SYSTEME AUTOMATISE A ROBOT SUSPENDU POUR LE TRAITEMENT DE SURFACES, EN PARTICULIER D'AVIONS

Actuellement, dans l'industrie aéronautique, les traitements de surface sur les avions sont réalisés manuellement, moyennant des systèmes d'accès en hauteur, des ressources matérielles et humaines, ainsi que des systèmes de protection adéquats. Le besoin en résulte de réaliser des traitements de surface par voie automatisée sur un maximum de la surface de l'avion. Alors que l'invention a été conçue particulièrement pour la mise en peinture d'un avion il est entendu que le système de la présente invention peut être appliqué à d'autres traitements de surface et à d'autres véhicules ou objets à grande surface. Les différents processus de traitement de surface sont par exemple l'application de peinture, le ponçage, le polissage et le décapage. Le traitement de peinture sera effectué à une certaine distance et sans contact direct avec la surface de l'avion alors que les traitements de ponçage, de décapage et de polissage seront effectués en mode de contact contrôlé avec le fuselage de l'avion.

Le but de la présente invention est de fournir un système automatisé de traitement de surface permettant une réduction des risques corporels et des travaux manuels en environnement difficile, une augmentation de la qualité, c'est-à-dire pour le traitement de mise en peinture une réduction d'application de couches de peinture trop épaisses pouvant augmenter le poids de l'avion, une précision des travaux, c'est-à-dire une meilleure répétitivité un gain de temps et une réduction de consommables (peintures) .

Pour obtenir ces avantages la présente invention fournit un système de traitement automatisé de surface d'un objet, par exemple d'un avion, comportant un porteur d'un robot de traitement, ce porteur se composant d'un pont roulant mobile dans une direction horizontale X, un chariot mobile sur le

pont roulant dans une direction horizontale Y perpendiculaire par rapport à la direction X, et un mât télescopique porté par le chariot et s 'étendant vers le bas de celui-ci ;

un robot de traitement à plusieurs axes de liberté porté par le mât à son extrémité inférieure en vue d'être déplacé par le mât dans une direction Z perpendiculaire au plan horizontal comportant les directions X et Y, le robot portant un moyen pour traiter ladite surface de l'objet précité ;

un moyen de commande du porteur et un moyen de commande du robot ; et

un équipement de positionnement et de pilotage du porteur et du robot, comportant :

un système de gestion;

des moyens pour détecter la position d'un point de référence du robot et la position d'au moins un point de référence de l'objet dont la surface est à traiter dans un système de référence des trois axes X, Y, Z mutuellement perpendiculaires ; et

des moyens pour communiquer la position détectée du point de référence du robot et du point de référence de l'objet dont la surface est à traiter au moyen de commande du porteur et au système de gestion;

le système de gestion pilotant le moyen de commande du porteur et le moyen de commande du robot en fonction de la position détectée du point de référence du robot et de la position détectée du point de référence de l'objet ainsi qu'en fonction de la forme de la surface à traiter à stocker dans le système de gestion en vue de commander les mouvements du porteur dans les directions X, Y et Z ainsi que les mouvements du robot autour desdits axes de liberté.

Pour le traitement (mise en peinture) de la surface d'un avion le déroulement du traitement s'effectue comme suit :

Dans une phase d'indexation, l'avion est mis en position dans un espace de mesure et de traitement dans un hangar et différents points de repère spécifiques sont saisis.

L'utilisateur sélectionne dans une banque de données du système de gestion le type d'avion concerné, ainsi que d'autres paramètres à définir, et démarre le traitement.

Le traitement s'effectue automatiquement selon différents procédés préprogrammés, pour la peinture par exemple, en continu sans assèchement de la peinture appliquée pendant l'application.

Un maximum de la surface de l'avion est traitée par le système automatisé, mais il est clair, et il devra être accepté, que des endroits difficilement accessibles par le système automatique devront être repris manuellement.

Un poste de commande, de gestion et de supervision va réaliser la commande automatique du processus de traitement et affichera les données évolutives du système.

Le robot peut être monté en suspension en-dessous de l'embase du mât télescopique ou bien posé sur la surface supérieure d'une plateforme fixée à l'embase du mât télescopique .

Le chariot portant le robot peut être échangé par un chariot pourvu d'une plateforme de maintenance, ou de préférence uniquement une plateforme avec le robot se trouvant à l'extrémité inférieure du dernier segment du mât peut être remplacée par une plateforme de maintenance.

Le système pour détecter la position du robot et de l'avion dont la surface est à traiter est de préférence un système GPS, notamment un système GPS d'intérieur (IGPS) comportant des transmetteurs montés en hauteur sur des colonnes fixes portées directement par le sol du hangar

(c'est-à-dire indépendant de la construction du hangar), des récepteurs embarqués sur le porteur en vue de détecter la position d'un point de référence à la base inférieure du

robot dans le système des axes X-X, Y-Y et Z-Z, et des récepteurs à fixer en des endroits remarquables de l'avion en vue de détecter le type de l'avion concerné, sa position dans le hangar tout en tenant compte du fléchissement et de l'inclinaison des ailes et de la queue de l'avion sous l'effet de la pesanteur. Les récepteurs du porteur et de l'avion communiquent avec le système de gestion et les moyens de commande du porteur par émetteurs et récepteurs W-LAN, et la communication entre le système de gestion stationnaire et les moyens de commande embarqués du porteur et du robot est réalisé par un système Ethernet et les modems W-LAN.

Les formes 3D de plusieurs avions peuvent être stockées dans la base de données du système de gestion. L'opérateur choisit la forme 3D de l'avion dont la surface est à traiter et le moyen de détection en coopération avec le moyen de gestion détermine la correspondance entre le modèle 3D choisi et l'avion placé dans le hangar sur l'aire de mesure et de traitement .

L'invention concerne aussi un procédé pour traiter une surface d'un objet, par exemple d'avion ou d'un autre véhicule à grande surface par le système de traitement.

L'invention sera maintenant expliquée en plus grand détail en référence aux dessins annexés sur lesquels :

La figure 1 représente le porteur avec robot suspendu et le moyen de détection de la position du robot.

