FR3123471A1 - Method for generating automatic tool paths at the interface of two parts - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de génération d’un chemin d’outil (10) permettant de générer un cordon ou un point de matière entre deux solides (1, 2, 3, 4) comprenant une étape A de détermination et sélection des différents solides formant la pièce à partir d’un modèle de pièce réalisé par conception assistée par ordinateur, une étape B de détermination et sélection d’au moins un contour (6) pour chaque solide, une étape C de détermination et sélection d’au moins une courbe commune (7) à deux solides, une étape D de détermination et sélection d’au moins un point anguleux (8) positionné à l’intersection de deux solides, une étape E de détermination et sélection d’au moins une direction principale (9) à suivre par l’outil robotisé à partir du point anguleux sélectionné, et une étape F de détermination d’au moins un chemin d’outil à suivre par l’outil robotisé à partir de la direction principale sélectionnée. (Fig. 4)The invention relates to a method for generating a tool path (10) making it possible to generate a bead or a point of material between two solids (1, 2, 3, 4) comprising a step A of determining and selecting the different solids forming the part from a part model produced by computer-aided design, a step B for determining and selecting at least one contour (6) for each solid, a step C for determining and selecting at least a common curve (7) with two solids, a step D for determining and selecting at least one corner point (8) positioned at the intersection of two solids, a step E for determining and selecting at least one main direction (9) to be followed by the robotic tool from the selected corner point, and a step F of determining at least one tool path to be followed by the robotic tool from the main direction selected. (Fig.4)
Description
Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention
L’invention se rapporte à un procédé de génération d’un chemin d’outil destiné à être mis en œuvre par un outil robotisé pour générer un cordon ou un point de matière à l’interface de deux solides, et plus particulièrement pour souder au moins deux solides l’un à l’autre afin de former une pièce soudée.The invention relates to a method for generating a tool path intended to be implemented by a robotic tool for generating a bead or a point of material at the interface of two solids, and more particularly for welding least two solids to each other to form a welded part.
État de la technique antÉrieureState of the prior art
Ce type d’outil robotisé est également appelé machine-outil. On entend sous le terme d’outil robot ou de machine-outil, une mécanique composée d'axes numériques asservis. Il peut s'agir notamment de portiques robotisés ou de robots industriels identifiés dans la suite sous le terme de robot.This type of robotic tool is also called a machine tool. The term robot tool or machine tool is understood to mean a mechanism made up of servo-controlled digital axes. They may in particular be robotic gantries or industrial robots identified below under the term robot.
Un robot doit être programmé pour effectuer des mouvements complexes. Une phase de programmation nécessite soit une immobilisation du robot, soit des moyens de développement sur station de travail très onéreux. Les mouvements d'un robot peuvent être programmés de plusieurs façons :
- par déplacements manuels successifs du robot (apprentissage point par point) ;
- par l'intermédiaire d'un "mannequin" reproduisant les caractéristiques physiques du robot ;
- par description des mouvements au moyen d'un langage approprié ;
- par simulation sur système informatique.
- by successive manual movements of the robot (point-by-point learning);
- via a "mannequin" reproducing the physical characteristics of the robot;
- by describing movements using appropriate language;
- by simulation on a computer system.
L'apprentissage point par point nécessite l'immobilisation de la chaîne de production, ou l'utilisation d'une cellule d'essais présentant des caractéristiques identiques à celles de la chaîne de production.Point-by-point learning requires the production line to be immobilized, or the use of a test cell with characteristics identical to those of the production line.
L'utilisation d'un mannequin pour l'apprentissage des trajectoires présente de nombreux inconvénients. En particulier, la structure mécanique d'un mannequin rend souvent sa manipulation difficile et l'opérateur a souvent du mal à compenser son inertie lors de sa manipulation. La description des mouvements n'est envisageable que pour des trajectoires simples ou décomposables en un mouvement principal et des mouvements asservis.The use of a dummy for learning trajectories has many drawbacks. In particular, the mechanical structure of a dummy often makes it difficult to handle and the operator often finds it difficult to compensate for his inertia when handling it. The description of the movements is only possible for simple trajectories or trajectories that can be broken down into a main movement and slave movements.
La simulation sur système informatique implique de représenter parfaitement la pièce concernée et son environnement en trois dimensions sur une station de travail.Simulation on a computer system involves perfectly representing the part concerned and its environment in three dimensions on a workstation.
Les procédés actuels d'apprentissage de trajectoire et plus généralement de contour géométrique présentent l'inconvénient de nécessiter un équipement lourd ou onéreux, un personnel qualifié et parfois une immobilisation d'une chaîne de production.Current methods for trajectory learning and more generally for geometric contour have the disadvantage of requiring heavy or expensive equipment, qualified personnel and sometimes immobilization of a production line.
