Le cobot soutient le soudeur, mais ne le remplace pas

L'optimisation consiste à jouer avec la configuration, au sens propre comme au sens figuré

Les cobots de soudage présentent un intérêt particulier pour le secteur de la métallurgie. Non seulement parce que l'homme et la machine peuvent travailler côte à côte en toute sécurité, mais aussi parce qu'ils sont relativement faciles à programmer et évolutifs. La combinaison des capacités avancées des machines et de l'ingéniosité humaine rend les processus plus dynamiques et plus efficaces. Toutefois, les soudeurs - en particulier les plus anciens - ont besoin de temps pour s'habituer à la collaboration. Bien que la perception évolue de la méfiance à l'appréciation.

Largement applicable

L'importance croissante des cobots dans l'industrie de transformation et de fabrication n'est pas seulement due au fait qu'ils peuvent travailler en toute sécurité avec/aux côtés des personnes, mais aussi à leur simplicité de programmation. L'industrie métallurgique n'est pas en reste: les cobots y sont utilisés pour le contrôle de la qualité et les mesures, le chargement et le déchargement des machines et des techniques telles que la découpe, l'ébavurage et le soudage, entre autres.

Leur flexibilité par rapport aux ordres de production changeants les rend particulièrement intéressants pour le secteur métallurgique, tout comme le fait que le hardware et le software soient faciles à adapter et à développer (concept évolutif). Avant d'y revenir plus en détail, nous allons d'abord faire un petit rappel sur la cobotique.

Cobotique

La cobotique - contraction de 'robotique collaborative' - est un domaine technologique qui a émergé de l'union des forces entre des disciplines telles que:

• l'interaction humain-robot (HRI), un domaine qui étudie comment les humains et les robots peuvent travailler ensemble de manière efficace et sûre, en se concentrant sur l'ergonomie, la sécurité et la communication;
• l'informatique/l'intelligence artificielle, pour permettre aux cobots de 'comprendre' leur environnement et d'agir de manière adaptative grâce aux logiciels, à l'apprentissage automatique et à la vision par ordinateur;
• la mécatronique - une combinaison d'ingénierie mécanique, d'électronique et d'informatique - qui permet de construire des machines intelligentes capables de se déplacer et de réagir avec précision
• la robotique, pour le développement des composants mécaniques et électroniques tels que les actionneurs, les moteurs et les pinces;
• la technologie des capteurs, qui vise à détecter l'environnement à l'aide de capteurs d'image, de distance et/ou de force, dans le but d'assurer une interaction sûre entre l'homme et la machine.

Cadre

Les robots sont généralement adaptés aux processus caractérisés par des volumes et des vitesses élevés, c'est-à-dire à caractère hautement répétitif. Les cobots sont conçus pour (pouvoir) fonctionner en toute sécurité à proximité des humains. La combinaison des capacités avancées des machines et de l'ingéniosité humaine rend les processus plus dynamiques et plus efficaces.

En principe, les robots et les cobots de soudage effectuent le même travail:

• effectuer des opérations de soudage en utilisant des techniques telles que le soudage MIG/MAG, TIG, plasma, laser par points et à l'arc;
• trouver et suivre le cordon de soudure;
• alléger le travail physique du soudeur et augmenter la productivité;
• automatiser le processus de soudage afin d'améliorer/optimiser son efficacité, sa qualité, son rendement et sa reproductibilité.

Ainsi, bien que le travail soit similaire, le cadre et les conditions dans lesquels il s'effectue sont clairement différents; voir le tableau.

Programmation

Dans le cas d'un robot de soudage, la structure du programme détermine quand et comment l'action doit être exécutée. Le robot exécute ces actions de manière autonome et aveugle, sans interaction ni ajustement au cours du processus (comportement hardcoded).

Avec un cobot de soudage, en revanche, l'équipement de soudage est contrôlé de telle sorte qu'il n'est pas en mode follow-up 'automatique. Le cobot peut réagir de manière adaptative si nécessaire, par exemple grâce au forcefeedback. L'idée ici est d'utiliser un rétrocontrôle sensible à la force pour pouvoir déterminer en permanence la force ou la pression exercée sur le cobot.

Ce feedback peut être utilisé pour

• introduire des positions de soudage littéralement à la main (hand-guided), en 'modelant' le cobot dans la position correcte;
• scanner la position d'un produit à la demande, c'est-à-dire examiner/scanner l'objet (la surface), souvent à l'aide de capteurs tactiles ou sensibles à la force;
• prévenir les dommages ou les blessures en cas de contact inattendu.

Ce retour d'information aide le cobot à souder avec plus de précision, de cohérence et de sécurité, en particulier dans les situations où la position de la pièce ou du cordon de soudure n'est pas connue avec précision.

Les soudeurs ont besoin de temps pour s'habituer à travailler avec une machine, mais cette coopération finit presque toujours par s'avérer fructueuse

Facilité d'utilisation

Les cobots de soudage - généralement des systèmes prêts à l'emploi - sont capables d'effectuer des mouvements répétitifs précis grâce à des paramètres prédéfinis et optimisés. Comme il n'est pas nécessaire d'avoir des compétences avancées en programmation, l'appareil est également accessible au personnel non technique.

Le logiciel intuitif permet à l'opérateur de créer rapidement de nouveaux programmes de soudage: il peut guider manuellement le cobot de soudage à travers la trajectoire de soudage souhaitée, puis enregistrer les positions et/ou les mouvements en appuyant sur un bouton (single button teaching). Cette rapidité de changement est particulièrement importante pour les petits lots et réduit les temps d'arrêt.

