Brevet FR3061076A1 — publié le 20180629

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de marquage d'une surface d'une pièce selon un motif prédéterminé, L'invention s'applique, notamment bien que non exclusivement, à un procédé automatisé de repérage pour la fabrication de panneaux sandwich de nacelles d'aerostructure. On sait que l'utilisation des panneaux sandwich pour la fabrication des aerostructures est de plus en plus répandue, notamment en raison de l'excellent rapport poids/résistance obtenu avec ce type de structure. Pour la réalisation d'un panneau sandwich, une peau composite, plus particulièrement une peau en fibre de carbone est mise en place sur un support. L'une des faces est recouverte d'adhésif servant à fixer des nids d'abeilles sur la peau composite. Le panneau sandwich est finalisé en appliquant une seconde peau sur la face des nids d'abeilles opposée à la première peau. Les nids d'abeilles ont des formes et des épaisseurs variées. Pour obtenir un assemblage de qualité il est nécessaire de poser les nids d'abeilles avec une grande précision sur la première peau. A cet effet un marquage est effectué sur la première peau. Dans l'état actuel de la technique, le marquage de la première peau est effectué en utilisant un projecteur laser qui dessine les contours des nids d'abeilles pour guider un opérateur qui effectue un marquage manuellement au moyen d'un feutre en suivant le trait de lumière projeté par le projecteur laser. Cette technique présente de nombreux inconvénients. En particulier, la technique de marquage avec assistance laser exige une source éloignée de la peau pour libérer un espace suffisant pour permettre à l'opérateur d'intervenir. En outre, le marquage au moyen d'un feutre pose un problème de précision en raison de l'épaisseur du trait et de la difficulté pour l'opérateur de suivre exactement le trajet du rayon laser. Un but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif de marquage d'une surface d'une pièce selon un motif prédéterminé permettant d'améliorer la précision et la répétabilité du marquage. En vue de la réalisation de ce but, on propose selon l'invention, un procédé de marquage selon un motif prédéterminé d'une surface d'une pièce, le procédé comprenant l'étape de déposer directement une encre sur la surface de la pièce au moyen d'une tête d'impression se déplaçant selon le motif prédéterminé, et une étape préalable de calibrage de position de la tête d'impression avant chaque cycle de mise en oeuvre de la tête d'impression, selon un processus comprenant les étapes d'effectuer tout d'abord de façon automatique une vérification d'une position effective d'un point d'impression par rapport à un point de référence de la tête 3061076 2 d'impression, puis, si nécessaire une correction d'un écart entre le point d'impression effectif et le point de référence correspondant, et si nécessaire encore, une répétition automatique de ce processus autant de fois que cela est nécessaire pour que l'écart entre la position effective d'un point d'impression et le point de référence 5 correspondant soit inférieur à une valeur prédéterminée. La commande directe d'une tête d'impression permet d'obtenir une répétabilité satisfaisante. Toutefois lors des interventions fréquentes qui sont nécessaires pour le nettoyage et la maintenance d'une tête d'impression, le montage de la tête d'impression ne peut pas être effectué avec une précision satisfaisante. En 10 revanche, la combinaison selon l'invention d'une impression directe et d'un calibrage de la tête d'impression préalablement au lancement de chaque cycle de mise en oeuvre de la tête d'impression, permet d'obtenir la précision requise. A titre d'exemple, avec l'invention, la précision est passée de +/-2,75 mm à + /- 0,75 mm. 15 Selon une version avantageuse de l' invention, le calibrage de position de la tête d'impression comprend les étapes d'imprimer un signe avec la tête d'impression, de lire le signe obtenu, de comparer la position du signe obtenu avec une position de référence, et de déplacer la tête d'impression dans un sens visant à réduire un écart entre le signe obtenu et la position de référence. 