Il est également connu d’utiliser des outils de Programmation Hors Ligne (PHL) comprenant deux étapes distinctes dont un travail sur un logiciel de CAO pour extraire des chemins d’outil et un travail sur un simulateur pour valider les cinématiques robots.It is also known to use Off-Line Programming (PHL) tools comprising two distinct steps, including work on CAD software to extract tool paths and work on a simulator to validate robot kinematics.
Les outils PHL permettent de créer et de tester un programme d’une pièce pendant que le moyen correspondant de la chaîne de production fonctionne, et donc de réduire le temps de mise en place effective sur la cellule robotisée. L’outil de Programmation Hors Ligne s’appuie effectivement sur une définition numérique de la pièce dans un format d’un fichier informatique issu d’une Conception Assistée par Ordinateur (CAO).PHL tools make it possible to create and test a program of a part while the corresponding means of the production chain is operating, and therefore to reduce the time of effective installation on the robotic cell. The Offline Programming tool is effectively based on a digital definition of the part in the format of a computer file resulting from Computer Aided Design (CAD).
Le modèle CAO d’une pièce provient généralement d’un logiciel tiers différent de celui utilisé pour la PHL. Certains logiciels de PHL proposent un import des formats natifs afin d’utiliser son format propre pour manipuler généralement des informations de courbes, de surfaces voire de solides. Les notions d’assemblage, de contraintes et autres définitions mécaniques sont donc perdues, figées dans l’import.The CAD model of a part usually comes from a different third-party software than the one used for PHL. Some PHL software offers an import of native formats in order to use its own format to generally handle information on curves, surfaces or even solids. The notions of assembly, constraints and other mechanical definitions are therefore lost, fixed in the import.
Certains fichiers informatiques, comme les fichiers STEP, IGES et SAT sont des formats de fichiers ouverts que les logiciels de CAO et de PHL savent communément gérer. Néanmoins, les traductions depuis les fichiers originaux génèrent des artefacts qui sont traités généralement manuellement par un opérateur sur le logiciel de PHL par un retravail de courbes ou de surfaces (mauvaise définition de surface, mauvais affleurement de solide…), qui se révèle parfois difficile à repérer. Il est communément admis dans la profession qu’un modèle CAO mieux construit, même approximé, est préférable pour une fluidité des calculs.Some computer files, such as STEP, IGES, and SAT files are open file formats that CAD and PHL software commonly know how to handle. Nevertheless, the translations from the original files generate artefacts which are generally processed manually by an operator on the PHL software by reworking curves or surfaces (poor surface definition, poor solid outcrop, etc.), which sometimes turns out to be difficult to identify. It is commonly accepted in the profession that a better constructed CAD model, even approximate, is preferable for fluidity of calculations.
De plus, dans le cadre de pièces à souder par une machine-outil, des cordons de soudure à effectuer sont déterminés avec le savoir-faire et la connaissance de l’opérateur sur des plans à deux dimensions. Cette information n’est donc pas explicitement visuelle sur un modèle CAO. En plus de la présence d’un « jeu numérique » d’artefacts, un jeu fonctionnel (jeu de 1 ou 2 mm par exemple) entre pièces à souder est parfois volontaire.In addition, in the context of parts to be welded by a machine tool, the weld beads to be made are determined with the know-how and knowledge of the operator on two-dimensional plans. This information is therefore not explicitly visual on a CAD model. In addition to the presence of a "digital clearance" of artifacts, a functional clearance (1 or 2 mm clearance for example) between parts to be welded is sometimes intentional.
Pour un usage classique sur PHL, un utilisateur va donc sélectionner les courbes en correspondance avec les surfaces associées (définissant les joints et les surface de référence), avec un éventuel travail sur celles-ci au besoin. Puis, l’opérateur visualisera l’effecteur ou outil en position (pour prendre en compte les éventuelles collisions en interne avec le produit, et avec l’outillage). Il renseignera les paramètres procédés associés, pour enfin procéder à une simulation sur la cellule robotisée permettant de valider les chemins d’outil vis-à-vis des singularités et des limites physiques du moyen robotisé telles que des vitesses et accélérations articulaires.For a classic use on PHL, a user will therefore select the curves in correspondence with the associated surfaces (defining the joints and the reference surfaces), with any work on them if necessary. Then, the operator will visualize the effector or tool in position (to take into account possible collisions internally with the product, and with the tooling). He will inform the associated process parameters, to finally carry out a simulation on the robotic cell allowing to validate the tool paths with respect to the singularities and the physical limits of the robotic means such as articular speeds and accelerations.
L’invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique en proposant notamment une solution permettant de repérer automatiquement les cordons ou points de matière à déposer à l’interface de deux solides pour notamment les souder l’un à l’autre, afin de réduire le temps de soudure de pièces en série par des machines-outils.The invention aims to remedy all or part of the drawbacks of the state of the art by proposing in particular a solution making it possible to automatically identify the beads or points of material to be deposited at the interface of two solids in order in particular to weld them together. to another, in order to reduce the welding time of parts in series by machine tools.
Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un procédé de génération d’un chemin d’outil destiné à être mis en œuvre par un outil robotisé pour générer un cordon ou un point de matière entre deux solides comprenant:
- une étape A de détermination et sélection des différents solides formant la pièce à partir d’un modèle de pièce réalisé par conception assistée par ordinateur,
- une étape B de détermination et sélection d’au moins un contour pour chaque solide et de détermination d’au moins un point anguleux positionné à l’intersection de deux solides,
- une étape C de détermination et sélection d’au moins une courbe commune à deux solides,
- une étape D d’analyse et de sélection du ou des points anguleux,
- une étape E de détermination et sélection d’au moins une direction principale à suivre par l‘outil robotisé à partir du point anguleux sélectionné, et
- une étape F de détermination d’un chemin d’outil à suivre par l‘outil robotisé à partir de la direction principale sélectionnée.
- a step A for determining and selecting the different solids forming the part from a part model produced by computer-aided design,
- a step B of determining and selecting at least one outline for each solid and determining at least one corner point positioned at the intersection of two solids,
- a step C for determining and selecting at least one curve common to two solids,
- a step D of analysis and selection of the corner point or points,
- a step E of determining and selecting at least one main direction to be followed by the robotic tool from the selected corner point, and
- a step F of determining a tool path to be followed by the robotic tool from the main direction selected.
Selon un mode de réalisation, lors de l’étape B, lorsque deux contours identiques sont détectés, l’un d’eux est supprimé.According to one embodiment, during step B, when two identical contours are detected, one of them is deleted.
Selon un autre mode de réalisation, l’étape B comprend une opération de construction d’une sphère à l’extrémité de chaque point anguleux, la sphère présentant un rayon constant et fixé.According to another embodiment, step B comprises an operation of constructing a sphere at the end of each corner point, the sphere having a constant and fixed radius.
Selon un autre mode de réalisation, l’étape C comprend une étape de détermination d’au moins une courbe commune présentant une sphère en contact avec au moins deux solides.According to another embodiment, step C comprises a step of determining at least one common curve presenting a sphere in contact with at least two solids.
Selon un autre mode de réalisation, l’étape D comprend une étape de comparaison des surfaces des solides, les surfaces les plus grandes étant sélectionnées.According to another embodiment, step D comprises a step of comparing the surfaces of the solids, the largest surfaces being selected.
Selon un autre mode de réalisation, l’étape D comprend une étape de différence booléenne pour chaque sphère générant au moins une sphère restante.According to another embodiment, step D comprises a Boolean difference step for each sphere generating at least one remaining sphere.
Selon un autre mode de réalisation, l’étape E comprend :
- une étape de détermination d’au moins un plan de référence pour la sphère restante et une étape de détermination d’au moins une surface plane de la sphère restante associée au plan de référence,
- une étape de détermination d’au moins un contour de la surface plane et de détermination d’au moins un segment courbe, le segment courbe définissant la limite entre un cordon ou point de fixation à générer par l’outil robotisé et la surface plane,
- une étape de calcul d’un point central positionné au milieu du segment courbe, et
- une étape de détermination d’une normale par rapport à la surface plane et partant du point central.
- a step of determining at least one reference plane for the remaining sphere and a step of determining at least one planar surface of the remaining sphere associated with the reference plane,
- a step of determining at least one contour of the flat surface and determining at least one curved segment, the curved segment defining the limit between a cord or attachment point to be generated by the robotic tool and the flat surface,
- a step of calculating a central point positioned in the middle of the curved segment, and
- a step of determining a normal with respect to the plane surface and starting from the central point.
Selon un autre mode de réalisation, le procédé de génération d’un chemin d’outil est mis en œuvre par un outil de soudage destiné à souder au moins deux solides l’un à l’autre pour former une pièce soudée.According to another embodiment, the method of generating a tool path is implemented by a welding tool intended to weld at least two solids together to form a welded part.
L’invention concerne également un procédé de fabrication robotisé destiné à générer un cordon ou un point de matière entre deux solides, comprenant les étapes suivantes :
- création d’un modèle de pièce par un système de conception assistée par ordinateur,
- génération d’au moins un chemin d’outil à partir du modèle de pièce en mettant en œuvre le procédé de génération d’un chemin d’outil tel que défini précédemment,
- analyse et simulation du chemin d’outil pour obtenir un chemin d’outil simulé,
- réalisation d’un programme de chemin d’outil à partir du chemin d’outil simulé,
- transfert du chemin d’outil programmé dans un outil robotisé, et
- génération d’un cordon ou point de matière entre les deux solides à partir du chemin d’outil programmé par l’outil robotisé.
- creation of a part model by a computer-aided design system,
- generation of at least one tool path from the part model by implementing the method for generating a tool path as defined above,
- tool path analysis and simulation to obtain a simulated tool path,
- creating a tool path program from the simulated tool path,
- transferring the programmed tool path to a robotic tool, and
- generation of a bead or point of material between the two solids from the tool path programmed by the robotic tool.
