D’abord, pour bien saisir ces affirmations, il importe de comprendre ce qu’est la simulation 3D et à quelle fin elle peut être utilisée. La simulation 3D est une visualisation animée du comportement de la cellule robotique sur ordinateur. Le simulateur 3D est l’outil logiciel qui permet d’assembler et de tester l’environnement de production avant sa mise en marche.
Par le passé, la conception des cellules robotiques était faite uniquement à partir des logiciels de CAO . Le designer positionnait le robot au meilleur de sa connaissance sans pouvoir tester les programmes robots. Une fois le système robotisé en place, nous nous retrouvions souvent avec des robots qui n’avaient pas la capacité d’atteindre la pièce correctement. La simulation permet entre autres d’éviter ces problèmes en offrant la possibilité de tester les programmes robots virtuellement avant qu’il ne soit trop tard. La simulation vient donc influencer la modélisation de la cellule.
Plusieurs outils de simulation 3D existent sur le marché.
Avant d’arrêter son choix, il est important de bien définir l’objectif visé, car tous les simulateurs n’offrent pas les mêmes avantages.
Afin de vous aider dans votre démarche, voyons maintenant plus en détail les avantages que peut offrir la simulation 3D.
Les avantages :
1. Environnement de simulation 3D
Le simulateur rend possible la modélisation et la planification de la cellule robotique complète en 3D. Le simulateur comporte généralement une ou plusieurs librairies de robots. Une fois les modèles CAO de l’environnement de la cellule robotique importés, il permet de sélectionner et de tester le robot qui a la bonne portée pour l’application désirée. C’est-à-dire que le simulateur peut littéralement être utilisé pour essayer un robot. Dans le cas où le robot n’est pas en mesure d’atteindre certains points, un autre robot de plus longue portée peut être sélectionné dans la librairie et se superposer à celui qui ne fonctionne pas. Les programmes peuvent être transférés au nouveau robot et poursuivre le développement.
2. Mise en service plus rapide
Le simulateur rend possible la programmation hors ligne de robots par opposition à la programmation en mode point à point. Par le passé, les robots ne se programmaient qu’en mode point à point, c’est-à-dire que le robot devait être déplacé avec la manette de programmation à chaque position où il devait passer pour que la position puisse être enregistrée. Cela avait premièrement pour effet d’arrêter la production pour l’enseignement des trajectoires robots (ce qui peut prendre de plusieurs heures à plusieurs jours). Deuxièmement, la programmation devait être réalisée seulement lorsque toutes les pièces étaient fabriquées et installées dans leurs gabarits de maintien. Avec la simulation 3D, la programmation robot peut être réalisée complètement dans l’environnement virtuel en temps masqué par rapport à la fabrication et l’installation. De plus, dans la plupart des simulateurs, il est beaucoup plus rapide et précis de déplacer le robot qu’avec la manette de programmation en mode point à point. Il en résulte des gains de temps de mise en route importants.
3. Calcul du retour sur investissement
Un des points importants d’un simulateur 3D est la capacité de calculer le temps de cycle nécessaire à l’application. Suite à la programmation hors ligne des robots et avant même de commencer le design mécanique, nous pouvons estimer en combien de temps le retour sur investissement sera possible. Le logiciel de simulation doit être choisi en fonction de la précision du temps de cycle désiré.
4. Réduction des risques
La simulation 3D permet de réduire les risques entourant la programmation et la mise en production d’un système robotique. Un robot industriel est un équipement qui peut se déplacer jusqu’à 7 m/s. Une erreur dans la programmation peut donc avoir des conséquences catastrophiques. En simulation, le robot virtuel peut passer à travers le modèle 3D sans conséquence. De plus, plusieurs logiciels permettent de détecter les collisions ce qui minimise les risques lors de l’implantation.
5. Planification du cycle de vie et collaboration
Peu importe ce qu’on fait pour avoir du succès, il est important de bien planifier les projets. Le simulateur 3D est l’outil idéal pour faire ce travail en robotique. Il permet de valider la faisabilité cinématique du concept en impliquant toutes les personnes concernées, même à distance. En effet, plusieurs de ces logiciels offrent la possibilité de générer un programme permettant de visualiser et d’interagir en 3D avec la cellule en opération sans disposer du logiciel de simulation sur l’ordinateur hôte. De plus, la cellule modélisée peut être réutilisée tout au long du cycle de vie des robots réels qui la composent pour programmer de nouvelles pièces ou même changer la vocation de la cellule.
6. Optimisation des programmes et précision
La simulation 3D permet aussi de raccourcir de façon importante l’optimisation des trajectoires robot. L’optimisation est très souvent utilisée pour ajuster la translation et l’orientation des positions robots. Il existe une grande différence entre le temps nécessaire pour optimiser un point et une trajectoire complète. Le simulateur 3D permet d’ajuster les positions très rapidement tout en étant précis. Certains simulateurs permettent aussi d’effectuer cette tâche sur une série de positions ou de trajectoires à la fois. La simulation 3D permet surtout de visualiser les trajectoires robots dans l’espace, ce qui simplifie grandement la tâche de programmation et d’optimisation.
7. D’autres avantages possibles
Il y a une foule d’autres avantages qui peuvent se retrouver dans un simulateur 3D. Il peut comporter un contrôleur virtuel, un boitier de commande virtuelle (intéressant pour la formation du personnel), un éditeur de programme en ligne, un simulateur d’entrées/sorties et un simulateur de mécanismes. Il peut également offrir la possibilité d’automatiser certaines tâches et de développer de la programmation robot paramétrique en fonction de la géométrie des pièces.
Malgré les avantages de la simulation 3D, la grande majorité des programmes robots sont encore aujourd’hui enseignés en mode point à point. L’industrie tarde à utiliser cette technologie qui a pourtant fait ses preuves. Vous comprenez mieux maintenant pourquoi nous affirmons que la simulation 3D doit être le point de départ pour un projet robotique à succès!
Jérôme Pouliot, ing.
Centre de Robotique et de Vision Industrielles
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