au moins un autre étalon parmi un alésage de référence, une rainure de référence, un plan de référence.

D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :

La figure 1 est une vue d’ensemble d’une cellule robotique pour l’usinage d’une pièce comportant des robots et une plateforme mobile.

La figure 2 montre un mode de réalisation d’une interface mobile de façon linéaire de la plateforme mobile de la figure 1.

La figure 3 est une vue en coupe C-C d’une sphère étalon sur l’interface mobile de façon linéaire de la figure 2.

La figure 4 montre un mode de réalisation d’un plateau rotatif de la plateforme mobile de la figure 1.

La figure 5 est une vue en coupe A-A du plateau rotatif de la figure 4.

La figure 6 est une vue de détail de la figure 5 montrant une sphère étalon, un alésage de référence et un plan de référence sur le plateau rotatif.

La figure 7 est une représentation schématique des référentiels des sous-ensembles de la cellule robotique de la figure 1.

La figure 8 est un tableau de valeurs de consignes d’axes théoriques et réelles de la cellule robotique pour exemples.

Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.

Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s’appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d’autres réalisations.

Dans la description, on peut indexer certains éléments, comme par exemple premier, deuxième élément. Il peut s’agir d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments proches mais non identiques. Cette indexation n’implique pas forcément une priorité d’un élément par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus forcément un ordre dans le temps.

CELLULE
L’invention se rapporte à une cellule, ou cellule opérationnelle comprenant une ou plusieurs machines et au moins une plateforme 3 mobile conformée pour porter au moins une pièce sur laquelle la ou les machines doivent travailler.

Dans la présente, le terme « machine » se réfère aussi bien à un robot R1, R2 tel qu’illustré dans l’exemple de la figure 1, qu’à une machine-outil, une machine cartésienne.

La cellule est en particulier une cellule robotique 1 comprenant au moins un robot R1, R2, en particulier un robot industriel. Ce robot R1, R2 est articulé, poly-articulé.

La suite de la description se réfère à une telle cellule robotique 1.

La cellule robotique 1 représentée de façon schématique sur la figure 1 permet de réaliser une ou différentes opérations notamment d’usinage, sur une ou plusieurs pièces. Il peut s’agir d’usinage de précision, par exemple de façon non limitative d’usinage de plaques acoustiques pour la réalisation de résonateurs de Helmholtz. Par exemple de façon non limitative, la cellule robotique 1 peut réaliser des opérations de fraisage, de perçage, de multi-perçage, et notamment de multi-perçage avec un nombre de broches ou d’électro-broches pour perçage différent.

Dans l’exemple illustré, la cellule robotique 1 comporte deux robots R1, R2. Bien entendu, ce nombre n’est pas limitatif. Les deux robots R1, R2 sont par exemple destinés à se faire face.

Les robots R1, R2 définissent respectivement un repère fixe. Selon l’exemple décrit avec deux robots, un premier robot R1 définit un premier repère fixe O1, X1, Y1, Z1, et un deuxième robot R2 définit un deuxième repère fixe O2, X2, Y2, Z2. En référence à l’orientation sur la figure 1, les axes X1, Y1, respectivement X2, Y2 définissent un plan horizontal et l’axe Z1, respectivement Z2, est vertical.

Les robots R1, R2 comprennent chacun au moins un bras de robot 5 configuré pour porter au moins un outil de façon à effectuer au moins une opération automatisée sur la pièce à travailler.

Les robots R1, R2 sont articulés, poly-articulés. Il s’agit par exemple de robots six axes.

En particulier, les robots R1, R2 comprennent respectivement un socle à partir duquel s’étend le bras de robot 5. Le socle peut être fixe.

Le bras de robot 5 est configuré pour porter au moins un outil, au moyen d’un effecteur, de façon à pouvoir effectuer au moins une opération automatisée sur la pièce à travailler. Par exemple pour l’usinage, le bras de robot 5 peut porter une broche d’usinage.

Le bras de robot 5 porte une unité de mesure 7. Il s’agit de préférence d’une unité de mesure 7 équipant par défaut les robots R1, R2.

L’unité de mesure 7 est avantageusement une unité de mesure par contact telle qu’un palpeur 3D, comme schématisé dans la partie zoomée de la figure 1. Un tel palpeur 3D est avantageux car dans une grande majorité les robots en sont équipés par défaut.

L’unité de mesure par contact telle qu’un palpeur 3D permet de venir palper un étalon, un marqueur, un élément de référence, un plan de référence ou encore un alésage de référence.

L’unité de mesure 7, telle qu’un palpeur 3D est portée par le dernier axe du robot R1 ou R2.

D’autres dispositifs ou moyens d’identification peuvent être envisagés, par exemple de type palpage, ou sans contact par exemple de type optique.

La plateforme 3 mobile quant à elle est conformée pour porter au moins une pièce sur laquelle le ou les robots R1, R2 doivent travailler.

La plateforme 3 mobile peut comprendre un ou plusieurs éléments mobiles parmi, une interface, un plateau, une table de travail, un plan de travail. La plateforme 3 peut éventuellement comporter en outre un ou plusieurs éléments fixes. La plateforme 3 mobile peut comporter plusieurs dispositifs.

De plus, la plateforme 3 est mobile par rapport à au moins un axe V, C. De façon générale, un ou plusieurs dispositifs, de la plateforme 3 mobile, peuvent se déplacer de façon linéaire et/ou être rotatifs.

La plateforme 3 mobile comporte par exemple une interface 9 mobile de façon linéaire selon un axe de translation V.

En théorie, l’axe de translation V est supposé parallèle à l’axe Y1, respectivement Y2, du robot R1, respectivement R2. Il évolue par exemple au milieu, à distance égale des deux robots R1, R2.

La plateforme 3 mobile comporte également un plateau rotatif 11 autour d’un axe de rotation C. Le plateau rotatif 11 définit un autre repère O’, Xc, Yc, Zc.

En théorie, l’axe de rotation C est par exemple orthogonal à l’axe de translation V.

Les axes V, C sont communs pour les robots R1, R2. Ils sont nommés axes auxiliaires de façon à les différencier des axes des robots R1, R2.

Comme dans l’exemple illustré, le plateau rotatif 11 peut être monté sur l’interface 9 mobile de façon linéaire selon l’axe de translation V.

La plateforme 3 mobile comporte de plus une table de travail ou un plan de travail 13 sur lequel peut être disposé par exemple un outillage avec la pièce à travailler. Dans l’exemple décrit, le plan de travail 13 est défini sur le plateau rotatif 11. Plus précisément, le plan de travail 13 est défini par la face supérieure du plateau rotatif 11 selon l’axe vertical Z1 du repère du premier robot R1, respectivement Z2 du repère du deuxième robot R2. En théorie, ce plan de travail 13 est parfaitement coaxial au plateau rotatif 11. Ainsi, la normale N au plan de travail 13 correspond en théorie à l’axe de rotation C.

La plateforme 3 mobile présente de plus au moins un étalon REF1, REF2, REF3-1, REF3-2. La qualité de l’étalon est importante pour ne pas introduire de défauts.

Au moins un étalon REF1, REF2 est choisi parmi une sphère, une bague. Une telle sphère ou bague étalon est choisie, dimensionnée selon un compromis pour optimiser les distances d’approche de l’unité de mesure 7 et minimiser l’amplitude de mouvement pour réaliser les mesures (comme décrit par la suite) au niveau de la sphère ou bague étalon. De façon non limitative, le diamètre de la sphère ou bague étalon peut par exemple être de l’ordre de 10mm à 200mm.

La plateforme 3 mobile peut présenter de plus au moins un autre étalon parmi un alésage de référence REF3-2, un plan de référence REF3-1.

Au moins un étalon REF1 peut être prévu sur l’interface 9 mobile de façon linéaire. Il peut s’agir par exemple d’une sphère ou d’une bague étalon. Un exemple de réalisation est montré sur les figures 2 et 3.

Au moins un autre étalon REF2, REF3-1, REF3-2 peut être prévu sur le plateau rotatif 11. Un exemple de réalisation est montré sur les figures 4 à 6.

