Par Kelly Davis, Matrox Imaging

La technologie de Matrox Imaging participe actuellement à l'essai et à l'évaluation d'un projet considérable de recherche & développement mené par Airbus UK. L'ordinateur industriel Matrox 4Sight constitue un composant essentiel du système d'imagerie et de détection mis en œuvre dans le cadre du projet d'assemblage automatisé du caisson de voilure (AWBA).

Le projet AWBA a vu le jour en 1995 dans le but de réduire les coûts d'étude et de construction, ainsi que le délai de commercialisation, en améliorant les performances du produit et par conséquent en conservant l'avantage concurrentiel d'Airbus. Il existe de nombreux motifs de recherche dans le domaine de l'assemblage automatisé des caissons de voilure : hormis la nécessité d'améliorer continuellement la technologie d'assemblage des voilures, il existe une dépendance aux processus manuels et aux gabarits et équipements dédiés.

Airbus UK, société opérationnelle depuis le 1er janvier 2001, est responsable de l'étude et de l'assemblage des ailes, ainsi que de la fourniture des composants de train d'atterrissage, pour la famille des appareils Airbus dont la gamme s'étend du A318 de 107 places au A340-600 d'une capacité de 380 passagers. Des composants supplémentaires sont conçus et fabriqués sur les autres sites opérationnels d'Airbus en France, en Allemagne et en Espagne.

Pendant la première phase du projet AWBA, quatre démonstrateurs individuels ont été développés pour mieux appréhender la manipulation, le paramétrage et le positionnement du robot, le forage automatisé du panneau de revêtement aux semelles de nervures, le positionnement, la mise en forme et la fixation du panneau de revêtement d'aile, et le contrôle du processus. L'objectif de la deuxième phase du projet , phase dont le coût s'élève à 5 millions de livres (AWBA II) et qui est en cours depuis deux ans, consiste à faire preuve de souplesse dans la fabrication en intégrant ces technologies à un démonstrateur de cellule d'assemblage automatisé unique de 8,5 mètres de haut.

AWBA II est un partenariat entre sept sociétés basées au Royaume-Uni, chacune d'entre elles étant responsable de l'étude, de la fabrication et de l'évaluation de différents éléments constituant le démonstrateur de cellule. Le centre de technologie avancée de BAE SYSTEMS situé à Filton (Bristol) est responsable de la fourniture des systèmes d'imagerie et de détection nécessaires aux opérations réalisées en conjonction avec deux systèmes robotiques utilisés dans le démonstrateur de cellule. Les systèmes d'imagerie et de détection visent à apporter aux futurs systèmes d'assemblage automatique la souplesse d'adaptation aux différentes structures.

Au mois de septembre 2000, AWBA II a mis en œuvre deux ordinateurs industriels intégrés Matrox 4Sight pour fournir un guidage de haute précision au robot interne - conçu par RTS Advanced Robotics - et au robot externe, conçu par le centre de technologie avancée de BAE SYSTEMS et élaboré sur la base d'un robot Kuka.

Le 4Sight-II est un sous-système autonome qui intègre des E/S d'acquisition, de traitement, de réseau et d'usage général. Son habillage durci et ses dimensions modestes (20,5 x 18 x 7,4 cm environ), ont fait du 4Sight le choix idéal pour l'application AWBA, ainsi que le déclare M. Raj Mistry, Responsable du groupe d'étude.

« Le système 4Sight nous offre une solution de traitement d'image largement intégrée et compacte, suffisamment rapide et puissante pour nos besoins. Grâce à son concept sur base PC104, le système est directement extensible à l'aide du matériel d'automatisation industrielle requis, » ajoute-t-il.

Directement monté sur les robots (voir l'image ci-dessous) pour éviter un bruit électromagnétique excessif sur le câblage de la caméra, le 4Sight et les caméras ADIMEC TMX10 qui lui sont associées sont utilisés dans les deux principales tâches de traitement d'image exigées par le démonstrateur de cellule du projet AWBA II. La première tâche implique un traitement d'image destiné à localiser le système de robot externe pour le forage de la semelle de nervure, du longeron et de l'assemblage du revêtement.

« Nous utilisons deux caméras connectées à un boîtier 4Sight pour identifier chaque extrémité du profil de la semelle de nervure, » explique M. Mistry. « Les lectures des détecteurs de portée de quatre lasers sont également entrées dans le 4Sight par l'intermédiaire de DeviceNet. Ces informations sont ensuite associées au profil extrait par le système à double caméra pour déterminer - en espace 3D - la position complète et l'orientation de la semelle de nervure avant forage. »

La deuxième tâche implique d'analyser l'image pour localiser le système robotisé interne, qui exécute l'estampage (ou pliage) du rivet inséré ou du boulon de « tirage », d'un diamètre de 5/16 de pouce et place ensuite un collier sur ce rivet estampé.

« Cette opération utilise également deux caméras - mais dans fois sous forme de système de stéréo-vision dans lequel les deux caméras observent le même rivet inséré. Ceci nous permet de calculer l'orientation du boulon et de son extrémité - toujours en espace 3D - permettant ainsi au robot interne de s'y arrimer, » expose M. Mistry.

Les deux systèmes exécutent des logiciels maison sur mesure ainsi que la bibliothèque d'imagerie de Matrox (MIL-Lite) - une bibliothèque de développement de haut niveau offrant un ensemble complet de fonctions destinées à l'acquisition, le transfert et le contrôle de l'affichage des images. Le détecteur interne utilise l'extraction d'impulsion pour identifier la masse du boulon, alors que le détecteur externe utilise l'extraction de bordure pour identifier les éléments principaux du profil de la semelle de nervure.

« Ces systèmes d'imagerie et de détection apportent aux robots la précision et le guidage supplémentaires nécessaires à la construction aéronautique », indique M. Mistry. « Plus spécifiquement, c'est la précision du robot par rapport à la nervure qui nécessite une amélioration obtenue par l'intermédiaire du détecteur de vision. »

Au mois d'avril 2000, la cellule du démonstrateur avait déjà permis de faire la preuve du concept de mise en forme des panneaux de revêtement d'aile ainsi que de ses capacités de manipulation et de positionnement d'une nervure d'aile longue de six mètres, rapidement et en toute sécurité. Toutes les opérations du démonstrateur de cellule du projet AWBA sont actuellement en cours d'évaluation afin d'en mesurer le coût, la précision et la qualité répétable par comparaison avec les méthodes d'assemblage manuel. Airbus UK évalue également les implications d'augmentation d'échelle, l'impact sur l'aérodynamique et les systèmes ainsi que les aspects relatifs à la santé et à la sécurité.

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