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:- 200251 3
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION:
- Champ de l'invention
- La présente invention est relative à une méthode
et un dispositif de détection automatique du profil d'une
surface d'un objet, notamment une section d'une roue de
turbine hydraulique d'une station génératrice d'électricité,
permettant d'effectuer un travail notamment la réparation de
dommages causés par cavitation, plus particulièrement, à
l'utilisation d'un système robotisé pour la réparation sur
. ~
site de tels dommages.
i`
è Description de l'art antérieur
.. , ~
L'origine de la présente invention réside dans la
solution du problème causé par la réparation des roues
mobiles de turbines hydrauliques dans les stations
génératrices d'électricité, lequelles sont souvent
endommagees par cavitation causées l'érosion. Ces roues
mobiles subissent souvent des dommages sérieux qui
nécessitent des réparations considérables, extrêmement
coûteuses à cause de la longue période d'arrêt de la roue
mobile et de la difficulté à effectuer de telles réparations.
La façon la plus économique de réparer ces turbines est
d'effectuer la reparation de la roue mobile dans le puits de
turbine. Les étapes impliquees dans la réparation comportent
le gougeage et/ou le meulage pour enlever le métal en mauvais
état, suivi d'un remplissage des cavités obtenues par
gougeage. Enfin, la cavité remplie par soudage doit être
meulée pour redonner le profil initial à l'aube. Pendant ces
opérations effectuées dans l'espace confiné du puits de
turbine, les travailleurs sont exposés à certains de dangers
incluant les fumées, le bruit, les éclaboussures, les
radiations de l'arc, et les projections de particules de
,~ ~,,"^~ .
~ 2 ~ ~
.~
20025~ 3
;:.
...
métaux durant le meulage. De plus, l'accès limité aux zones
endommagées obligent souvent les travailleurs à prendre des
positions inhabituelles et non confortables.
Pour remédier aux problèmes inhérents a de telles
réparations, le travailleur doit utiliser des pieces de
soudure équipées de filtre d'air et avoir recours a une
source d'air frais, et doit se munir de ventilateurs de
grande dimension pour ventiler la zone de la roue de turbine.
Néanmoins, ceci constitue toujours un environnement difficile
ou travailler, et il est possible que des dangers à la santé
subsistent à cause d'une mauvaise aération et de conditions
de travail peu confortables. Tout ceci contribue à un effet
adverse significatif sur la productivité et peut aussi
influencer la qualité et la l'intégralité de la réparation.
Il existe dans l'art antérieur quelques systèmes
: .:
mécanisés qui sont montés sur un rail et qui peuvent
transporter un outil et le déplacer à la surface d'une pièce ;~-
et à une vitesse que l'opérateur peut modifier. Un type de
système de ce genre, utilise un rail déformable qui peut
s'ajuster à la courbure d'une surface et habituellement selon
un ou deux axes droits et perpendiculaires entre eux. Si
l'on utilise un tel système pour effectuer un travail sur une
surface à génération complexe, il faut qu'entre chaque
. .
balayage ou passage de l'instrument de travail, l'opérateur
fasse des ajustements de l'appareil, notamment en déplaçant
le rail, avant que l'appareil n'effectue une seconde passe~
On connaît un autre système où l'appareil peut balayer une
surface sans intervention de l'opérateur, mais ces surfaces
doivent être régulières notamment, cylindriques l'instrument
robotique étant alors maintenu parallele a la surface. Un
..: .
` exemple d'appareil robotique de ce type est celui utilisé `~
~` pour la déposition par soudage d'un revêtement interne d'un ;~
. .
~ 3 _ ~ ~
i,:,: ::
20025 1 3
cylindre à l'aide d'une torche de soudage. Cependant, le
cylindre possède une surface parfaitement ronde et il n'est
pas nécessaire d'ajuster l'appareil.
