EP4045241A1 - Robot pour la rénovation par décapage et/ou revêtement de peinture, et/ou l'inspection d'une paroi de grande surface et/ou de hauteur élevée, procédé de fonctionnement associé et application au décapage et à la peinture de coques de navire - Google Patents

Robot pour la rénovation par décapage et/ou revêtement de peinture, et/ou l'inspection d'une paroi de grande surface et/ou de hauteur élevée, procédé de fonctionnement associé et application au décapage et à la peinture de coques de navire

Info

Publication number
EP4045241A1
EP4045241A1 EP20792641.1A EP20792641A EP4045241A1 EP 4045241 A1 EP4045241 A1 EP 4045241A1 EP 20792641 A EP20792641 A EP 20792641A EP 4045241 A1 EP4045241 A1 EP 4045241A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
axis
robot
platform
tool holder
fixed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20792641.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pascal PRAT
Olivier Bony
Stéphane Renouard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ambpr
Original Assignee
Ambpr
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ambpr filed Critical Ambpr
Publication of EP4045241A1 publication Critical patent/EP4045241A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/0075—Manipulators for painting or coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/005—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00 mounted on vehicles or designed to apply a liquid on a very large surface, e.g. on the road, on the surface of large containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/02—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
    • B05B13/04—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation
    • B05B13/0405—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation with reciprocating or oscillating spray heads
    • B05B13/041—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation with reciprocating or oscillating spray heads with spray heads reciprocating along a straight line
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • B08B3/024—Cleaning by means of spray elements moving over the surface to be cleaned
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F11/00—Lifting devices specially adapted for particular uses not otherwise provided for
    • B66F11/04—Lifting devices specially adapted for particular uses not otherwise provided for for movable platforms or cabins, e.g. on vehicles, permitting workmen to place themselves in any desired position for carrying out required operations
    • B66F11/044—Working platforms suspended from booms
    • B66F11/046—Working platforms suspended from booms of the telescoping type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/14—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures

Definitions

  • the present invention relates to the general field of inspection and / or renovation by surface treatment and the painting of large-scale works / objects.
  • It relates more particularly to the field of renovation by stripping and, where appropriate, paint coating a wall with a large surface area and / or high height, in particular ship hulls.
  • wall of large surface and / or high height is meant any object whose inspection and / or renovation cannot be carried out by a single individual and usually requires at least the implementation of a scaffolding. and / or any handling means to move an individual.
  • the present invention more particularly aims to provide an autonomous robot intended for the renovation and / or inspection of such a wall, in order to reduce the intervention times and the related costs.
  • the invention applies to any robot intended for all types of inspections and / or repair work on large-scale structures.
  • maintenance or renovation consists in carrying out a surface preparation in line with the application of a new coating of paint.
  • This preparation can for example consist of a pickling with an abrasive projection, also generally called shot peening, or a water projection under ultra high pressure (UHP) which allows to create some surface roughness for adhesion and application of a new paint coating.
  • UHP ultra high pressure
  • each of them requires a long run time which has an impact on the final cost of the work.
  • each step must be relatively precise because the tools used, for example for pickling water lances under ultra high pressure (UHP), at around 3000 bars or shot blasting lances, have a relatively limited area of action and the The operator's attention must be sustained.
  • UHP ultra high pressure
  • these operations can take a considerable amount of time for both labor and checks, especially as the surfaces of the ship's hulls are very large.
  • this is carried out using a paint spraying tool which generates an atomization of the paint particles, part of which does not adhere to the surface. to paint, dispersing in fact in the environment. Since the anti-corrosion paints used for these applications generally contain toxic or polluting substances, it is easy to understand how their dispersion can be harmful to the environment and to people working near the paint areas.
  • the inventors of the present invention thus made an inventory of existing solutions.
  • W001 / 34309 describes a device for spraying paint on a ship's hull in dry dock, comprising a row of spray nozzles housed in a bell mounted at the end of a telescopic arm itself mounted to pivot on a frame which can move in translation. on a rail along the hull.
  • US5398632 proposes a scaffolding system placed at the bottom of the hold around the hull with nacelles that can move at altitude and in / out of the hull and in which painters can settle.
  • US4890567 describes a cleaning system with a cleaning head which can move and be fixed to the hull of ships by electromagnetic tracks and which incorporates cleaning means by applying ultrasound.
  • EP2090506B 1 discloses a platform with two sets of wheels and a double scissor-type lift supporting an elongated table provided with a displacement rail on which a six-axis robot carrying a paint gun can slide to paint the surface of a ship's hull.
  • CN105643587 discloses a ship hull painting system with a six-axis robot carrying the painting tool mounted at the end of an articulated arm of a nacelle that moves down the hold.
  • CN2019158233 discloses a cable displacement type painting robot system along the hulls of ships, in which the frames supporting the displacement motors and cables are installed in-situ in and around the drydock, moving aloft the paint spraying nozzles being provided by the cables while the horizontal one is provided by a telescopic arm supporting said nozzles.
  • CN108942897 discloses a ship hull painting system comprising a robotic paint head moving by cable along the hulls of ships, the cables being attached to two bogies, one moving on the ground the other on the top of the ship .
  • CN 108313237 discloses a shot blasting system for ship hulls comprising a robot which moves by a winch on board the ship and which is fixed to the surface of the hull by suction with suction cups.
  • CN107253147 and CN107081771 each describe a sandblasting stripping system comprising a sandblasting robot which moves by rolling on the hull of the ship and is held by permanent magnets, with an anchor point on the hull and a cable winch for movement. .
  • KR101444392B1 relates to a paint application system with a 6-axis robot mounted at the end of the crane arm.
  • WO2012 / 080448 discloses a complete maintenance system (UHP cleaning, painting) with a scaffolding tower near the hull on which can move vertically a telescopic arm system which supports the work tools.
  • WO2010 / 057942 discloses a system similar to WO2012 / 080448, with the essential differences that the scaffolding tower carries several work cabins, one of which is controlled directly by an individual inside and which carries an articulated arm supporting the work tools.
  • WO2018 / 209367 describes a system of rails assembled together for moving hull maintenance (cleaning, painting) assemblies along a ship's hull.
  • EP2618942B 1 discloses the implementation of a 6 axis robot which carries a paint gun and which is supported by the nacelle of a lifting platform for the purpose of painting ship hulls in dry dock.