Selon un mode de réalisation, le procédé de fabrication robotisé est un procédé de soudure robotisé. Les deux solides sont fixés l’un à l’autre par un système de soudure robotisé générant une soudure entre les deux solides.According to one embodiment, the robotic manufacturing process is a robotic welding process. The two solids are attached to each other by a robotic welding system generating a weld between the two solids.
Le procédé de soudure comprend une étape de mesure de la position de la soudure par un capteur. Les positions mesurées sont transmises à un moyen de traitement pour corriger la position de la soudure.The welding method includes a step of measuring the position of the weld by a sensor. The measured positions are transmitted to a processing means to correct the position of the weld.
L’invention concerne également un outil robotisé destiné à générer un cordon ou point de matière entre les deux solides au moyen du procédé de génération d’un chemin d’outil tel que défini précédemment.The invention also relates to a robotic tool intended to generate a bead or point of material between the two solids by means of the method for generating a tool path as defined previously.
L’invention permet ainsi de réaliser automatiquement la construction de chemin d’outils à partir d’une analyse de modèles CAO permettant de décrire les pièces à assembler.The invention thus makes it possible to automatically carry out the construction of tool paths from an analysis of CAD models making it possible to describe the parts to be assembled.
Plusieurs informations d’intérêt liées au soudage sont prises en compte comme le nombre d’extrémités, leur positionnement et orientation préférentielle avec leurs occurrences.Several information of interest related to welding are taken into account such as the number of ends, their positioning and preferential orientation with their occurrences.
Il est ainsi possible de trier les modèles CAO automatiquement en fonction de ces caractéristiques. Il est possible de visualiser un effecteur de soudage au choix en position et de filtrer les positions en collision ou non avec l’environnement défini.It is thus possible to sort CAD models automatically according to these characteristics. It is possible to visualize a welding effector of your choice in position and to filter the positions in collision or not with the defined environment.
Le procédé de l’invention permet de réduire l’impact d’éventuels artefacts lié à la conception ou au format du modèle CAO sur le chemin d’outil généré et de tenir compte des jeux désirés entre deux pièces pour la définition des chemins d’outil, automatiquement.The method of the invention makes it possible to reduce the impact of any artefacts linked to the design or to the format of the CAD model on the generated tool path and to take into account the desired clearances between two parts for the definition of the tool paths. tool, automatically.
Le gain en temps de fabrication est supérieur à 50% comparé à une opération manuelle sur pièces simples et complexes.The saving in manufacturing time is more than 50% compared to a manual operation on simple and complex parts.
L’invention est particulièrement efficace pour du soudage robotisé sur de la petite série avec une quantité importante de pièces à produire (de l’ordre de 30000 et d’un volume pièce moyen de 100x200x700 mm).The invention is particularly effective for robotic welding on small series with a large quantity of parts to be produced (around 30,000 and an average part volume of 100x200x700 mm).
L’invention est applicable à la soudure mais également au collage et au dépôt de joints d’étanchéité.The invention is applicable to welding but also to bonding and to the deposition of seals.
L’invention permet également de produire des pièces de façon unitaire et ponctuellement dans un flux de production.The invention also makes it possible to produce parts individually and punctually in a production flow.
brÈve description des figuresbrief description of figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent :
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.For greater clarity, identical or similar elements are identified by identical reference signs in all the figures.
description DÉTAILLÉE d’un mode de rÉalisationDETAILED description of an embodiment
L’invention concerne un procédé de fabrication robotisé destiné à générer un cordon ou un point de matière entre deux solides1,2,3,4et plus particulièrement à fixer au moins deux solides1,2,3,4l’un à l’autre par un outil robotisé afin de former une pièce5.The invention relates to a robotic manufacturing method intended to generate a bead or a point of material between two solids 1 , 2 , 3 , 4 and more particularly to fix at least two solids 1 , 2 , 3 , 4 to one another. 'other by a robotic tool to form a part 5 .
Le procédé de fabrication peut être appliqué à des opérations de dépose de colle ou plus particulièrement à des opérations de soudage d’au moins deux solides1,2,3,4l’un à l’autre par un outil ou système de soudure robotisé générant une soudure entre les deux solides1,2,3,4. La soudure peut être un point de soudure ou un cordon de soudure, par exemple.The manufacturing process can be applied to glue removal operations or more particularly to welding operations of at least two solids 1 , 2 , 3 , 4 to each other by a tool or robotic welding system. generating a weld between the two solids 1 , 2 , 3 , 4 . The weld can be a spot weld or a weld bead, for example.
Le procédé de fabrication peut être appliqué à des opérations de dépose de joints d’étanchéité également.The manufacturing process can also be applied to seal removal operations.
Pour le soudage, les solides1,2,3,4sont des éléments métalliques, telles des plaques métalliques planes ou courbes, par exemple.For welding, the solids 1 , 2 , 3 , 4 are metallic elements, such as flat or curved metallic plates, for example.
