Brevet FR3023741A1 — publié le 20160122

PROCEDE D'ENDUCTION AVEC PROJECTION D'IMAGE SUR CARROSSERIE [0001] L'invention a trait au domaine de la fabrication des véhicules automobiles, et plus précisément à l'enduction (notamment mise en peinture ou mise en étanchéité) des carrosseries des véhicules automobiles. [0002] L'enduction est couramment réalisée de manière automatisée au moyen de robots. Les carrosseries sont fixées sur des chariots ou suspendues à des portiques, qui sont amenés au défilé (de manière continue ou séquentielle) à des postes d'enduction où des robots munis de buses procèdent à l'application de l'enduit (notamment peinture ou produit d'étanchéité) par pulvérisation. [0003] L'application d'un enduit est une opération délicate, car les pièces de carrosserie sont des pièces tridimensionnelles aux formes complexes, munies de reliefs et d'ouvertures. Pour appliquer la juste quantité d'enduit, il est donc nécessaire de faire suivre aux buses des trajectoires optimisées, calculées en fonction de la topographie de la pièce à enduire. [0004] On connaît des techniques d'enduction dans lesquelles le robot suit préalablement à la mise en série une phase d'apprentissage lors de laquelle sont acquises les coordonnées tridimensionnelles d'une buse tenue à la main par un opérateur lors d'une enduction manuelle de la pièce à enduire, cf. par ex. la demande internationale WO 2012/150485. [0005] Cette technique ne résout nullement le problème de l'optimisation des trajectoires, puisqu'elle ne fait que reproduire les gestes de l'opérateur lors de la phase d'apprentissage. Or, rien ne permet de certifier que les gestes de l'opérateur sont optimaux. Au contraire, des erreurs peuvent être introduites, qui se répèteront tout au long de la production de série (variation de la distance entre la buse et la pièce à enduire, vitesse de déplacement de la buse non constante, hésitations, reprises). [0006] C'est pourquoi il est préférable de recourir au calcul et à la simulation numérique. Cette technique permet d'optimiser l'application de l'enduit, dans une certaine mesure cependant. [0007] En effet, même s'il est possible de calculer une trajectoire optimale, cette trajectoire n'est dans la pratique pas nécessairement suivie par la buse d'enduction, car, dans l'automate (API ou contrôleur) du robot portant la buse, priorité est donnée à la vitesse de déplacement plutôt qu'à la précision du positionnement. [0008] Il en résulte des décalages entre la trajectoire suivie réellement par le robot (et plus précisément la buse) et le tracé théorique qu'il devrait suivre. Pour s'assurer d'une application correcte de l'enduit, une mise au point est effectuée lors de la phase d'industrialisation (préalablement à la mise en série). Cette mise au point est réalisée manuellement par des opérateurs spécialisés (appelés trajectoiristes), qui procèdent à un recalage de la trajectoire dans le programme de l'automate du robot, en fonction de leur propre appréciation de la qualité de l'application de l'enduit. [0009] Cette technique est meilleure que la précédente, mais elle demeure perfectible, car elle repose entièrement sur la capacité du trajectoiriste à correctement évaluer les erreurs supposées de trajectoire, et à correctement reprogrammer celle-ci. [0010] Or, le trajectoiriste ne visualise pas nécessairement correctement les zones enduites, car la différence de teinte avec les zones non enduites peut ne pas apparaître au premier coup d'oeil (par ex. lors de l'application d'une peinture de couleur noire mate sur une caisse revêtue d'un enduit d'étanchéité de couleur noire mate aussi). [0011] Un premier objectif est de proposer une solution permettant d'optimiser la mise au point de l'enduction sur les chaînes de production automobile. [0012] Un deuxième objectif est de faciliter le travail des trajectoiristes en minimisant les opérations réalisées au jugé. [0013] Un troisième objectif est de faciliter la détection des erreurs lors de l'enduction. [0014] A cet effet, il est proposé un procédé d'application d'un enduit sur une