La figure 2 représente le porteur avec robot posé sur une plateforme fixe à l'embase du mât télescopique, et le moyen de détection de la position du robot.

Les figures 3A à 3D représentent l'échange d'un chariot robot par un chariot à plateforme de maintenance.

Les figures 3E à 3H représentent l'échange d'une plateforme-robot par une plateforme de maintenance.

Les figures 4A à 4D montrent un système de guidage à galets des segments du mât télescopique .

La figure 5 représente un test pour analyser les effets de balancement du mât télescopique.

La figure 6 montre l'équipement spécifique embarqué sur le mât et au sol pour application de peinture.

La figure 7 montre le système suivant l'invention avec le moyen de détection de la position par suiveur-laser pour une installation à deux porteurs .

La figure 8 montre le système selon l'invention avec le moyen de détection de position par un système IGPS pour une installation à deux porteurs .

La figure 9 est une vue en plan de la couverture de la surface à mesurer par le système IGPS, sur l'exemple de l'airbus A380.

La figure 10 est une vue de face du système de l'invention montrant la couverture angulaire verticale sur l'exemple de l'airbus A380.

Les figures HA à HC montrent un moyen de protection pour les surfaces actives des transmetteurs fixes et des récepteurs embarqués sur le porteur.

Les figures 12A et 12B montrent le mât télescopique avec récepteurs IGPS et un HUB de communication W-LAN.

La figure 13 montre en vue en plan un avion se trouvant sur la surface de mesure avec les receveurs GPS avion fixés à l'avion en des points remarquables.

La figure 14 représente une unité GPS-avion à fixer sur l' avion .

La figure 15 montre un ordinateur du système de gestion et un récepteur W-LAN.

La figure 16 montre le principe de gestion, de supervision et de commande.

La figure 17 montre les composants du système de gestion, de supervision et de commande.

La figure 18 montre le développement des programmes de traitement .

La figure 19 montre le principe de compensation du fléchissement .

Les figures 2OA et 2OB montrent le montage rotatif du mât.

Tel que représenté sur les figures 1 et 2, le système selon l'invention comporte un porteur P avec un robot 10, représentant le robot grands espaces (LSOR-Large Scale Overhead Robot) , installé dans un hangar (non-représenté) .

Le porteur P comporte un pont roulant suspendu 18 mobile le long de rails 20 (mouvement de translation horizontal dans la direction de l'axe X-X), un chariot 16 mobile le long du pont roulant 18 (mouvement de direction horizontale en direction de l'axe horizontal Y-Y perpendiculaire à l'axe X-X) et un mât vertical télescopique 14 (mouvement de levage en direction de l'axe vertical Z-Z perpendiculaire au plan défini par les axes X-X et Y-Y. Le mât télescopique 14 est fixé en-dessous du chariot 16 et comporte dans ce mode d'exécution trois éléments télescopiques . Le mât télescopique 14 est actionné par un treuil de levage motorisé (non-représenté) . Le mât 14 peut tourner autour de l'axe vertical Z-Z. Cette rotation est actionnée par un entraînement motorisé, tel que représenté sur les figures 2OA et 2OB. Le chariot 16 et le pont roulant 18 sont actionnés par des mécanismes de déplacement motorisés

(non-représentés) commandés par le moyen de commande du porteur représenté schématiquement par 18a. Le robot 10 est un robot polaire industriel à six degrés de liberté fixé dans le mode d'exécution de la figure 1 à la surface inférieure d'une plateforme d'équipement 12 attachée à l'embase

(extrémité inférieure) du mât télescopique 14. Selon le mode d'exécution de la figure 2 le robot est porté par ou monté sur la surface supérieure de la plateforme d'équipement 12. La plateforme d'équipement 12 porte aussi le système d'approvisionnement de consommables, tels que les réservoirs de peinture, la pompe d'approvisionnement 70 du pistolet ou de l' applicateur 10a du robot et le moyen de commande 74 du robot 10 (voir figure 6) .

L'équipement de positionnement comporte un système 22 pour détecter la position du robot 10. Ce moyen de détection 22 comporte un ou plusieurs moyens de repérage stationnaires 24 et un ou plusieurs moyens de repérage 25 embarqués sur le mât 14 et portés par un élément télescopique inférieur du mât 14, comme sera encore expliqué ci-après en plus grand détail. Les moyens de repérage stationnaires 24 sont disposés à poste fixe dans le hangar et sont montés en hauteur sur des colonnes rigides 26, à faible balancement, de préférence, solidaires du sol S du hangar, mais indépendantes de la construction de celui-ci.

Selon les modes d'exécution des figures 1 et 2, quatre colonnes rigides 26 pour quatre moyens de repérage stationnaires 24 sont prévus mais dépendant du type du moyen de détection et de la grandeur de la surface ou espace à mesurer un nombre inférieur ou plus élevé de colonnes 26 avec moyens de repérage 24 peut être prévu. Selon le mode d'exécution des figures 1 et 2, les moyens de repérage stationnaires 24 sont des transmetteurs IGPS et les moyens de repérage embarqués 25 sont des récepteurs IGPS. Au moins deux transmetteurs 24 et un récepteur 25 peuvent suffire.

Un équipement stationnaire 30 à décrire ci-après se trouve sur le sol du hangar.

Le chariot 16 avec le mât télescopique 14 et le robot 10 peuvent être interchangés par un autre chariot, par exemple un chariot à plateforme de maintenance, et une station d'attente et d'échange est prévue pour le chariot 16 avec mât télescopique 14 et pour l'autre chariot à côté de l'un des

rails du pont roulant 18. L'échange est effectué comme représenté sur les figures 3A, 3B, 3C et 3D. En figure 3A le pont roulant 18 avec le chariot robot 16 se trouve devant la station d'attente chariot robot 32 et un chariot avec plateforme de maintenance 34 se trouve sur une station d'attente 36 du chariot avec plateforme de maintenance 34. En figure 3B le chariot robot 16 est passé sur la station d'attente 32 du chariot robot. En figure 3C le pont roulant s'est déplacé devant la station d'attente 36 du chariot avec plateforme de maintenance et en figure 3D le chariot avec plateforme de maintenance 34 s'est déplacé sur le pont roulant 18.

