Système à portique avec robots industriels

Dans le passé, la construction aéronautique s'est appuyée sur des opérations manuelles plutôt que sur l'automatisation, en raison du degré de précision qu'exige l'assemblage de structures dans ce secteur. Afin de demeurer concurrentiels, les avionneurs canadiens se rendent compte aujourd'hui qu'ils doivent réduire leurs coûts en automatisant leurs procédés et en y intégrant une part d'intelligence artificielle.

Le CTFA aide les entreprises canadiennes de ce secteur à élaborer et à adopter des procédés rentables, souples et reconfigurables pour assembler des structures aéronautiques en recourant à la robotique et à l'automatisation. Ces procédés étendront l'envergure des travaux que les sous-traitants en aéronautique pourront effectuer pour le compte de constructeurs d'aéronefs. Des projets en cours de réalisation portent sur la mise au point de cellules robotiques reconfigurables et peu coûteuses pour l'assemblage de composants d'aéronefs et pour des opérations d'usinage à grande échelle. D'autres recherches ont trait à la fabrication virtuelle.

Capacités
Le CTFA emploie des techniques d'élaboration de prototypes virtuels à la fine pointe du progrès pour concevoir et analyser des procédés de fabrication. Ces outils procurent plusieurs avantages, notamment ceux : d'évaluer le rendement potentiel d'une technologie sans avoir à construire un prototype réel, et d'obtenir des caractéristiques de performance telles que le temps de cycle d'un procédé ou l'espace plancher d'une cellule robotique; d'optimiser la disposition de cellules robotiques; d'accélérer l'évaluation de l'impact technique et financier de multiples scénarios d'automatisation avant de décider d'un investissement important; enfin, de générer automatiquement des trajectoires et d'exporter les programmes correspondants dans le langage natif d'un robot.

Voici certains des logiciels qu'utilise l'Institut pour simuler des procédés robotisés en construction aéronautique :

• Workspace 5.04 pour la simulation cinématique et la programmation hors-ligne de cellules robotiques de petite et de moyenne échelle
• DELMIA V5 Robotics pour la simulation cinématique et la programmation hors-ligne de cellules robotiques de moyenne et de grande échelle nécessitant l'importation de grands assemblages CATIA V4 et (ou) V5, et
• Simulink/SYMOFROS pour la simulation cinématique et dynamique de procédés robotisés de construction aéronautique mettant en oeuvre des systèmes mécaniques complexes.

Des améliorations sont apportées à des progiciels de calibration disponibles dans le commerce, qui ne prennent pas bien en compte les phénomènes contribuant aux erreurs de précision et qui excluent souvent les paramètres du robot du processus cinématique assurant l'identification et l'indépendance des paramètres.

Le personnel du CTFA s'emploie également à améliorer l'efficacité des systèmes de poursuite laser – dont se sert l'industrie aéronautique dans la mise en place d'outillages ou d'accessoires, dans l'inspection de pièces et dans l'alignement de composantes d'assemblage – en recourant à la planification de mesure assistée par ordinateur afin d'élaborer un processus entièrement automatisé permettant de déterminer la trajectoire de mesure optimale pour une distribution donnée de localisations de réflecteurs. Ce processus présente comme avantages, entre autres, l'élimination des incertitudes liées à la planification manuelle d'une séquence de mesure complexe par un opérateur, et la réduction du temps de cycle global lié à la prise de mesure.

Applications
Divers projets en cours de réalisation portent sur la mise au point de cellules robotiques reconfigurables et peu coûteuses qui serviront à assembler des composants d'aéronefs. Des experts du CTFA en collaboration avec Bombardier Aéronautique cherchent à concevoir un système de vision entièrement intégré pour le perçage et pour l'inspection de panneaux, et aussi à concevoir des accessoires de quincaillerie secondaires pour cellule robotique. Un autre projet vise à créer le matériel de démonstration nécessaire pour positionner des panneaux en vue d'opérations de rivetage au moyen d'un dispositif de positionnement Drivmatics. De plus, le CTFA mène des recherches sur le rivetage orbital de structures d'aéronef pour le compte de l'avionneur. En partenariat avec la société L3 Com, l'Institut étudie en simulation l'autocalibration automatisée pour robots industriels. En collaboration avec la société Avcorp, il réalise la démonstration d'un matériel de perçage automatisé d'assemblages de longerons qui laisse peu de bavures.

Équipement

• Système robotisé unique à portique comprenant trois robots et servant à faire la démonstration de technologies :
  • dimensions du portique : 6 m x 6 m x 6 m (20 pi x 20 pi x 20 pi)
  • robot KUKA 500 monté sur rails
  • robot KUKA 210 d'une capacité de 210 kg
  • robot ABB 1440 d'une capacité de 60 kg
  • effecteur à commande dynamique PushCorp
  • système réticulaire Metavision
  • régulateur de force AMATEC à 6 axes
  • effecteur multifonction ALEMA (perforation, insertion de produit d'étanchéité, insertion de rivets et impact) incluant asservissement visuel pour l'enregistrement des robots
• Plate-forme de positionnement Stewart
• Dispositif de poursuite laser Leica pour l'assemblage à grande échelle et l'étalonnage des robots
• Système de commande de surveillance basé sur la technologie Opal-RT.