Dans l’exemple décrit, le plateau rotatif 11 peut comporter un étalon REF2 tel qu’une sphère ou une bague étalon. Afin de différencier les étalons, tels que des sphères ou bagues étalons, l’étalon REF1 sur l’interface 9 (figures 2-3) est nommé premier étalon REF1, et l’étalon REF2 sur le plateau rotatif 11 (figures 4-6) est nommé deuxième étalon REF2. Toutefois, ceci n’implique pas de priorité de l’un par rapport à l’autre. Le deuxième étalon REF2 peut être similaire au premier étalon prévu sur l’interface mobile de façon linéaire.

De plus, le plateau rotatif 11 peut présenter d’autres étalons, par exemple un alésage ou une rainure de référence REF3-2, visible sur les figures 4 et 6. Le plateau rotatif 11 peut présenter encore un plan de référence REF3-1. Le plan de référence REF3-1 est par exemple défini par le fond de l’alésage de référence REF3-2.

Par ailleurs, un modèle virtuel théorique de la cellule notamment robotique 1 (figure 1) est généré par un système de modélisation. Le système de modélisation est par exemple un système CAO pour conception assistée par ordinateur et/ou FAO pour fabrication assistée par ordinateur.

Le modèle virtuel théorique est utilisé pour programmer des déplacements des robots R1, R2 et de la plateforme 3 mobile, et des opérations à effectuer par les robots R1, R2 sur la pièce à travailler, selon un programme, qui peut être géré, exécuté par une unité de commande de la cellule robotique 1.

L’unité de commande peut comprendre un ou plusieurs moyens de traitement. Ces moyens de traitement sont notamment configurés pour gérer l’exécution du programme par exemple d’usinage. De façon générale, les moyens de traitement peuvent comporter l’un ou plusieurs des moyens parmi un ou plusieurs moyens de communication, au moins un comparateur, au moins un calculateur ou interpolateur, un processeur et/ou tout autre matériel permettant d’exécuter un programme ou logiciel, au moins une mémoire, ou encore d’autres matériels conventionnels ou personnalisés.

Le programme peut exprimer, à partir du modèle virtuel théorique, les chaines cinématiques virtuelles théoriques du ou des robots R1, R2 avec un positionnement théorique de toutes les articulations, de la longueur du bras de robot 5, de la longueur des axes. Selon un exemple particulier non limitatif, le programme peut exprimer les coordonnées de tous les axes, par exemple des six axes des robots R1, R2. Le programme peut exprimer également le positionnement des axes dits auxiliaires selon lesquels la plateforme 3 est mobile, c'est-à-dire dans l’exemple d’écrit l’axe de translation V et l’axe de rotation C.

D’autres exemples de programmations par ailleurs connus de l’homme du métier de la programmation robotique sont possibles. De façon non limitative, une variante peut être d’exploiter une programmation, qui est notamment normalisée ISO pour « International Organization for Standardization » en anglais, pour exprimer l’extrémité de l’outil et la normale de l’outil porté par le robot R1, R2. Selon cette programmation, les coordonnées des points à atteindre par le robot R1, R2 peuvent être donnés avec l’orientation de la normale aux points et de bits qui imposent la posture du robot R1, R2 (suivant que ces bits prennent la valeur zéro ou un) pour atteindre cette normale à ce point. Sur le principe, un robot six axes est capable d’atteindre un même point avec sa normale de huit postures différentes.

La description qui précède se réfère à une cellule robotique 1 comprenant au moins un robot R1, R2, en particulier un robot industriel. Bien entendu, cette description peut s’appliquer également à une machine-outil, une machine cartésienne conventionnelle, notamment cette machine peut comporter un bras portant l’unité de mesure 7 précédemment décrite, et dont les déplacements sont programmés selon le modèle virtuel théorique.

La cellule notamment robotique 1 est configurée pour mettre en œuvre au moins certaines étapes d’un procédé d’étalonnage décrit ci-après. En particulier, l’unité de mesure 7 est configurée pour mettre en œuvre au moins une étape de mesure. L’unité de commande, et notamment un ou plusieurs de ces moyens de traitement peuvent mettre en œuvre au moins en partie le procédé d’étalonnage.

PROCEDE D’ETALONNAGE
Le procédé d’étalonnage permet d’identifier l’architecture réelle de la cellule, notamment robotique 1 par rapport au(x) machines / robot(s) R1, R2 et d’intégrer les défauts détectés dans le programme.

Un mode de réalisation du procédé d’étalonnage décrit par la suite concerne plus particulièrement l’étalonnage d’une cellule robotique 1 comme décrit précédemment.

Lors d’une étape préliminaire, la cellule robotique 1 est installée dans le monde réel. Il s’agit d’agencer le ou les robots R1, R2 par rapport à la plateforme 3 mobile, en se basant sur le modèle virtuel théorique de la cellule robotique 1. Après installation dans le monde réel, de façon non exhaustive, il se peut que les robots R1, R2 aient des positions relatives par rapport à la plateforme 3 mobile différentes de la théorie, des orientations différentes, l’axe de rotation C du plateau rotatif 11 peut être basculé, ne pas être parfaitement vertical à l’axe de translation V, ou autre défaut d’orientation, de désaxage, d’alignement.

Calibrage absolu des machines ou robots R1, R2
Avant de commencer l’étalonnage, la ou les machines, en particulier le ou les robots R1, R2 doivent être calibrés, pour ne pas introduire de défauts dans le cas où les machines, en particulier robots R1, R2 exploiteraient une chaine cinématique virtuelle théorique ne correspondant pas à la réalité.

Il s’agit d’un calibrage absolu pour identifier les éventuels défauts intrinsèques aux robots R1, R2 par rapport au modèle virtuel théorique. Par exemple, de façon purement illustrative, selon la théorie, le bras de robot 5 est censé s’étendre à 1500mm mais s’étend dans le monde réel à 1503mm.

Le calibrage absolu des robots est généralement réalisé à une température prédéfinie, par exemple de façon non limitative à 20°C +/-1°C ou 2°C.

Le calibrage des robots R1, R2 peut se faire de manière indépendante, par exemple par le constructeur de robots.

Le procédé d’étalonnage peut éventuellement comporter une ou plusieurs phases préliminaires pour le calibrage des robots R1, R2.

Selon un mode de réalisation, le calibrage du robot R1, R2, comprend au moins une étape de mesure des dimensions du robot R1, R2, de façon à obtenir la chaine cinématique réelle du robot R1, R2. Ceci peut être réalisé pour chaque robot R1, R2.

L’étape de mesure des dimensions des robots R1, R2 peut être mise en œuvre par un instrument de mesure, par exemple tel qu’un laser, de type laser tracker aussi appelé laser de poursuite.

Lors d’une étape suivante, la chaine cinématique réelle est comparée à la chaine cinématique virtuelle théorique du robot R1, R2 de façon à identifier les écarts. Ces écarts identifiés sont par la suite intégrés dans le programme par l’unité de commande.

Une autre phase préliminaire peut être l’identification de la position du centre de l’outil, ou TCP pour tool center point en anglais, porté par le bras de robot 5. La position du centre de l’outil est notamment définie par rapport à une flasque de sortie de l’axe porteur du robot R1, R2, généralement le dernier axe du robot R1, R2. L’identification de la position du centre de l’outil, ou TCP est un procédé connu de l’Homme du métier en robotique, et n’est pas décrit plus en détail dans la présente.

Une fois la position du centre de l’outil identifiée, les coordonnées réelles peuvent être intégrées au niveau du programme, de façon à intégrer les éventuels défauts résiduels de positionnement, d’orientation par rapport à l’extrémité du bras de robot 5.

Également, de façon préliminaire, les étalons REF1, REF2, REF3-1, REF3-2 positionnés sur la plateforme 3 mobile sont de préférence calibrés.

De façon générale, le procédé d’étalonnage comporte notamment les phases suivantes :

une phase de caractérisation du positionnement relatif de la plateforme 3 mobile par rapport à au moins un robot R1, R2 dans le monde réel,
une phase d’identification des écarts de positionnement relatif dans le monde réel par rapport au modèle virtuel théorique, et
une phase de correction des défauts.

Phase de caractérisation du positionnement relatif de la plateforme 3 mobile par rapport au robot R1, R2
La phase de caractérisation du positionnement relatif de la plateforme 3 mobile par rapport au robot R1, R2 dans le monde réel, a pour objectif d’identifier et d’exprimer le positionnement relatif entre des sous-ensembles de la cellule robotique 1.