Cependant selon un mode d'exécution préféré le robot 10, ou la plateforme d'équipement 12 avec le robot 10, est interchangeable par une plateforme de maintenance, et une station d'attente et d'échange est prévue pour le robot et pour la plateforme de maintenance. L'échange est effectué comme représenté sur les figures 3E, 3F, 3G et 3H. En figure 3E le pont roulant 18 avec le chariot 16 et la plateforme d'équipements 12 avec le robot 10 se trouve devant la station d'attente robot 32' et une plateforme de maintenance 34' se trouve sur une station d'attente 36' de la plateforme de maintenance 34'. En figure 3F le chariot 16 est passé sur la station d'attente 32' du robot et la plateforme d'équipements 12 avec le robot 10 est déconnectée (connexions mécaniques, électriques et pneumatiques) et est déposée en station d'attente robot 32'. En figure 3G le pont roulant avec chariot et mât télescopique s'est déplacé sur la station d'attente 36' de la plateforme de maintenance et la plateforme de maintenance est connectée au mât (connexions mécaniques, électriques et pneumatiques) et est soulevée par le mât. En figure 3H le chariot avec le mât et avec la plateforme ont quittés la station d'attente 36' de la plateforme de maintenance. Dans ce mode d'exécution, le mât est monté pour rotation autour de l'axe vertical Z-Z, comme décrit ci-avant.

Le mât télescopique 14 est muni de moyens de guidage à galets fixes GF et galets précontraints GP pour garantir la stabilité pendant les phases d'accélération des mouvements du porteur P ainsi que pendant celles du robot 10. Ce moyen de guidage à galets est représenté sur les figures 4A à 4D. La figure 4A montre deux segments 14' et 14'' du mât télescopique 14 avec deux galets précontraints GP sur l'un des côtés (en haut) du mât télescopique 14 et deux galets fixes GF sur l'autre côté (en bas) du mât télescopique 14. La figure 4B représente les deux sections 14' et 14'' du mât télescopique de la figure 4A en coupe transversale et montre que deux côtés adjacents du mât 14 sont pourvus de deux galets précontraints GP et les deux autres côtés adjacents du mât 14 sont pourvus chacun de deux galets fixes GF. Un galet fixe GF est représenté schématiquement sur la figure 4D et la figure 4C représente schématiquement un galet précontraint GP porté par un levier pivotant 38 sollicité par des rondelles Belleville 40 pour forcer le galet GP en engagement avec l'un des segments du mât télescopique 14. Chaque galet fixe GF est opposé par un galet précontraint GP.

Le porteur P peut être pourvu d'un mécanisme de rotation du mât 14 autour de l'axe vertical Z-Z. Un tel mécanisme de rotation doit être prévu dans le cas du robot posé (figure 2) et dans le cas du mode d'échange selon les figures 3E à 3H, mais n'est pas nécessaire pour le mode d'exécution de la figure 1 à robot suspendu et le mode d'échange des figures 3A à 3D. Le mécanisme de rotation est représenté sur les figures 2OA et 2OB et comporte une couronne d'orientation ayant un anneau denté supérieur rotatif 151 et un anneau inférieur stationnaire 152 ainsi que des corps de roulement 157 disposées entre les deux anneaux. Le mât 14 est monté par des éléments de fixation 150 à un support de fixation 153 porté par l'anneau supérieur 151. Un autre support 156 est prévu entre l'anneau inférieur 152 de la couronne d'orientation et un support 155 solidaire du chariot 16. L'anneau denté supérieur 151 est entraîné par un pignon 154 commandé par un moteur (non-représenté) .

Quand le robot 10 va effectuer ses mouvements d'application ou de traitement, le mât télescopique 14 va entrer en balancement. Des tests peuvent être effectués pour analyser ces effets de balancement et ont pour but d'évaluer la fréquence de résonance du système. Cette fréquence de résonance sera évitée d'office par le moyen de commande. Un tel test est représenté sur la figure 5 qui représente le mât télescopique 14 avec la plateforme 12 fixée à l'extrémité inférieure du mât 14. Cette plateforme 12 porte les équipements 40 embarqués sur le porteur ainsi que le robot porté 10 pourvu du moyen de traitement 10a. Représentée sur cette figure 5 est aussi une partie du treuil de levage vertical du mât télescopique 14, comportant un câble de levage 42 placé autour d'une ou plusieurs poulies de renvoie 44 montées sur le côté supérieur de la plateforme 12. Ce câble de levage 42 est enroulé sur un tambour de câble motorisé porté par le chariot 16. En fonctionnement, si le robot 10 effectue des mouvements dans le sens de la double flèche F le robot 10 effectue des mouvements de balancement détecté au moyen d'un pointeur de mesure 46 par rapport à un plan gradué 48. Un ordinateur 50 commande le test.

Pour un traitement de mise en peinture le robot 10 sera du type robot de peinture est sera de préférence conçu pour une orientation tournée vers le bas . Un modèle approprié pour le robot est le modèle IRB 540 long (longueur du bras de 1.620 mm) fabriqué par la société ABB, F-95310 Saint-Ouen- l'Aumône. Le mouvement de rotation limité autour de l'axe vertical du robot 10 devrait être placé de façon à pouvoir réaliser tous les mouvements nécessaires au processus de mise en peinture. Parce que le robot est une unité connue dans la technique antérieure il n'est pas nécessaire de le décrire ici en plus grand détail.

L'équipement spécifique pour l'application de peinture est représenté sur la figure 6 et comporte une station de stockage de peinture au sol, c'est-à-dire les réservoirs de peinture 60 et un moyen de distribution de la peinture vers le porteur comportant une unité de pompage P, une unité de

distribution automatique 62 et un dispositif de couplage automatique 64 ainsi qu'une station de purge 66. Ces moyens 60, 62, 64 et 66 ainsi que l'unité de pompage P sont aussi représentés par les équipements stationnaires 30 indiqués schématiquement sur les figures 1 et 2.