; Pour réaliser des travaux sur des surfaces à
~I génération complexe on peut envisager de faire appel à un
~j robot industriel typique fonctionnant sur le principe du
ir3 playback. On apprendra alors au robot, point par point, la
trajectoire de l'outil nécessaire pour balayer toute la
surface. Ceci peut représenter des milliers de points sur
,.,
N une surface donnée, et la programmation ou l'apprentissage
est très long. Cela en vaut la peine si la tâche destinée au
robot doit être accomplie un grand nombre de fois, notamment
dans le cas de la soudure par point d'une structure bien
précise ou de tout autre dispositif. Cependant, ce système
n'est pas disponible lorsqu'on veut l'utiliser pour réparer
~ des objets, tels que des roues de turbines alors que chaque
i réparation possède sa propre géométrie. De plus, ces robots
i~ industriels sont trop gros, lourds et trop encombrants pour
i être attachés à un objet sur lequel on veut faire des
travaux, sur site, dans un endroit où l'espace est restreint,
notamment dans un puits de turbine.
Un aspect de la présente invention réside en une
méthode et un dispositif de détection automatique du profiI
d'une surface afin de déterminer ce dernier dans son
. .
, intégrité et effectuer automatiquement un travail dans le but
de réparer toutes irrégularités sur cette dernière, notamment ;
des cavitations ou autres imperfections.
Un autre aspect de la présente invention réside en
une méthode et un dispositif utilisant un système robotique
de détection automatique du profil de la surface d'un objet,
::
pour effectuer un travail sur site.
~' ~ 4 ;;~
:, '' : '
~0025 1 3
Un autre aspect de la presente invention reside en
une methode et un dispositif petit, portatif,
~ ~ auto-programmable et facilement attachable à une surface de
c travail pour detecter automatiquement le profil d'une portion
.,
de ladite surface et y effectuer un travail.
~; Un autre aspect de la presente invention reside en
une methode et un dispositif de detection automatique du
~ profil de la surface d'un objet et y effectuer un travail,
;~ caractérisé en ce que l'on utilise un système robotique qui
,......................................................................... . .
i~ auto-programme le travail et effectue automatiquement ce
~ dernier tout en permettant à un operateur d'intervenir pour
'd effectuer une commande ou assister dans la determination et
.... .
la sequence des étapes de travail.
` Un autre aspect de la présente invention réside en
~; une méthode et un dispositif de détection automatique du
profil de la surface d'un objet, notamment sur la roue d'une
turbine hydraulique, et d'effectuer un travail dans le but de
réparer un dommage causé par cavitation ou des imperfections,
caractérisés en ce que le travail comporte le gougeage, le
soudage et le meulage.
Un autre aspect de la présente réside en une
: .
; méthode et un dispositif de détection automatique du profil ~ - ~
, . . .
~- de la surface d'un objet dans le but d'effectuer un travail,
- caractérisés en ce que le dispositif est sensiblement -
, complètement automatisé et facile à installer et manier.
~ . ~ , . ,
i`~ Selon les aspects mentionnés ci-dessus, dans son
~ sens le plus large, la présente invention prévoit un appareil ~
-~ de détection automatique du profil de la surface d'un objet - ~-
permettant d'y effectuer un travail. Le dispositif comprend ~ -
'~ un rail qui peut être fixé par rapport à la surface. Un
élément robotique motorisé peut être fixé au rail et comporte
un élément motorisé muni d'un moyen d'accouplement avec le
j ~ ~ 5 ~ ~ ~
,, ', ;
~ 2~025 1 3
.',
rail et fixé au rail pour faire déplacer l'élément robotique
à une vitesse et en position prédéterminées le long du rail.
Un bras manipulateur est rattaché à l'élément robotique de
façon à pouvoir se déplacer. Le bras manipulateur possède un
ou plusieurs instruments de travail qui peuvent lui être
fixés. Un circuit de contrôle est associé à l'élément
.. . . . .