  • the nacelle is equipped with distance sensors to measure the distance of the latter from the hull surface to be painted, the operation of the sensors being slaved to the platform movement command and control unit.
  • the proposed system necessarily includes an air intake along the surface to be painted and the defined control unit allows the distance between nacelle and surface to be painted to be adjusted in order to optimize the intake air flow.
  • the solutions proposed do not allow sufficiently precise localization in space to guarantee a homogeneous renovation treatment over the entire surface of a ship hull to be renovated.
  • at least one can be implemented completely autonomously over the entire surface of a ship's hull, that is to say without any human intervention. .
  • the aim of the invention is to at least partially meet this need.
  • the invention relates, in one of its aspects, to a robot for the renovation by stripping and / or coating of paint, and / or the inspection of a wall of large area and / or high height. , comprising:
  • a telescopic lifting platform comprising as components:
  • a tool holder suitable for carrying a renovation and / or inspection tool, the tool holder being mounted in translation on the platform along three axes orthogonal to each other, respectively fifth, sixth and seventh axis, and in rotation on the platform around an eighth axis;
  • a first angular sensor suitable for measuring the angular position of the turret relative to the base
  • control-command unit connected to the plurality of sensors and to the means for moving the components of the nacelle and for moving the tool holder along the first to eighth axes, the control-command unit being adapted to automatically move the components of the nacelle and the tool holder according to one and / or the other of the first to eighth axes, according to the information delivered by the plurality of sensors and according to a predefined sequence of renovation and / or inspection of areas of the wall without the mobile base of the nacelle having to be moved.
  • the invention essentially consists of a robot produced on the basis of an elevating nacelle which can be standard instrumented by a plurality of sensors which precisely compensate for the absence of instrumentation by the nacelle manufacturers, in order to be able to provide the control unit with the information useful for determining the very precise location in space, in real time, of the platform of the nacelle and therefore of the tool holder mounted on the platform.
  • the instrumentation and control unit can thus execute the movement orders of the various axes of the nacelle according to precise real-time knowledge of the position in space.
  • the robot according to the invention can integrate devices for taking up the operating clearances of the nacelle in order to guarantee flexibility and precision in the movement of the tool holder and therefore '' an inspection or work tool (stripping, painting) compatible with the targeted renovation of ship hulls.
  • Scissor-type nacelles have only one vertical axis of movement, and therefore cannot in any way meet the requirements of the targeted renovation.
  • Telescopic lifting platforms are by nature the platforms intended for carrying out work on structures of great heights.
  • the telescopic boom of aerial work platforms is extremely rigid and the simplicity of its kinematics facilitates the automation of movements.
  • the first angular sensor is an absolute optical encoder comprising an optical barcode reader fixed with respect to the turret, and a ring fixed with respect to the mobile base and the periphery of which supports an annular strip of plurality of distinct bar codes adjacent to each other, arranged facing the optical reader so that during a rotation of the turret relative to the mobile base the light beams of the reader intercepts at least a portion of one of the bar codes to determine the angular position of the turret.
  • the arrangement of the annular strip with respect to the bar code reader is such that the light beam intercepts at least three portions of separate bar codes.
  • the second angular sensor is an absolute cable encoder comprising an encoder fixed to the mobile turret and to a cable mechanism comprising a drum fixed to the mobile turret and around which a cable is wound, the free end of which is is fixed on one of the elements of the telescopic boom.
  • the linear displacement sensor is an absolute cable encoder comprising an encoder fixed to the end of the fixed element of the telescopic boom and to a cable mechanism comprising a drum fixed to the end of the telescopic boom. the fixed element of the telescopic boom and around which a cable is wound, the free end of which is fixed to the end of the mobile element for the largest deployment of the telescopic boom.
  • the at least two distance measurement sensors are two first laser rangefinders fixed at a distance from one another on the tool holder in order to measure two distances between the tool holder and the wall to be renovated and / or inspect.
  • an absolute encoder installed in the connection between the platform and the telescopic boom.
  • the inclination sensor is a two-dimensional sensor fixed to the platform and suitable for measuring the inclination of the latter on two separate axes.
  • the robot comprises a device for taking up the mechanical clearances of the orienting toothed ring of the mobile turret, the device comprising, in addition to the toothed ring and the motor for driving it in rotation.
  • the device comprising, in addition to the toothed ring and the motor for driving it in rotation.
  • the robot comprises a device for taking up the mechanical clearances between the platform and the telescopic boom, the device comprising a connecting assembly between the platform and the telescopic boom, the connecting assembly comprising a first element. connection integral with the fourth axis and a second connecting element integral with the platform, the first and second connecting elements being articulated to each other by an orientation ring adapted to be rotated by means of a jack, preferably of the electrical type, one end of which is fixed to the first connecting element and the other end is fixed to the second connecting element.
  • control-command unit comprises a nacelle automaton connected to each of the plurality of sensors, preferably by CAN bus, a first computer called a nacelle computer, connected to the nacelle automaton and a second computer, called a robot computer, preferably connected by Ethernet link to the nacelle automaton, the robot computer being adapted to send its control instructions to the nacelle automaton which itself is adapted to send its control instructions to the computer nacelle which controls the movement of the components of the nacelle and of the tool holder according to one and / or the other of the first to eighth axes.
  • the mobile base comprises a translational displacement motor defining a ninth axis and at least one steering axle defining a tenth axis.
  • control unit is adapted to automatically move the mobile base along one and / or the other of the ninth and tenth axes, once the predefined sequence has been completed.
  • the platform is pivotable relative to the movable end of the telescopic boom about a pivot axis defining an eleventh axis orthogonal to the fourth axis.
  • this eleventh axis can be implemented independently of the ninth and tenth axes and vice versa. So, by convention, in the configuration where the movable base only defines the ninth axis and the tenth axis, then the pivot axis of the platform with respect to the movable end of the boom becomes the ninth axis.
  • the tool holder is suitable for carrying a shot-blasting nozzle provided with a suction bell for recycling the shot or a high-pressure water projection nozzle with a re-suction bell. projected water.