Embarquée sur le mât télescopique 14 est une station de stockage comportant plusieurs pots de peinture 68, une unité de distribution 78 de la peinture vers les pots 68 et une pompe d'alimentation 70 de la peinture des pots 68 vers le robot d'application 10. Une unité de commande 74 du robot 10 est aussi montée sur la plateforme d'équipement 12. Selon la figure 6 le robot 10 est un robot suspendu du mode d' exécution de la figure 1.

Les traitements de ponçage, de décapage et de polissage seront effectués en contact mécanique contrôlés avec le fuselage de l'avion. Pour la mise en peinture le robot sera adapté pour le processus de traitement et sera muni d'un équipement supplémentaire (non-représenté) de contrôle de maintien de distance entre l' applicateur 10a du robot et le fuselage de l'avion.

Le positionnement initial sera réalisé de préférence par un système GPS d'intérieur (IGPS) qui sera décrit en plus grand détail ci-après. L'approche de l' applicateur 10a vers le fuselage et l'évolution de l' applicateur 10a au-dessus du fuselage pendant le traitement sera en permanence contrôlé et corrigé par le contrôle de maintien de distance. Le contrôle de maintien de distance sera réalisé par des capteurs à contact mécanique ou des capteurs sans contact (non- représentés) , par exemple à lumière ou à ultrason, le mieux adapté selon le processus. Le capteur envoie un signal de distance, entre le capteur et l'objet, au moyen de commande 74 du robot, et aussi à un moyen de commande du porteur 18a (figures 1, 2, 16, 17) qui fait arrêter tous les mouvements robot et porteur si la distance détectée par le capteur est inférieure à un minimum prédéterminée.

Les propriétés du moyen de détection de position, de supervision et de commande seront maintenant expliquées en plus grand détail en référence aux figures 7 à 16.

Selon les modes d'exécution des figures 1 et 2, l'équipement de détection et de positionnement comporte plusieurs (quatre) récepteurs 25 IGPS embarqué sur le mât télescopique 14 (voir aussi figure 12) en vue de donner les coordonnées actuelles du point de référence "B" du centre de l'embase du mât télescopique 14 (extrémité inférieure du mât) dans les trois directions X, Y et Z, en référence à plusieurs

(quatre) stations à poste fixe dans le hangar, complètement déconnectées de la structure du bâtiment. Ces stations à poste fixe sont les colonnes 26 solidaires du sol S en béton du hangar, qui portent les transmetteurs 24. Ainsi, le positionnement sera absolument indépendant de toute flexion ou déformation des structures portantes du bâtiment ou du hangar, c'est-à-dire indépendant du mouvement du bâtiment (charge de neige, vent, etc.) qui ne sont pas prévisibles.

La précision de positionnement répétitive du point de référence B de l'embase du mât télescopique 14 devra être inférieure ou égale à plus ou moins 20 mm dans les trois directions X, Y, Z par rapport à un point de référence au sol .

Le système de détection de positionnement prévoit l'utilisation d'équipement de haute technicité, issu de la métrologie .

Selon un autre mode d'exécution, représenté sur figure 7, le système de détection et de positionnement comporte un système "suiveur-laser" de la société Leica Geosystèms CH- 5035 Unterentfelden. Ce système est représenté sur la figure 7 qui montre deux porteurs Pl et P2 disposés dans le hangar l'un à côté de l'autre et équipés chacun d'un robot suspendu 10i, IO2. Le système de la figure 7 comporte un transmetteur- émetteur rayon laser 80 monté en hauteur sur une colonne 82 portée directement par le sol S du bâtiment ou du hangar et donc indépendante de la structure du bâtiment.

Ce transmetteur-émetteur 80 est une unité à lumière visible ou infrarouge à poste fixe, qui "poursuit" visuellement un réflecteur de position 84 (au lieu des récepteurs IGPS) fixé sur la partie inférieure du mât télescopique 14. Un autre transmetteur-émetteur 80 et un réflecteur 84 sont prévus pour le porteur P2. Ce système issu de la géodésie est d'une très haute précision de mesure (inférieure à 1 mm) mais un contact visuel direct doit toujours être prévu entre le transmetteur- émetteur 80 et le réflecteur 84 et il est nécessaire de prévoir pour chaque porteur Pl et P2 un transmetteur-émetteur 80 à poste fixe et un réflecteur 84 fixé sur le mât télescopique. La reprise du réflecteur 84 après perte de contact visuel exige beaucoup de manipulation en mode manuel. En outre, la distance de fonctionnement maximale de 30 m est relativement faible.

Considérant maintenant le mode d'exécution de la figure 8, deux porteurs Pl et P2 sont aussi représentés disposés côte-à-côte et pourvus chacun d'un robot 10-1, respectivement 10-2. Ce système de détection est un système en optique lumière visible ou infrarouge de la société ARC Second, Dulles, VA 20166, EUA, désigné, "Indoor GPS Metrology System". Il s'agit d'une émulation d'un GPS orbital en optique infrarouge. Plusieurs transmetteurs 24 à une voie balaient l'espace et envoient des signaux codés et plusieurs récepteurs 25 sont embarqués sur le mât télescopique 14-1, respectivement 14-2. Un récepteur embarqué 25 reçoit les signaux d'au moins deux transmetteurs 24 et détermine la position dans les directions X, Y et Z. Selon le mode d'exécution de la figure 8 sept transmetteurs 24 sont prévus et chaque mât 14-1, 14-2 est pourvu de quatre récepteurs 25

(seulement trois récepteurs 25 pour chaque mât étant visibles sur la figure 8, le quatrième se trouvant derrière le mât) .

Un autre nombre de transmetteurs et de récepteurs peut être prévu, si nécessaire. La disposition des récepteurs 25 par rapport au mât télescopique 14 sera décrit en plus grand détail ci-après en référence à la figure 12. Un ou plusieurs, par exemple deux récepteurs 25a peuvent être fixés à des emplacements Ri et R2 au sol S pour vérifier si les

transmetteurs stationnaires 24 se trouvent toujours à la position désirée ou nominale, voir aussi la description de la figure 14.