Ce qui suit décrit un procédé de soudure robotisé à titre d’exemple. Le procédé de soudure robotisé comprend une première étape de création d’un modèle de pièce5par un système de conception assistée par ordinateur CAO. La pièce5est ainsi définie numériquement sous un format de fichier STEP, IGES, ou SAT, par exemple.The following describes a robotic welding process as an example. The robotic welding method comprises a first step of creating a part model 5 by a CAD computer-aided design system. Part 5 is thus digitally defined in a STEP, IGES, or SAT file format, for example.
Le procédé de soudure robotisé comprend une seconde étape de génération d’au moins un chemin (ou une trajectoire) d’outil10à partir du modèle de pièce5par un procédé de génération d’un chemin d’outil10.The robotic welding method comprises a second step of generating at least one tool path (or trajectory) 10 from the part model 5 by a method of generating a tool path 10 .
Le modèle de pièce5est importé dans un système de génération de chemins d’outil10comprenant des moyens de traitement adaptés pour lire le format du modèle de pièce5et déterminer des chemins d’outil10.The part model 5 is imported into a tool path generation system 10 comprising processing means suitable for reading the format of the part model 5 and determining tool paths 10 .
Le système de génération de chemins d’outil10est un outil de Programmation Hors Ligne (PHL) permettant de créer et de tester un programme de chemins d’outil10pour une pièce5pendant que le système de soudure robotisé de la chaîne de production fonctionne, et donc de réduire le temps de mise en place effective sur le système de soudure robotisé.The 10 tool path generation system is an Offline Programming (PHL) tool for creating and testing a 10 tool path program for a 5 part while the production line robotic welding system works, and therefore reduce the actual set-up time on the robotic welding system.
Le programme peut être réalisé en avance de phase ou pendant que le système de soudure robotisé de la chaîne de production fonctionne.The program can be carried out in phase advance or while the robotic welding system of the production line is running.
Le procédé de soudure robotisé permet de relier le programme de chemins d’outil10avec la pièce5réelle au moment de sa réalisation par un procédé de soudure robotisé tel que décrit plus loin.The robotized welding method makes it possible to link the program of tool paths 10 with the real part 5 at the time of its production by a robotized welding method as described below.
Le procédé de génération de chemins d’outil10permet de repérer automatiquement les positions des cordons de soudures à réaliser et les surfaces de référence de la pièce5à souder.The method for generating tool paths 10 makes it possible to automatically identify the positions of the weld beads to be produced and the reference surfaces of the part 5 to be welded.
Il est possible d’utiliser le logiciel Rhino V7 et le logiciel Grasshopper pour traiter des modèles de pièce5sous format STEP, par exemple.It is possible to use Rhino V7 software and Grasshopper software to process 5 part models in STEP format, for example.
De préférence, les paramètres suivants sont pris en compte. Le modèle de pièce5contient N B-Rep fermées, N correspondant au nombre de solides à souder. Dans l’exemple des figures 1 (
Le modèle de pièce5présente un identifiant unique.Part model 5 has a unique identifier.
Les chemins d’outil10doivent être générés pour des lignes courbes dont les extrémités (arêtes) sont en contact avec au moins deux pièces5.Tool paths 10 must be generated for curved lines whose ends (edges) are in contact with at least two parts 5 .
Les chemins d’outil10doivent être relocalisés aux extrémités des courbes et être suivis le long de la courbe à vitesse constante.Tool paths 10 should be relocated to the ends of curves and be followed along the curve at constant speed.
L’outil de soudure robotisé comprend une torche qui doit être placée dans le plan du chemin d’outil10.The robotic welding tool comprises a torch which must be placed in the plane of the tool path 10 .
La torche peut présenter une forme classique ou un col de cygne de22°.The torch can have a classic shape or a 22 ° gooseneck.
Le procédé de génération d’un chemin d’outil10comprend une étape A de détermination et sélection des différents solides1,2,3,4formant la pièce5à partir du modèle de pièce5réalisé par CAO et illustré sur la
Le procédé de génération d’un chemin d’outil10comprend une étape B de détermination et sélection d’au moins un contour6pour chaque solide1,2,3,4, comme illustré sur la
Lors de l’étape B, des points anguleux8positionnés à l’intersection de deux solides1,2,3,4sont déterminés. Un « point anguleux » correspond à une intersection entre deux courbes communes7à deux solide1,2,3,4.During step B, corner points 8 positioned at the intersection of two solids 1 , 2 , 3 , 4 are determined. An “angular point” corresponds to an intersection between two common curves 7 with two solids 1 , 2 , 3 , 4 .
Les points anguleux8sont des points d’intérêts pour le procédé de génération d’un chemin d’outil10car correspondent aux positions des points de soudure ou de départ des cordons de soudure.The angular points 8 are points of interest for the method of generating a tool path 10 because they correspond to the positions of the weld points or the starting points of the weld beads.