En particulier, le positionnement d’un ou plusieurs dispositifs de la plateforme 3 mobile est identifié en utilisant au moins un étalon REF1, REF2 ou élément de référence. L’unité de mesure 7 portée par le bras de robot 5 relève les coordonnées d’au moins un étalon REF1, REF2 positionné sur la plateforme 3 mobile dans au moins une position prédéfinie.

À cet effet, la phase de caractérisation du positionnement relatif de la plateforme 3 mobile par rapport au robot R1, R2 peut comporter au moins une étape d’entrainement de la plateforme 3 mobile. Cet entrainement peut être commandé par une unité de commande de la cellule robotique 1.

En particulier, la plateforme 3 mobile ou au moins un de ses dispositifs peut prendre au moins deux positions. Dans chacune de ces positions, l’unité de mesure 7 portée par le bras de robot 5 peut relever les coordonnées de l’étalon REF1, REF2 positionné sur la plateforme 3 mobile. Les coordonnées relevées peuvent être ensuite transmises à l’unité de commande.

L’unité de commande peut alors exprimer les coordonnées relevées dans le repère O1, X1, Y1, Z1, respectivement O2, X2, Y2, Z2, du robot R1, respectivement R2. Il s’agit d’au moins une étape de caractérisation.

En particulier, lors de cette étape de caractérisation, l’unité de commande peut exprimer les coordonnées d’un vecteur directeur , d’au moins un des axes auxiliaires, dans le repère O1, X1, Y1, Z1, respectivement O2, X2, Y2, Z2 du robot R1, respectivement R2.

Plus précisément, la phase de caractérisation du positionnement relatif de la plateforme 3 mobile permet de définir le positionnement du ou des axes dits auxiliaires, notamment l’axe de translation V et/ou l’axe de rotation C, par rapport à un robot ou à chaque robot R1, R2.

Caractérisation du positionnement relatif de l’axe de translation V par rapport à un robot
Selon le mode de réalisation particulier décrit précédemment avec l’interface 9 mobile de façon linéaire selon l’axe de translation V, il s’agit de caractériser cet axe de translation V dans le référentiel du robot R1, R2.

À cet effet, la course de l’interface 9 mobile de façon linéaire suivant l’axe de translation V doit être calibrée. Ceci peut se faire lors d’une phase préliminaire.

À titre d’exemple illustratif et non limitatif, la course est bornée entre 0mm et 3000mm, c'est-à-dire d’un point de départ ou première position de fin de course V0 à un point d’arrivée ou deuxième position de fin de course V3000. En théorie, le point de départ ou première position de fin de course V0 peut être défini à 1500mm d’un côté, du robot R1, R2 et le point d’arrivée ou deuxième position de fin de course V3000 est à 1500mm de l’autre côté. Si un décalage est détecté dans le monde réel, par exemple si le point de départ V0 est situé à 1503mm d’un côté et le point d’arrivée V3000 à 1497mm de l’autre côté, ce défaut est intégré au niveau du programme.

L’objectif est d’identifier et de positionner dans l’espace, l’axe de translation V par rapport au robot R1, R2, et plus précisément son vecteur directeur .

En se référant également à la figure 7, la phase de caractérisation du positionnement relatif de la plateforme 3 mobile par rapport au robot R1, R2 permet de façon générale d’identifier deux positions P1 et P2 le long de la course selon l’axe de translation V, en utilisant le premier étalon REF1 sur l’interface 9, et d’exprimer les coordonnées du premier étalon REF1 dans chaque position P1, P2, dans le référentiel du robot R1, R2.

Pour ce faire, lors d’une première étape d’entrainement, l’interface 9 peut être entrainée en déplacement linéaire jusqu’à ce que le premier étalon REF1 atteigne une première position linéaire P1. Lors d’une deuxième étape d’entrainement, l’interface 9 peut être entrainée en déplacement linéaire jusqu’à ce que le premier étalon REF1 sur l’interface 9 atteigne une deuxième position linéaire P2.

Deux étapes de mesure peuvent être mises en œuvre lorsque le premier étalon REF1 sur l’interface 9 est dans chacune de ces positions linéaires P1, P2. L’unité de mesure relève respectivement les coordonnées X_P1, Y_P1, Z_P1du premier étalon REF1 en première position linéaire P1 et les coordonnées X_P2, Y_P2, Z_P2en deuxième position linéaire P2.

Afin d’améliorer la précision de la définition de l’axe de translation V, les deux positions P1 et P2 sont choisies les plus éloignées possibles selon la course de l’interface 9. Les positions P1, P2 sont également tributaires de la capacité du bras de robot 5 portant l’unité de mesure 7 à atteindre le premier étalon REF1, pour venir le palper par exemple.

Les positions linéaires P1, P2 peuvent être des positions de début ou de fin de course ou à proximité de telles positions de début ou de fin de course, si l’envergure du bras de robot 5 le permet.

Ainsi, la première position linéaire P1 peut être une position de début de course V0 si l’envergure du bras de robot 5 le permet. En variante, la première position linéaire P1 peut être à proximité de la première position de fin de course V0, dans la limite de la capacité du bras de robot portant l’unité de mesure à atteindre l’étalon REF1 sur l’interface 9.

De même, la deuxième position linéaire P2 peut être la position de fin de course V3000 de l’interface 9 si l’envergure du bras de robot 5 le permet. En variante, la deuxième position linéaire P2 peut être à proximité de la position de fin de course V3000, dans la limite de la capacité du bras de robot 5 portant l’unité de mesure à atteindre l’étalon REF1 sur l’interface 9.

Les coordonnées relevées peuvent être transmises à l’unité de commande. Cette dernière peut, lors d’une étape de caractérisation de l’axe de translation V par rapport au robot R1, R2, exprimer les coordonnées X_P1, Y_P1, Z_P1du premier étalon REF1 en première position linéaire P1 et les coordonnées X_P2, Y_P2, Z_P2du premier étalon REF1 en deuxième position linéaire P2 dans le repère fixe O1, X1, Y1, Z1, respectivement O2, X2, Y2, Z2 du robot R1, respectivement R2.

En particulier, l’unité de commande peut en déduire un vecteur directeur de l’axe de translation et exprimer ses coordonnées Xv, Yv, Zv dans le repère fixe O1, X1, Y1, Z1 respectivement O2, X2, Y2, Z2 du robot R1, respectivement R2.

Les coordonnées Xv, Yv, Zv du vecteur directeur de l’axe de translation ont la forme des équations suivantes :

L’axe de translation V est ainsi caractérisé dans le repère O1, X1, Y1, Z1 respectivement O2, X2, Y2, Z2 du robot R1, respectivement R2.

Lorsque la cellule robotique 1 comporte plusieurs robots R1, R2, toutes ces étapes pour caractériser l’axe de translation V peuvent être mises par rapport au référentiel de chaque robot. Selon le mode de réalisation particulier décrit, ces étapes sont mises en œuvre par rapport au premier robot R1 de façon à exprimer l’axe de translation V dans le référentiel de ce dernier, et par rapport au deuxième robot R2 de façon à exprimer l’axe de translation V dans le référentiel de ce dernier.

Phase de calage d’une position angulaire d’origine C0
Par ailleurs, selon le mode de réalisation particulier décrit avec un plateau rotatif 11, mobile en rotation autour d’un axe de rotation C, afin de pouvoir de caractériser cet axe de rotation C dans le référentiel du robot ou de l’un des robots R1, R2, le procédé d’étalonnage comporte une phase de calage d’une position angulaire d’origine C0 à partir de laquelle le positionnement du plateau rotatif 11 et de son axe de rotation C dans l’espace pourra être déterminé.

La phase de calage permet de venir positionner le plateau rotatif 11 dans une position prédéfinie comme la position angulaire d’origine C0 en exploitant le deuxième étalon REF2.

Cette phase de calage est réalisée par rapport à un seul robot. De plus, lorsque la cellule robotique 1 comporte plusieurs robots, par exemple deux robots R1, R2, destinés à travailler sur une même pièce, par exemple destinés à réaliser chacun des perçages sur cette pièce, un premier robot R1 est défini comme un robot maitre. La phase de calage de la position angulaire d’origine C0 est réalisée uniquement par rapport à ce premier robot R1, dit robot maitre.