'` robotique permettant de faire déplacer ce dernier et de
.~; ,
, manier le bras manipulateur et l'instrument de travail. Un
.,
capteur est relié au bras manipulateur et possède une sonde
de détection d'une distance mesurée le long d'une normale à
ladite surface ou à toute surface, calculée par le circuit de
contrôle et présumée représentative de ladite surface dans
,, ,
une zone de travail circonscrite de l'élément robotique et du
bras manipulateur. Le capteur transmet les données
d'information des coordonnées X, Y, et Z au circuit de
:
contrôle pour déterminer la géométrie de la surface de la
zone de travail et le profil des surfaces de la zone de
travail nécessitant qu'un ou plusieurs instruments de travail
procèdent à des travaux.
,:,
Selon un autre aspect large, la présente invention
~- prévoit une méthode de détection automatique du profil d'une
surface permettant d'y effectuer un travail. La méthode
comporte les étapes de fixer un rail de support sur une
i section de la surface. Un élément robotique motorisé est
~' relié au rail et ce dernier est muni d'un bras manipulateur
;3 rattaché à l'élément robotique de façon à pouvoir se
'~ déplacer. Un capteur est relié au bras manipulateur et un
circuit de contrôle est associé à l'élément robotique.
L'élément robotique et le bras manipulateur se déplacent
: s
~ respectivement le long des coordonnées X et Y, d'une zone
`~ circonscrite de travail au voisinage des rails tout en
~ détectant la distance entre la surface et un point de
.".
.
.,
~0025 1 3
;.
.réference du bras le long de la coordonnee Z, et produisant
et emmagasinant des impulsions de données d'informations se
~,- rapportant aux coordonnées X, Y, et Z afin de déterminer le
.:,
profil de la surface et détecter les endroits où il existe
::des irrégularités de surface dans la zone de travall. On .
:choisit alors une série de points de coordonnees autour d'une
~:
surface irregulière pour déterminer un plan de référence basé ~.
sur trois des points, et pour trouver la projection de tous
~ .
:~les points sur ce plan afin de déterminer le profil polygonal .
.,dans le plan et emmagasiner les impulsions représentatives de
ce dernier. On choisit un instrument et on le relie au bras
manipulateur et l'on effectue le travail dans la surface
définie par ce polygone.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS:
:~Une réalisation préférée de la présente invention
sera maintenant décrite en référence aux dessins annexes dans .
lesquel ~:
~La FIGURE 1 est une perspective partielle ::~
:illustrant l'appareil de la presente invention fixé sur une
~-isection d'une roue de turbine hydraulique; ~.
.. :: . . :: . : la FIGURE 2 est une vue de côte illustrant la :
façon selon laquelle le dispositif est fixe à une surface
~-i courbe; :;`
j la FIGURE 3 est une perspective schématique
illustrant le dispositif en position de balayage d'une
surface d'un cylindre; la forme et l'orientation du rail
étant telles qu'aucun ajustement n'est requis selon l'axe Z; ; .-
la FIGURE 4 est une vue similaire à celle de la
~Figure 3, sauf qu'elle illustre le dispositif en position de
.~balayage d'une surface courbe complexe; dans ce cas,
l'ajustement selon l'axe Z est nécessaire pour suivre la ~- :
surface; ~
', ,~ .
