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Les robots inspecteurs entrent en service

Youssef Belgnaoui

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Avec leurs caméras embarquées à bout de bras, les robots sont capables d'inspecter méticuleusement les pièces produites et de s'adapter rapidement à tout changement de gamme.

Les robots ont depuis longtemps élu domicile sur les lignes de production. Ils y sont chez eux. La vision a timidement fait son entrée dans cet univers pour contrôler la fabrication des pièces et la bonne exécution des opérations. Mais ces postes par caméras fixes manquent cruellement de flexibilité. Après s'être côtoyés pendant quelques années sur les mêmes lignes de production, robots et vision envisagent sérieusement le mariage. L'agilité et la dextérité des robots se marient à la précision et à l'acuité visuelle des caméras, autorisant ainsi toutes sortes de contrôles en ligne.

Le dispositif doit être rentable et efficace

Les industriels de l'automobile, premiers concernés par cette union, s'intéressent à ce mariage. Mais avec circonspection. « Ils souhaitent que le procédé soit parfaitement qualifié avant de l'homologuer. Ils mettent en oeuvre des pilotes qui doivent démontrer la disponibilité, la rentabilité et l'efficacité du dispositif. Il faut prouver que l'investissement est amorti par des gains de qualité, notamment l'économie du coût des retouches », explique Michel Ollivier, directeur général d'Edixia. Les fournisseurs soignent ainsi l'ergonomie de leur logiciel de paramétrage pour que leurs systèmes de vision soient compréhensibles et acceptés par les utilisateurs. Face à eux, les constructeurs ont mis en place des experts vision, interlocuteurs équivalents à ceux qui existaient déjà en robotique et en automatisme. Grâce à ces référents, les systèmes de vision apparaissent moins comme une énigmatique boîte noire.

Le système de vision est constitué d'une ou plusieurs caméras et d'un dispositif d'éclairage. « Le bras du robot embarque l'ensemble et transporte la tête de mesure au plus près de l'entité à contrôler. On n'exige pas du robot un positionnement extrêmement précis. La tête de mesure se cale en effet d'elle-même sur des éléments géométriques de la pièce. On s'affranchit des pièces en mouvement, des déformations thermiques et des écarts de positions des pièces à contrôler », indique Antonio Mendes Nazare, directeur commercial et marketing d'ActiCM. Il suffit alors de programmer, pour chaque type de pièces, la trajectoire du robot qui permettra de réaliser les différents contrôles. Le système accepte une tolérance de positionnement du robot par rapport à la pièce. La programmation des mouvements du robot n'est donc pas contraignante.

La souplesse de programmation des déplacements du bras du robot associée aux possibilités de mesure sans contact des systèmes de vision autorisent le contrôle de pièces de différentes dimensions en production et à grande cadence. Bref, ce mariage insolite donne naissance à des robots inspecteurs. De belles carrières devraient leur être offertes en production. Reste à convaincre les industriels de leur efficacité.

1 500 mesures par heure

Renault expérimente le système de mesure optique Advent d'ActiCM pour l'inspection automatisée des caisses de voitures assemblées avant le poste de peinture. Actuellement, le contrôle des caisses s'effectue par échantillonnage. La vérification d'une caisse exige 1 500 points de contrôle et demande 10 heures de travail par un système de mesure tridimensionnel traditionnel. « Avec le système Advent embarqué sur un robot, ils continueront dans un premier temps à procéder à des contrôles par échantillonnage. Mais ils pourront en faire dix au lieu d'un puisqu'une tête de mesure est capable de réaliser 1 500 mesures par heure, qu'il s'agisse de contrôles dimensionnels ou surfaciques », observe Antonio Mendes Nazare. La recette de cette solution prototype se fera chez Renault au mois de juillet.

Ces dispositifs robotisés peuvent également être utilisés pour repérer la position exacte d'une pièce sur une ligne de production afin de la transmettre aux robots qui vont exécuter une opération sur cette pièce. « Depuis un an, un constructeur français met en oeuvre cette technique de recalage de robots par vision avant la découpe laser sur les caisses de ces véhicules. On peut aussi utiliser ce type de dispositif pour vérifier que les différents éléments sont bien installés avant la soudure. Si l'élément est mal positionné, mais qu'il reste dans les tolérances admises, le système transmet les corrections de positionnement au robot de soudure. Sinon le process est arrêté », rapporte Luc Furlani, responsable commercial chez Esox.

Un dispositif similaire a également été installé, il y deux mois, par Edixia sur un site de PSA. Un système de vision, embarqué sur le robot qui réalise la pose du pare-brise, repère la position exacte de la caisse sur la ligne de production. Une fois le pare-brise déposé, il contrôle que l'installation a été réalisée conformément aux tolérances.