pièce de carrosserie de véhicule automobile au moyen d'un robot équipé d'une buse pour la pulvérisation de l'enduit, ce procédé comprenant une opération de pilotage du robot pour faire suivre à la buse une trajectoire prédéterminée, et une opération de restitution en temps réel, sur la pièce de carrosserie, d'une image des surfaces présumées enduites. [0015] Ce procédé facilite la visualisation des surfaces enduites par l'opérateur chargé de la mise au point, et facilite ainsi cette mise au point. [0016] Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison : l'image des surfaces présumées enduites est restituée directement sur la pièce physique de carrosserie, au moyen d'un appareil de projection d'images placé en regard de celle-ci ; l'image est restituée indirectement sur la pièce physique de carrosserie dans un environnement de réalité augmentée, par une technique d'incrustation d'image ; l'image est restituée par superposition sur une image de la pièce physique de carrosserie, filmée au moyen d'une caméra ; l'image est restituée par projection sur une surface transparente au travers de laquelle est visible la pièce physique de carrosserie, de sorte à être superposée à celle-ci du point de vue d'un observateur dont le regard pointe vers la pièce physique au travers de la surface transparente ; la surface est un verre de lunette. [0017] Les opérations supplémentaires suivantes peuvent être prévues, consistant à : calculer en temps réel, lors de l'application de l'enduit, un tracé réel d'application de l'enduit, correspondant à une projection, sur la pièce de carrosserie, de la trajectoire suivie par la buse ; restituer en temps réel sur la pièce de carrosserie, lors de l'application de l'enduit, une image du tracé réel ainsi calculé. [0018] Ce tracé réel calculé présente par exemple une largeur correspondant au diamètre présumé d'un cône de projection issu de la buse, à son intersection avec la pièce de carrosserie. [0019] La restitution des surfaces présumées enduites est par exemple réalisée par projection en temps réel sur la pièce de carrosserie d'une image virtuelle de celle-ci, limitée aux surfaces présumées enduites. [0020] Selon un mode particulier de réalisation, l'image virtuelle de la pièce de carrosserie est générée par un système de conception assistée par ordinateur. [0021] D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description d'un mode de réalisation, faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective montrant un poste d'enduction d'une carrosserie de véhicule automobile ; la figure 2 est une vue, à échelle agrandie, d'un détail de la figure 1 [0022] Sur la figure 1 est représenté un poste d'enduction d'une pièce 1 de carrosserie d'un véhicule automobile, lors d'une phase de 10 mise au point préalable à la mise en série. L'enduit utilisé peut notamment être une peinture ou un produit d'étanchéité. [0023] Comme on peut le voir, la pièce 1 de carrosserie est montée sur un support 2 (ici un chariot) qui peut être fixe ou, comme dans l'exemple illustré, monté coulissant sur un guide, formé par exemple par 15 une paire de rails 3. [0024] La pièce 1 de carrosserie peut être un élément monobloc (il peut s'agir d'une caisse, de portes latérales, d'un capot, d'un volet de coffre, etc.) ou formée par un assemblage d'éléments ; il peut notamment s'agir d'une carrosserie partielle (comme dans l'exemple 20 illustré, où la pièce 1 comprend une caisse et des portes latérales mais est dépourvue de capot et de volet de coffre) ou complète. [0025] L'application de l'enduit sur la pièce 1 est réalisée au moyen d'un (ou plusieurs) robot(s) 4 équipé(s) d'une buse 5 pour la pulvérisation de l'enduit sur la pièce 1 de carrosserie. Dans l'exemple 25 illustré sur la figure 1, le robot 4 est multiaxes, et comprend un socle 6 sur lequel est monté un bras 7 articulé à une extrémité duquel est montée la buse 5. La buse 5 projette l'enduit sous forme, globalement, d'un cône de projection que l'on a matérialisé en noir sur la figure 2. [0026] Le robot 4 est piloté via un API (automate programmable 