Brevet FR2919382A1 — publié le 20090130

L'invention concerne un dispositif de mesure et de cartographie à ultrasons ou courants de Foucault ou autres comportant une sonde de mesure à déplacer sur une pièce à contrôler. Il est connu de réaliser un dispositif comportant - un robot articulé multiaxes comprenant un segment terminal et des codeurs, - au moins une sonde de contrôle à ultrasons ou courants de Foucault ou autres solidaire du segment terminal du robot articulé multiaxes, - des moyens de traitement des données, par exemple un appareil de contrôle non destructif, aptes à recevoir et à traiter les données de position et de signal de la sonde mesuré à cette position, des moyens d'interfaçage destinés à transmettre des données de position de la sonde entre le robot et les moyens de traitement des données. La réalisation de ces cartographies implique de connaître la valeur mesurée par la sonde pour un ensemble de positions déterminées de celle-ci. Pour cela, il est nécessaire de mettre en corrélation un signal et une position de la sonde. Les robots présentent plusieurs segments articulés dont le déplacement est réalisé par rapport à une pluralité d'axes de fonctionnement commandés par une unité de commande. Cet ensemble permet de déplacer le segment terminal en différentes positions. L'appareil de contrôle permet d'acquérir et de traiter des données. Il est ainsi possible de reporter dans un espace tridimensionnel la valeur de la mesure de la sonde à ultrasons pour une position déterminée de la sonde afin de réaliser des cartographies de mesures par exemple. La présente invention vise à proposer un dispositif capable d'intégrer des robots articulés multiaxes et un appareil de contrôle non destructif apte à recevoir et traiter la position de la sonde en temps réel, tout en assurant une fréquence de d'acquisition des mesures améliorée utilisable dans le cadre d'une opération de contrôle sur une chaîne de production par exemple. A cet effet, l'invention concerne un dispositif du type précité caractérisé en ce que les moyens d'interfaçage comprennent des moyens de calcul dédié permettant de transformer les données de position angulaire de chaque codeur qui définissent la position du segment terminal du robot articulé multiaxes duquel la sonde est solidaire, en des valeurs cartésiennes par rapport à une origine déterminée. Ces dispositifs permettent d'obtenir une cartographie d'une pièce dont la surface est parcourue par un bras articulé muni d'une sonde en transformant des coordonnées articulaires fournies par le robot en coordonnées cartésiennes utilisables par l'appareil. La réalisation de ces transformations au niveau des moyens d'interfaçage par des moyens de calcul dédiés permet d'augmenter la rapidité de cette étape du traitement qui limite les performances globales du dispositif. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de calcul permettant de transformer les valeurs des positions angulaires de chaque codeur en une position cartésienne par rapport à une origine fixée au départ comprennent un ensemble d'opérations de changement de repère correspondant aux différentes articulations du robot. Ces moyens de calcul permettent de fournir un interfaçage spécifique entre le robot articulé multiaxes et l'appareil de contrôle non destructif. Avantageusement, les moyens d'interfaçage comprennent un circuit logique programmable, notamment de type comportant un réseau de portes programmables, permettant de traiter en temps réel les positions des codeurs, de les transformer en coordonnées cartésiennes dans l'espace et de les formater avant de les transmettre à l'appareil de contrôle non destructif. Ces moyens d'interfaçage permettent d'obtenir une fréquence d'acquisition améliorée. Préférentiellement, la position cartésienne de la sonde est envoyée à l'appareil de contrôle non destructif sous la forme de codeurs incrémentaux. Ces caractéristiques permettent un traitement rapide des données car les appareils de contrôle sont optimisés pour recevoir des données sous forme de codeurs incrémentaux. Selon un mode de réalisation, la position de la sonde sous forme numérisée, notamment binaire, est envoyée à l'appareil de contrôle non destructif par une liaison rapide. Selon une caractéristique de l'invention, l'appareil de contrôle non destructif comprend des moyens de réception des données de position, des moyens pour lier les données de position au signal de la sonde et des moyens de stockage des données de position. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce dispositif. La Figure 1 est une représentation schématique du dispositif de mesure et de cartographie ; La Figure 2 est représente une chaîne cinématique comprenant trois segments et deux axes d'articulation. La Figure 3 représente les repères liés à chaque segment et qui permettront de déterminer les paramètres de Denavit Hartenberg. La Figure 1 représente un équipement permettant d'obtenir une cartographie des mesures à ultrasons sur une pièce à contrôler ou à analyser. L'équipement comprend un robot 1 articulé multiaxes. Le robot 1 présente des segments 2 rigides reliés par des articulations 3. Le robot 1 présente à son extrémité supérieure un organe terminal 4 au bout duquel est positionnée une sonde 5. Il est possible de positionner plusieurs sondes 5 sur l'organe terminal 4 du robot 1. La sonde 5 est une sonde à ultrasons 5 qui produit un signal permettant l'analyse d'un objet. La sonde 5 est reliée à un appareil de contrôle non destructif 8 auquel elle transmet la mesure. Le robot 1 présente à son extrémité inférieure une base 10 qui peut être fixée sur un socle par exemple, dans le but de maintenir immobile la base 10 du robot 1 afin d'éviter qu'il ne soit déséquilibré. Un plateau anti-vibratoire peut être prévu afin d'éviter que les vibrations n'entraînent une dérive dans le système de mesure. Les articulations 3 sont des liaisons prismatiques ou rotoïdes, c'est-à-dire mobiles en translation ou en rotation suivant un axe. Le nombre d'axes définit le nombre de degrés de liberté et chaque segment 2 possède un repère. A proxirnité des articulations 3 sont disposés des codeurs destinés à mesurer la position angulaire d'un segment 2 par rapport au segment 2 précédent. Le robot 1 comprend des actionneurs 3. Un actionneur 3 peut être linéaire ou rotatif. Un actionneur 3 linéaire permet de générer un mouvement de translation et un actionneur 3 rotatif permet de générer un mouvement de rotation d'un segment 2 par rapport à un autre. Les actionneurs 3 sont commandés par une baie de pilotage 11. La baie de pilotage 11 permet d'indiquer les valeurs angulaires sur lesquelles chacune de ses articulations 3 doit se positionner. Il est ainsi possible de commander le déplacement de l'organe terminal 4, et donc de la sonde 5, en repérant la position de tous les actionneurs 3 dans un repère déterminé afin de réaliser le déplacement élémentaire de chaque segment 2. La position de la sonde 5 dépend de la position de chaque articulation 3 et en particulier de la valeur des angles de rotations pour les liaisons rotoïdes et de la valeur des translations pour des liaisons prismatiques. Comme le montre la figure 1, le robot 1 présente un ensemble d'articulations 3 qui permettent de définir un volume dans lequel l'organe terminal 4 et donc la sonde 5, peut évoluer. Pour chaque position occupée, la sonde 5 prend une mesure dont le signal est transmis à un appareil de contrôle non destructif 8. Des moyens de calcul 13 des positions spatiales des articulations 3 constitués par un circuit logique programmable 13 sont prévus entre le robot 1 15 et l'appareil de contrôle non destructif 8. Les moyens de calcul 13 permettent de construire une fonction de transformation destinée à transformer les coordonnées angulaires en coordonnées cartésiennes (x, y, z). Pour transformer les coordonnées angulaires en coordonnées 20 cartésiennes, les paramètres de Denavit Hartenberg sont utilisés pour définir, avec un nombre rninimum de paramètres, les matrices de transformations homogènes élémentaires qui permettent de passer du repère associé à un segment i du robot au segment i+1 qui le suit dans la chaîne cinématique. Les paramètres dépendent des angles de rotations pour les 25 liaisons rotoïdes et de la valeur des translations pour des liaisons prismatiques. Les différentes articulations 3 du robot 1, qu'elles soient rotoïdes ou prismatiques, sont caractérisées par leurs axes (axe de translation pour une liaison prismatique, axe de rotation pour une liaison rotoïde). Considérons trois axes successifs, l'axe i-1, i et i+1 représentés sur 30 la figure 3. Le repère (0,x;-1,y;-1,z;-1) solidaire du segment i, est défini comme suit : - l'axe est associé à l'axe qui donne le mouvement au maillon i, - l'axe xi-, est porté par la perpendiculaire commune aux axes i-1 35 et i et dirigé vers l'axe i, - l'axe Yi-1 est choisi de sorte que le trièdre soit direct. Le dessin illustré sur la figure 3 suppose que les mêmes règles ont été adoptées pour définir le repère (0,xi,yi,zi) sur l'axe i+1. La matrice de passage du repère au repère (0,xi,yi,zi) s'exprime comme suit : Aä =Trans[0,0,d1]•Rot[z,Bi]•Trans [ai3O,0]•Rot[x,a1 (L'opération Trans est une opération de translation et l'opération Rot est une opération de rotation). Avec: ai , la longueur de la normale commune aux axes i et i+1 considérée comme positive lorsqu'elle est dirigée de i vers i+1= la distance entre zi I et zi le long de xi. ai, l'angle entre 2 axes mesurés dans un plan perpendiculaire à ai. Le signe de cet angle est donné par la règle du tir bouchon de Maxwell 15 c'est-à-dire l'angle entre zi 1 et zi par rapport à xi. di, la distance entre 2 normales consécutives ai et ai-1 mesuré' le long de l'axe i, c'est-à-dire la distance mesurée entre xi-1 et xi le long de zi-1 . Bi , l'angle entre 2 normales consécutives mesuré dans un plan perpendiculaire à l'axe i, c'est-à-dire l'angle entre xi-1 et xi par rapport à zi-1 . 