Une tout autre application promet un bel avenir aux robots inspecteurs. Sur le pourtour des caisses automobiles et des éléments la constituant sont déposés toutes sortes de cordons de colle ou de joints d'étanchéité. Le système de vision embarqué sur le robot qui transporte la buse de dépose assure le contrôle en temps réel de l'opération.

Contrôle en ligne des taraudages de carters

À la demande de PSA, Edixia a développé un système optique pour le contrôle systématique de la dépose du cordon d'étanchéité sur les caisses. Un prototype industriel a été réalisé et mis en place sur une ligne pilote début 2004. Sa validation sera réalisée avant l'été. Deux caméras sont disposées de part et d'autre de la buse. Elles vérifient la présence du cordon, sa largeur et que celui-ci est bien positionné par rapport aux éléments de carrosserie.

Le système, développé par l'allemand Quiss, commercialisé en France par Esox, met quant à lui en oeuvre trois caméras autour de la buse. Les trois premiers systèmes de contrôle de dépose par robot sont en cours d'installation en Allemagne, sur les lignes de production des Mercedes Classe C, S et E. Ces robots inspecteurs devraient progressivement remplacer la quarantaine de systèmes fixes. Ils offriront une plus grande flexibilité que les postes fixes. « Les onze caméras installées sur un portique pour le contrôle d'un cordon sur le tour d'une portière seront remplacées par les seules caméras embarquées sur le robot », rapporte Luc Furlani d'Esox.

La société Satimage s'est, quant à elle, intéressée à une tout autre application. Elle a développé Tarodo, une solution de contrôle optique robotisée de n'importe quel trou taraudé. « Notre objectif était de réaliser un système qui puisse contrôler en ligne les taraudages de 100 % des carters fabriqués pour éviter les incidents lors du montage qui ne s'effectue pas dans la même usine. Les essais dans les conditions industrielles ont été achevés avec succès en février 2004 », assure Isabelle Cohen, responsable commerciale de l'entreprise française.

Bien que Tarodo ait fait ses preuves, aucune ligne de fabrication de carters n'en a encore été équipée. « Compte tenu du montant des investissements, il faut patienter au moins un an entre la validation du système et sa vente effective », poursuit Isabelle Cohen. Elle estime toutefois que plusieurs lignes de production pourraient être équipées en France par Tarodo. Cette solution vise les lignes de production de carters de sous-ensembles mécaniques tels que les moteurs, les directions ou les boîtes de vitesses. Une fois paramétré, Tarodo contrôle automatiquement n'importe quel trou taraudé. À chaque changement de gamme de carters, il suffit de programmer la nouvelle trajectoire du robot aux différentes positions et caractéristiques des trous.

Satimage ne compte pas s'arrêter là. « Il existe un potentiel important d'applications sur des niches pour les robots inspecteurs. Pour que ces solutions puissent être déployées, il faut faire des choses simples qui font appel aux compétences habituelles de l'usine », conclut Isabelle Cohen.

L'AUTOMOBILE ALLEMANDE N'A PAS FROID AUX YEUX

À entendre les fournisseurs, les industriels allemands hésitent beaucoup moins que leurs homologues français à installer des dispositifs d'inspection robotisés sur leurs lignes de production. « Si les Allemands en disposent d'un plus grand nombre, c'est qu'ils ont peut-être moins peur de l'innovation ou alors que les fournisseurs ont mieux su leur proposer des solutions », observe l'un d'eux. - Un autre estime que les constructeurs français sont bien trop prudents : « Bien qu'ils constatent les résultats obtenus par les Allemands, ils veulent bien entendu essayer sur leurs propres pièces. Même si les tests sont probants, ils n'investissent pas. Ils préfèrent entreprendre des mois et des mois d'études car ils cherchent une solution qui leur correspond exactement. S'il existe un système dédié applicatif, les Allemands sont prêts à modifier leur process pour l'intégrer si cela améliore la qualité. En France, c'est toujours à nous de nous adapter. »

Les robots inspecteurs entrent en service

Ils assurent le contrôle qualité en temps réel - Ils remplacent les systèmes de vision à poste fixe qui manquent de flexibilité - La trajectoire du robot s'adapte facilement à chaque changement de gamme de fabrication - L'industrie de l'automobile l'adopte à différentes étapes de la production - Les expériences pilotes se multiplient pour l'inspection des caisses ou des pièces afférentes, la vérification de dépose de cordon, le recalage du robot, etc.

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