Étalonnage de robots industriels à l'aide d'un système portable de photogrammétrie

Le présent travail a pour objectif de valider la pertinence de l’utilisation d’un appareil de photogrammétrie portable dans le domaine de l’étalonnage de robots industriels. L’appareil à l’étude est le système MaxSHOT 3D de Creaform. L’étalonnage est un procédé permettant l’identification d’un modèle géométrique ou non géométrique. Celui-ci permet d’améliorer le contrôle d’un robot afin d’augmenter sa précision de positionnement. Ce mémoire présente le processus d’étalonnage non géométrique d’un robot de petite taille, le LR Mate 200iC de la compagnie FANUC. À des fins de comparaison, la procédure d’étalonnage est adaptée pour considérer un deuxième appareil de mesures 3D, soit le Laser Tracker ION de la compagnie FARO. Ce dernier est aussi utilisé pour construire une banque de validation d’environ 1000 configurations. Les efforts sont d’abord dirigés vers la modélisation du robot à l’étude. Des modèles cinématiques direct et inverse sont présentés respectant le standard de Denavit-Hartenberg modifié (DHM). L’algorithme de Newton-Euler est utilisé pour ajouter une considération non géométrique qui estime les articulations telles des ressorts de torsion. Dans un volet subséquent, l’appareil de photogrammétrie portable et le laser de poursuite sont présentés. Les fonctionnements de ces deux systèmes diamétralement opposés à plusieurs niveaux sont comparés. En effet, le système de photogrammétrie portable est abordable (environ 27 000 $CA), simple d’utilisation et permet l’observation d’une scène. Par contre, il nécessite que les objets à mesurer soient immobiles, requiert un grand nombre de manipulations et n’est pas autonome. En contrepartie, le laser de poursuite permet de mesurer des trajectoires en continu et permet l’automatisation du processus d’acquisition. Néanmoins, l’appareil est très dispendieux (100 000$ CA et plus), ne permet la mesure que d’un seul point à la fois et est sensible aux conditions de l’environnement (température, vibrations, courants d’air, etc.). En prenant compte des contraintes des deux appareils, un algorithme générant des configurations partiellement aléatoires est utilisé pour préparer un bassin de 1000 configurations du robot. L’algorithme s’assure que l’orientation de l’effecteur permet l’acquisition de données par les deux appareils de mesure pour chaque configuration proposée. Dans la phase suivante, une sélection par indice d’observabilité est utilisée afin de déterminer les meilleures configurations à utiliser pour l’identification des paramètres du robot. Le nombre de configurations sélectionnées est de 34, laissant les 966 autres configurations disponibles pour la phase de validation. Le dernier volet du mémoire présente la procédure d’identification de paramètres du robot par la méthode des moindres carrés. Les modèles identifiés sont présentés et leurs performances sont validées. Lorsque les données acquises à partir du MaxSHOT 3D sont utilisées, la précision de positionnement obtenue est de 0.469 mm, tandis qu’elle est de 0.365 mm en utilisant les données du Laser Tracker ION. Néanmoins, comme les mesures utilisées en validation sont issues du laser de poursuite, un biais favorise ce dernier. Pour cette raison et la proximité qui existe entre la précision obtenue avec les deux appareils, il est conclu que relativement à la précision absolue, les deux appareils sont similaires. Il est toutefois suggéré de prendre en compte toutes les autres caractéristiques de chaque appareil, car leur intégration possède des défis bien différents