  • the subject of the invention is also a method of operating a robot as described above, along a wall of large area and / or of high height, comprising the following steps carried out automatically by the control-command unit : i / positioning of the platform and therefore of the tool holder carrying the renovation tool at a given point on the wall; ii / displacement of the tool holder along a first vertical strip along the wall defining a first renovation pass; iii / once the first renovation pass is completed, automatic descent by lifting and / or telescoping the platform to a height corresponding to the first working pass minus a predefined overlap area; i v / repeating steps ii / and iii / according to one or more work passes in addition to the first, until the platform reaches its extreme low position; v / evaluation by the control unit whether a second strip parallel to the first can be traversed by the tool holder without having to move the mobile base;
  • the operating method of the invention is in sequences, from the information delivered by the sensors set up with their calibration or their correction, in order to achieve a vertical working band (cleaning, stripping or painting in the in the case of a ship's hull) along the wall to be renovated.
  • the robot control unit according to the invention can work either by spot (specific areas to be treated) or by continuous treatment of a large area of the hull of a ship. To do this, in the method according to the invention, the instrumentation and control unit processes a succession of vertical bands which it connects automatically.
  • the evaluation of the number of vertical bands that a robot can process is made taking into account the intrinsic technical characteristics of turret orientation, boom telescoping, platform orientation.
  • the assessment takes into consideration the need for inter-band overlap.
  • the horizontality of the platform as well as its orientation are corrected, in order to obtain the same distances on the two measuring sensors of distance.
  • the wall surface is vertical, then these corrections are sufficient. If the hull is not vertical (bulge or curve of the hull, for example in the case of a ship's hull), when the two sensors are at an equal distance from the wall, their value may be greater or less than compared to the previous pass. To correct this deviation, the angle of rotation of the turret is corrected.
  • the correction of this angle will have the effect of modifying the horizontal distance between the axis of the turret and the wall to be renovated, which must not change to remain on the initial vertical.
  • the effect of this change in angle must therefore be calculated by the control unit to define a new boom telescoping setpoint.
  • the subsequent movement of the mobile base can also be carried out autonomously along the ninth and tenth axes of the nacelle.
  • the subject of the invention is the use of the robot as described above, for renovation with stripping, preferably by abrasive spraying or water stripping, and where appropriate with paint coating of a ship's hull. .
  • FIG 1 is a schematic perspective view of a robot according to the invention intended for the inspection and renovation of a wall of large areas and high height, Figure 1 showing the robot in the renovation configuration of 'a ship's hull put in dry dock.
  • FIG 2 is another perspective view of the robot according to Figure 1, Figure 2 showing all of the axes of movement of the components of the robot nacelle as well as the tool holder which is carried by the platform. Platform.
  • FIG 3 is another schematic perspective view of a robot according to the invention, Fig. 3 showing a first embodiment of the tool holder.
  • FIG 3 A is a detail view of Figure 3.
  • FIG 4 resumes in perspective and front view of Figure 3A and shows one of the different positions taken by the tool holder and of a stripping tool carried by the tool holder.
  • FIG 5 resumes in perspective and front view of Figure 3A and shows one of the different positions taken by the tool holder and of a stripping tool carried by the tool holder.
  • FIG 6 shows in perspective and front view of Figure 3A and shows one of the different positions taken by the tool holder and a stripping tool carried by the tool holder.
  • FIG 7 is another schematic perspective view of part of a robot according to the invention, Fig. 7 showing a second embodiment of the tool holder.
  • FIG 8 is a photographic reproduction showing the arrangement of an absolute optical encoder for measuring the angular position of the turret relative to the movable base of the nacelle.
  • FIG 8 A is a detail view of Figure 8.
  • FIG 9 is a schematic view illustrating the operating principle of the absolute optical encoder according to Fig. 8.
  • FIG 10 is a photographic reproduction showing the arrangement of an absolute cable encoder for measuring the angular position of the telescopic boom relative to the nacelle turret.
  • FIG 11 is another photographic reproduction showing the arrangement of an absolute cable encoder for measuring the angular position of the telescopic boom relative to the nacelle turret.
  • FIG 12 is a photographic reproduction showing the arrangement of an absolute cable encoder for measuring boom telescoping.
  • FIG. 13 is a schematic side view showing the platform and the tool holder of a robot according to the invention in a refurbishment configuration near a ship hull.
  • curved profile, FIG. 13 further illustrating the distance measurement by each of two telemeters between a point of the tool holder and the hull to be renovated.
  • FIG 14 is a photographic reproduction showing the arrangement on the platform of a robot according to the invention, of an inclination sensor for measuring the inclination of the tool holder with respect to at least the horizontal .
  • FIG 15 is a schematic view of an embodiment of the lower part of a robot nacelle according to the invention, showing by transparency the arrangement of a device for taking up the mechanical clearances of the slewing ring. of the turret relative to the mobile base.
  • FIG 15 A is a detail view of Fig 15.
  • FIG 16 is a schematic view of an embodiment of the connection between the telescopic boom and the platform of a robot nacelle according to the invention, showing the arrangement of a device for taking up mechanical play between platforms. shape and telescopic boom.
  • FIG 17 is a synoptic view of the connections between the position and distance sensors of the robot according to the invention with the computers and PLC of the control unit as well as between the latter.
  • FIG 18 schematically illustrates according to the movement characteristics of a first category of commercial aerial work platforms, the vertical renovation bands that it is envisaged to achieve according to the operating method of the robot according to the invention.
  • FIG 19 schematically illustrates, according to the movement characteristics of a second category of commercial aerial work platforms, the vertical renovation bands that it is envisaged to achieve according to the operating method of the robot according to the invention.
  • the terms “below”, “above”, “bottom”, “top”, “lower” and “upper” refer to an operating configuration of a lifting platform. of a robot according to the invention. So, for example, the upper extreme position of the nacelle platform is the highest altitude it can reach with maximum boom lift combined with maximum boom extension.
  • a robot according to the invention 1 in configuration of inspection by camera and / or renovation with stripping by shot peening or water projection at high pressure followed, where appropriate, by a paint coating of a hull C of a ship put in dry dock in a shipyard, as part of the maintenance of the ship.
  • the robot 1 first of all comprises a telescopic lifting platform 2.
  • This platform 2 comprises, in a manner known per se, respectively a mobile base 20 with two axles 21, 22 of which at least one is a pivoting axle forming a steering axle, a turret 23 rotatably mounted on the base around a first axis "Axis 1", a telescopic boom 24 rotatably mounted on the turret 23 around a second axis “Axis 2”, the boom being telescopic along a third axis “Axis 3”, a platform 25 also known under the name of basket, mounted in rotation on the movable end of the telescopic boom about a fourth axis “Axis 4”.