30 industriel) 8, qui peut être déporté, en étant par exemple situé dans un local de commande. Plusieurs robots peuvent être pilotés via un même API. L'API est lui-même relié à une unité 9 centrale d'ordinateur. [0027] Préalablement à l'enduction, une trajectoire optimale doit être définie pour la buse 5, de sorte à couvrir la pièce 1 tout en minimisant 35 la quantité d'enduit consommée. [0028] A cet effet, on détermine sur la pièce 1 un tracé 10 théorique pour l'application de l'enduit. Cette opération peut être réalisée au moyen d'un outil de simulation numérique, typiquement dans un environnement virtuel de conception assistée par ordinateur (CAO), dans lequel le tracé théorique est réalisé sur une représentation virtuelle (avatar) tridimensionnelle de la pièce 1. [0029] Ce tracé théorique, mémorisé dans l'unité 9 centrale, se présente sous forme d'une ligne localement courbe, droite ou brisée, qui s'étend sur la surface à enduire de la pièce 1 de carrosserie de telle sorte que le balayage du tracé par un disque d'enduction correspondant à l'intersection du cône de projection de la buse avec la surface à enduire couvre la totalité de cette surface. La taille du disque d'enduit variant avec la distance de la buse 5 à la pièce 1 de carrosserie, on comprend que la prise en compte de cette distance et de l'ouverture angulaire du cône de projection est nécessaire dans la détermination du tracé théorique. On a figuré sur la figure 2, en traits pointillés, le tracé 10 théorique sous forme d'une ligne brisée et fléchée. [0030] Une deuxième opération consiste à calculer pour la buse 5 une trajectoire en regard du tracé théorique ainsi déterminé. Cette trajectoire n'est pas nécessairement une translation spatiale du tracé théorique d'une valeur correspondant à la distance supposée de la buse 5 à la surface de la pièce 1 de carrosserie. En effet, le mode de programmation des robots multiaxes impose généralement de programmer un nuage limité de points, l'API 8 calculant une trajectoire interpolée minimisant les distances et/ou maximisant la vitesse de déplacement du robot 4, aux fins de productivité. [0031] Il en résulte que la trajectoire calculée pour la buse 5 ne recouvre que partiellement le tracé 10 théorique, ce qui nécessite une mise au point ultérieure permettant d'optimiser l'application de l'enduit. Cette mise au point est réalisée sous le contrôle d'un opérateur 11 (appelé trajectoiriste), qui doit surveiller l'enduction en temps réel. Compte tenu des identités de teinte qui peuvent exister entre la pièce 1 non enduite et la pièce enduite (typiquement lorsque l'enduction est une mise en peinture de couleur noire, réalisée sur la pièce 1 préalablement revêtue d'un enduit d'étanchéité de couleur noire), la détection à l'ceil par le trajectoiriste 11 de zones non couvertes n'est pas aisée. Un contrôle rigoureux nécessite, après que le robot 4 est parvenu au bout de la trajectoire prédéfinie, le prélèvement de la pièce 1 sur la ligne d'enduction, son séchage, suivi d'un examen de sa surface. Cette procédure est longue et fastidieuse. [0032] Pour épargner au trajectoiriste 11 cette procédure et raccourcir les temps de mise au point, il est prévu une restitution en temps réel, sur la pièce 1, d'une image 12 des surfaces présumées enduites pour permettre leur visualisation directe et en temps réel par le trajectoiriste 11. Dans le contexte de cette restitution, l'expression « pièce de carrosserie » ne renvoie pas nécessairement à la pièce physique elle-même dans le monde réel, mais peut également désigner une image de celle-ci, comme nous allons le voir. [0033] Aux fins de cette restitution, il est adjoint aux opérations précitées une première opération supplémentaire consistant à calculer en temps réel, lors de l'application de l'enduit, un tracé d'application de l'enduit, correspondant à une projection, sur la pièce 1 de carrosserie, de la trajectoire effectivement suivie par la buse 5. [0034] Une deuxième opération supplémentaire consiste à restituer en temps réel sur la pièce 1 de carrosserie, lors de