Cette position angulaire d’origine C0 est par exemple définie comme la position dans laquelle, le deuxième étalon REF2 est en face du robot R1, et coïncide avec un premier axe X1, du repère défini par le robot R1, et la coordonnée du deuxième étalon REF2 suivant un deuxième axe Y1 du repère défini par le robot R1, est à zéro.

Pour ce faire, la phase de calage comporte une étape d’entrainement en rotation du plateau rotatif 11, jusqu’à ce que l’unité de mesure 7 portée par le robot R1, détecte que le deuxième étalon REF2 positionné sur le plateau rotatif 11 atteint une position dans laquelle il coïncide avec l’axe X1, du robot R1, et que sa coordonnée suivant l’axe Y1 du robot R1, est à zéro. On associe ainsi une position angulaire du plateau rotatif 11 à la position angulaire d’origine C0.

Comme dans l’exemple illustré, le plateau rotatif 11 peut être monté sur l’interface 9 mobile de façon linéaire. Dans ce cas, la phase de calage de la position angulaire d’origine C0 est mise en œuvre après un positionnement prédéfini de l’interface 9 mobile de façon linéaire, selon l’axe de translation V. Ce positionnement exploite le premier étalon REF1.

Lors d’une étape d’entrainement, l’interface 9 mobile de façon linéaire, est déplacée jusqu’à ce que le premier étalon REF1 atteigne la position prédéfinie selon l’axe de translation V. Cet entrainement est par exemple commandé par l’unité de commande.

La position prédéfinie est par exemple le milieu de course V1500 selon l’axe de translation V. La position de l’interface en milieu de course V1500 correspond par exemple, lorsqu’il y a deux robots R1, R2, à une position dans laquelle ces deux robots R1, R2, se font face, ce qui permet de faciliter la définition des positionnements relatifs des sous-ensembles de la cellule robotique 1. En alternative, toute autre position prédéfinie peut être envisagée, comme par exemple en début V0 ou en fin de course V3000.

Bien entendu, selon une alternative dans laquelle le plateau rotatif 11 ne serait pas monté sur une telle interface 9 mobile de façon linéaire, il n’y aurait pas à associer la position angulaire d’origine C0 à un positionnement particulier (par exemple en milieu de course V1500) de cette interface 9.

Lorsque la cellule robotique 1 comporte plusieurs robots R1, R2, la position angulaire d’origine C0 n’est pas de nouveau étalonnée par rapport à l’autre ou aux autres robots R2. Aux itérations suivantes du procédé d’étalonnage, le ou les robots R2 suivants viennent identifier, par exemple en venant palper, le deuxième étalon REF2 à la position angulaire d’origine C0 adoptée précédemment. Il(s) utilise(nt) la valeur étalonnée par rapport au premier robot R1, dit robot maitre.

Caractérisation du positionnement relatif de l’axe de rotation C par rapport à un robot
Une fois la position angulaire d’origine C0 calée, le plateau rotatif 11 est entrainé depuis cette position angulaire d’origine C0 vers au moins deux autres positions angulaires, en utilisant le deuxième étalon REF2 de façon à pouvoir relever et exprimer ses coordonnées dans chaque position angulaire dans le référentiel du robot R1, R2.

De façon avantageuse, les deux autres positions angulaires forment un angle de même mesure par rapport à la position angulaire d’origine C0. L’angle est par exemple de +120°, -120°.

Pour cela, la phase de caractérisation comporte une première étape d’entrainement en rotation du plateau rotatif 11 jusqu’à ce que le deuxième étalon REF2 atteigne une deuxième position angulaire C+120. La première étape d’entrainement en rotation s’effectue selon un premier sens de rotation, par exemple de +120°.

La phase de caractérisation comporte une deuxième étape d’entrainement en rotation du plateau rotatif jusqu’à ce que le deuxième étalon REF2 atteigne une troisième position angulaire C-120. La deuxième étape d’entrainement en rotation s’effectue selon un deuxième sens de rotation opposé au premier sens de rotation, par exemple de -120°. L’entrainement en rotation du plateau rotatif 11 peut être commandé par l’unité de commande de la cellule robotique 1.

Trois étapes de mesure peuvent être mises en œuvre. L’unité de mesure 7 relève les coordonnées du deuxième étalon REF2 dans la position angulaire d’origine C0 ou première position angulaire, dans la deuxième position angulaire C+120 et également dans la troisième position angulaire C-120.

En palpant le deuxième étalon REF2, en trois positions : la position angulaire d’origine C0, la deuxième position C+120 et la troisième position C-120, cela permet de définir un plan de rotation.

L’unité de commande peut à partir du plan de rotation, déduire le centre de rotation O’ du plateau rotatif 11.

Le plan de rotation défini et le centre de rotation O’ identifié, l’unité de commande peut déterminer un vecteur directeur de l’axe de rotation normal au plan de rotation et passant par le centre de rotation O’.

Il s’en suit une étape de caractérisation dans laquelle l’unité de commande exprime les coordonnées du vecteur directeur de l’axe de rotation dans le repère fixe O1, X1, Y1, Z1, respectivement O2, X2, Y2, Z2, du robot R1, respectivement R2.

Lorsque la cellule robotique 1 comporte plusieurs robots R1, R2, les étapes pour caractériser l’axe de rotation C, à l’exception de la phase de calage de la position angulaire d’origine C0, peuvent être mises en œuvre par rapport au référentiel de chaque robot. Selon le mode de réalisation particulier décrit, ces étapes sont mises en œuvre par rapport au premier robot R1 de façon à exprimer l’axe de rotation C dans le référentiel de ce dernier, et par rapport au deuxième robot R2 de façon à exprimer l’axe de rotation C dans le référentiel de ce dernier.

Phase de caractérisation du positionnement relatif du plan de travail par rapport au plateau rotatif
En outre, selon le mode de réalisation particulier décrit avec une table de travail ou un plan de travail 13 sur le plateau rotatif 11, le procédé d’étalonnage comporte également une phase de caractérisation du positionnement relatif du plan de travail 13 par rapport au plan de rotation du plateau rotatif 11.

Cette phase contribue à la définition du positionnement dans l’espace de la plateforme 3 mobile. L’objectif est d’identifier un éventuel désaxage et/ou un décalage angulaire de ce plan de travail 13 par rapport au plateau rotatif 11.

Pour ce faire, le procédé d’étalonnage comporte une ou plusieurs étapes permettant de définir, d’identifier le plan de travail 13 et son positionnement par rapport au plateau rotatif 11.

Le plateau rotatif 11 est amené ou reste dans la position angulaire d’origine C0.

L’unité de mesure 7 portée par le bras de robot 5 peut réaliser au moins trois étapes de mesure, de façon à relever les coordonnées d’au moins trois points dans le plan de référence REF3-1 défini sur le plan de travail 13. Les trois points peuvent être disposés à 120° l’un de l’autre de façon à obtenir un plan de référence le plus représentatif possible. De façon avantageuse, le plan de référence est défini par le fond de l’alésage de référence, de façon à éviter d’introduire un défaut de planéité.

Les coordonnées relevées peuvent être transmises à l’unité de commande. À partir de ces mesures, l’unité de commande peut exprimer les coordonnées de ces trois points dans le repère O’, Xc, Yc, Zc du plateau rotatif 11, de façon à définir le plan d’appui ou de pose pour l’outillage, la pièce à travailler par les robots R1, R2. Il s’agit d’une étape de caractérisation du plan de référence REF3-1 dans le repère O’, Xc, Yc, Zc du plateau rotatif 11.

Le procédé d’étalonnage comporte également une ou plusieurs étapes permettant d’identifier le centre O’’ du plan de travail. Pour cela, le plateau rotatif 11 est amené ou reste dans la position angulaire d’origine C0. L’unité de mesure 7 portée par le bras de robot 5, vient par exemple palper le plan de travail 13, lors d’au moins une étape de mesure, pour identifier l’alésage de référence REF3- dans le plan de référence REF3-1. Les coordonnées de l’alésage de référence REF3-2 relevées par l’unité de mesure 7 peuvent être transmises à l’unité de commande.

L’unité de commande, peut lors d’au moins une étape d’analyse, déterminer le centre de l’alésage de référence REF3-2. Ce centre correspond au centre O’’ du plan de travail 13. Ceci permet d’identifier les coordonnées Xi, Yi, du centre O’’.