20025 1 3
:, :
la FIGURE 5 est une perspective d'une zone de
travail du dispositif montrant l'identification d'une série
de coordonnées autour d'un endroit endommagé qu'on a choisi;
la FIGURE 6 est un schéma montrant le calcul d'un
', plan (dans l'espace X, Y, Z,) basé sur trois points (dans le
cas présent Pl, P2. et P4), et le tracé automatique du profil
. polygonal dans ce plan;
;~, la FIGURE 7 est un schéma montrant la formation ..;
automatique de la trajectoire du point final de l'instrument
;~ à l'intérieur du polygone où doit se situer le travail;
,: les FIGURES 8A et 8M sont des vues en coupe d'une
,.......... zone de cavitation montrant une série de travaux destinés à
~, la reparation automatique de cette dernière en utilisant le
~:
~ dispositif selon la presente invention;
'~ les FIGURES 9A et 9C sont des perspectives
illustrant une zone de travail demarquee par le dispositif et
,
montrant les dommages de cavitation et le gougeage produit
par ces dommages;
~ la FIGURE 9B est une.~vue en plan illustrant les
;~ passages d'un outil de gougeage pour reparer les dommages dûs
à la cavitation illustres en Figure 9A;
':1 la FIGURE 10 est un schema en plan montrant la
disposition de diverses instruments associés avec le bras
manipulateur de l'element robotique;
;,~
la FIGURE 11 est un schema-bloc du circuit de
contrôle d'un dispositif selon la presente invention et ainsi
. ~, .
:-~ que de l'instrumentation qui lui est associe; ~
~., les FIGURES 12A et 12B sont des vues en elévation ~ :
~i de face et de côté montrant l'agencement typique d'un outil
1 de meulage fixe au bras manipulateur; et : ;
`. la FIGURE 13 est une vue de côte montrant un
.,~! instrument de soudage typique fixe au bras manipulateur.
;, s
` 200251 3
... :
~ DESCRIPTION DE REALISATIONS PREFEREES:
.: ,
En se référant maintenant aux dessins, et plus
particulièrement aux Figures 1 et 2, on illustre généralement
` en 10 le dispositif robotique de la présente invention,
lequel détecte automatiquement le profil d'une surface, dans
le cas présent la surface d'une section d'aube 11 de la roue
::
12 d'une turbine hydraulique. Le dispositif comprend un rail
13 que l'on voit ici supporté au-dessus de la surface
métallique 11 au moyen d'un support à rail 14. Le support à
rail 14 et le rail 13 sont tous les deux conformés au profil
de la surface 11. Comme on l'illustre, le support a rail 14
est maintenu au-dessus de la surface 11 au moyen de jambes de
supports ajustables 15 fixés à demeure sur la surface 11 au
moyen de points de soudure 16, comme on le voit sur la Figure
'
Les jambes de support 15 sont de plus reliées à
pivot sur le support a rail 14 par une connection a
charnières 17. Un boulon d'ajustement 18 traverse une fente
19 prévue dans les jambes 15 pour permettre d'ajuster la
longueur de ces dernieres. Le joint a pivot et le boulon
d'ajustement permettent d'obtenir un ajustement final afin de
placer adéquatement le rail sur la surface de travail 11 de
sorte que le rail soit sensiblement parallele a la surface.
,::ij :~ ~
~- Ainsi qu'on le voit sur la Figure 1, le dispositif
selon la présente invention comporte un élément robotique
il motorisé 20 qui peut être fixé au rail 13 par l'entremise
~ d'un enclenchement a rail 21 commandé par un moteur 22 prévu
-~ a l'intérieur de l'élément robotique 20 de façon a faire
`~1, déplacer ce dernier a une vitesses prédéterminée et le placer
le long du rail 13. Un bras manipulateur 23 est accouplé a
l'élément robotique de façon a pouvoir se déplacer et se
déplace transversalement au rail 14. De plus, le bras
:. `` 20~251 3
manipulateur 23 est muni d'un ou plusieurs instruments de
: .:
travail 24, ainsi qu'on va le décrire plus loin, lesquels
- peuvent être reliés au bras.
- Ainsi qu'on le voit sur la Figure 3, un capteur 25
est relié au bras manipulateur 23 et possède une sonde 26
reliée au capteur pour détecter la distance (le long d'une
coordonnée Z) entre la surface 11 et la bras 23, ou tout
;~ point de référence qui s'y rapporte, dans une zone de travail
démarquée dont les limites sont fixées par les coordonnées X,
-~ et Y de l'élément robotique et du bras manipulateur,
respectivement. Le capteur 25 transmet des impulsions
-; relatives aux coordonnées X et Y de même qu'à la coordonnée Z
. :~
au circuit de contrôle 27, ainsi qu'on le voit sur la Figure
11. Un bras 28 est utilise pas l'opérateur pour maintenir le
bout de la sonde 26' contre la surface 11 et pour faire
deplacer la sonde manuellement le long des coordonnées X et
Y. Le bras est muni d'une portion mobile de raccordement 23'
permettant le déplacement de la sonde 26 le long de l'axe Z.