  • a tool holder 3 is mounted in translation on the platform along three mutually orthogonal axes, respectively fifth “Axis 5”, sixth “Axis 6” and seventh “Axis 7” axis, and in rotation on the platform around an eighth axis "Axis 8".
  • the tool 4 is a shot-blasting nozzle fitted with a suction bell for recycling the shot or a high-pressure water projection nozzle with a re-suction bell for the shot. projected water.
  • the tool holder 3 is mounted on a Cartesian robot 30 with two axes and one end of the gantry is pivotally mounted on the platform 25.
  • the translation of the tool holder 3 along the two axes of the Cartesian robot is provided by two independent motors 31, 32 fixed on the gantry, while the pivoting of the gantry 30 relative to the platform 25 is provided by two jacks 33, 34 preferably of electrical type articulated between the gantry of the Cartesian robot 30 and the platform 25.
  • the movements of the two-axis Cartesian robot 30 generate the movements of the tool holder 3 along Axis 5 and Axis 6 while the pivoting of its gantry generates the movement along Axis 7 and Axis 8.
  • FIG. 7 A second mode is illustrated in FIG. 7.
  • Two independent motors 35, 36 each drive a screw-nut system 37, 38 along Axis 5 and Axis 6.
  • the tool 4 is carried by the screw-nut system along Axis 6 which is itself. - even mounted on a balance 39 driven in rotation by another independent motor 390. The rotation of this balance generates the displacement along Axis 7 and Axis 8.
  • the robot 1 according to the invention is also instrumented by a plurality of sensors which precisely compensate for the absence of instrumentation by the nacelle manufacturers and this in order to position with a very large position el tool holder 3 and therefore tool 4 in space.
  • an absolute optical encoder 5 is thus installed to measure the angular position of the turret 23 relative to the mobile base 20.
  • the inventors made an inventory of possible solutions.
  • the point of rotation of the turret 23 was not concretely accessible because it was occupied by the rotating joint which allows the routing of the hydraulic controls between the turret 23 and the mobile base 20.
  • the absolute optical encoder 5 finally retained comprises an optical reader 50 fixed on the turret 23 below the latter and a ring 51 fixed relative to the movable base 20.
  • the periphery of the ring 51 supports an annular band 52 d.
  • This optical encoder 5 thus makes it possible to obtain absolute information, independent of the clearances of the orientation mechanism of the turret 23 relative to the base 20.
  • the annular strip 52 can be in the form of an adhesive tape, which has the advantage of being very economical and therefore of being able to be replaced as often as necessary.
  • an absolute cable encoder 6 makes it possible to measure the angular position of the boom 24 relative to the turret 23.
  • the choice of this type of sensor was guided by the fact that it is not physically possible to install an encoder on the lifting axis of the boom, and that, moreover, the kinematics of a nacelle are variable. to the other and sometimes complex with a pivot point of the lift, which rises and moves backwards relative to the mobile base.
  • the only solution is therefore to have a sensor which evolves continuously in relation to the lift and to calibrate this measurement in relation to the reality of the lift angle.
  • a cable encoder provides precise measurement while being mechanically robust.
  • the absolute cable encoder 6 comprises an encoder 60 fixed to the mobile turret and to a cable mechanism 61 comprising a drum fixed to the mobile turret and around which is wound a cable 62, the free end of which is fixed on one of the cables. telescopic boom elements.
  • another cable encoder 7 is implemented: it constitutes a linear displacement sensor for measuring the telescopic deployment of the boom 24.
  • the encoder 7 comprising an encoder, not shown, fixed to the end of the boom. the fixed element of the telescopic boom and to a cable mechanism comprising a drum, not shown, fixed to the end of the fixed element of the telescopic boom and around which is wound a cable 70, the free end 71 of which is attached to the end of the movable element 240 of larger deployment of the telescopic boom 24.
  • the inventors have found that the deployment of the movable elements of the telescopic boom forms a slightly concave curve (downward). So for a measurement given by the encoder 7, the real distance between the platform 25 and the axis of rotation of the boom 24 is less than that measured by the encoder 7. The inventors then evaluated the maximum error, which corresponds to a fully telescoped boom. Knowing that the evolution of this error is continuous on the telescoping and repeatable, the inventors were finally able to correct the measurement of encoder 7 by calculation.
  • two laser range finders 80, 81 attached to the ends of the tool holder 3 each make it possible to measure a distance T1, T2 from a point of the frame of the tool holder 3 with respect to the hull of the ship to be renovated and / or to inspect.
  • a third laser range finder 82 can be fixed to the center of the tool holder frame 3 in order to determine the distance from the tool 4 to the shell C, minimum in the case of a convex curve and maximum in the case of a concave curve.
  • the ship's frame of reference is linked to the hold bottom, therefore a surface that is a priori horizontal. It is therefore essential to keep the base of the platform 25 and therefore the support of the tool holder 3 horizontally.
  • a two-dimensional sensor 9 is fixed on the platform 25, in order to measure the inclination of the latter on two distinct axes.
  • All the sensors 5 to 9 which have just been described and which are installed in the telescopic nacelle 2 and the tool holder 3 make it possible to supply the dedicated computer of the control-command unit of the robot according to the invention with the information. useful for determining the location of the tool 4 in space.
  • the robot 1 according to the invention can advantageously integrate devices for taking up the operating clearances. of the platform 2.
  • FIGS. 15 and 15A A first device 10 for taking up the mechanical clearances is illustrated in FIGS. 15 and 15A: it makes it possible to compensate for the clearances of the orienting toothed ring 230 of the turret 23.
  • the rotation of the turret 23 is provided by a drive motor 231 which drives a pinion 232 in direct mesh with the ring gear 230.
  • the play take-up device 10 comprises a motor 101 for driving at least one pinion 102 meshing with the ring gear 230 but in a direction of rotation opposite to the pinion 232 for driving the ring gear 230.
  • a second device 11 for taking up the mechanical clearances is illustrated in FIG. 16: it makes it possible to compensate for the clearances between the platform 25 and the telescopic boom 24.
