Finition et traitement de surfaces

Deux hommes  examinant une éprouvette soumise au procédé de  grenaillage de précontrainte

Examen d'une échantillon soumis au procédé de grenaillage de précontrainte

Le CNRC possède l'expertise et les installations lui permettant d'aider l'industrie à élaborer des techniques de finition et de traitement des surfaces pour des opérations de fabrication et de maintenance en faisant appel à l'intelligence artificielle.

Asservissement visionique

Des applications robotisées de construction aéronautique comme le perçage et le rivetage, le grenaillage de précontrainte et le formage par grenaillage, la finition de surfaces (ébavurage, polissage, rectification) et le soudage exigent toutes un positionnement précis du robot. Les systèmes de commande des robots industriels actuels n'ont pas la précision de positionnement requise pour de telles applications. Dans le but d'accroître la précision de ces systèmes, le CNRC met au point un système intégré de positionnement visionique lié à un système robotisé.

L'asservissement visionique d'une caméra montée sur un petit robot est réalisé grâce à des algorithmes qui recréent les coordonnées du monde réel à partir des coordonnées-image, et qui les convertissent de manière à ce que le bras du robot demeure bien positionné au fur et à mesure qu'il se déplace autour de l'objet. Un pointeur laser alimente en coordonnées le système de poursuite.

Finition robotisée et intelligente de surfaces

Le CNRC travaille également à des applications de finition robotisée et intelligente de surfaces, par exemple le ponçage et le polissage, en élaborant des approches exécutées par le bras du robot (selon lesquelles le bras exerce une force en se déplaçant) ou à proximité du bras (selon lesquelles un dispositif engendre une force motrice à l'endroit voulu). Pour ce genre d'applications, les robots sont dotés d'un capteur de force et d'une caméra (ou d'un télémètre à laser), et d'un planificateur intelligent de tâches qui règle la force exercée sur une surface en fonction de la dureté de celle-ci.

Traitement intelligent de surfaces

Gros plan d'une opération de polissage robotisé et intelligent

Gros plan d'une opération de polissage robotisé et intelligent

Actuellement, l'Institut travaille à la conception et au prototypage d'un système robotisé pour le grenaillage de précontrainte contrôlé en vue d'en améliorer la précision et la répétabilité, et en vue de réduire les risques pour la santé des travailleurs. Le grenaillage de précontrainte est une technique visant à écrouir à froid la surface d'éléments de structure par projection à grande vitesse sur ceux-ci de petites billes de fonte, d'acier, de verre ou de céramique.

Cette technique a pour effet de prolonger la durée de vie en fatigue de composants mécaniques d'aéronefs en conférant une contrainte de compression résiduelle à leur couche superficielle.

Le CNRC cherche à utiliser cette technique dans le programme de prolongation de la vie du chasseur CF-18, dans le cadre d'un projet auquel participent le ministère de la Défense nationale du Canada et deux entreprises canadiennes, L3 Com et ESI. Les chercheurs du CNRC s'affairent à caractériser et à modéliser le procédé de grenaillage de précontrainte en vue de le robotiser de façon totalement intégrée grâce à de l'outillage souple. Un régulateur asservi, unique en son genre, a été fabriqué aux fins de ce projet pour commander la vitesse de projection, le débit massique et la pression.

Construction intelligente d'ailes et de gouvernes

Par ailleurs, le CNRC étudie des procédés automatisés de formage par grenaillage appliqués à des ailes. Le procédé retenu consiste à enfermer des billes d'acier entre deux surfaces, puis à les faire vibrer au moyen d'ultrasons tout en effectuant un déplacement au-dessus de la surface de l'élément en cours de fabrication. Cette technique ne nécessite qu'une faible quantité de billes recyclables, ce qui réduit les coûts, et elle est respectueuse de l'environnement. Les études ont pour buts, entre autres, l'identification des paramètres du procédé, la caractérisation et la modélisation du comportement du matériau de la pièce traitée, l'élaboration de mécanismes de commande et l'optimisation du procédé. Un projet en cours de réalisation avec Sonaca/NMF vise à développer et à mettre en œuvre une démonstration technique de ce procédé.