Le capteur constitue une partie essentielle du système
robotique et détecte le couple force/moment du déplacement de
v~
~ la sonde 26. Le capteur est fabriqué par GR 3 de Californie
,,i
et comporte une enceinte electronique pour le traitement du
. . , ~, , .
~ signal et une matrice de calibration "cross sensitivity". ~
. i .
Des feuillets indicateurs d'effort sont disposes dans le
;~ capteur 25 cylindrique pour mesurer les micro-efforts
1~ resultants de forces et moments gui lui sont appliques par le
;7
~; deplacement du bras 28 et/ou le mouvement de la pointe de la
.~ sonde 26' contre la surface 11. Le capteur produit des ~ ~-
¦ impulsions analogiques qui sont amplifiees et filtrees et
converties en dans des valeurs force/moment appliquées. Le ~ -
circuit de contrôle 27 analyse ces valeurs et détermine les ~
~, ~
` zones endommagées à l'intérieur d'un environnement de travail
.,., :
~: ~ " : -
,:;, .~'~ .
0
;;.' ' '
.,, ' ' ' .
20025 1 3
delimite par le deplacement du robot et du bras le long des
axes X et Y. De plus, le circuit de controle determine la
procedure et le choix des instruments de travail, ainsi qu'on
le verra plus loin.
:; `
La Figure 3 illustre le robot fixe à une surface
cylindrique 11 où les axes X et Y sont generalement
~` parallèles et où la pointe de la sonde 26' ne subit
généralement aucun déplacement le long de l'axe Z.
~- En se référant maintenant à la Figure 4, on montre
. -- . .
~` une surface differente 11', laquelle n'est pas cylindrique ; `
mais gauche. Le rail 13 est forme pour suivre la surface le `
,~, ,; . ,
long de l'axe 29 lequel est l'axe X suivi par le bras 23
lorsque l'element robotique 20 se deplace le long du rail 13.
Cependant, lorsque la sonde 26 se déplace le long de l'axe Y,
on devra faire déplacer le bras utilisateur 28 le long de
l'axe Z et exercer une pression, si nécessaire, pour ~ ~ ;
,.~,~ . . .::
~' maintenir la pointe de la sonde 26 en contact avec la surface
~J
11', laquelle surface est courbe par rapport à l'axe Y 30.
Le capteur 25 contrôle la force de contact et le système
contrôle cette force de facon à ce qu'elle s'adapte a une
valeur constante prédéterminée. Il sera évident à l'homme de
l'art que la sonde 26 et le bras pourront être remplacés par
un dispositif de mesure à faisceau qui mesure automatiquement
.
^~ la distance entre la surface et un point de référence associé
- avec le bras 23 alors que toute l'opération et le balayage de
la surface dans la zone de travail peuvent etre accomplis de
i fa~on automatique. Le système décrit dans ce texte utilise
l'intervention d'un operateur pour indiquer au circuit de
~ contrôle l'emplacement de l'endroit endommage. Cette
r~ opération pourrait être rendue automatique si toute la zone
` de travail était etablie par la sonde.