La composante Zi du centre O’’ peut être déterminée à partir de mesures, du palpage des trois points dans le plan de référence REF3-1 permettant d’identifier un éventuel défaut de parallélisme du plan de travail 13 par rapport au plan de rotation et un décalage du centre O’’ suivant la composante Zc du plan de rotation du plateau rotatif 11 précédemment identifié. L’unité de commande peut exprimer les coordonnées Xi, Yi, Zi du centre O’’ du plan de travail 13 dans le repère O’, Xc, Yc, Zc du plateau rotatif 11, lors d’au moins une étape de caractérisation.

Comme précédemment, selon le mode de réalisation avec le plateau rotatif 11 monté sur l’interface 9 mobile de façon linéaire, cette dernière est entrainée dans une position prédéfinie selon l’axe de translation V, telle que le milieu de course, préalablement aux étapes de mesure et de caractérisation pour identifier les décalages translatifs et rotatifs du plan de travail 13 par rapport au plateau rotatif 11.

Phase de caractérisation du référentiel outillage et/ou de la pièce à travailler
Par ailleurs, le procédé d’étalonnage peut comporter une phase de caractérisation d’un référentiel isostatique d’un outillage portant la pièce à travailler et/ou de la pièce à travailler.

L’outillage ou la pièce à travailler est destinée à être disposée sur la plateforme 3 mobile, par exemple sur le plan de travail 13 sur le plateau rotatif 11 tel que décrit précédemment, ou en alternative sur un plan de travail sur l’interface 9 mobile de façon linéaire.

Pour ce faire, le procédé d’étalonnage comporte au moins une étape de mesure par l’unité de mesure 7, pour venir palper par exemple, un étalon tel qu’une bague étalon sur l’outillage ou la pièce, de façon à définir un plan de référence (ce qui donne l’appui-plan pour le référentiel isostatique). L’unité de commande peut, lors d’au moins une étape de caractérisation, exprimer les coordonnées de ce plan de référence dans le repère du dernier étage identifié de l’architecture, par exemple dans le repère du plateau rotatif 11 ou de l’interface 9.

Le procédé d’étalonnage peut comporter au moins une autre étape de mesure par l’unité de mesure 7, pour venir palper l’étalon tel que la bague étalon sur l’outillage ou la pièce, de façon à identifier son centre et définir le pivot du référentiel isostatique. L’unité de commande peut, lors d’au moins une étape de caractérisation, exprimer les coordonnées de ce centre dans le repère du dernier étage identifié de l’architecture, par exemple dans le repère du plateau rotatif 11 ou de l’interface 9.

Enfin, l’unité de mesure 7, peut venir palper par exemple un autre étalon, de façon à identifier l’arrêt en rotation du référentiel isostatique. L’unité de commande peut, lors d’au moins une étape de caractérisation, exprimer les coordonnées de cet autre étalon dans le repère du dernier étage identifié de l’architecture, par exemple dans le repère du plateau rotatif 11 ou de l’interface 9.

Phase d’identification des écarts
À partir des coordonnées relevées lors des différentes étapes de mesure, l’unité de commande peut analyser ces coordonnées pour identifier des défauts, des décalages de la cellule robotique 1 dans le monde réel par rapport au modèle virtuel théorique.

Phase d’identification des écarts du positionnement relatif de la plateforme 3 mobile par rapport au robot R1, R2
Notamment, l’unité de commande peut comparer les coordonnées de la plateforme 3 mobile relevées par l’unité de mesure et exprimées dans le repère O1, X1, Y1, Z1, respectivement O2, X2, Y2, Z2, du robot R1, respectivement R2, avec les coordonnées établies selon le modèle virtuel théorique.

Il s’agit plus précisément de comparer les coordonnées de l’axe de translation V, notamment de son vecteur directeur , pour l’interface 9 mobile de façon linéaire avec les coordonnées théoriques.

De façon similaire, les coordonnées de l’axe de rotation C, notamment de son vecteur directeur , du plateau rotatif 11 sont comparées avec les coordonnées théoriques. Les écarts identifiés peuvent être enregistrés.

Lorsque la cellule robotique 1 comporte plusieurs robots R1, R2, les étapes pour l’identification des écarts peuvent être réitérées autant de fois qu’il y a de robots R1, R2, destinés à travailler sur une même pièce destinée à être disposée sur un support commun tel que le plan de travail 13. Selon le mode de réalisation particulier décrit avec deux robots R1, R2, ces étapes sont mises en œuvre par rapport au premier robot R1 et au deuxième robot R2.

Phase d’identification des écarts du positionnement relatif du plan de travail 13 par rapport au plateau rotatif 11
Par ailleurs, l’unité de commande peut également analyser et comparer les coordonnées du centre O’’ du plan de travail 13 par rapport à l’axe de rotation C et par rapport au modèle virtuel théorique, de façon à identifier un éventuel désaxage du centre O’’ du plan de travail 13 par rapport à l’axe de rotation C.

Également, l’unité de commande peut analyser et comparer les coordonnées des trois points définissant le plan de travail 13 (plus précisément le plan d’appui pour la pièce) par rapport aux coordonnées du plateau rotatif 11 et par rapport au modèle virtuel théorique, de façon à identifier un éventuel décalage rotatif du plan de travail 13 par rapport au plateau rotatif 11.

Ainsi, le procédé d’étalonnage permet aussi d’identifier le centre O’’ du plan de travail 13, les éventuels décalages translatifs et décalages rotatifs, par exemple si le plan de travail n’est pas normal à l’axe de rotation C qu’il présente un décalage angulaire par rapport au plan de rotation défini lors d’une étape antérieure. Les écarts identifiés peuvent être enregistrés.

L’unité de commande peut encore comparer les coordonnées de l’outillage et/ou de la pièce à travailler relevées par l’unité de mesure avec les coordonnées établies selon le modèle virtuel théorique.

Phase de correction des défauts
Par ailleurs, le procédé d’étalonnage permet de prendre en compte et de corriger les défauts identifiés.

À cet effet, l’unité de commande peut déterminer, au moins une consigne de correction à appliquer sur la chaine cinématique virtuelle théorique du robot R1, R2, en fonction des écarts de positionnement identifiés par rapport à au moins un des axes dits auxiliaires V, C, entre le monde réel et la théorie. Cette consigne de correction peut être enregistrée, intégrée dans le programme, de sorte que lors de son exécution c’est bien une donnée corrigée par cette consigne de correction qui est prise en compte et non une donnée théorique selon le modèle virtuel théorique.

De façon générale, le ou les robots R1, R2 vont se conformer par rapport à leurs positionnements vis-à-vis des axes dits auxiliaires V, C qui sont communs pour tous les robots R1, R2 lorsque la cellule 1 robotique en comporte plusieurs. Selon le mode de réalisation décrit, le programme exprime des valeurs de consignes des axes dits auxiliaires V et C, et aucune action corrective n’est appliquée sur ces valeurs de consignes. C’est la même consigne des axes auxiliaires V, C qui s’applique pour tous les robots. Des corrections vont par contre s’appliquer à des consignes de position pour les axes du ou de chaque robot R1, R2.

Une consigne de correction à appliquer sur la chaine cinématique virtuelle du premier robot R1 peut être déterminée en fonction des écarts identifiés entre le positionnement relatif réel du premier robot R1 vis-à-vis de la plateforme 3 mobile, et le positionnement relatif selon le modèle virtuel théorique. Les valeurs des consignes des axes du premier robot R1 peuvent être calculées en fonction des écarts identifiés. Ceci peut se faire au travers d’une loi mathématique, en particulier d’une transformée cinématique qui intègre les valeurs de consignes d’axes auxiliaires virtuels. Les axes auxiliaires virtuels sont les images virtuelles des axes auxiliaires V et C dans le monde réel.

De façon similaire, une consigne à appliquer sur la chaine cinématique virtuelle du deuxième robot R2 est déterminée en fonction des écarts identifiés de positionnement relatif du deuxième robot R2 par rapport à la plateforme 3 mobile au, entre le monde réel et le modèle théorique. Ceci peut se faire au travers d’une transformée cinématique qui intègre les valeurs de consignes des axes auxiliaires virtuels.