Par rapport au système à laser-suiveur selon la figure 7 le mode d'exécution de la figure 8 a l'avantage de travailler avec plusieurs transmetteurs 24 et de fonctionner jusqu'à

80 m de distance. Au cas où il y a une obstruction du faisceau, un récepteur 25 utilise un autre transmetteur 24.

Le système utilise les mêmes transmetteurs 24 pour plusieurs récepteurs 25 d'un mât 14 ou de plusieurs mâts 14i, 14 ₂ . Il est noté que dans la figure 8 seulement quelques liaisons optiques ont été représentées pour ne pas trop charger la figure .

La disposition des récepteurs 25 embarqués sur le mât 14 sera maintenant décrite en plus grand détail en référence aux figures 12A et 12B. La figure 12A montre le mât télescopique 14 en élévation et la figure 12B est une vue en coupe transversale du mât télescopique 14 dans la direction des flèches 12B - 12B de la figure 12A. Comme représenté sur ces figures, un cadre de support 90 en forme des U est monté sur l'élément inférieur du mât télescopique 14 au-dessus de la plateforme d'équipement 12 avec les pots de peinture 68, la pompe 70 et la commande 74 du robot 10. Ce cadre de support 90 porte les quatre récepteurs 25. Deux de ces récepteurs 25 sont situés aux extrémités libres des deux bras opposés du cadre de support 90 et les deux autres récepteurs 25 sont situés aux coins entre deux côtés adjacents du cadre de support 90. Le cadre de support 90 porte également une unité de communication (HUB de communication) 92 avec antenne radio-fréquence 94 de communication W-LAN avec le système de gestion et le système de commande du porteur 18a sur les figures 1 et 2 (voir aussi figures 16 et 17) . Les récepteurs 25 embarqués sur le mât 14 sont électriquement connectés à l'unité de communication 92 et servent à localiser dans l'espace de mesure le point logique du centre de l'embase (extrémité inférieure du mât télescopique 14). Cette position est appelée position B (point de base) . Le système de

détection va utiliser les coordonnées des quatre récepteurs 25 et calculer les coordonnées de la position B en utilisant les décalages correspondants DX, DY et DZ dans la direction des axes X, Y et Z . Cette position est livrée en temps réel et sert à positionner les trois axes du porteur P. Le système GPS d'intérieur, désigné IGPS, de la société ARC Second comporte les IGPS transmetteur 25 et les IGPS-récepteurs comportant deux types de récepteurs IGPS, c'est-à-dire les récepteurs 25 décrits ci-avant embarqués sur le mât télescopique 14 et désignés RGR, et les récepteurs ou capteurs GPS de l'avion, en abréviation AGR (voir figures 13 et 14) à monter sur l'avion, et qui seront décrits ci-après en plus grand détail. Le système IGPS avec les IGPS- transmetteurs 25 et les IGPS-récepteurs du type RGR et AGR constituent les moyens pour détecter la position du robot et la position de l'objet (de l'avion) dont la surface est à traiter.

Les IGPS-transmetteurs 25 sont disposés, tel que déjà décrits ci-avant, à poste fixe dans le hangar et seront montées en hauteur sur les colonnes rigides 26 à faible balancement, de préférence en béton, solidaires du sol du hangar. Le principe de fonctionnement des moyens de détection, basé sur la localisation géométrique, implique le fait que pour chaque point dans l'espace à mesurer, il y ait un contact visuel avec au moins deux IGPS-transmetteurs 24.

Tel que décrit ci-avant, les récepteurs RGR 25 pour la localisation du point de référence de l'embase du mât télescopique 14 ou du robot 10 (point de référence B) sont embarqués sur le mât 14. Les récepteurs AGR représentés sur la figure 13 sont placés sur l'avion en des points remarquables, en principe le nez, les ailes et la queue. La figure 9 montre la disposition des transmetteurs-IGPS 24 dans l'espace du hangar sur l'exemple de l'airbus A380. La couverture pour l'airbus A380 nécessite sept transmetteurs IGPS 24 disposés en forme de cadre autour de l'espace à mesurer, le nombre de transmetteurs 24 peut varier en

fonction de la taille de l'avion et donc de l'espace à mesurer.

La figure 10 est une vue de face représentant la couverture angulaire verticale sur l'exemple de l'airbus A380. Cette figure montre que les transmetteurs IGPS 24 se trouvent à une hauteur de 13 mètres au-dessus du sol S pour avoir une couverture optimale de l'espace à mesurer pour l'exemple de l'airbus A380.

Pour éviter que la peinture se dépose sur les surfaces actives des transmetteurs 24 et récepteurs 25 (RGR) , l'élément actif de chaque transmetteur 24 et de chaque récepteur 25 est protégé par un dispositif ou un moyen à film transparent transporté, dont un exemple est représenté sur les figures HA, HB et HC. Comme représenté sur la figure HA, ce système de protection de l'élément actif ou capteur 100 du transmetteur 24 respectivement du récepteur 25 comporte un boîtier 102 sous pression d'air comprimé sur lequel un cylindre rotatif en verre 104 est monté et qui entoure l'élément actif 100. Une bobine de déroulement 106 et une bobine d'enroulement 108 sont logés en rotation à l'intérieur du boîtier 102. Entre la bobine de déroulement 106 et la bobine d'enroulement 108 le film transporté 110 passe par une ouverture de sortie / d'entrée du boîtier et il est disposé autour du cylindre rotatif en verre 104 se trouvant devant l'ouverture précitée. Le film transparent transporté 110 engage le cylindre rotatif 104 sur un angle d'action α représenté sur la figure 13a. Entre les bobines 106 et 108 et le cylindre rotatif 104 des galets de renvoi 112 sont prévus pour augmenter l'angle d'action α. Le transport du film 110 de la bobine 106 vers la bobine 108 est réglé au moyen d'un signal d'encrassement qui commande un moteur d'entraînement (non-représenté) de la bobine d'enroulement 108. La pressurisation du boîtier 102 empêche l'entrée de contaminants dans le boîtier 102. De cette façon le film transparent 110 est constamment renouvelé sur le cylindre 104 en verre et lorsque le film contaminé se trouve sur la bobine 108 et la bobine 106 est vide, elle est

replacée. Sur les figures HB et HC le film transparent n'est pas représenté.