-:~i ~
20025 1 3
Selon une réalisation de l'invention, on peut se
passer de l'établissement de la zone de travail et utiliser
un opérateur qui détectera une imperfection dans la zone de
travail démarquée par les axes X - Y. L'opérateur place la
pointe de la sonde 26' le long d'une série de points
coordonnés Pl à P8, tel qu'illustré en Figure 5, pour
démarquer la zone endommagée 31 sur la surface 11. Ces
points sont situés à l'extérieur de la zone endommagée à une
distance telle que les lignes qui relient les points
n'interfèrent pas avec la zone endommagée 31. Le circuit de
contrôle analyse ces points emmagasinés dans la mémoire,
génère une surface plane basée sur trois points utilisant la
surface plane comme référence, et calcule un contour
polygonal délimité en projettant les points sur ce plan, le
long d'une normale au plan, tel qu'illustré en Figure 6. De
plus, tel qu'on le montre sur la Figure 7, le circuit de
contrôie determine aussi la trajectoire parallèle ou les
passages d'un instrument de travail à l'intérieur d'un plan
delimite par le contour polygonal. Cette surface de
reference plane calculee (generée par trois points de
coordonnées) est une surface courbe résultant de la courbure
du rail et de la trajectoire du robot sur ce dernier entre
les points choisis. Cependant, cette surface courbe calculée
n'est. pas exactement conforme à la surface réelle parce que
la courbure du rail n'est pas absolument identique à la
courbure de la zone à l'intérieur du contour polygonal. Si
pour une application donnée, l'erreur est trop grande, la
position de l'instrument doit être adaptativement corrigée le
long de la trajectoire utilisant des moyens tels que le
contrôle de la longueur de l'arc pour le soudage, le contrôle
du feedback de force pour le meulage; en d'autres mots, le
robot contrôle certains des paramètres de l'instrument et
4. 12
."~ .
`:~
20025 1 3
:
ajuste automatiquement la position de ces derniers par
rapport à la surface de travail. L'opérateur peut aussi
choisir des points de coordonnées additionnels à l'intérieur
du contour polygonal peut segmenter le contour polygonal en
des sous-zones où le travail peut être accompli en deux ou
- plusieurs phases. La distance entre chaque balayage, tel
qu'illustré en 32 dans la Figure 7, programmé par l'opérateur
x` sur une console clavier 56 (cf. Fig. 11) et le parcours
.... .
~ suivit par l'instrument peut aussi être programmé de fa~on
i,
'~ automatique ou par l'opérateur puisque le circuit de contrôle
connaît tous les points de coordonnées le long du contour
polygonal qui a été segmenté.
Selon une autre réalisation de l'invention,
.` l'opérateur choisit d'autres points de coordonnées à
,~ . .
l'intérieur du coutour polygonal et le système de contrôle ;~
calcule une surface bicubique la mieux adaptée à ces points, `~
au lieu d'une surface plane. Cette approche diminue l'erreur
entre la surface calculée et la surface réelle.
.-;3
; Selon une autre réalisation de l'invention, la
, surface est choisie de façon automatique par un capteur monté
~ sur un bras de robot et une carte de la zone de travail est
- produite en se basant sur une collection de points distribués
de façon homogène autour de cette surface. On effectue une
~ interpolation bicubique entre les points pour donner une
!~ ' représentation entière de la zone de travail. De plus, on
calcule la configuration définitive requise après avoir
complété la préparation en effectuant un calcul par
interpolation bicubique à partir des surfaces qui n'ont pas
été endommagées. Le système de contrôle calcule les
~i trajectoires de l'instrument sur la surface ainsi calculée,
` ~
: :
2~02 5 1 3
et la séquence et le nombre de passages sont automatiquement
déterminés en se basant sur la connaissance de la
configuration définitive.