La transformée cinématique est une loi mathématique. La transformée cinématique consiste à appliquer un modèle de calcul permettant de positionner un organe terminal (l’outil dans l’exemple décrit) en fonction de la configuration du mécanisme et inversement. Notamment, des produits matriciels permettent d’exprimer chaque transition d’articulation du robot et plus généralement de l’architecture globale. En robotique, l’un des modèles de calcul les plus exploités est la convention ou notation de Denavit-Hartenberg. Pour intégrer la réalité (delta versus théorie), on parle alors de paramètres de Denavit-Hartenberg modifiés. Bien entendu, d’autres conventions peuvent être utilisées.

Chaque robot R1, R2 vient ainsi se conformer à sa position réelle par rapport aux axes auxiliaires communs V, C. Les corrections peuvent donc différer au niveau des robots R1, R2, car leurs positionnements respectifs relativement aux axes auxiliaires communs V et C sont différents.

EXEMPLE DE REALISATION
Afin de faciliter la compréhension, un exemple particulier purement illustratif pour l’étalonnage d’une celle robotique 1 est décrit ci-après à l’aide du tableau simplifié en figure 8 et de la figure 1.

Les robots R1 et R2 sont des robots six axes (A1 à A6) et portent chacun une broche par exemple d’usinage BRO. Les valeurs de consigne théoriques des axes selon le modèle virtuel théorique sont :

pour le premier robot R1 : JTA1_1, JTA2_1, JTA3_1, JTA4_1, JTA5_1, JTA6_1, BROT_1
pour le deuxième robot R2 : JTA1_2, JTA2_2, JTA3_2, JTA4_2, JTA5_2, JTA6_2, BROT_2.

Une valeur de consigne théorique pour une position prédéfinie de l’interface 9 mobile de façon linéaire selon l’axe de translation V est : VT. Cette valeur de consigne théorique VT correspond à la valeur de consigne réelle. C’est la même valeur de consigne théorique VT qui s’applique pour le premier robot R1 ou le deuxième robot R2.

Une valeur de consigne théorique pour une position angulaire prédéfinie du plateau rotatif 11 autour de l’axe de rotation C par rapport à la position angulaire d’origine C0 est : CT. Là encore, la valeur de consigne théorique CT correspond à la valeur de consigne réelle. C’est la même valeur de consigne théorique CT qui s’applique pour le premier robot R1 ou le deuxième robot R2.

Les valeurs de consignes des axes auxiliaires virtuels VV_1, CV_1 sont les images virtuelles des consignes des axes auxiliaires réels V et C (qui correspondent aux valeurs théoriques) et sont destinées à être intégrées dans la transformée cinématique du premier robot R1. De façon similaire, les valeurs de consignes des axes auxiliaires virtuels VV_2, CV_2 sont les images virtuelles des consignes des axes réels V et C, et sont destinées à être intégrées dans la transformée cinématique du deuxième robot R2. Les valeurs de consignes des axes auxiliaires virtuels VV_1, CV_1 pour le premier robot R1, respectivement VV_2, CV_2 pour le deuxième robot R2, correspondent aux valeurs de consignes théoriques VT et CT et donc réelles. Autrement dit, les valeurs théoriques VT et CT sont des données d’entrée, qui s’appliquent pour tous les robots R1, R2.

Les robots R1, R2 sont préalablement calibrés. Les valeurs de consignes réelles des axes du premier robot R1 sont : JA1_1, JA2_1, JA3_1, JA4_1, JA5_1, JA6_1, BRO_1. Les valeurs de consignes réelles des axes du deuxième robot R2 sont : JA1_2, JA2_2, JA3_2, JA4_2, JA5_2, JA6_2, BRO_2. Une ou plusieurs valeurs de consignes réelles des axes sont différentes des valeurs théoriques.

Comme décrit précédemment, le procédé d’étalonnage peut être mis en œuvre d’abord par rapport au premier robot R1 (défini de façon arbitraire comme le robot maitre pour la mise en œuvre de la phase de calage de la position angulaire d’origine C0).

Notamment, la phase de caractérisation du positionnement relatif de la plateforme 3 mobile par rapport au premier robot R1 est mise en œuvre de façon à identifier et caractériser à l’aide d’une série de mesures par l’unité de mesure 7 en s’appuyant sur les étalons ou éléments de référence REF1, REF2, REF3-1, REF3-2, les positionnements relatifs de la plateforme 3 mobile par rapport au premier robot R1.

Le premier robot R1 identifie après mesure, par exemple par palpage, son positionnement par rapport à l’interface 9 mobile de façon linéaire selon l’axe de translation V.

De plus, le premier robot R1 permet de caler la position angulaire d’origine C0 du plateau rotatif 11 comme précédemment décrit. En outre, le premier robot R1 identifie son positionnement par rapport au plateau rotatif 11 autour de l’axe de rotation C.

La phase de caractérisation du positionnement relatif du plan de travail 13 par rapport au plateau rotatif 11 peut ensuite être mise en œuvre. En alternative ou en complément, la phase de caractérisation du référentiel outillage et/ou de la pièce à travailler peut être mise en œuvre.

La phase d’identification des écarts est mise en œuvre pour identifier les défauts de positionnement relatif de la plateforme 3 mobile par rapport au premier robot R1, c'est-à-dire les écarts entre la théorie et la réalité. Il se peut que dans le monde réel, le premier robot R1 ne soit pas positionné par rapport l’interface 9 de façon conforme au modèle théorique. Également, il se peut que dans le monde réel, le premier robot R1 ne soit pas positionné par rapport au plateau rotatif 11 de façon conforme à la théorie. Il peut y avoir une différence entre une ou plusieurs valeurs théoriques et réelles de consigne de position des axes du premier robot R1.

L’unité de commande en déduit une consigne de correction à appliquer sur une ou plusieurs des valeurs de consigne des axes du premier robot R1 pour prendre en compte ces écarts. Lors de la phase de correction, les consignes correctives sont appliquées aux valeurs de consigne des axes du premier robot R1, pour intégrer les défauts de positionnement par rapport aux axes auxiliaires communs V, C, dans le monde réel par rapport à la théorie. Il s’agit notamment de consignes de correction articulaires.

Autrement dit, selon le tableau de la figure 8, les consignes des axes du premier robot R1 peuvent être corrigées au niveau du programme en fonction des écarts entre les valeurs de consignes réelles des axes JA1,.., JA6, BRO_1, et les valeurs de consignes théoriques des axes JTA1_1, .., JTA6_1, BROT_1. À la lecture du programme, ces consignes de correction sont prises en compte et non les valeurs exprimées initialement selon le modèle virtuel théorique.

Lors de de l’exécution du programme, il faudra une consigne commune pour le ou les axes auxiliaires V, C, qui sont communs à tous les robots R1, R2. Pour cela, le procédé d’étalonnage comporte une étape d’association ou de couplage au travers des axes auxiliaires virtuels pour tous les robots R1, R2. En d’autres termes, les consignes de correction sont fonction des axes auxiliaires communs V et C.

Plus précisément, les axes auxiliaires virtuels sont couplés dans la transformée cinématique de chaque robot en intégrant ces écarts. Les valeurs de consignes des axes auxiliaires sont intégrées dans la transformée cinématique des robots et vont permettre par rapport aux écarts identifiés, de changer les valeurs des consignes pour chaque robot à prendre en compte lors de l’exécution du programme. Lorsque le procédé d’étalonnage est itéré par rapport au premier robot R1, la correction a pour effet de modifier les consignes sur les axes du premier robot R1. C’est le premier robot R1 qui s’auto-corrige par rapport à l’architecture réelle de l’ensemble plateforme mobile.

Ensuite, ces phases peuvent être réalisées cette fois par rapport au deuxième robot R2, et ainsi de suite avec les robots suivants, si la cellule robotique 1 comporte plus de deux robots R1, R2 destinés à travailler sur une même pièce, à l’exception de la phase de calage de la position angulaire d’origine C0 qui est réalisée uniquement par rapport au premier robot R1.

De façon similaire, les écarts de positionnement du deuxième robot R2 par rapport à la plateforme mobile 3, plus précisément par rapport à l’interface 9 et au plateau rotatif 13. L’unité de commande déduit pour le deuxième robot R2 en fonction des axes auxiliaires communs V, C, et des écarts des positionnements relatifs qui avaient été identifiés, les consignes de correction à appliquer sur les valeurs de consigne des axes du deuxième robot R2.

