RC 260 Alimentation et inspection CNC
Automatisation de précision pour la manutention avancée des pièces et le contrôle de qualité
Introduction
Le robot d’alimentation et d’inspection CNC RC-260 est un système robotique à six axes de pointe conçu pour automatiser la manutention des pièces et l’inspection de la qualité dans les processus d’usinage CNC.
Équipé de préensembles à double pince, le robot prélève les pièces brutes sur une rampe vibrante en ligne et les charge dans une machine CNC. Une fois l’usinage terminé, il retire la pièce finie, la remplace par une nouvelle pièce brute, puis nettoie et inspecte la pièce usinée avant de la transférer vers les étapes de traitement suivantes.
Le système comprend une cellule d’inspection équipée d’un dispositif de mesure de haute précision, capable de mesurer les caractéristiques critiques avec une précision allant jusqu’à 1,5 micron. Pour garantir une précision de mesure optimale, la pièce doit être orientée perpendiculairement à la caméra du système de vision.
En plus des contrôles dimensionnels, une caméra secondaire inspecte un trou d’huile de 1 mm afin de s’assurer qu’il n’est pas obstrué. Cette inspection nécessite une source lumineuse interne spécialisée insérée dans la pièce pour éclairer le trou d’huile et permettre une visualisation claire.
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Défis
Plusieurs défis techniques ont été rencontrés lors du développement et du déploiement du système RC-260 :
• Obtenir une orientation précise des pièces : La répétabilité du positionnement du robot est limitée à environ 40 microns, ce qui rend difficile le maintien des pièces parfaitement perpendiculaires à la caméra d’inspection pour obtenir des mesures précises.
• Nettoyage efficace des pièces : Après l’usinage, il est nécessaire d’éliminer l’excès d’eau de refroidissement sans perturber la manipulation des pièces, ce qui a exigé l’intégration d’une série de buses d’air le long du parcours du robot.
• Éclairage du trou d’huile : L’axe du trou d’huile n’intersecte pas le centre du diamètre intérieur de la pièce, nécessitant la conception d’une source lumineuse sur mesure capable d’éclairer de manière fiable l’intérieur du trou pour l’inspection.
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Approche expérimentale et résultats
1. Positionnement fixe du robot
Au départ, les efforts se sont concentrés sur la recherche d’une position fixe du robot permettant d’orienter les pièces de manière constante et perpendiculaire à la caméra.
À l’aide d’une pièce de référence dont les dimensions du diamètre intérieur (ID) étaient connues, divers angles fixes ont été testés afin de maximiser le diamètre mesuré.
Cependant, la variabilité du point de préhension des pièces provoquait des orientations incohérentes d’une pièce à l’autre, rendant cette approche non fiable.
2. Ajustement dynamique de l’angle pour chaque pièce
La deuxième approche consistait à ajuster dynamiquement l’angle du robot pour chaque pièce.
Le robot tenait la pièce devant la caméra, pivotait de -1,0° à +1,0° par incréments de 0,1° sur deux plans (XY et XZ), et enregistrait les mesures en temps réel du diamètre intérieur.
L’orientation optimale était celle où les mesures atteignaient leur maximum dans les deux plans, définissant ainsi la position « perpendiculaire » pour l’imagerie finale.
Bien que prometteuse, cette méthode présentait encore des incohérences de mesure par rapport aux données d’une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT).
De plus, le temps de cycle d’imagerie de 7 à 10 secondes dépassait l’objectif de 2 à 3 secondes, réduisant le débit de production.
3. Optimisation du temps de cycle par prédiction algorithmique de l’angle
Afin de réduire le temps de cycle, un algorithme a été développé pour prédire l’orientation optimale en échantillonnant un nombre réduit d’angles (3 à 4) et en interpolant la position correspondant à la mesure maximale.
Cette approche a permis de réduire considérablement le temps d’acquisition d’image, mais la variabilité des mesures persistait en raison du positionnement des pièces et des points de référence flottants.
4. Solution d’orientation basée sur un dispositif de maintien
Finalement, une nouvelle technique a été mise en œuvre : le robot dépose chaque pièce dans un dispositif de fixation de précision muni d’un pion d’orientation.
Ce dispositif aligne automatiquement la pièce perpendiculairement à la caméra, quelle que soit l’approche du robot, garantissant ainsi un positionnement cohérent et reproductible.
Le principal défi consistait à s’assurer que le dispositif lui-même soit usiné et monté avec une perpendicularité parfaite par rapport à l’axe de la caméra.
Une fois cet alignement obtenu, cette méthode a permis d’obtenir des résultats de mesure très proches de ceux de la MMT, offrant une précision et une constance maximales.
Conclusion
Le robot d’alimentation et d’inspection CNC RC-260 illustre une intégration avancée entre la robotique, l’inspection de précision et l’ingénierie d’automatisation.
La résolution des principaux défis liés à l’orientation des pièces et au nettoyage a conduit à une solution robuste capable d’offrir une précision de mesure au micron dans un environnement de production à haut débit.
En combinant robotique adaptative, dispositifs de fixation de précision et techniques d’éclairage innovantes, le système RC-260 améliore considérablement le contrôle qualité des opérations d’usinage CNC, réduit la main-d’œuvre d’inspection manuelle et optimise l’efficacité globale de la fabrication.