De préférence, lors de l’étape B, les contours6en double sont supprimés. C’est-à-dire que lorsque deux contours6identiques sont détectés, l’un d’eux est supprimé.Preferably, during step B, the duplicate contours 6 are deleted. That is to say that when two identical contours 6 are detected, one of them is deleted.
Selon un mode de réalisation préféré, l’étape B comprend une opération de construction d’une sphère11à l’extrémité de chaque point anguleux8. Lorsqu’il y a plusieurs sphères11, elles présentent toutes le même rayon qui est donc constant et fixé.According to a preferred embodiment, step B comprises an operation of constructing a sphere 11 at the end of each corner point 8 . When there are several spheres 11 , they all have the same radius which is therefore constant and fixed.
Les sphères peuvent avoir un rayon d’au moins1mm, et de préférence de1mm par exemple, pour prendre en compte les artefacts d’assemblage entre solides1,2,3,4et potentiellement d’éventuels jeux de soudage volontaires aux points anguleux8(points d’intérêt) de chaque extrémité de courbe.The spheres can have a radius of at least 1 mm, and preferably of 1 mm for example, to take into account assembly artefacts between solids 1 , 2 , 3 , 4 and potentially any voluntary welding clearances at the corner points 8 (points of interest) of each curve end.
Le procédé de génération d’un chemin d’outil10comprend une étape C de détermination et sélection d’au moins une courbe commune7à deux solides1,2,3,4, comme illustré sur la
Le solide2et le solide3présentent une courbe commune7, par exemple.Solid 2 and solid 3 have a common curve 7 , for example.
Les courbes communes7peuvent être rectilignes ou incurvées dans le cas de solides en forme de tube circulaire.The common curves 7 can be rectilinear or curved in the case of solids in the form of a circular tube.
De préférence, l’étape C comprend une étape de détermination d’au moins une courbe commune7présentant une sphère11en contact avec au moins deux solides1,2,3,4.Preferably, step C includes a step of determining at least one common curve 7 presenting a sphere 11 in contact with at least two solids 1 , 2 , 3 , 4 .
Le procédé de génération d’un chemin d’outil10comprend une étape D d’analyse et de sélection du ou des points anguleux8, comme illustré sur la
Éventuellement, l’étape D peut être réalisée pour les solides1,2,3,4ayant les surfaces les plus grandes. Plus précisément, l’étape D comprend une étape de comparaison des surfaces des solides1,2,3,4, les surfaces les plus grandes étant sélectionnées.Optionally, step D can be carried out for the solids 1 , 2 , 3 , 4 having the largest surfaces. More specifically, step D includes a step of comparing the surfaces of the solids 1 , 2 , 3 , 4 , the largest surfaces being selected.
De préférence, l’étape D comprend une étape de différence booléenne pour chaque sphère11, générant au moins une sphère restante12.Preferably, step D comprises a Boolean difference step for each sphere 11 , generating at least one remaining sphere 12 .
Le procédé de génération d’un chemin d’outil10comprend une étape E de détermination et sélection d’au moins une direction principale9à suivre par l’outil robotisé à partir du point anguleux8sélectionné
De préférence, l’étape E comprend :
- une étape de détermination d’au moins un plan de référence13pour la sphère restante12et une étape de détermination d’au moins une surface plane14de la sphère restante12associée au plan de référence13,
- une étape de détermination d’au moins un contour18de la surface plane14et de détermination d’au moins un segment courbe15,
- une étape de calcul d’un point central16positionné au milieu du segment courbe15, et
- une étape de détermination d’une normale17par rapport à la surface plane14et partant du point central16.
- a step of determining at least one reference plane 13 for the remaining sphere 12 and a step of determining at least one flat surface 14 of the remaining sphere 12 associated with the reference plane 13 ,
- a step of determining at least one contour 18 of the flat surface 14 and determining at least one curved segment 15 ,
- a step of calculating a central point 16 positioned in the middle of the curved segment 15 , and
- a step of determining a normal 17 with respect to the flat surface 14 and starting from the central point 16 .
Le segment courbe15définit la limite entre un cordon ou point de fixation à générer par l’outil de fixation et la surface plane14.The curved segment 15 defines the limit between a bead or fixing point to be generated by the fixing tool and the flat surface 14 .
Le cordon et le point de fixation peuvent être formés d’une soudure, d’une colle ou d’un joint d’étanchéité comme expliqué précédemment.The cord and the fixing point can be formed by a weld, an adhesive or a seal as explained previously.
Le procédé de génération d’un chemin d’outil10comprend une étape F de détermination d’au moins un chemin d’outil10à suivre par l’outil robotisé à partir de la direction principale9sélectionnée
En variante, il est possible de tenir compte de la position de l’outil robotisé et plus précisément de l’effecteur, c’est-à-dire la torche de soudage dans le cas d’une soudure.As a variant, it is possible to take into account the position of the robotic tool and more precisely of the effector, that is to say the welding torch in the case of a weld.