l'application de l'enduit, une image 12 du tracé réel ainsi calculé qui, en tenant compte de la largeur du tracé, égale au diamètre du disque d'enduction, recouvre les surfaces présumées enduites. [0035] L'expression « présumées enduites » est employée pour rendre compte des écarts qui peuvent exister entre la réalité matérielle (les surfaces réellement enduites) et les calculs effectués par ordinateur. La présomption que des surfaces sont effectivement enduites est cependant forte, car le calcul de ces surfaces n'est pas complètement théorique mais fondé sur la trajectoire réelle suivie par la buse 5. [0036] La restitution de l'image 12 peut être effectuée directement sur la pièce 1 physique de carrosserie, au moyen d'un appareil 13 de projection d'images (ou projecteur) placé en regard de celle-ci et dont le champ 14 (matérialisé en trait mixte sur la figure 2) englobe (au moins partiellement, et de préférence totalement) la pièce 1. Le projecteur 13 est par exemple relié à l'unité 9 centrale, qui lui adresse un flux vidéo dans lequel l'image 12 est adaptée à la position relative du projecteur 13 et de la pièce 1. Ainsi, dans le cas (illustré) où le projecteur 13 n'est pas placé dans une position frontale face à la pièce 1 mais décalée par rapport à celle-ci (vers le haut, vers le bas, l'avant et/ou l'arrière), une opération de programmation préalable est réalisée pour transformer l'image 12 par un procédé d'anamorphose de telle sorte que l'image 12 restituée sur la pièce 1 ne soit pas entachée de distorsion majeure due à l'angle de projection. [0037] Selon un deuxième mode de réalisation, la restitution est effectuée indirectement sur la pièce 1 physique de carrosserie dans un environnement de réalité augmentée, par une technique d'incrustation d'image. [0038] Ainsi, l'image 12 peut être restituée par superposition sur une image de la pièce 1 physique, filmée au moyen d'une caméra. En d'autres termes, la pièce 1 physique est filmée (de préférence en plan fixe) tout au long de l'application de l'enduit, son image restituée sur un écran de contrôle (par exemple sur un écran d'ordinateur ou sur une tablette informatique portative), et l'image 12 est superposée à l'image de la pièce ainsi restituée. [0039] En variante, l'image 12 est restituée par projection sur une surface 15 transparente au travers de laquelle est visible la pièce 1 physique de carrosserie, de sorte à être superposée à celle-ci du point de vue du trajectoiriste, dont le regard pointe vers la pièce 1 physique au travers de la surface transparente. En pratique, cette surface 15 est par exemple un verre de lunette. Cet exemple de réalisation est illustré sur la figure 2, et l'on suppose alors que la représentation que l'on a faite de la pièce 1 de carrosserie est telle que la perçoit le trajectoiriste 11 (en supposant absent le projecteur 13 représenté pour le premier mode de réalisation décrit ci-dessus). [0040] La pièce 1 physique est de préférence munie de marqueurs 16 passifs destinés à permettre : dans le premier mode de réalisation, la projection de l'image 12 du à l'endroit où se trouve effectivement la pièce 1, dans le deuxième mode de réalisation, de positionner spatialement le référentiel associé à la pièce 1 et de caler sur celui-ci le référentiel associé à l'image 12. [0041] On a représenté sur les figures de tels marqueurs 16 sous forme classique de pastilles à quadrants noirs. Une alternative possible consiste à filmer la pièce 1 et effectuer une reconnaissance de forme pour localiser la pièce 1 (avec son orientation) dans l'espace. [0042] Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, illustré sur la figure 2, l'image 12 est une image virtuelle de la pièce 1 (générée par exemple par un système de conception assistée par ordinateur ou CAO), limitée aux surfaces présumées enduites et dont la projection est réalisée en temps réel au fur et à mesure de l'avancée de la buse 5 le long de sa trajectoire. Sur la figure 2, les surfaces présumées enduites, restituées par l'image 12, apparaissent grisées. Dans l'exemple illustré, on