Design and control of feeding systems for small components for a high precision assembly micro-factory.
Conception et commande de systèmes d'alimentation en composants de petites tailles pour micro-usine d'assemblage de haute précision.
Résumé
Feeding function is a major problem in the design of the production systems. A feeder has to guarantee the position and the orientation of the components it supplies to the assembly system. However, the more the objects are small the more the required precision is high. The presented works have been realised for the feeding of components of which range of size is from some millimetres to hundred of microns. Moreover, the design of the feeding systems has been thought in order to be used with a large range of size of components. The first contribution of the thesis consisted in elaborating a feeding strategy associating high accuracy and flexibility for millimetre-length components. This work has been done as a contribution for an European project of the 6th PCRD, the IP EUPASS (Evolvable Ultra Precision Assembly SystemS). To meet the standard of EUPASS, the proposed feeding system is flexible (it can transport all the test-bed components), modular (it is ?plug and produce?), highly accurate (micrometer range) and based on an opened control architecture. The second part of the work is dedicated to hundred micrometer size components. The objective was to move several kind of micro-objects on a surface until a given position. We have used controlled mechanical vibrations to move micro-objects by inertia. Because the friction force is not well characterized at the micrometer level, we have firstly proposed a method to calculate it in the case of a planar contact between the component and the surface of the feeder. Knowing this force, we where able to control precisely the vibrations of the feeding system in order to move the component. Using this method, a step by step displacement is obtained. The steps can be controlled to give the resolution of the system. Finally, a visual servoing allows controlling the movement of micro-objects until their final position.
L'alimentation en composants est un problème majeur dans la conception des systèmes de production et plus particulièrement d'assemblage. Un système d'alimentation doit garantir la position et l'orientation des composants qu'il fournit au système d'assemblage, quelle que soit la taille des composants. En revanche, le niveau de précision sera généralement d'autant plus important que les composants sont petits. Nos travaux ont été réalisés dans le contexte de l'alimentation en composants de taille millimétrique à microscopique avec des objectifs de modularité et de haute précision de positionnement. La première contribution de la thèse a consisté à élaborer une stratégie pour l'alimentation de haute précision en composants millimétriques pour une architecture ouverte, flexible et standardisée, proposée par un projet européen EUPASS (Evolvable Ultra Precision ASembly System). Un système standard a ainsi été développé. Il est modulaire, reconfigurable pour différents types de minicomposants et permet leur maintien micrométrique. Sur la base de ces travaux, nous avons étendu notre étude aux systèmes de micro-assemblage (microusine). L'objectif était de déplacer dans un plan des micro-objets jusqu'à une position donnée. L'idée retenue se fonde sur l'utilisation des vibrations pour entraîner ces micro-objets par inertie. Il a donc été nécessaire de caractériser les interactions entre la surface du système d'alimentation et la surface du micro-objet. Pour cela nous avons élaboré une méthode pour évaluer directement la force concernée qui est la force de friction. Le contrôle des vibrations du système a ensuite été conçu. Le pas de déplacement d'un micro-objet en fonction de ses caractéristiques est alors maîtrisé. Enfin, une boucle d'asservissement permet de contrôler le déplacement des micro-objets jusqu'à une position consigne.
Loading...