Un cobot de soudage est généralement plus petit, plus léger et plus mobile qu'un robot de soudage traditionnel. Par conséquent, il peut être facilement déplacé vers différents postes de travail. Aucune installation/fondation fixe n'est nécessaire et aucun périmètre de protection (clôture ou construction de cage) n'est requis. En outre, l'espace au sol requis est relativement faible.

L'intégration dans des lignes de production existantes est également possible sans modifications majeures. Grâce à leur mobilité, les cobots peuvent être utilisés à différents postes de travail, contrairement aux robots de soudage. Ils sont donc idéaux pour les conditions changeant rapidement et les gros travaux de soudage.

Entretien des filtres
Les filtres protègent les composants sensibles tels que les capteurs et les lentilles contre les particules fines et agressives, y compris les métaux et les produits chimiques générés pendant le processus de soudage. Toutefois, au cours de ce processus, ils peuvent être endommagés et/ou saturés. Une erreur fréquente consiste à sous-estimer l'ampleur et la rapidité de ce phénomène.

Un entretien périodique permet d'éviter les problèmes:
- inspection visuelle pour détecter toute contamination (poussière, meulage de métal, particules de fumées de soudage), tout dommage (fissures, fuites dans le boîtier du filtre) et tout signe de saturation (décoloration foncée, obstructions);
- nettoyage des filtres grossiers ou des préfiltres (tous les filtres ne sont pas adaptés à cet usage; certains doivent être remplacés immédiatement), élimination de la poussière et des particules de soudure à l'air comprimé (si le fabricant l'autorise) ou à l'aide d'un aspirateur équipé du filtre industriel approprié;
- vérifier le débit d'air et la capacité d'extraction: un débit d'air réduit indique souvent que le filtre est saturé ou obstrué.

Le remplacement est généralement basé sur le nombre d'heures de fonctionnement (spécifications du fabricant) ou sur la mesure de la pression différentielle: de nombreux robots de soudage sont aujourd'hui équipés d'un capteur intégré pour mesurer la chute de pression à travers le filtre.

Innovations

Face à une demande croissante, des efforts actifs sont déployés pour fournir une offre adéquate au niveau de la technique et de l'ampleur. Il s'agit parfois d'une nouveauté, parfois d'une amélioration d'un concept déjà existant.

Fonctions de sécurité avancées

Exemples:

• task-adjusted speed dynamique, régulation flexible de la vitesse en fonction des conditions de la tâche (réduction du risque d'erreurs/accidents);
• détection de collision en temps réel, détection et reconnaissance en temps réel d'une collision inattendue ou d'un moment de contact avec un objet, une personne ou une machine;
• géofencing et contrôle d'accès: le robot s'arrête automatiquement lorsqu'une personne non autorisée pénètre dans la zone de travail.

Programmation (plus) conviviale et intégration de l'IA

Voici quelques exemples:

• teach-by-demonstration, une méthode d'apprentissage dans laquelle l'opérateur montre manuellement au cobot un mouvement de soudage, après quoi le cobot enregistre et répète automatiquement le mouvement;
• l'adaptation et l'optimisation indépendantes des tâches par des algorithmes d'IA grâce à l'analyse en temps réel de paramètres tels que la longueur de l'arc, la position et la qualité de la soudure.

Programmation low-code/no-code

Voici quelques exemples:

• les interfaces drag-and-drop': dans ces interfaces, les modèles de soudage, les mouvements et les cycles peuvent être composés en glissant-déposant des blocs au lieu d'écrire un code;
• l'intégration avec l'IoT et les capteurs: grâce à des plateformes low-code, les données en temps réel des cobots de soudage et des capteurs peuvent être reliées à des applications visuelles qui détectent les anomalies et permettent ainsi une intervention rapide.

Systèmes de vision et intégration de caméras 3D

Ces systèmes permettent aux cobots de soudage de travailler avec plus de précision. La position et l'orientation exactes de la pièce étant connues, les écarts de taille, de position ou de forme peuvent être compensés automatiquement. L'inspection des soudures pendant ou immédiatement après le soudage est également possible, ce qui permet de détecter et de corriger les défauts rapidement.

En outre, ces systèmes contribuent à la sécurité grâce à leur capacité à surveiller la présence de personnes et/ou d'obstacles dans l'environnement de travail.

Facteurs de complication

L'adéquation entre les paramètres de soudage et les mouvements de collaboration peut s'avérer complexe. Dans certains cas, elle nécessite une programmation de base avancée et requiert des capteurs qui mesurent et ajustent en permanence, en particulier en cas de déviations du produit ou de variations des tolérances. La fumée, les étincelles et les reflets courants dans un environnement de soudage peuvent perturber le fonctionnement des capteurs dans les mesures optiques. Si l'on ajoute à cela les rayons UV et les projections de soudure, cela pose un défi supplémentaire en termes d'interaction sûre entre l'homme et la machine.

Les cobots de soudage étant souvent moins puissants et aussi légèrement plus lents que les robots de soudage, ils ne conviennent pas à toutes les tâches de soudage, en particulier celles qui impliquent un soudage lourd ou rapide.

Et puis, bien sûr, il y a le facteur humain. Le changement a tendance à susciter des résistances, en particulier chez les professionnels un peu plus âgés qui craignent souvent de perdre leur emploi. Les soudeurs ont besoin de temps pour s'habituer à travailler avec une machine, et les doutes quant à la capacité d'un cobot à fournir la même qualité ne sont jamais loin. Mais presque toujours, cette collaboration s'avère fructueuse au final.

En collaboration avec WeCobot