En se référant maintenant aux Figures 8A à 8M, 9A
. à 9C et à la Figure 10, mais d'abord à la Figure 10, on
.~ montre un schéma bloc simplifié illustrant généralement en 32
. la zone de travail démarquée par la trajectoire X et Y de la
~'`A sonde de contact, et dans laquelle se trouve la zone
~j endommagée 31 que l'on doit réparer. Un ou plusieurs
-. instruments de travail sont associés avec le bras
manipulateur 23, dans le présent cas, trois instruments de
.~ travail, un outil de gougeage 33 lequel est constitué par une
... .
torche de soudage (non illustrée), un instrument de meulage
34 et un instrument de soudage 35. L'extrémité opérante 23"
du bras de manipulation 23 est munie d'un connecteur
instantané (non montré) et illustré par un point 36 qui peut
s'engager avec des connecteurs instantanés 37, aussi illustré
par un point et prévu sur chacun des instruments de travail
33 à 35. Le manche 28 est aussi illustré schématiquent et
est muni d'un connecteur 38 pour le relier avec le point
connecteur 36. Le robot connaît précisément la location de
ces points de connection et se deplace pour se saisir d'un
instrument de travail, effectuer un travail et le replacer en
position initiale, après quoi il se saisit d'autres
instruments pour effectuer un travail.
En se référant maintenant aux Figures 8A à 8M, et
9A à 9C on va maintenant décrire ces opérations de travail.
La Figure 9A illustre la surface courbe 11 sur laquelle
existe trois zones endommagées 31. On détermine les
coordonnées polygonals de chacune de ces zones, comme
mentionné ci-dessus, et l'ordinateur calcule une série de
; . ,
balayage 39 pour l'instrument de gougeage 33 qui va suivre de
~t ~' - 14 -
J ~ :~
20025 1 3
..
- . .
façon à effectuer la réparation aux trois zones endommagées
31. La torche de gougeage entre en action et gouge les
. surfaces selon le profil illustré en Figure 9C. Les Figures
9A à 9C illustrent le gougeage de la zone de cavitation
.,
endommagée 31. Lorsque la zone a été gougée, le bras
manipulateur retourne alors l'instrument de gougeage 33 en
position initiale et se saisit de l'instrument de soudage 35
pour déposer du métal fondu 31' à l'intérieur de la cavité
31. Ceci est illustré dans les Figures 8E à 8J et, comme on
le voit, l'instrument de soudage effectue des balayages
successifs pour déposer les couches successives de matériaux
de soudage 31' jusqu'à ce que la cavité entière soit remplie.
Le circuit de contrôle a prédéterminé la quantité de métal de
... . .
` soudage à déposer dans la cavité, puisqu'il a pris
`. connaissance de la surface entière de la zone de travail, et
..;~
i~i connaît ainsi le profil de la surface 40 qui en résulte et
.-~ qui doit recouvrir la cavité par interpolation entre les
surfaces non endommagées. Ainsi, le métal de soudage
s'accumule jusqu'au-delà de ce profil 40, et lorsque cette
opération a été effectuée, le bras manipulateur se saisit
alors de l'outil de meulage 34 et meule la surface supérieure
jusqu'à ce qu'elle corresponde au profil 40. L'opération de
meulage est illustrée aux Figures 8K à 8M.
`~ En se référant aux Figures 12A et 12B, on voit
l'illustration typique de l'instrument de meulage 34.
L'instrument illustré dans les présentes est une meule du
commerce mu par électricité ou à l'air et opère un disque de
.,i
`~ meulage 41. Le disque est monté sur un mécanisme de
::~ suspension 42 lequel est contrôlé par un capteur de force 43
pour commander le meulage.
.. , 15 : ~:
20025 1 3
La Figure 14 illustre la structure typique de la
torche de soudage 35. Cette dernière est fixée à un raccord
44 pour faire deplacer la torche le long d'un axe 90 45. Un
~, :
autre raccord 46 fait deplacer la torche 35 le long d'un
autre axe 90 47 transversal à l'axe 45. Le centre de
. ,: .
~rotation de chacun des axes est à proximite de la pointe de
,
la torche de soudage, minimisant ainsi le deplacement de
.,
l'extremite de la pointe de l'instrument pendant tout
ajustement angulaire.
..