Il est possible de visualiser l’effecteur pour anticiper sa position aux différents points d’intérêts. Une telle approche peut aider dans la conception d’un outillage modulaire sur des pièces ayant une mise en position commune (coin d’une plaque par exemple). Le chemin d’outil10est défini de façon que l’effecteur se déplace d’un premier point d’intérêt à une deuxième point d’intérêt le plus proche.It is possible to visualize the effector to anticipate its position at the various points of interest. Such an approach can help in the design of modular tooling on parts having a common positioning (corner of a plate for example). The tool path 10 is defined so that the effector moves from a first point of interest to a nearest second point of interest.
Pour cela, un volume ou espace d’une taille maximale représentant l’espace initial disponible pour le déplacement de l’outil de fixation est défini.For this, a volume or space of a maximum size representing the initial space available for the displacement of the fixing tool is defined.
À chaque itération, il est possible d’effectuer une différence booléenne des positions d’effecteur possibles pour observer l’évolution du volume dans lequel se déplace l’outil de fixation.At each iteration, it is possible to perform a Boolean difference of the possible end-effector positions to observe the evolution of the volume in which the fixing tool moves.
En fin d’itération pour une même famille de pièces, il est alors possible de concevoir un outillage modulaire profitant d’éventuelles singularités des pièces.At the end of the iteration for the same family of parts, it is then possible to design a modular tool taking advantage of any singularities of the parts.
Le procédé de génération d’un chemin d’outil10permet ainsi de réaliser une programmation automatique des chemins d’outil10entre différents solides à partir d’un modèle de pièce5obtenu par CAO.The method for generating a tool path 10 thus makes it possible to carry out automatic programming of the tool paths 10 between different solids from a part model 5 obtained by CAD.
Ce qui suit décrit un procédé de fabrication robotisé comprenant, entre autres, une étape d’analyse et simulation du chemin d’outil10obtenu pour obtenir un chemin d’outil simulé par un système de simulation.The following describes a robotic manufacturing method comprising, among other things, a step of analyzing and simulating the tool path 10 obtained to obtain a tool path simulated by a simulation system.
Le système de simulation permet également d’effectuer une planification robotique, c’est-à-dire de planifier les tâches et mouvement à effectuer par l’outil robotisé.The simulation system also makes it possible to perform robotic planning, i.e. to plan the tasks and movements to be performed by the robotic tool.
Des données sont échangées entre le système de simulation et le système de génération d’un chemin d’outil10pour effectuer un ajustement itératif du chemin d’outil simulé.Data is exchanged between the simulation system and the tool path generation system 10 to perform iterative adjustment of the simulated tool path.
Le système de simulation peut comprendre un logiciel Motosim ou RoboDK, par exemple.The simulation system may include Motosim or RoboDK software, for example.
Le procédé de fabrication robotisé comprend une étape de réalisation d’un programme de chemin d’outil à partir du chemin d’outil simulé par un système de programmation robotique.The robotic manufacturing method includes a step of producing a toolpath program from the toolpath simulated by a robotic programming system.
En variante, le système de génération d’un chemin d’outil10peut transmettre directement les chemins d’outil10générés au système de programmation robotique.Alternatively, the tool path generation system 10 may transmit the generated tool paths 10 directly to the robotic programming system.
Le procédé de fabrication robotisé comprend une étape de transfert du chemin d’outil programmé dans un outil de soudure robotisé.The robotic manufacturing process includes a step of transferring the programmed toolpath into a robotic welding tool.
Une communication entre l’outil de soudure robotisé et le système de simulation peut être réalisée pour affiner la modélisation et la calibration.Communication between the robotic welding tool and the simulation system can be carried out to refine the modeling and calibration.
Le procédé de fabrication robotisé comprend une étape de génération d’un cordon ou point de matière entre les deux solides1 , 2 , 3 , 4à partir du chemin d’outil programmé par l’outil robotisé pour fixer les deux solides1,2,3,4l’un à l’autre pour former la pièce5, par exemple.The robotic manufacturing process comprises a step of generating a bead or point of material between the two solids 1 , 2 , 3 , 4 from the tool path programmed by the robotic tool to fix the two solids 1 , 2 , 3 , 4 to each other to form part 5 , for example.
En variante, le procédé de fabrication ou de soudure comprend une étape de mesure de la position du cordon ou du point de fixation ou de soudure par un capteur. Les positions mesurées sont transmises au système de programmation robotique pour corriger la position de la soudure ou fixation.As a variant, the manufacturing or welding method comprises a step of measuring the position of the bead or of the attachment or welding point by a sensor. The measured positions are transmitted to the robotic programming system to correct the position of the weld or fastener.
La mesure de position peut être réalisée par palpage.Position measurement can be performed by probing.
Naturellement, l’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que l’homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention.Naturally, the invention is described in the foregoing by way of example. It is understood that the person skilled in the art is able to carry out different variant embodiments of the invention without departing from the scope of the invention.