  • This device 11 is constituted by a connecting assembly, added between the platform 25 and the telescopic boom 24.
  • This connecting assembly 11 comprises a first connecting piece 110 integral with Tax 240 forming the Axle 4 and a second connecting piece. connection 111 integral with the platform 25.
  • These two connecting parts 111, 112 are articulated together by an orientation ring 113 adapted to be rotated by means of a jack 114, preferably of the electric type, of which one end is fixed to the first connecting piece 111 and the other end is fixed to the second connecting piece 112.
  • the platform 25 is mounted to pivot relative to the end of the boom 24 about a pivot axis 241 which therefore defines an eleventh axis (Axis 11).
  • This “Axis 11” is orthogonal to Axis 4.
  • the robot 1 finally comprises a control-command unit 12 connected to the plurality of sensors 5 to 9 and to the means for moving the components of the nacelle and for moving the tool holder along the first to eighth axes, the 'control-command unit being adapted to automatically move the components of the nacelle and the tool holder according to one and / or the other of the first to eighth axes, according to the information delivered by the plurality of sensors and according to a predefined sequence of renovation and / or inspection of areas of the wall without the movable base 20 of the pod having to be moved.
  • control unit 12 comprises an existing automaton 120 of the nacelle connected to each of the plurality of sensors 5, 6, 7, 80, 81, 9. These connections are preferably by CAN bus.
  • the existing nacelle 121 computer is connected to the 120 nacelle controller.
  • a second computer called robot computer 122, is preferably connected by Ethernet link to the nacelle controller 120.
  • the robot computer 122 sends its control instructions to the nacelle automaton 120 which itself sends its control instructions to the nacelle computer 121 which controls the movement of the components of the nacelle and of the tool holder according to the 'one and / or the other of the first to eighth axes.
  • the operation of a robot 1 which has just been described comprises the following steps carried out automatically by the control-command unit 12: i / positioning of the platform 25 and therefore of the tool holder 3 carrying the control tool. refurbishment at a given point of the ship's hull; ii / displacement of the tool holder along a first vertical strip along the wall defining a first renovation pass; iii / once the first renovation pass is completed, automatic descent by lifting and / or telescoping the platform to a height corresponding to the first working pass minus a predefined overlap area; iv / reiteration of steps ii / and iii / according to one or more work passes in addition to the first, until the platform reaches its extreme low position; v / evaluation by the I&C unit whether a second strip parallel to the first can be traversed by the tool holder without having to move the mobile base.
  • the instrumentation and control unit processes a succession of vertical bands which it connects automatically.
  • Figures 18 and 19 show schematically the evaluation that was made for two different models of telescopic booms currently on the market.
  • the mobile base 20 can be moved autonomously by the control unit according to Axis 9 and 10 as illustrated in Figure 2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Spray Control Apparatus (AREA)
  • Forklifts And Lifting Vehicles (AREA)

Abstract

La présente invention concerne essentiellement un robot (1) réalisé sur la base d'une nacelle élévatrice (2) qui peut être standard instrumentée par une pluralité de capteurs (5, 6, 7, 9, 80, 81) qui viennent compenser de façon précise l'absence d'instrumentation par les constructeurs de nacelles, afin de pouvoir fournir à l'unité de contrôle-commande (12) les informations utiles à la détermination de la localisation très précise dans l'espace, en temps réel, de la plate-forme (25) de la nacelle (2) et donc du porte-outil (3) monté sur la plate-forme (25).

Description

Description
Titre : Robot pour la rénovation par décapage et/ou revêtement de peinture, et/ou l’inspection d’une paroi de grande surface et/ou de hauteur élevée, Procédé de fonctionnement associé et application au décapage et à la peinture de coques de navire.
Domaine technique
La présente invention concerne le domaine général d’inspection et/ou de rénovation par traitement de surface et la peinture d’ouvrages/objets de grandes dimensions.
Elle concerne plus particulièrement le domaine de la rénovation par décapage et le cas échéant revêtement de peinture d’une paroi de grande surface et/ou de hauteur élevée, en particulier des coques de navires.
Par « paroi de grande surface et/ou hauteur élevée », on entend n’importe quel objet dont l’inspection et/ou la rénovation ne peut être effectuée par un individu seul et nécessite usuellement au moins la mise en œuvre d’un échafaudage et/ou tout moyen de manutention pour déplacer un individu.
La présente invention vise plus particulièrement à proposer un robot autonome destiné à la rénovation et/ou inspection d’une telle paroi, afin de diminuer les temps d’intervention et les coûts afférents.
Bien que décrite en référence à une application avantageuse de rénovation d’une coque de navire l’invention s’applique à tout robot destiné à tout type d’inspections et/ou de travaux de réparation d’ouvrages de grandes dimensions.
Technique antérieure
Il est nécessaire d’entretenir régulièrement les coques de navires doivent subir après une durée de mise en service, généralement une opération de maintenance impliquant pluralité de travaux destinés à leur (re)donner l'aspect esthétique souhaité, tels que le ponçage, le grenaillage, le surfaçage et la peinture.
Cette opération de maintenance, de par son caractère obligatoire, impose la mise en cale sèche des navires.
En substance, il s’agit d’éliminer le revêtement extérieur existant ainsi que les éventuelles oxydations et à le remplacer par un nouveau.
En général, l’entretien ou rénovation consiste à réaliser une préparation de surface en adéquation avec l’application d’un nouveau revêtement de peinture. Cette préparation peut par exemple consister en un décapage avec une projection d’abrasif, aussi généralement appelé grenaillage, ou une projection d’eau sous ultra haute pression (UHP) qui permet de créer une certaine rugosité de surface pour l’accroche et l’application d’un nouveau revêtement de peinture.
Chaque étape de process d’une rénovation d’un navire donné doit être réalisée alors que ce dernier est avec un soin extrême afin d'éviter la présence de défauts pouvant altérer considérablement la qualité esthétique finale.
Bien que nombreux et variés dans leur contraintes et leurs mises en œuvre, tous les chantiers navals exécutant un process de rénovation d’une coque de navire sont confrontées aux mêmes défis: des coûts de réparation élevés, de grandes interruptions de service, l'impact majeur sur le navire, la sécurité du personnel, et l'efficacité de la réparation.
