METALLICADOUR: Détection et diagnostic des défauts dans les robots multi-axes

Données expérimentales: Le banc d'essai du centre de transfert de technologie METALLICADOUR est conçu pour deux objectifs : 1) surveiller l'état de santé d'un outil d'usinage monté sur la broche moteur à l'extrémité de l'axe du robot, 2) surveiller les dérives des axes du robot. Dans cette sous-section, le jeu de données relatif à la surveillance des outils d'usinage est présenté. Le robot utilisé est un ABB 6660 ayant six axes de rotation (6 bras), chaque axe étant un servomoteur alternatif. Un moteur triphasé portant l'outil d'usinage est monté à l'extrémité du sixième axe. L'outil de coupe est utilisé pour l'usinage de pièces en aluminium et contient trois arêtes de coupe. Quant à la pièce à usiner, il s'agit d'une petite pièce en aluminium utilisée dans l'industrie aéronautique. Derrière le robot, un contrôleur IRC5 est utilisé pour alimenter et contrôler ses axes. Un onduleur est également utilisé pour alimenter la broche d'usinage. Dans le premier cas de surveillance de l'outil, ce banc d'essai est équipé de différents types de capteurs. Trois capteurs de courant sont placés à la sortie de l'onduleur. Ils correspondent à chaque phase de la broche d'usinage. Sur la bride de la broche d'usinage, au plus près de l'outil d'usinage, un accéléromètre trois axes (axe x, axe y et axe z) est également placé. Enfin, un capteur de force à trois axes et un capteur de couple à trois axes sont installés entre le sixième axe du robot et la broche d'usinage. Les données de surveillance sont collectées sur une période de 5 secondes avec une fréquence d'échantillonnage égale à 25,6 kHz et sont stockées dans des fichiers .csv à 12 colonnes. Les colonnes 1 à 3 représentent les signaux de courant triphasé, les colonnes 4 à 6 correspondent aux signaux de force à trois axes, les colonnes 7 à 9 sont pour les signaux de couple à trois axes et les colonnes 10 à 12 sont pour l'accéléromètre à trois axes. En ce qui concerne la surveillance de l'outil, 16 expériences ont été réalisées pour collecter les données. Au total, 4 états de santé de l'outil ont été étudiés : un état sain de l'outil, un endommagement de la surface de l'outil, un endommagement du flanc de l'outil et une dent cassée de l'outil. Dans chaque état de santé, 4 conditions de fonctionnement ont été étudiées en faisant varier 3 paramètres : la profondeur de coupe, la vitesse de la broche et l'avance de la broche. Dans la surveillance des dérives des axes du robot, le robot est utilisé pour l'usinage de pièces en aluminium, consistant en une forme de labyrinthe visant à déplacer tous les axes du robot, qui est une forme différente de la précédente. Les capteurs précédemment installés (courant triphasé, force, couple et vibration) liés à l'outil d'usinage sont toujours valides. Cependant, de nouvelles données liées au déplacement de chaque axe du robot sont collectées en plus dans cette étude. Il s'agit des données de position provenant des encodeurs placés sur l'arbre rotatif de chaque axe. Les données relatives aux capteurs d'outils du robot sont collectées sur une période de 5 secondes avec une fréquence d'échantillonnage de 25,6 kHz dans des fichiers .csv à 12 colonnes, tandis que les données de position de chaque axe du robot sont collectées avec une fréquence d'échantillonnage de 41,6 Hz dans des fichiers .xlsx à 9 colonnes. Les 12 colonnes des données de l'outil sont le courant triphasé, la force sur trois axes, le couple sur trois axes et les signaux de vibration sur trois axes. Dans les fichiers .xlsx, la colonne 1 est le pas de temps de l'acquisition, les colonnes 2 à 7 sont les données de position des axes du robot (de l'axe 1 à l'axe 6), les colonnes 8 à 10 sont les coordonnées x, y et z de la position du centre de l'outil par rapport aux coordonnées de l'objet (coordonnées utilisateur), et les colonnes 11 à 12 sont respectivement l'indice du début de l'usinage et l'indice du déclenchement de l'acquisition. Ces deux derniers paramètres sont égaux à 0 ou 1. Une valeur nulle dans les deux cas signifie que l'activité d'usinage et d'acquisition n'a pas encore commencé. Dans le cas contraire, une valeur de 1 signifie que le processus d'usinage a commencé et que l'acquisition a été initiée. Au total, 14 expériences ont été réalisées. Le premier groupe d'expériences contient une expérience qui représente l'état de santé du robot sans aucune dérive (le cas de référence) et 6 expériences avec des dérives uniques sur chaque axe du robot. Le deuxième groupe d'expériences contient un état de santé sans dérives du robot et 6 états de santé avec des dérives combinées entre les axes du robot, par exemple des dérives sur les axes 4 et 6 simultanément. Deux fichiers .pptx contenant la figure du banc d'essai et son schéma peuvent être trouvés dans le dépôt de données METALLICADOUR en cliquant sur "ACCÈS AUX DONNÉES" sur la page d'accueil du site.