20 Par ailleurs, la réalisation d'une impression au moyen d'une tête d'impression entrant en contact avec la surface à marquer pose le problème d'un risque de rayure de la surface lors d'un déplacement relatif de la tête d'impression par rapport à la surface à marquer. Mais l'utilisation d'une tête d'impression sans contact pose un problème 25 de balistique des gouttes d'encre, de rapidité de séchage de l'encre, qui doit être assez élevée pour éviter des risques de coulure, d'éclaboussure, des problèmes de contraste, ou un risque de migration de l'encre dans l'adhésif . Selon l'invention l'impression est de préférence réalisée avec une tête d'impression à jet d'encre disposée pour assurer une projection horizontale à une vitesse comprise entre 30 lOmm/s et 30mm/s , d'une encre ayant les caractéristiques suivantes : densité relative 0,70 à 0,90; non pigmentée ( noir seulement) ; temps de séchage inférieur à 3 sec. ; volatilité (p/p) 70 à 90%; taille des gouttes : 50 um à 70 um. En outre, pour permettre le marquage successif de la surface d'un lot de pièces, il est nécessaire de monter les pièces de façon amovible sur un support de 35 pièce Selon un autre aspect avantageux du procédé selon l'invention, entre le calibrage de position de la tête d'impression et le marquage de surface, le procédé 3061076 3 comporte une étape de vérification d'une position de la pièce par rapport à un référentiel comprenant un support de la tête d'impression. On s'assure ainsi d'une vérification complète du positionnement de la surface par rapport au référentiel fixe de la tête d'impression. 5 Selon encore un autre aspect avantageux de l'invention, le procédé comporte l'étape d'imprimer sur ladite surface des informations relatives à l'exploitation du marquage. Dans le cadre de la fabrication de panneaux sandwich, ces informations sont par exemple la référence des nids d'abeilles à coller sur la peau précuite, l'orientation de ces nids d'abeilles, et toute information qui peut être utile à 10 l'opérateur qui met en place les nids d'abeilles sur la peau précuite. Selon encore un autre aspect avantageux de l' invention, les informations relatives à l'exploitation du marquage sont utilisées pour vérifier des données propres à la qualité du marquage, par exemple la caméra servant au calibrage de la tête d'impression peut être utilisée pour lire les informations imprimées sur la peau et un traitement automatique par 15 imagerie permet alors de vérifier les données propres à la qualité du marquage comme par exemple, la netteté du marquage effectué,le contraste, la taille, la vérification des caractères utilisés qui dans certains cas sont indissociablement liés à la nationalité de l'opérateur.... De préférence, le procédé comporte une étape de déterminer par laser la 20 position de ladite surface dans un référentiel fixe, chaque détermination de position étant effectuée par une mesure en plusieurs points rapprochés, de préférence quatre, et établissement d'une moyenne sur les valeurs relevées pour chaque point de mesure. Ainsi on s'affranchit des problèmes de mesure liés à un état de surface irrégulier de la surface. 25 Selon un autre aspect de l'invention, celle-ci concerne un dispositif de marquage selon un motif prédéterminé d'une surface d'une pièce portée par un support de pièce, ce dispositif comportant une tête d'impression, un organe de calibrage de la tête d'impression, et un organe de commande automatique d'un calibrage au début de chaque cycle d'impression. De préférence de l'organe de 30 calibrage comporte une caméra portée par un support de la tête d'impression. De préférence encore, lorsque la surface à marquer est une face d'une pièce composite imprégnée d'une résine réticulable, le dispositif comporte une tête de réticulage disposée pour souffler de l'air chaud sur un côté de la pièce composite opposé à la tête d'impression. 35 Ainsi on peut réaliser simultanément le marquage et le réticulage, ce qui permet de raccourcir de façon importante le temps total de traitement nécessaire 3061076 4 pour la réalisation d'un panneau sandwich. A titre d'exemple, le temps d'un cycle de - marquage, de 120min a été ramené à 12min (le reste étant fait en temps masqué pendant le réticulage). De préférence, le support de la tête d'impression et le support de la tête de 5 réticulage sont commandés de façon que la tête d'impression soit toujours hors d'un flux d'air de la tête de réticulage. On évite ainsi de soumettre la tête d'impression à un flux d'air chaud qui nuirait gravement au fonctionnement de la tête d'impression. De préférence encore, le dispositif comporte un organe de vérification d'une position de ladite surface de la pièce par rapport au support de la pièce, et l'organe de 10 vérification de la position de la pièce par rapport au support de pièce est porté par un support de la tête de réticulage. De préférence, le dispositif comporte un organe de vérification d'une position de ladite surface par rapport à un référentiel fixe comprenant un support de la tête d'impression. De préférence, l'organe de vérification de la position de ladite surface par 15 rapport à un diférentiel fixe, est porté par un support de la tête de réticulage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré, non limitatif de l'invention, en référence aux figures ci-jointes parmi lesquelles : - La figure 1 est une vue en perspective schématique d'un dispositif