Jusqu'à présent, les différentes étapes de rénovation sont usuellement réalisées à la main par des opérateurs ou à l'aide de plusieurs outils appropriés pour décaper les revêtements et pulvériser la peinture sur la surface des coques souhaitée.
Ces étapes manuelles présentent un certain nombre d'inconvénients majeurs.
Tout d’abord, chacune d’entre elles requiert une durée d'exécution qui est élevée ce qui a un impact sur le coût final du travail. Ainsi, chaque étape doit être relativement précise car les outils utilisés, par exemple pour le décapage les lances à eau sous ultra haute pression (UHP), à environ 3000 bars ou les lances de grenaillage, ont une zone d’action relativement limitée et l’attention de l’opérateur doit être soutenue. Il en résulte que ces opérations peuvent prendre un temps considérable à la fois pour le travail et les vérifications d’autant plus que les surfaces de coques de navire sont très grandes.
Ensuite, l’efficacité des étapes dépend fortement des compétences des opérateurs qui les réalisent.
Également, en ce qui concerne l’étape de peinture, celle-ci est mise en œuvre à l'aide d'un outil de pulvérisation de peinture qui génère une atomisation des particules de peinture dont une partie des n'adhère pas à la surface à peindre, se dispersant de fait dans l'environnement. Étant donné que les peintures anti-corrosion utilisées pour ces applications contiennent généralement des substances toxiques ou polluantes, il est facile de comprendre en quoi leur dispersion peut être nocive pour l'environnement et les personnes travaillant à proximité des zones de peinture.
À ce sujet, les normes communautaires récentes prévoient des mesures de plus en plus restrictives en ce qui concerne l’émission de telles substances dans l’environnement.
La demanderesse a donc souhaité automatiser cet entretien ou rénovation de ces coques de navire et mettre en œuvre un robot qui puisse effectuer ces opérations de rénovation. Toutefois, le cahier des charges imposé pour un tel robot est strict et conséquent, du fait notamment des contraintes fortes intrinsèques à la mise en cale sèche des navires.
Les inventeurs de la présente invention ont ainsi fait l’inventaire des solutions existantes.
Ils sont tout d’abord parvenus à la conclusion qu’aucun des systèmes robotisés ou mécanisés existant n’était en mesure de satisfaire à toutes les exigences requises pour la rénovation des coques de navires.
Certains dispositifs pour peindre des coques de navires ou analogues sont connus des documents brevets.
W001/34309 décrit un dispositif de pulvérisation de peinture sur une coque de navire en cale sèche, comprenant une rangée de buses de pulvérisation logées dans une cloche montée en bout de bras télescopique lui-même monté pivotant sur un châssis qui peut se déplacer en translation sur un rail le long de la coque.
US5398632 propose un système d’échafaudage posé en fond de cale autour de la coque avec des nacelles qui peuvent de déplacer en altitude et en rapprochement/éloignement de la coque et dans lesquelles des peintres peuvent s’installer.
US4890567 décrit un système de nettoyage avec une tête de nettoyage qui peut se déplacer et être fixé à la coque de navires par pistes électromagnétiques et qui intègre des moyens de nettoyage par application d’ultrasons.
EP2090506B 1 divulgue une plateforme avec deux trains de roues et double-pont élévateur de type à ciseaux supportant une table allongée munie d’un rail de déplacement sur lequel un robot six-axes portant un pistolet de peinture, peut venir coulisser pour peindre la surface d’une coque de navire.
CN105643587 divulgue un système de peinture de coques de navire avec un robot six-axes portant l’outil de peinture monté en bout de bras articulé d’une nacelle qui se déplace en fond de cale.
CN2019158233 divulgue un système de robot de peinture de type à déplacement par câbles le long des coques de navires, dans lequel les châssis supportant les moteurs de déplacement et les câbles sont installés in-situ dans et autour de la cale sèche, le déplacement en altitude les buses de pulvérisation de peinture étant assuré par les câbles tandis que celui à l’horizontal est assuré par un bras télescopique supportant lesdites buses.
CN108942897 divulgue un système de peinture de coques de navire comprenant une tête robotisée de peinture à déplacement par câble le long des coques de navires, les câbles étant fixés sur deux bogies, l’un se déplaçant au sol l’autre sur le dessus du navire. CN 108313237 divulgue un système de grenaillage de coques de navire comprenant un robot qui se déplace par un treuil embarqué sur le navire et qui se fixe à la surface de la coque par aspiration avec ventouses.
CN107253147 et CN107081771 décrivent chacun un système de décapage par sablage comprenant un robot de sablage qui se déplace en roulant sur la coque du navire et est maintenu par aimants permanents, avec un point d’ancrage sur la coque et un treuil par câble pour le déplacement.
KR101444392B1 concerne un système d’application de peinture avec un robot 6 axes montée en bout de bras de grue.
W02012/080448 divulgue un système complet de maintenance (nettoyage UHP, peinture) avec une tour d’échafaudage à proximité de la coque sur lequel peut se déplacer à la verticale un système de bras télescopique qui supporte les outils de travail.
W02010/057942 au divulgue un système analogue à W02012/080448, aux différences essentielles que la tour d’échafaudage porte plusieurs cabines de travail dont une pilotée directement par un individu à l’intérieur et qui porte un bras articulé supportant les outils de travail.
WO2018/209367 décrit un système de rails assemblés les uns aux autres pour déplacer le long d’une coque de navire des ensembles de maintenance (nettoyage, peinture) de la coque. EP2618942B 1 divulgue la mise en œuvre d’un robot 6 axes qui porte un pistolet de peinture et qui est supporté par la nacelle d’une plate-forme élévatrice à des fins de peinture de coques de navire en cale sèche. La nacelle est équipée de capteurs de distance pour mesurer la distance de cette dernière par rapport à la surface de coque à peindre, le fonctionnement des capteurs étant asservi à l’unité de commande et de contrôle de déplacement de la plate-forme. En outre, le système proposé comprend nécessairement une aspiration d’air le long de la surface à peindre et le contrôle-commande défini permet d’ajuster la distance entre nacelle et surface à peindre afin d’optimiser le débit d’air aspiré.
Toutes les solutions proposées ne peuvent pas être à la fois rapides, peu chères et efficaces pour éliminer les défauts tenaces à la surface des coques, plus particulièrement ceux issus de leur corrosion ni pour l’application d’un revêtement homogène sur toute la même surface d’une coque de navire et ce quelle que soit son profil (plan, concave, convexe).