Lors de l’exécution du programme pour usiner par exemple, les consignes de correction sont prises en compte par les robots R1, R2, et non les valeurs selon le modèle virtuel théorique exprimé initialement dans le programme. Le programme reste inchangé, ce sont les consignes envoyées aux axes des robots R1, R2 par l’unité de commande qui sont des valeurs corrigées.

Enfin, le procédé d’étalonnage peut être mis en œuvre à tout instant.

Notamment, la cellule en particulier robotique 1 est installée à un instant initial. Le procédé d’étalonnage est mis en œuvre à cet instant initial de façon à identifier les défauts et les intégrer dans le programme, comme décrit précédemment.

De préférence, à l’instant initial, le procédé d’étalonnage est mis en œuvre à une température prédéterminée de référence. Cette température prédéterminée de référence correspond généralement à la température à laquelle le robot R1, R2 a été calibré. De façon non limitative, le calibrage absolu des robots est par exemple réalisé à 20°C +/-1°C ou 2°C.

Toutefois, ce qui était valable à l’instant initial peut ne plus être valable à un instant ultérieur. Ceci peut être la conséquence, d’un phénomène de dilatation par exemple du fait d’une température plus élevée par exemple de 40°C ou 60°C, ou d’une usure intrinsèque.

Le procédé d’étalonnage peut être réitéré à tout instant, de façon simple et rapidement, notamment si l’on estime que l’architecture de la cellule notamment robotique 1 a pu évoluer. Cette réitération à tout moment est possible car le procédé d’étalonnage n’a pas recours à d’autres dispositifs ou matériels externes à la cellule notamment robotique 1. Il peut être facilement mis en œuvre, recommencé à tout moment.

La cellule notamment robotique 1 va donc de nouveau s’auto-identifier et intégrer les défauts qui seront généralement différents des défauts identifiés initialement lors de l’installation de la cellule notamment robotique 1. Les consignes de correction à appliquer sont réactualisées en fonction de nouveaux défauts identifiés.

Une ou plusieurs des étapes du procédé d’étalonnage décrit peuvent être réitérées. L’ordre de certaines étapes du procédé d’étalonnage peut éventuellement être interverti.

La description qui précède se réfère au procédé d’étalonnage d’une cellule robotique 1 comprenant au moins un robot R1, R2, en particulier un robot industriel. Bien entendu, cette description peut s’appliquer également à une machine-outil, une machine cartésienne conventionnelle, et en particulier à une cellule comportant plusieurs machines dont une peut être définie comme machine meneuse, maitresse de façon similaire au premier robot R1 défini comme le robot maitre, pour réaliser la phase de calage de la position angulaire d’origine C0.

Ainsi, le procédé d’étalonnage permet d’identifier les défauts inhérents aux positionnements relatifs des différents sous-ensembles de la cellule, telle qu’une cellule robotique 1. Le procédé d’étalonnage s’effectue en utilisant directement les machines ou robots R1, R2, sans nécessiter d’élément externe à la cellule, notamment robotique 1.

Un tel procédé d’étalonnage peut être réalisé sur un temps d’étalonnage inférieur à la demi-heure, par exemple de l’ordre de 20mn à 25mn. On obtient un gain de temps conséquent par rapport aux solutions de l’art antérieur utilisant des dispositifs de mesure externes tels que des scanners ou lasers trackers, implémentées généralement sur une demi-journée voire une journée.

La cellule notamment robotique 1 peut s’auto-identifier et permettre l’étalonnage de façon à garantir une précision par exemple d’usinage lorsque le programme de la cellule 1 est mis en œuvre. Les composantes de décalage identifiées sont intégrées, et des consignes de corrections sont appliquées et prises en compte par les machines / robots R1, R2 lorsque le programme est exécuté.

De plus, l’étalonnage peut être réitéré de façon simple pour identifier la réalité et l’intégrer à tout instant dans le programme, offrant une stabilité dans le temps de la cellule notamment robotique 1.

Claims

Procédé d’étalonnage d’une cellule (1) comprenant au moins une machine (R1, R2) définissant un repère fixe (O1, X1, Y1, Z1 ; O2, X2, Y2, Z2) et au moins une plateforme (3) mobile par rapport à au moins un axe (V, C), tels que la machine (R1, R2) comprend un bras (5) configuré pour porter au moins un outil de façon à effectuer au moins une opération automatisée sur une pièce à travailler destinée à être positionnée sur la plateforme (3) mobile,
le procédé d’étalonnage comprenant une étape préliminaire d’agencement de ladite au moins une machine (R1, R2) par rapport à la plateforme (3) mobile dans le monde réel, à partir d’un modèle virtuel théorique de la cellule (1) utilisé pour programmer des déplacements de ladite au moins une machine (R1, R2) et de la plateforme (3) mobile, et des opérations à effectuer par ladite au moins une machine (R1, R2) sur la pièce à travailler selon un programme géré par une unité de commande de la cellule (1),caractérisé en ce quele procédé d’étalonnage comporte les phases suivantes :
une phase de caractérisation du positionnement relatif de la plateforme (3) mobile par rapport à ladite au moins une machine (R1, R2) dans le monde réel, selon laquelle une unité de mesure (7) portée par le bras (5) relève les coordonnées d’au moins un étalon (REF1, REF2, REF3-1, REF3-2) positionné sur la plateforme (3) mobile dans au moins une position prédéfinie et l’unité de commande exprime les coordonnées relevées dans le repère (O1, X1, Y1, Z1 ; O2, X2, Y2, Z2) de ladite au moins une machine (R1, R2),

une phase d’identification des écarts du positionnement relatif de la plateforme (3) mobile par rapport à ladite au moins une machine (R1, R2) dans le monde réel par rapport au modèle virtuel théorique, selon laquelle l’unité de commande compare des coordonnées relevées par l’unité de mesure (7) et exprimées dans le repère (O1, X1, Y1, Z1 ; O2, X2, Y2, Z2) de ladite au moins une machine (R1, R2) avec les coordonnées établies selon le modèle virtuel théorique, et

une phase de correction des défauts, selon laquelle l’unité de commande détermine en fonction des écarts identifiés au moins une consigne de correction à appliquer sur une chaine cinématique virtuelle de ladite au moins une machine (R1, R2), et enregistre la consigne de correction au niveau du programme de la cellule (1).
Procédé d’étalonnage selon la revendication précédente, dans lequel la cellule est une cellule robotique (1) comprenant au moins un robot (R1, R2) définissant le repère fixe (O1, X1, Y1, Z1 ; O2, X2, Y2, Z2) et ladite au moins une plateforme (3) mobile par rapport à au moins un axe (V, C), ledit au moins un robot (R1, R2) comprenant un bras de robot (5) configuré pour porter ledit au moins un outil de façon à effectuer au moins une opération automatisée sur la pièce à travailler destinée à être positionnée sur la plateforme (3) mobile.
Procédé d’étalonnage selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la phase de caractérisation du positionnement relatif de la plateforme (3) mobile par rapport à ladite au moins une machine (R1, R2) comporte :
au moins une étape d’entrainement de la plateforme (3) mobile dans le monde réel, commandée par l’unité de commande de la cellule (1), de sorte que ledit au moins un étalon (REF1, REF2) positionné sur la plateforme (3) mobile prenne au moins deux positions distinctes, ledit au moins un étalon (REF1, REF2) étant calibré, et

au moins deux étapes de mesure réalisées par l’unité de mesure (7) portée par le bras (5), lorsque ledit au moins un étalon (REF1, REF2) est dans les deux positions distinctes, de façon à relever les coordonnées dudit au moins un étalon (REF1, REF2) respectivement dans les deux positions distinctes, les coordonnées relevées sont transmises à l’unité de commande.
Procédé d’étalonnage selon la revendication précédente, dans lequel durant la phase de caractérisation du positionnement relatif de la plateforme (3) mobile par rapport à ladite au moins une machine (R1, R2), l’unité de commande exprime les coordonnées d’un vecteur directeur ( , ) dudit au moins un axe (V, C) dans le repère de ladite au moins une machine (O1, X1, Y1, Z1 ; O2, X2, Y2, Z2).
Procédé d’étalonnage selon l’une des revendications 3 ou 4 dans lequel :
la plateforme (3) mobile comprend une interface (9) mobile de façon linéaire suivant un axe de translation (V), la course de l’interface (9) suivant l’axe de translation (V) étant calibrée, et dans lequel