Quand l'avion est positionné dans le hangar sur la surface de mesure et de traitement une phase de repérage de points remarquables est nécessaire pour localiser exactement l'avion dans l'espace de mesure. Les récepteurs AGR cités ci- avant sont placés sur ces points remarquables de l'avion, c'est-à-dire le nez, la queue, l'extrémité de l'aile gauche et de l'aile droite et sur une position intermédiaire de l'aile gauche et de l'aile droite entre le fuselage et les extrémités libres des ailes. Ces récepteurs AGR sont désignés AGRl nez, AGR2 queue, AGR3 aile droite extérieure, AGR4 aile droite intérieure, AGR5 aile gauche extérieure et AGR6 aile gauche intérieure sur la figure 19. Pour un petit avion les récepteurs AGR4 et AGR6 peuvent être éliminés . Les récepteurs AGR doivent être enlevés avant la mise en peinture et n'ont pas besoin d'un moyen de protection.

Les points de référence ou les point remarquables de l'avion sont repérés en cinq degrés de liberté ou de repérage, c'est-à-dire en direction des axes X, Y et Z et aussi les angles d'inclinaison A et B par rapport aux axes horizontaux Y et X sont repérés (voir figure 14) et communiqués au système de gestion, qui sera décrit ci-après en plus grand détail.

Le système de gestion utilise ces valeurs de référence détectées pour, (A) vérifier la concordance entre le modèle de l'avion choisi par l'opérateur et le type réel d'avion placé dans l'espace de mesure, (B) référencer à l'aide d'au moins trois points, c'est-à-dire AGRl nez, 1αGR2 queue et 1αGR3 aile droite extérieure, les axes principales et points de référence de l'avion avec le modèle choisi, et (C) saisir les variation en hauteur au niveau des ailes et de la queue en fonction de la flèche réelle des différentes extrémités sous gravitation terrestre.

Comme représenté sur la figure 14 chaque unité AGR est composé d'un récepteur optique 120 porté par un support

mécanique 122 ayant un moyen de fixation 123 de l'unité AGR sur l'avion. Le support porte aussi un logement pour batteries 124, un système de localisation 126 (unité ou HUB de communication) connecté au capteur ou récepteur optique 120 et une antenne radio-fréquence 128 W-LAN pour la communication avec le système de gestion et avec le moyen de commande 18a du porteur P.

Comme décrit ci-avant en rapport avec la figure 8 au moins un récepteur, par exemple deux récepteurs 25a, peuvent être fixés à des emplacements Ri et R2 au sol S pour vérifier la position des transmetteurs stationnaires 24. A cet effet deux récepteurs AGR peuvent être utilisés à fixer par l'intermédiaire d'un adaptateur 123a (figure 14) à une plaque de support 123h encastrée dans la chape en béton du sol S de sorte que la surface supérieure de la plaque de support 123h soit à fleur avec la surface supérieure de la chape en béton. L'adaptateur 123a est pourvu de deux plaques opposées dont l'une est à attacher par des fixations vissables 123d au moyen de fixation 123 de l'unité AGR et l'autre plaque opposée est à attacher par des fixations vissables 123g à la plaque de support 123h encastrée dans la chape en béton. En plus, les plaques opposées de l'adaptateur 123a sont munies de cônes de centrage 123b et 123e venant se loger dans des forages coniques 123f de la plaque de support 123h et des forages coniques 123c du moyen de fixation 123. Dans des intervalles de maintenance réguliers à définir un AGR est placé à l'emplacement Ri et un autre AGR est placé à l'emplacement R2. Une procédure de vérification est lancée sur le système de gestion en vue de vérifier les déviations en X, Y, Z potentielles de tous les transmetteurs 24. Le système de gestion donne un message d'alarme si une ou plusieurs déviations sont trop importantes. L'opérateur pourra en l'occurrence passer une procédure d'initialisation du système de positionnement pour réinitialiser le système. Pour cela il n'a pas besoin de mouvoir les transmetteurs 24. A la fin de la procédure de vérification les deux AGRs sont enlevés de leurs positions respectives Ri et R2.

II est aussi mentionné que pour le repérage d'un objet à symétrie polaire, c'est-à-dire un objet de forme sphérique, dans l'espace de traitement à mesurer, il suffit de fixer un seul récepteur à l'objet dont la surface est à traiter.

Généralement, pour des objets ayant une ou plusieurs parties en surplomb, par exemple la queue du fuselage et les ailes d'un avion, il faut fixer un ou plusieurs récepteurs à ces parties en surplomb ou en porte à faux, dépendant de la longueur des parties en surplomb ou en porte à faux, en vue détecter de saisir le fléchissement de ces parties en surplomb ou en porte à faux sous l'état de pesanteur par rapport à l'état d'apesanteur de la forme 3D stockée dans la base de données du système de gestion.

Au lieu d'utiliser un capteur 120 à cinq degrés de liberté il est aussi possible de prévoir un capteur à six degrés de liberté pour repérer la position de l'objet dans la direction des trois axes X, Y et Z et aussi la position angulaire autour de ces trois axes.

Il reste encore à mentionner que pour le mode d'exécution à laser selon la figure 7 le repérage des point remarquables de l'objet, par exemple de l'avion, un réflecteur, généralement identique au réflecteur 84 de la figure 7, est pris en main et il est ensuite mis en contact optique avec le transmetteur-émetteur 80, en présentant le réflecteur 84 devant l'optique du transmetteur-émetteur 80.

Ensuite, sans perdre son contact optique, le réflecteur 84 est porté vers l'un des points remarquables de l'objet ou de l'avion et il est fixé à ce point remarquable. L'on procède ainsi pour tous les autres point remarquables à saisir, de l'objet ou de l'avion. Les coordonnées X, Y, Z du ou des points remarquables de l'objet et du point de référence du robot sont envoyées par le ou les transmetteurs-émetteurs 80 au système de gestion et au moyen de commande du robot.

L'équipement stationnaire au sol du système de positionnement et de commande comporte un récepteur W-LAN 130 avec station de charge pour les RGR et les AGR et un système

de gestion comportant un ordinateur 140, comme représenté sur la figure 15.

