Amélioration de la précision du placement de fibres robotisé en utilisant un schéma de commande hybride externe force / vision

Improving Accuracy in Robotised Fibres Placement using Force and Visual Servoing External Hybrid Control Scheme

• Auteur / Autrice : Maylis Uhart
• Direction : Yannick Aoustin, Olivier Patrouix
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, productique et robotique
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et mathématiques (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en communications et cybernétique (Nantes) (1958-2017)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : École polytechnique universitaire de Nantes Université
• Jury : Président / Présidente : Benoît Furet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yannick Aoustin, Olivier Patrouix, Benoît Furet, Philippe Fraisse, Franck Luthon, Cyril Novales
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Fraisse, Franck Luthon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Capteurs (technologie)

Mots clés libres

Intégration de capteurs

Précision

Placement de fibres robotisé

Résumé

Les matériaux composites sont de plus en plus utilisés dans le domaine exigeant de l’aéronautique. Pour répondre à ce besoin grandissant, l’entreprise Coriolis Composites a développé une solution de placement de fibres robotisé qui est déjà sur le marché. Ce process utilise un bras manipulateur industriel. La tâche de dépose des fibres nécessite un effort de compactage adapté suivant le matériau utilisé. Pour le robot, les trajectoires outils sont générées à partir de la programmation hors-ligne. Cependant, la précision du drapage peut être améliorée. Cette thèse présente l’utilisation de l’asservissement en force pour contrôler l’effort de compactage et l’utilisation de l’asservissement visuel pour contrôler la position latérale de la bande en cours de dépose. Un dispositif expérimental a été mis en oeuvre en utilisant des éléments industriels similaires aux moyens de Coriolis Composites et une application logicielle a été développée en intégrant un capteur d’effort à six composantes et une caméra industrielle. Le schéma proposé est composé de trois boucles externes qui génèrent les consignes de position pour le contrôleur industriel. L’utilisation de ce schéma mixte force - vision - position a permis d’améliorer la précision et la qualité de la dépose des bandes.

Composite materials are increasingly used in the demanding field of aeronautics. To meet this growing need, the company Coriolis Composites has developed an Automated Fibre Placement device already on the market. This process uses an industrial manipulator robot. This fibre placement task requires a compacting strength adapted to the material used. For the robot, the reference trajectories in position of each tape are prescribed off-line. However, accuracy problems of tape placement appear. This thesis shows the use of force servoing to control the compacting strength and the use of visual servoing to control the lateral position of the tape. An experimental setup has been designed based on industrial devices similar to Coriolis Composites ones and a software application has been developed using a six axis force sensor and an industrial camera. The proposed scheme is composed of three external loops which generate the position setpoint for the industrial controller. The use of this force - visual combined servoing has improved the accuracy and the quality of the placement tapes.