lors d’une première étape d’entrainement, l’interface (9) est entrainée en déplacement linéaire jusqu’à ce qu’un étalon (REF1) sur l’interface (9) atteigne une première position linéaire (P1),

lors d’une deuxième étape d’entrainement, l’interface (9) est entrainée en déplacement linéaire jusqu’à ce que l’étalon (REF1) sur l’interface (9) atteigne une deuxième position linéaire (P2),

lors des étapes de mesure, l’unité de mesure (7) relève respectivement les coordonnées (X_P1, Y_P1, Z_P1) dudit étalon (REF1) en première position linéaire (P1) et en deuxième position linéaire (P2), et

lors d’une étape de caractérisation de l’axe de translation (V) par rapport à ladite au moins une machine (R1, R2), l’unité de commande exprime les coordonnées (X_P1, Y_P1, Z_P1) dudit étalon (REF1) en première position linéaire (P1) et les coordonnées (X_P2, Y_P2, Z_P2) en deuxième position linéaire (P2) dans le repère fixe (O1, X1, Y1, Z1 ; O2, X2, Y2, Z2) de ladite au moins une machine (R1, R2).
Procédé d’étalonnage selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la plateforme (3) mobile comporte un plateau rotatif (11), mobile en rotation autour d’un axe de rotation (C), ledit procédé comportant une phase de calage d’une position angulaire d’origine (C0), durant laquelle le plateau rotatif (11) est entrainé en rotation, par l’unité de commande de la cellule (1),jusqu’à ce que l’unité de mesure (7) portée par ladite au moins une machine (R1, R2) détecte un étalon (REF2) sur le plateau rotatif (11) dans une position telle que :
ledit étalon (REF2) coïncide avec un premier axe prédéfini (X1, X2) du repère fixe (O1, X1, Y1, Z1 ; O2, X2, Y2, Z2) de ladite au moins une machine (R1, R2) et que

la coordonnée dudit étalon (REF2), suivant un deuxième axe prédéfini (Y1, Y2) du repère fixe (O1, X1, Y1, Z1 ; O2, X2, Y2, Z2) de ladite au moins une machine (R1, R2), soit à zéro.
Procédé d’étalonnage selon la revendication précédente, dans lequel la phase de caractérisation du positionnement relatif de la plateforme (3) mobile par rapport à ladite au moins une machine (R1, R2) comporte les étapes suivantes de façon à caractériser l’axe de rotation (C) par rapport à ladite au moins une machine (R1, R2) :
une première étape d’entrainement en rotation du plateau rotatif (11), dans laquelle l’unité de commande entraine le plateau rotatif depuis la position angulaire d’origine (C0) jusqu’à ce que l’étalon (REF2) sur le plateau rotatif (11) atteigne une deuxième position angulaire (C+120), et

une deuxième étape d’entrainement en rotation du plateau rotatif (11), dans laquelle l’unité de commande entraine le plateau rotatif depuis la position angulaire d’origine (C0) jusqu’à ce que l’étalon (REF2) sur le plateau rotatif (11) atteigne une troisième position angulaire (C-120),

trois étapes de mesure, dans lesquelles l’unité de mesure (7) relève respectivement les coordonnées dudit étalon (REF2) dans la position angulaire d’origine (C0), dans la deuxième position angulaire (C+120) et dans la troisième position angulaire (C+120),

au moins une étape d’identification d’un centre de rotation (O’) du plateau rotatif (11), dans laquelle l’unité de commande définit un plan de rotation, à partir des trois positions angulaires (C0, C+120, C-120), et en déduit le centre de rotation (O’),

une étape de détermination, dans laquelle l’unité de commande détermine un vecteur directeur de l’axe de rotation ( ) normal au plan de rotation défini et passant par le centre de rotation (O’), et

une étape de caractérisation, dans laquelle l’unité de commande exprime les coordonnées du vecteur directeur de l’axe de rotation ( ) dans le repère fixe (O1, X1, Y1, Z1 ; O2, X2, Y2, Z2) de ladite au moins une machine (R1, R2).
Procédé d’étalonnage selon la revendication précédente, dans lequel le plateau rotatif (11) comporte un plan de travail (13) sur lequel est destinée à être posée la pièce à travailler, le plateau rotatif (11) définissant un repère (O’, X_C, Y_C, Z_C), ledit procédé comportant :
une phase de caractérisation du positionnement relatif du plan de travail (13) par rapport au plan de rotation du plateau rotatif (11) comportant les étapes suivantes :

au moins trois étapes de mesure, dans lesquelles l’unité de mesure (7) portée par le bras (5) relève les coordonnées d’au moins trois points dans un plan de référence (REF3-1) défini sur le plan de travail (13), lorsque le plateau rotatif (11) est dans la position angulaire d’origine (C0),

au moins une étape de caractérisation, dans laquelle l’unité de commande exprime les coordonnées desdits points du plan de référence (REF3-1) dans le repère (O’, Xc, Yc, Zc) du plateau rotatif (11),

au moins une étape de mesure, dans laquelle l’unité de mesure (7) portée par le bras (5), identifie un alésage de référence (REF3-2) dans le plan de référence (REF3-1), lorsque le plateau rotatif (11) est dans la position angulaire d’origine (C0),

au moins une étape d’analyse, dans laquelle l’unité de commande détermine le centre de l’alésage de référence (REF3-2) identifié, correspondant au centre (O’’) du plan de travail (13), et

au moins une étape de caractérisation, dans laquelle l’unité de commande exprime les coordonnées du centre (O’’) du plan de travail (13) dans le repère (O’, Xc, Yc, Zc) du plateau rotatif (11),

une phase d’identification des écarts du positionnement relatif du plan de travail (13) par rapport au plateau rotatif (11) dans le monde réel et selon le modèle virtuel théorique.
Procédé d’étalonnage selon l’une des revendications précédentes, la cellule (1) comprenant au moins deux machines (R1, R2) définissant respectivement un repère (O1, X1, Y1, Z1 ; O2, X2, Y2, Z2), les machines (R1, R2) étant configurées pour porter respectivement au moins un outil de façon à effectuer des tâches automatisées sur une même pièce destinée à être positionnée sur la plateforme (3) mobile, la valeur de consigne théorique dudit au moins un axe (V, C) de la plateforme (3) mobile étant égale à la valeur de consigne réelle dudit au moins un axe (V, C), dans lequel :
au moins les phases de caractérisation du positionnement relatif de la plateforme (3) mobile et d’identification des écarts sont mises en œuvre au moins en partie par rapport à chaque machine (R1, R2), et dans lequel

durant la phase de correction, l’unité de commande :

détermine en fonction des écarts identifiés de positionnement relatif de la plateforme (3) mobile par rapport à une première machine (R1), au moins une consigne de correction à appliquer sur une valeur de consigne de la chaine cinématique virtuelle de la première machine (R1) en fonction de la valeur de consigne théorique et réelle dudit au moins un axe (V, C) de la plateforme (3) mobile, et

détermine en fonction des écarts identifiés de positionnement relatif de la plateforme (3) mobile par rapport à une deuxième machine (R2), au moins une consigne de correction à appliquer sur une valeur de consigne de la chaine cinématique virtuelle de la deuxième machine (R2) en fonction de la valeur de consigne théorique et réelle dudit au moins un axe (V, C) de la plateforme (3) mobile.
Cellule (1) comportant au moins une machine (R1, R2), une plateforme (3) mobile par rapport à ladite au moins une machine (R1, R2), et une unité de commande, ladite au moins une machine (R1, R2) comprenant au moins un bras (5) configuré pour porter au moins un outil de façon à effectuer au moins une opération automatisée sur une pièce destinée à être positionnée sur la plateforme (3) mobile,caractérisée en ce quela cellule (1) est configurée pour mettre en œuvre au moins certaines étapes d’un procédé d’étalonnage selon l’une des revendications précédentes, le bras (5) portant une unité de mesure (7) configurée pour mettre en œuvre au moins une étape de mesure et la plateforme (3) mobile présentant au moins un étalon (REF1, REF2, REF3-1, REF3-2).