En outre, les solutions proposées ne permettent pas une localisation dans l’espace suffisamment précise pour garantir un traitement de rénovation homogène sur toute la surface d’une coque de navire à rénover. Enfin, il est loin d’être certain que parmi toutes les solutions proposées, au moins une puisse être mise en œuvre de manière complètement autonome sur toute la surface d’une coque de navire, c’est-à-dire sans aucune intervention humaine.
Il existe donc un besoin d’améliorer les robots destinés à la rénovation par décapage et/ou par revêtement de peinture de parois de grande surface et/ou de hauteur élevée, plus particulièrement les coques de navires mis en cale sèche, qui pallie les inconvénients précités notamment afin de réduire considérablement les durées d’intervention et les coûts afférents, diminuer la pénibilité des travaux, et d’augmenter l’efficacité et l’homogénéité des traitements de surface sur toute la surface des parois à rénover.
Le but de l’invention est de répondre au moins en partie à ce besoin.
Exposé de l’invention
Pour ce faire, l’invention concerne, sous l’un de ses aspects, un robot pour la rénovation par décapage et/ou revêtement de peinture, et/ou l’inspection d’une paroi de grande surface et/ou de hauteur élevée, comprenant:
- une nacelle élévatrice télescopique comprenant comme composants:
• une base mobile,
• une tourelle montée en rotation sur la base autour d’un premier axe,
• une flèche télescopique montée en rotation sur la tourelle autour d’un deuxième axe, la flèche étant télescopique selon un troisième axe,
• une plate-forme montée en rotation sur l’extrémité mobile de la flèche télescopique autour d’un quatrième axe,
- un porte-outil, adapté pour porter un outil de rénovation et/ou d’inspection, le porte-outil étant monté en translation sur la plate-forme selon trois axes orthogonaux entre eux, respectivement cinquième, sixième et septième axe, et en rotation sur la plate-forme autour d’un huitième axe ;
- une pluralité de capteurs comprenant :
• un premier capteur angulaire adapté pour mesurer la position angulaire de la tourelle par rapport à la base ;
• un deuxième capteur angulaire adapté pour mesurer la position angulaire de la flèche par rapport à la tourelle ;
• un capteur de déplacement linéaire adapté pour mesurer le déploiement télescopique de la flèche ;
• au moins deux capteurs de mesure de distance adaptés pour mesurer chacun une distance d’un point du porte-outil par rapport à la paroi à rénover et/ou à inspecter ; • un capteur d’inclinaison adapté pour mesurer l’inclinaison du porte-outil par rapport au moins à l’horizontale ;
- une unité de contrôle-commande reliée à la pluralité de capteurs et aux moyens de déplacement des composants de la nacelle et de déplacement du porte-outil selon les premier à huitième axes, l’unité de contrôle-commande étant adaptée pour déplacer automatiquement les composants de la nacelle et le porte-outil selon l’un et/ou l’autre des premier à huitième axes, en fonction des informations délivrées par la pluralité de capteurs et selon une séquence prédéfinie de rénovation et/ou d’inspection de zones de la paroi sans que la base mobile de la nacelle n’ait à être déplacée.
Ainsi, l’invention consiste essentiellement en un robot réalisé sur la base d’une nacelle élévatrice qui peut être standard instrumentée par une pluralité de capteurs qui viennent compenser de façon précise l’absence d’instrumentation par les constructeurs de nacelles, afin de pouvoir fournir à l’unité de contrôle-commande les informations utiles à la détermination de la localisation très précise dans l’espace, en temps réel, de la plate-forme de la nacelle et donc du porte-outil monté sur la plate-forme.
L’unité de contrôle-commande peut ainsi exécuter les ordres de déplacements des différents axes de la nacelle en fonction de la connaissance précise en temps réel de la position dans l’espace.
Comme détaillé ci-après, avantageusement, et en cas de besoin, le robot selon l’invention peut intégrer des dispositifs de rattrapage des jeux de fonctionnement de la nacelle afin de garantir une souplesse et une précision de déplacement du porte-outil et donc d’un outil d’inspection ou de travail (décapage, peinture) compatible avec la rénovation visée des coques de navire.
Lorsque les inventeurs se sont intéressés à la conception d’un système robotisé qui serait susceptible de réaliser le décapage et la peinture d’une coque de navire, ils ont fait l’inventaire des solutions existantes, notamment celles décrites dans les demandes de brevet/brevet susmentionnés.
Ils ont alors rapidement écarté pour des raisons de coût, de non-efficacité ou de complexité de mise en œuvre, les solutions qui soit nécessitent une infrastructure dédiée à chaque cale sèche (solution de rails intégrés et/ou échafaudages rapportés le long des coques), soit utilisent un engin complètement nouveau (plate-forme avec design spécifique), soit sont basées sur un équipent existant (robot 6 axes en bout de nacelle). Les inventeurs ont ensuite pensé à réaliser une robotisation d’une nacelle standard, existante et ont donc fait l’inventaires des types de nacelles pour vérifier lequel était le plus approprié pour l’application.
Les nacelles à flèche articulée ne semblent pas appropriées notamment pour les raisons suivantes :
- le nombre d’axes de liaison est très important au point qu’une trop grande souplesse est introduite en extrémité de nacelle ;
- des lois de commande pour un fonctionnement automatisé peuvent devenir très complexes. Les nacelles de type ciseau n’ont qu’un axe de déplacement vertical, et donc ne peuvent en aucun cas répondre aux exigences de la rénovation visée.
Les nacelles élévatrices télescopiques sont par nature les nacelles destinées à réaliser des travaux sur des ouvrages de grandes hauteurs. En outre, la flèche télescopique des nacelles élévatrices est extrêmement rigide et la simplicité de sa cinématique facilite l’automatisation des déplacements.
Aussi, les inventeurs ont retenu ce type de nacelle.
Puis, ils ont pensé judicieusement à instrumenter une nacelle élévatrice standard par une pluralité de capteurs qui viennent compenser de façon précise l’absence d’instrumentation par les constructeurs de nacelles.
