Modélisation, simulation et étude de faisabilité d'une cellule robotisée de soudage à l'arc pour la construction métallique

Modelization, simulation and feasibility study of an arc welding robotized cell for metal construction

• Auteur / Autrice : Mireille Ayrault Roger
• Direction : Saïd Zeghloul
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Poitiers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conception assistée par ordinateur -- Logiciels

Robots industriels

Résumé

Le travail presente dans ce memoire concerne l'etude de la faisabilite d'une cellule robotisee de soudage a l'arc pour la fabrication de pieces de charpentes metalliques. La faisabilite est montree au moyen du systeme de cao-robotique smar (systeme de modelisation et d'animation de robots) developpe au laboratoire, en procedant par simulation graphique. Afin d'introduire les robots de soudage de facon rentable dans les entreprises de construction metalliques, il etait indispensable de leur associer un systeme autonome de manipulation des pieces. Etant donne la diversite de celles-ci et les contraintes imposees par le processus de soudage, l'automatisation des operations de transfert et de positionnement passait par la conception d'un manipulateur. Une nouvelle architecture de manipulateur a ete definie puisqu'aucun systeme du commerce ne se montrait adapte au probleme. Celle-ci a ete realisee a partir de composants disposant d'un nombre de mobilites et de fonctionnalites suffisant pour obtenir un manipulateur modulable. En vue de valider le principe de manipulation retenu et de montrer qu'il etait adapte a l'ensemble des pieces, une simulation graphique a ete realisee. Puisque le systeme de cao-robotique smar n'etait pas apte dans sa forme initiale a realiser cette simulation, nous avons developpe specialement pour cette application, un module de simulation du soudage et nous l'avons integre au systeme smar. Ce module a permis de simuler des cycles complets de chargement, soudage et dechargement. Le soudage de serie de pieces identiques a egalement ete etudie. La faisabilite des operations intervenant dans le cycle de fabrication a ete montree grace aux algorithmes de detection de collision, de placement de robots et de planification de trajectoires. En effet, ces algorithmes ont permis de determiner les trajectoires des differents composants qui ne generaient pas de collision avec l'environnement. Cinq pieces, choisies par les constructeurs comme les plus representatives en construction de charpentes metalliques, ont ete considerees pour l'etude de faisabilite. La simulation de leur soudage a permis de conclure sur la faisabilite technique de la cellule robotisee. Les temps de cycle calcules ont mis en evidence les avantages apportes par le soudage robotise.