La figure 16 représente la configuration logique du système de gestion de supervision et de commande. Sur la figure 16 l'équipement stationnaire se trouvant au sol est représenté au-dessus de la ligne horizontale pointillée et les équipements embarqués sur le porteur P et le mât télescopique 14 se trouvent en-dessous de cette ligne pointillée .

L'opérateur a l'autorité sur le système de supervision, le système de gestion robot-studio avec la base de données, la station de peinture et de purge et la télécommande radio porteur. Dans la base de données la forme 3D de la surface à traiter est stockée. La forme 3D de plusieurs objets, par exemple avions à traiter, peut être stocké, parmi lesquels l'opérateur peut choisir la forme de l'objet à traiter.

Un réseau Ethernet stationnaire et un réseau Ethernet embarqué assurent la communication par Modems W-LAN entre l'équipement stationnaire (système de supervision, système de gestion et station de peinture et de purge) et l'équipement embarqué sur le porteur (moyen de commande porteur) , console opérateur robot, moyen de commande robot. Le moyen de commande porteur actionne le porteur (moteurs - non- représentés - du pont roulant, du chariot et du treuil de levage) et le moyen de commande robot actionne le robot

(moteurs - non-représentés - du robot) et contrôle l'alimentation de la peinture embarquée vers le pistolet du robot. La télécommande radio porteur peut commander les moyens de commande porteur 18a par l'intermédiaire d'un récepteur radio. Egalement représenté sur la figure 16 sont les transmetteurs IGPS et les récepteurs RGR embarqués sur le mât télescopique ainsi que les récepteurs AGR portés par l'avion. Finalement, un système d' anti-collision est actionne traité par le moyen de commande porteur 18a.

Les deux réseaux Ethernet sont connectés entre eux via les deux Modems W-LAN. Tous les éléments connectés sur l'ensemble de ces deux réseaux (supervision, système de gestion, station de purge, moyens de commande porteur, console porteur, console robot et moyens de commande robot) peuvent communiquer librement entre eux.

Les liaisons logiques et leur fonction de principe qui existent sur l'ensemble du réseau Ethernet sont:

• système de supervision - moyens de commande porteur: (pour la supervision du porteur)

• système de gestion - moyens de commande porteur: (pour l'envoi des ordres de mouvement porteur)

• système de gestion - moyens de commande robot: (pour l'envoi des programmes robot)

• moyens de commande porteur - station de peinture et de purge: (pour l'échange de signaux lors de l'accès à la station)

• moyens de commande robot- station de peinture et de purge: (pour l'échange de signaux lors de l'accès à la station)

• moyens de commande porteur - moyens de commande robot : (pour les échanges de signaux entre les mouvements porteur et les mouvements robot)

• console opérateur porteur - moyens de commande porteur: (pour les paramétrages du porteur) .

Le moyen de commande porteur 18a est constitué de préférence par un automate programmable, tel que l'automate

Siemens Simatic S7 qui utilise l'équipement de positionnement

(transmetteur IGPS, récepteurs RGR et AGR) pour piloter le mouvement dans les directions X, Y et Z . Le moyen de commande

18a sera piloté par le système de gestion hiérarchiquement

superposé via l'interface Ethernet. Le système de gestion envoie par l'interface Ethernet des ordres de mouvement. Un ordre de mouvement comporte en principe les coordonnés des points de destination. Pour un ordre de mouvement le porteur effectuera un mouvement de forme rectiligne dans l'espace pour mouvoir le point de référence de l'embase du mât télescopique (position B) de l'emplacement actuel vers le nouvel emplacement de destination. Le moyen de commande peut informer le système de gestion à tout moment de l'emplacement actuel. La console opérateur porteur servira pour la maintenance, c'est-à-dire pour la saisie de mouvements en un mode semi-automatique (à décrire ci-après) du porteur et pour l'affichage des messages d'alarme du porteur.

La télécommande radio porteur est équipée de boutons poussoirs nécessaires pour le pilotage en mode manuel (à décrire ci-après) des trois axes du porteur ainsi que d'un bouton d'arrêt d'urgence. Un commutateur à clé servira de fonction de confirmation en mode maintenance (à décrire ci- après) .

Le moyen de commande du robot d'application est embarqué sur le porteur et l'interface vers le système de gestion est effectué au moyen de la liaison Ethernet. Une liaison entre les commandes du robot et du porteur sera réalisée par bus de terrain et par signaux libres de potentiel. Cette liaison communiquera ainsi les informations de commande et de verrouillage entre les deux unités .

Comme cité ci-avant, les modèles 3D et paramètres de différents types d'objet, c'est-à-dire d'avions à traiter, se trouvent dans la base de données stockées dans le système de gestion, basé sur le logiciel robot-studio. L'opérateur entre les données nécessaires et démarre le processus de mise en peinture à partir du système de gestion. Le système de gestion génère les ordres de mouvement vers les moyens de commande du porteur pour traiter les différents secteurs de la surface totale. Les mouvements sont effectués par le porteur et acquittés au système de gestion après avoir été effectués . Les secteurs de surface peuvent être traités par

le robot pendant l'arrêt ou pendant le mouvement du porteur. Le système de gestion envoie les ordres de mouvement et programmes de peinture aux moyens de commande du robot. Le robot effectue le traitement de surface donné. L'état des mouvements et éventuels défauts des équipements sont affichés et gérés en permanence dans le système de supervision qui est constamment en connexion avec les différents moyens de commande. La gestion et la coordination entre les mouvements du porteur et ceux du robot est réalisée dans le système de gestion, c'est-à-dire :

mise en référence du modèle 3D par rapport à l'avion réel en recevant les positions des points remarquables des AGR,

génération des segments de mouvement pour le porteur,

génération des ordres d'application de peinture,

génération des mouvements de réapprovisionnement de la peinture à la station de peinture stationnaire, et

génération des mouvements de purge vers la station de purge stationnaire.

