Elasto-Geometric Self-Calibration of Industrial Robots in Milling Applications

Ce travail porte sur l'étalonnage d'un robot industriel utilisé pour usiner des pièces dans le domaine aérospatial. Le robot est un COMAU NJ 650-2.7. La nécessité de réduire les erreurs de position du robot provient des niveaux de tolérance serrés exigés sur les pièces produites, en raison des normes en vigueur pour la fabrication aérospatiale. Les axes externes, c'est-à-dire un rail supportant le robot et une table rotative, permettent d'augmenter les taux de production de la cellule de travail et d'améliorer la dextérité du bras dans l'espace de travail accessible. De plus, les charges élevées développées au cours des processus de fabrication, tels que le PAF et le DAB, entraînent des déformations et des déplacements induits sur la chaîne cinématique du bras. Par conséquent, un étalonnage cinématique (et géométrique) et un étalonnage élastique du robot sont pris en compte dans cette analyse. Une méthode d'auto-étalonnage est mise au point pour l'étalonnage élasto-géométrique du robot, qui n'implique aucun dispositif de mesure externe et constitue une alternative moins coûteuse que les traqueurs laser couramment utilisés : un palpeur à trois axes et un outil conçu pour l'auto-étalonnage élastique sont utilisés pour les étalonnages géométrique et élastique, respectivement. Un appareil supplémentaire sert de contrainte physique pour les phases de mesure impliquant ces dispositifs de mesure. Diverses conceptions sont développées pour l'appareil d'étalonnage, et un nouvel algorithme et un index connexe, appelé 7DMax, est introduit pour choisir la meilleure conception parmi les géométries candidates. L'objectif de 7DMax est d'évaluer le degré de cohérence entre les poses d'étalonnage et les poses atteintes par le robot le long des trajectoires généralement suivies dans les scénarios de production réels. Des ensembles de données de test spécifiques sont construits pour ressembler à ces scénarios. La compensation des erreurs de position est effectuée par un réseau de neurones, tant pour les calibrages géométriques qu'élastiques, et les résultats sont comparés aux approches standard basées sur un modèle. La procédure est simulée pour l'étalonnage géométrique et testée expérimentalement pour l'étalonnage élastique. Avec la méthode proposée, la précision moyenne du robot COMAU peut être réduite de 5.331 mm (écart-type = 1.093 mm) à 0.315 mm (écart-type = 0.169 mm) en effectuant l'étalonnage géométrique. L'étalonnage élastique du bras permet d'augmenter la précision moyenne du robot en charge de 370 %, allant de 2.981 mm (écart-type = 0.657 mm) à 0.632 mm (écart-type = 0.254 mm).