20 Ces quatre paramètres sont les paramètres de Denavitt Hartenberg. Le mouvement d'un segment i est défini relativement au mouvement du segment i-1 inférieur adjacent et défini dans le repère du segment i-1 inférieur. 25 Les coordonnées cartésiennes de la sonde sont formatées puis transmises à l'appareil de contrôle non destructif 8 par les moyens de calcul 13 à l'aide d'un circuit logique programmable 13. Elles sont envoyées à l'appareil de contrôle non destructif 8 sous la forme de codeurs incrémentaux au format TTL ou HTL. La liaison permettant la transmission des données est une liaison 30 rapide. Les moyens d'interfaçage 13 permettent de fournir une fréquence d'acquisition, de transformation des données et de transmission supérieure à 2 kHz. L'appareil de contrôle non destructif 8 comprend des moyens de réception des données de position, des moyens pour lier les données de position au signal de la sonde et des moyens de stockage des données de position. Les moyens d'interfaçage 13 permettent de traiter en temps réel les positions angulaires de chaque codeur en les transformant en coordonnées cartésiennes dans l'espace. Ce dispositif permet de lier la mesure par ultrasons réalisée par la sonde à sa position sous forme de coordonnées cartésiennes fournies par les moyens de calcul 13 et d'obtenir ainsi une cartographie dans un espace tridimensionnel avec une acquisition et un traitement des données supérieurs à 2 kHz. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure et de cartographie comprenant un robot articulé multiaxes manuel ou automatique (1) comprenant un segment terminal (4) et des codeurs, au moins une sonde (5) de contrôle solidaire du segment terminal (4) du robot articulé multiaxes (1), des moyens de traitement des données (8), par exemple un appareil de contrôle non destructif, aptes à recevoir et à traiter les données de position et de signal de la sonde (5) mesuré à cette position, des moyens d'interfaçage (13) destinés à transmettre des données de position de la sonde (5) entre le robot (1) et les moyens de traitement des données (8), caractérisé en ce que les moyens d'interfaçage (13) comprennent des moyens de calcul (13) dédiés permettant de transformer les données de position angulaire de chaque codeur qui définissent la position du segment terminal (4) du robot articulé multiaxes (1) duquel la sonde (5) est solidaire, en des valeurs cartésiennes par rapport à une origine déterminée. 2. Dispositif de mesure et de cartographie selon la revendication 1, dans lequel les moyens de calcul (13) permettant de transformer les valeurs des positions angulaires de chaque codeur en une position cartésienne par rapport à une origine fixée au départ comprennent un ensemble d'opérations de changement de repère correspondant aux différentes articulations (3) du robot (1). 3. Dispositif de mesure et de cartographie selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens d'interfaçage (13) comprennent un circuit logique programmable, notamment de type comportant un réseau de portes programmables, permettant de traiter en temps réel les positions des codeurs, de les transformer en coordonnées cartésiennes dans l'espace et de les formater avant de les transmettre à l'appareil de contrôle non destructif. 4. Dispositif de mesure et de cartographie selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la position cartésienne de la sonde (5) est envoyée à l'appareil de contrôle non destructif (8) sous la forme de codeurs incrémentaux. . Dispositif de mesure et de cartographie selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la position de la sonde (5) sous forme numérisée, notamment binaire, est envoyée à l'appareil de contrôle non destructif (8) par une liaison rapide. 6. Dispositif de mesure et de cartographie selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'appareil de contrôle non destructif (8) comprend des moyens de réception des données de position, des moyens pour lier les données de position au signal de la sonde (5) et des moyens de stockage des données de position. 7. Dispositif de mesure et de cartographie selon les revendications 1 à 6 dans lequel la sonde est une sonde à ultrasons. 8. Dispositif de mesure et de cartographie selon les revendications 1 à 6 dans lequel la sonde est une sonde à courants de Foucault.