Les interfaces utilisateur sont le système de supervision (supervision de l'installation), le système de gestion robot-studio (opération sur le processus de peinture) , la radio-commande du porteur (opération en mode manuel du porteur) , la console embarquée du robot (paramétrages robot) , et la console embarquée de la commande du porteur (paramétrage porteur) .

La figure 17 montre les composants du système de gestion et de commande pour un exemple avec deux robots (LSORl et LSOR2) . Selon cette figure, l'équipement de gestion et de commande comporte (1) le logiciel de supervision avec l'interface graphique utilisateur pour l'opération et pour la supervision, (2) le logiciel robot-studio avec les modèles 3D et les programmes robot, (3) l'ensemble d'équipement de télécommunication radio fréquence et (4) l'ensemble des

transmetteurs IGPS stationnaires . Chacun des robots LSORl et LSOR2 est composé (1) de quatre capteurs RGR, du HUB récepteur et de l'unité de communication, (2) de la commande robot avec contrôle d'axes et commande peinture et l'unité de communication, et (3) de la commande porteur avec unité d'entraînement et capteurs et unité de communication.

En outre, l'équipement de gestion et de commande comporte les six récepteurs AGR avec capteurs à cinq degrés de liberté, le HUB récepteur et l'unité de communication.

Le développement des programmes de traitement pour un avion donné sera maintenant expliqué en référence aux figures 18 et 19.

En premier lieu, le modèle 3D de l'avion est entré dans le logiciel robot-studio. Le modèle 3D a été conçu par le constructeur de l'avion sous l'état d'apesanteur de l'avion, donc sans effets de gravitation lors du stationnement dans le hangar, donc sans aucun effet de fléchissement sur les différentes extrémités de l'avion.

La surface à traiter (voir figure 18) est ensuite logiquement découpée en différents secteurs selon la surface maximale possible à traiter à partir d'un emplacement fixe du robot devant le secteur.

Pour chaque secteur cet emplacement fixe, qui est le point d'origine correspondant au point B de l'embase du robot est repéré et mémorisé dans le système de gestion.

Pour chaque secteur, le programme robot représentant le chemin à suivre par l' applicateur sur la surface du secteur, est développé en 3D sur le logiciel robot-studio du système de gestion. Cela donne un programme robot et un origine par secteur.

Les programmes robot ainsi développés et les points d'origine correspondants, ainsi que la suite des secteurs à traiter sont mis en base de données dans le système de gestion. L'ensemble de ces données représente le programme de

traitement pour le modèle d'avion donné. Différents modèles d'avion, ou d'objets à traiter, pourront être stockés dans la base de données .

Pour les extrémités de l'avion (aile, queue) il y aura un fléchissement, en majorité orienté vers le bas, provoqué par l'attraction terrestre, et comme représenté sur la figure

19. Ce fléchissement est mesuré à l'aide des récepteurs AGR fixés sur l'avion. Les récepteurs AGR donnent les informations de déplacement des points remarquables relativement au modèle 3D théorique de l'avion.

Un récepteur AGR placé en extrémité donne le point dans le système d'axes X, Y, Z et l'angle réel de l'emplacement du récepteur AGR. Les décalages, relatifs au modèle 3D qui en résultent, position dans le système d'axes X-Y-Z et angles, sont utilisés pour déplacer et pour tourner logiquement dans l'espace l'origine les différents secteurs de façon à compenser la déformation.

Le système de traitement selon l'invention a plusieurs modes de fonctionnement, c'est-à-dire un mode automatique, un mode semi-automatique, un mode manuel et un mode maintenance.

En mode automatique, les ordres de mouvement du porteur et du robot sont générés par le système de gestion. Les moyens de commande effectuent les mouvements automatiquement et acquittent les mouvements par message approprié au système de gestion. Le mode automatique est le mode de production. Pour le traitement d'un avion en mode automatique l'avion est entré dans le hangar le plus précisément possible par rapport à des marquages au sol et l'avion est préparé pour le traitement. Les receveurs AGR sont placés sur les points remarquables de l'avion. Le type d'avion à traiter est saisi sur le système de gestion et la phase de repérage et de vérification est effectuée. Ensuite les récepteurs AGR de l'avion sont enlevés et le traitement est déclenché et effectué .

En mode semi-automatique les ordres de mouvement du porteur sont générés en un par un par l'opérateur à partir de la console opérateur embarquée ou à partir du système de supervision au sol. Le système de commande du porteur effectue le mouvement automatiquement et s'arrête. Le mode semi-automatique n'est pas un mode de production et sert à la maintenance et au réglage.

En mode manuel le porteur est accessible à partir de l'émetteur radio fréquence, les mouvements sont effectués en mode maintenu. Les sécurités anti-collision sont actives, le mode manuel n'est pas un mode de production et sert à la maintenance et au réglage.

Le mode maintenance est réservé aux personnes de la maintenance. Les mouvements sont effectués en mode maintenu. L' anti-collision et certaines autres fonctions de sécurité ne sont pas actives. Le mode maintenance n'est pas un mode de production.

Alternativement, le système de repérage à rayon laser ou GPS peut être remplacé par un système ou moyen radio- repérage. Un tel système radio-repérage fonctionne en principe et en termes d'éléments et de disposition des éléments comme le moyen GPS d'intérieur. Les éléments stationnaires du moyen radio-repérage sont fixés sur les supports 26, tout comme les éléments 24 du moyen IGPS. Les éléments mobiles du moyen radio-repérage sont fixés sur le mât 14 aux endroits où sont fixés les éléments 25 du moyen IGPS et sur l'objet aux points remarquables comme les AGR du moyen IGPS. Par contre, d'un point de vue fonctionnel, les éléments stationnaires du moyen radio-repérage représentent les récepteurs et les éléments mobiles embarqués sur le mât et à fixer à l'objet, du moyen radio-repérage, représentent les transmetteurs. L'ensemble des récepteurs stationnaires, reliés entre eux et avec le système de gestion et le moyen de commande du porteur P par l'interface de transmission de données, délivrent les coordonnées en X, Y, Z des différents transmetteurs mobiles au système de gestion et au moyen de commande du porteur P. Le système radio-repérage doit avoir

au moins un transmetteur embarqué sur le mât et au moins quatre récepteurs stationnaires .