a adjoint (mais cette adjonction est optionnelle) une image 17 de la trajectoire suivie en temps réel par la buse 5, de sorte à compléter les informations visuelles à disposition du trajectoiriste 11 et lui permettre, outre de vérifier la matérialité de l'enduction, d'estimer son homogénéité. [0043] Le robot 4 est piloté pour faire suivre à la buse 5 la trajectoire calculée et appliquer l'enduit sur la pièce 1 de carrosserie. Au fur et à mesure de l'avancée de la buse 5 le long de la trajectoire, l'image 12 restitue en temps réel les surfaces enduites de la pièce 1 pour les rendre visibles par le trajectoiriste 11, à la manière d'un coloriage progressif. Pour faciliter la visualisation, l'image 12 peut apparaître dans des teintes contrastant avec la couleur générale de la pièce 1 non enduite (par ex. en rouge vif, en jaune ou en mauve). [0044] La restitution (directe ou indirecte), en temps réel, des surfaces présumées enduites sur la pièce 1 de carrosserie permet au trajectoiriste d'effectuer dans l'API 8 du robot 4 les modifications de programme qu'il estime nécessaire pour, le cas échéant, corriger la trajectoire suivie par la buse 5 lors de l'application de l'enduit de sorte à couvrir d'éventuelles zones non enduites et/ou d'améliorer l'homogénéité de l'enduction. Cette restitution facilite donc la mise au point de l'enduction en vue de l'industrialisation. [0045] Les corrections effectuées au jugé sont minimisées.30 REVENDICATIONS1. Procédé d'application d'un enduit sur une pièce (1) de carrosserie de véhicule automobile au moyen d'un robot (4) équipé d'une buse (5) pour la pulvérisation de l'enduit, ce procédé comprenant une opération de pilotage du robot (4) pour faire suivre à la buse (5) une trajectoire prédéterminée, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une opération de restitution en temps réel, sur la pièce (1) de carrosserie, d'une image (12) des surfaces présumées enduites. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'image (12) des surfaces présumées enduites est restituée directement sur la pièce (1) physique de carrosserie, au moyen d'un appareil (13) de projection d'images placé en regard de celle-ci. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'image (12) est restituée indirectement sur la pièce (1) physique de carrosserie dans un environnement de réalité augmentée, par une technique d'incrustation d'image. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'image (12) est restituée par superposition sur une image de la pièce (1) physique de carrosserie, filmée au moyen d'une caméra. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'image (12) est restituée par projection sur une surface (15) transparente au travers de laquelle est visible la pièce (1) physique de carrosserie, de sorte à être superposée à celle-ci du point de vue d'un observateur (11) dont le regard pointe vers la pièce (1) physique au travers de la surface (15) transparente. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la surface (15) est un verre de lunette. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à : calculer en temps réel, lors de l'application de l'enduit, un tracé réel d'application de l'enduit, correspondant à une projection, sur la pièce (1) de carrosserie, de la trajectoire suivie par la buse (5) ; - restituer en temps réel sur la pièce (1) de carrosserie, lors de l'application de l'enduit, une image (17) du tracé réel ainsi calculé.8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le tracé réel calculé présente une largeur correspondant au diamètre présumé d'un cône de projection issu de la buse, à son intersection avec la pièce (1) de carrosserie. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la restitution des surfaces présumées enduites est réalisée par projection en temps réel sur la pièce (1) de carrosserie d'une image virtuelle de celle-ci, limitée aux surfaces présumées enduites. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'image virtuelle de la pièce (1) de carrosserie est générée par un système de conception assistée par ordinateur.