Il est souligné que toutes les caractéristiques, telles qu’elles se dégagent pour un homme du métier à partir de la présente description, des dessins et des revendications attachées, même si concrètement elles n’ont été décrites qu’en relation avec d’autres caractéristiques déterminées, tant individuellement que dans des combinaisons quelconques, peuvent être combinées à d’autres caractéristiques ou groupes de caractéristiques divulguées ici, pour autant que cela n’a pas été expressément exclu ou que des circonstances techniques rendent de telles combinaisons impossibles ou dénuées de sens.It is emphasized that all the characteristics, as they emerge for a person skilled in the art from the present description, the drawings and the attached claims, even if concretely they have only been described in relation to other characteristics determined, both individually and in arbitrary combinations, can be combined with other characteristics or groups of characteristics disclosed here, provided that this has not been expressly excluded or that technical circumstances make such combinations impossible or invalid. meaning.
Claims (11)
- une étape A de détermination et sélection des différents solides (1, 2, 3, 4) formant la pièce (5) à partir d’un modèle de pièce (5) réalisé par conception assistée par ordinateur,
- une étape B de détermination et sélection d’au moins un contour (6) pour chaque solide (1, 2, 3, 4) et de détermination d’au moins un point anguleux (8) positionné à l’intersection de deux solides (1, 2, 3, 4),
- une étape C de détermination et sélection d’au moins une courbe commune (7) à deux solides (1, 2, 3, 4),
- une étape D d’analyse et de sélection du ou des points anguleux (8),
- une étape E de détermination et sélection d’au moins une direction principale (9) à suivre par l’outil robotisé à partir du point anguleux (8) sélectionné, et
- une étape F de détermination du chemin d’outil (10) à suivre par l’outil robotisé à partir de la direction principale (9) sélectionnée.
- a step A for determining and selecting the different solids (1, 2, 3, 4) forming the part (5) from a part model (5) produced by computer-aided design,
- a step B of determining and selecting at least one contour (6) for each solid (1, 2, 3, 4) and determining at least one corner point (8) positioned at the intersection of two solids ( 1, 2, 3, 4),
- a step C of determination and selection of at least one common curve (7) to two solids (1, 2, 3, 4),
- a step D of analysis and selection of the corner point(s) (8),
- a step E of determining and selecting at least one main direction (9) to be followed by the robotic tool from the angular point (8) selected, and
- a step F of determining the tool path (10) to be followed by the robotic tool from the main direction (9) selected.
- une étape de détermination d’au moins un plan de référence (13) pour la sphère restante (12) et une étape de détermination d’au moins une surface plane (14) de la sphère restante (12) associée au plan de référence (13),
- une étape de détermination d’au moins un contour (18) de la surface plane (14) et de détermination d’au moins un segment courbe (15), le segment courbe (15) définissant la limite entre un cordon ou point de fixation à générer par l’outil robotisé et la surface plane (14),
- une étape de calcul d’un point central (16) positionné au milieu du segment courbe (15), et
- une étape de détermination d’une normale (17) par rapport à la surface plane (14) et partant du point central (16).
- a step of determining at least one reference plane (13) for the remaining sphere (12) and a step of determining at least one flat surface (14) of the remaining sphere (12) associated with the reference plane ( 13),
- a step of determining at least one outline (18) of the flat surface (14) and of determining at least one curved segment (15), the curved segment (15) defining the limit between a cord or fixing point to be generated by the robotic tool and the flat surface (14),
- a step of calculating a central point (16) positioned in the middle of the curved segment (15), and
- a step of determining a normal (17) with respect to the plane surface (14) and starting from the central point (16).
- création d’un modèle de pièce (5) par un système de conception assistée par ordinateur,
- génération d’au moins un chemin d’outil (10) à partir du modèle de pièce (5) en mettant en œuvre le procédé de génération d’un chemin d’outil (10) tel que défini selon l’une quelconque des revendications 1 à 8,
- analyse et simulation du chemin d’outil (10) pour obtenir un chemin d’outil simulé,
- réalisation d’un programme de chemin d’outil à partir du chemin d’outil simulé,
- transfert du chemin d’outil programmé dans un outil robotisé, et
- génération d’un cordon ou point de matière entre les deux solides (1, 2, 3, 4) à partir du chemin d’outil programmé par l’outil robotisé.
- creation of a part model (5) by a computer-aided design system,
- generation of at least one tool path (10) from the part model (5) by implementing the method for generating a tool path (10) as defined according to any one of the claims 1 to 8,
- analyzing and simulating the tool path (10) to obtain a simulated tool path,
- creating a tool path program from the simulated tool path,
- transferring the programmed tool path to a robotic tool, and
- generation of a cord or point of material between the two solids (1, 2, 3, 4) from the tool path programmed by the robotic tool.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR2105407A FR3123471A1 (en) | 2021-05-25 | 2021-05-25 | Method for generating automatic tool paths at the interface of two parts |
Applications Claiming Priority (2)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2021
- 2021-05-25 FR FR2105407A patent/FR3123471A1/en active Pending
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