`La Figure 11 est un schema bloc illustrant tout le
système de contrôle associe à l'element robotique 20 de la
,
~presente invention. Le circuit de contrôle se sert d'un
i . ,
ordinateur Intel System 310 et d'un système multi-tâche
opérant en temps reel (iRMX86). L'approche choisie pour le
contrôle de la procedure est basee sur un mode distribue
d'operation utilisant le reseau BITBUS de Intel. Le BITBUS
50 est un microcontrôleur avec son propre système d'operation
dedie à la realisation d'une tâche precise, c'est-à-dire,
acquisition et traitement des données provenant du capteur,
position de l'électrode et commande de la vitesse
d'alimentation du gougeage, enregistrement des paramètres de
réglage de la source de courant de soudure 51, etc.. Ces
dlverses tâches fonctionnent en continu et indépendamment de
toute tâche sous le contrôle de l'ordinateur central. La
communication avec le réseau BITBUS 50 se fait par un
arrangement maître/esclave de circuits 52 associe à
l'equipement de support. L'element robotique 20 est commande
par une unite de contrôle 53 et des cartes de contrôle des
moteurs 54 reliees à l'element robotique 20 par un circuit de
puissance d'isolation 55. Un console clavier 56 et un
pendant local 58 sont associes au microcontrôleur BITBUS pour
donner une interface avec un operateur. Il n'est pas
i` ~t ~ - 16 -
.~........................................................................... :
.~,1 . ;
20~25 1 3
necessaire de decrire en detail le circu~t de controle
puisque ce dernier utilise du matériel disponible bien connu
de l'homme de l'art, et que sa structure a déja ete
clairement illustree et décrite.
Pour résumer brièvement le fonctionnement de la
; :
présente invention, le rail 13 est conformé pour etre
~A,` supporter parallèlement à une surface courbe ou plane 11 et
l'element robotique 20 avec son bras manipulateur 23 et le
. ~ . .
controleur 25 se deplacent le long du rail 13 lorsque le tout
est en operation. Le bras manipulateur et la sonde 24 fixee
au bras se deplacent le long des coordonnees X et Y
circonscrivant une zone de travail de l'appareil. En
utilisant un bras manipulateur 28 avec la sonde du capteur,
la pointe du capteur se deplace pour prendre contact avec la
surface produisant ainsi des impulsions vers le controleur
selon les coordonnees X, Y et Z. La detection de toute zone
f 1 _
endommagee dans la sphere de travail s'effectue soit
automatiquement ou visuellement par l'operateur, et une serie
~l de points coordonnees autour de la zone endommagee sont
~`Y choisis et emmagasines dans le controleur. Le contrôleur
,:~
~? apprend les coordonnees d'un contour polygonal entre les
~' points et autour de la zone endommagee par reference à une
~` surface de référence. La procédure est alors planifiée par
, le contrôleur lequel choisit les instruments appropries pour
, .
.~ effectuer le gougeage, le remplissage et le meulage afin de
1 réparer la zone endommagee. A noter que toute reparation -~
1~ s'effectue sur site de façon à ce que l'operateur puisse se
- -: ~
tenir à distance des instruments de travail pendant les
cycles d'operation, s'eloignant ainsi de tout danger.
La portee de la presente invention entend
recouvrir toutes modifications evidentes à la realisation
preferee de l'invention decrite dans la presente, a la
'~t'~ 17 -
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condition que ces modifications soient comprises dans les
revendications annexées. Par exemple, le dispositif peut
être utilise sur des surfaces planes et pour reparer toutes
sortes de dommages et imperfections qu'elles auraient subies.
De plus, la surface peut etre constituee d'un materiau autre
que du metal, notamment des plastiques, et divers autres
instruments peuvent etre associes avec le bras manipulateur
du robot. De plus, tel que mentionne ci-dessus, toute
: `
,. l'operation peut etre automatisee sans l'intervention de
,: .
l'opérateur durant la période où l'on accumule des
renselgnements sur la zone circonscrite et le cycle de
. .
travail du bras robotisé. La seule intervention qui peut
etre requise par l'opérateur c'est de fixer le rail sur
l'objet à étudier ou réparer.
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