de 20 marquage selon l'invention, - La figure 2 est une vue en perspective agrandie de la tête d'impression et de la caméra associée. En référence aux figures, le procédé et le dispositif selon l'invention sont destinés à réaliser un marquage selon un motif prédéterminé d'une surface à marquer d'une pièce 25 portée par un support de pièce. Ici La pièce est une peau 1 dont une face 2 constitue la surface à marquer. La peau 1 est fixée à un support de pièce 3 en forme de cadre porté par un chariot 4 fixé à des caissons 5 eux-mêmes fixés à une plate-forme 6 qui forme un référentiel pour un robot de marquage 7 d'une part et un robot de réticulage 8, ainsi qu'un pupitre 9. Le robot de marquage comprend une tête d'impression jet d'encre 10 qui est 30 démontable, et une caméra 11 qui est fixée selon un ancrage fixe qui est pérenne dans le référentiel précité. L'ensemble tête d'impression 10 - caméra 11 est porté par un caisson 17 convenablement monté en tête du robot de marquage 7 et relié à une unité de calcul et de commande 19 pour permettre des mouvements selon des directions verticales ou 35 horizontales symbolisées par des flèches en traits épais, de façon à pouvoir positionner la tête d'impression jet d'encre devant un point quelconque de la peau afin d'effectuer une projection horizontale d'encre sur la surface 2 de la peau 1. L'ensemble tête d'impression 10-caméra 11 est également configuré pour pouvoir être orienté vers le pupitre 9 qui fait partie du référentiel auxquels appartiennent le 3061076 5 robot de marquage d'une part et le robot de réticulage d'autre part. Le pupitre 9 porte une feuille 12 de la fiche suiveuse associée à la peau 1 montée sur le dispositif. Par ailleurs, le robot, 8 comporte une tête de réticulage 13 et un laser de vérification 14 convenablement reliés à l'unité de calcul et de commande 19. 5 Un cycle de marquage se déroule de la façon suivante : L'organe de commande 19 déclenche automatiquement un calibrage de la tête d'impression. L'ensemble tête d'impression 10 - caméra 11 est amené devant le pupitre 9 et est positionné en appliquant aux organes de manoeuvre de cet ensemble les 10 coordonnées d'un point de référence. A partir de ce point, l'ensemble est manoeuvré pour que la tête d'impression trace sur la feuille 12 une croix 15 en trait plein. Les coordonnées du point de référence sont ensuite appliquées à la caméra 11 qui, par construction, vient en regard d'un emplacement théorique fixe dans le référenciel du robot d'impression. L'écart entre le point central de la croix 15 et la croix fictive 16 15 représente la correction qui doit être appliquée au positionnement de la tête d'impression 10. Après application de la correction, une nouvelle vérification est effectuée dans une autre zone de la feuille 12, jusqu'à ce que l'écart soit inférieur à une valeur prédéterminée. 20 Une vérification du positionnement de la peau 1 dans le référentiel fixe des robots est ensuite effectuée au moyen du laser 14. De façon connue en soi, la détermination de position est effectuée en projetant un rayon laser sur la surface et en analysant le rayon en retour. Toutefois, dans le cas d'une peau composite réalisée à base de fibres de carbone tissées, à 25 égalité de distance et d'orientation de la portion de surface analysée, du fait du tissage de la fibre de carbone, les faisceaux laser ne sont pas toujours réfléchis de la même manière, ce qui dégrade la précision de la mesure effectuée. Selon l'invention, chaque détermination de position est effectuée par une mesure en plusieurs points rapprochés, de préférence quatre points distants de 1mm, et une moyenne est 30 effectuée sur les valeurs relevées pour chaque point de mesure. Le dispositif est alors prêt pour un marquage précis du contour des nids d'abeilles. La tête d'impression réalise sur la peau 1 une ligne de marquage 18. Au cours de ce marquage, la tête d'impression 10 et la camera 11 sont de utilisées non seulement pour réaliser le marquage, mais également pour imprimer 35 sur la feuille 12 des données de fabrication, ou pour effectuer des vérifications comme 3061076 6 indiqué ci-dessus. Une feuille 12 est associée à chaque cycle d'impression de sorte qu'une feuille 12 constitue une fiche de suivi associée à chaque peau 1. Simultanément au marquage, la tête de réticulage est actionnée pour effectuer un réticulage de la peau 1. 5 A ce propos on notera que la tête d'impression est prévue pour fonctionner correctement dans une plage de température de 5°C à 45°C, et la tête de réticulage produit un flux d'air à une température de 180°C. Afin d'éviter des défauts de fonctionnement de la tête d'impression, voire même sa destruction, le support de la tête d'impression et le support de la tête de réticulage sont commandés de façon 10 que la tête d'impression soit toujours hors d'un flux d'air de la tête de réticulage. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications. En particulier, bien que l'invention ait été décrite en relation avec un dispositif comportant un robot de marquage, et un robot de 15 réticulage, ce qui permet d'effectuer une partie du traçage en temps masqué, on peut mettre l'invention en oeuvre avec un seul robot, en transférant le cas échéant le laser14 sur le robot d'impression. REVENDICATIONS1. Procédé de marquage selon un motif prédéterminé d'une surface (2) d'une pièce (1), comprenant l'étape de déposer directement une encre sur la surface de la pièce au moyen d'une tête d'impression (10) se déplaçant selon le motif prédéterminé, caractérisé en ce qu'il comprend une étape préalable de calibrage de position de la tête d'impression avant chaque cycle de mise en oeuvre de la tête d'impression, selon un processus comprenant les étapes d'effectuer tout d'abord de façon automatique une vérification d'une position effective d'un point d'impression par rapport à un point de référence de la tête d'impression , puis, si nécessaire une correction d'un écart entre le point d'impression effectif et le point de référence correspondant, et si nécessaire encore, une répétition automatique de ce processus autant de fois que cela est nécessaire pour que l'écart entre la position effective d'un point d'impression et le point de référence correspondant soit inférieur à une valeur prédéterminée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calibrage de position de la tête d'impression comprend les étapes d'imprimer un signe (15) avec la tête d'impression, de lire le signe obtenu, de comparer la position du signe obtenu avec une position de référence (16), et de déplacer la tête d'impression dans un sens visant à réduire un écart entre le signe obtenu et la position de référence. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'impression est réalisée avec une tête d'impression à jet d'encre disposée pour assurer une projection horizontale à une vitesse comprise entre 10mm/s et 30mm/s , d'une encre ayant les caractéristiques suivantes : densité relative 0,70 à 0,90; non pigmentée ( noir seulement) ; temps de séchage inférieur à 3 sec. ; volatilité (p/p) 70 à 90%; taille des gouttes : 50 um à 70 um. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'entre le calibrage de position de la tête d'impression et le marquage de la surface, il comporte une étape de vérification d'une position de la pièce (1) par rapport à un reférentiel comprenant un support (7) de la tête d'impression. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape d'imprimer sur ladite surface des informations relatives à l'exploitation du marquage. 3061076 8 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les informations relatives à l'exploitation du marquage sont utilisées pour vérifier des données propres à la qualité du marquage. 7. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une étape 5 de déterminer par laser la position de ladite surface dans un référentiel fixe, chaque détermination de position étant effectuée par une mesure en plusieurs points rapprochés, de préférence quatre, et un établissement d'une moyenne sur les valeurs relevées pour chaque point de mesure. 8. Dispositif de marquage selon un motif prédéterminé d'une surface( 2) d'une 10 pièce (1) portée par un support de pièce (3) ce dispositif comportant une tête d'impression (10), caractérisé en ce qu'il comporte un organe de calibrage (11) de la tête d'impression, et un organe de commande automatique (19) d'un calibrage au début de chaque cycle d'impression. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'organe de calibrage 15 comporte une caméra (11) portée par un support (7) de la tête d'impression. 10. Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que la surface à marquer est une face d'une pièce composite ( 1) imprégnée de résine réticulable, et en ce que le dispositif comporte une tête de réticulage ( 13) disposée pour souffler de l'air chaud sur un côté de la pièce composite opposé à la tête 20 d'impression. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le support de la tête d'impression (10) et le support de la tête de réticulage (13) sont commandés de façon que la tête d'impression soit toujours hors d'un flux d'air de la tête de réticulage. 25 12. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de vérification (14) d'une position de ladite surface par rapport à un référentiel fixe comprenant un support (7) de la tête d'impression 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'organe de vérification (14) de la position de ladite surface par rapport à un diférentiel 30 fixe, est porté par un support (8) de la tête de réticulage.