Selon une variante avantageuse, le premier capteur angulaire est un codeur optique absolu comprenant un lecteur optique de code-barres fixe par rapport à la tourelle, et une couronne fixe par rapport à la base mobile et dont la périphérie supporte une bande annulaire d’une pluralité de codes-barres distincts et adjacents les uns aux autres, agencée en regard du lecteur optique de sorte que lors d’une rotation de la tourelle par rapport à la base mobile le faisceaux lumineux du lecteur intercepte au moins une portion d’un des codes-barres afin de déterminer la position angulaire de la tourelle.
De préférence, l’agencement de la bande annulaire par rapport au lecteur code-barres est tel que le faisceau lumineux intercepte au moins trois portions de codes-barres distincts.
Selon une autre variante avantageuse, le deuxième capteur angulaire est un codeur à câbles absolu comprenant un codeur fixé sur la tourelle mobile et à un mécanisme à câble comprenant un tambour fixé sur la tourelle mobile et autour duquel est enroulé un câble dont l’extrémité libre est fixée sur l’un des éléments de la flèche télescopique.
Selon une autre variante avantageuse, le capteur de déplacement linéaire est un codeur à câbles absolu comprenant un codeur fixé sur l’extrémité de l’élément fixe de la flèche télescopique et à un mécanisme à câble comprenant un tambour fixé sur l’extrémité de l’élément fixe de la flèche télescopique et autour duquel est enroulé un câble dont l’extrémité libre est fixée sur l’extrémité de l’élément mobile de plus grand déploiement de la flèche télescopique.
Selon une autre variante avantageuse, les au moins deux capteurs de mesure de distance sont deux premiers télémètres laser fixés à distance l’un de l’autre sur le porte-outil pour mesurer deux distances entre le porte-outil et la paroi à rénover et/ou inspecter. On peut également envisager comme alternative un codeur absolu implanté dans la liaison entre plate-forme et flèche télescopique.
De préférence, il est prévu un autre télémètre laser, fixé au centre du porte-outil, tandis que les deux premiers télémètres sont fixés aux extrémités inférieur et supérieure du porte-outil. Selon une autre variante avantageuse, le capteur d’inclinaison est un capteur bidimensionnel fixé sur la plate-forme et adapté pour mesurer l'inclinaison de cette dernière sur deux axes distincts.
Selon un mode de réalisation avantageux, le robot comprend un dispositif de rattrapage des jeux mécaniques de la couronne dentée d’orientation de la tourelle mobile, le dispositif comprenant, en sus de la couronne dentée et du moteur d’entraînement en rotation de celle- ci, au moins un pignon en engrènement avec la couronne dentée et un moteur d’entraînement du pignon dans un sens de rotation opposé à celui de la couronne dentée.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, le robot comprend un dispositif de rattrapage des jeux mécaniques entre plate-forme et flèche télescopique, le dispositif comprenant un ensemble de liaison entre plate-forme et flèche télescopique, l’ensemble de liaison comprenant un premier élément de liaison solidaire du quatrième axe et un deuxième élément de liaison solidaire de la plate-forme, les premier et deuxième éléments de liaison étant articulés entre eux par une couronne d’orientation adaptée pour être mise en rotation au moyen d’un vérin, de préférence de type électrique, dont une extrémité est fixée au premier élément de liaison et l’autre extrémité est fixée au deuxième élément de liaison. Selon un autre mode de réalisation avantageux, l’unité de contrôle-commande comprend un automate de la nacelle relié à chacun de la pluralité de capteurs, de préférence par bus CAN, un premier calculateur dit calculateur nacelle, relié à l’automate nacelle et un deuxième calculateur, dit calculateur robot, relié de préférence par liaison Ethernet à l’automate nacelle, le calculateur robot étant adapté pour envoyer ses instructions de commande à l’automate nacelle qui lui-même est adapté pour envoyer ses instructions de commande au calculateur nacelle qui commande le déplacement des composants de la nacelle et du porte- outil selon l’un et/ou l’autre des premier à huitième axes. Selon un autre mode de réalisation avantageux, la base mobile comprend un moteur de déplacement en translation définissant un neuvième axe et au moins un essieu directeur définissant un dixième axe.
Avantageusement, l’unité de contrôle-commande est adaptée pour déplacer automatiquement la base mobile selon l’un et/ou l’autre des neuvième et dixième axes, une fois la séquence prédéfinie, achevée.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, la plate-forme est pivotante par rapport à l’extrémité mobile de la flèche télescopique autour d’un axe de pivotement définissant un onzième axe orthogonal au quatrième axe. Dans le cadre de l’invention, il va de soi que ce onzième axe peut être implanté indépendamment des neuvième et dixième axes et vice-et- versa. Ainsi, par convention, dans la configuration où la base mobile ne définit le neuvième axe et le dixième axe, alors l’axe de pivotement de la plate-forme par rapport à l’extrémité mobile de la flèche devient le neuvième axe.
Selon une caractéristique avantageuse, le porte-outil est adapté pour porter une buse de grenaillage munie d’une cloche d’aspiration pour recyclage de la grenaille ou une buse de projection d’eau à haute pression avec cloche de ré-aspiration de l’eau projetée.
L’invention a également pour objet un procédé de fonctionnement d’un robot tel que décrit précédemment, le long d’une paroi de grande surface et/ou de hauteur élevée, comprenant les étapes suivantes réalisées automatiquement par l’unité de contrôle-commande: i/ positionnement de la plate-forme et donc du porte-outil portant l’outil de rénovation à un point donné de paroi ; ii/ déplacement du porte-outil selon une première bande verticale le long de la paroi définissant une première passe de rénovation; iii / une fois la première passe de rénovation terminée, descente automatique par relevage et/ou télescopage de la plate-forme d’une hauteur correspondant à la première passe de travail moins une zone de recouvrement prédéfinie ; i v/ réitération des étapes ii/ et iii / selon une ou plusieurs passes de travail en sus de la première, jusqu’à ce que la plate-forme atteigne sa position basse extrême ; v/ évaluation par l’unité de contrôle-commande si une deuxième bande parallèle à la première peut être parcourue par le porte-outil sans avoir à déplacer la base mobile ;
- si l’évaluation selon v/ est positive, alors positionnement de la plate-forme et à un point donné de la deuxième bande puis réitération des étapes ii/ à i v/ dans la deuxième bande;
- si l’évaluation selon v/ est négative, alors arrêt de la rénovation en attente du déplacement de la base mobile. Autrement dit, selon le procédé de fonctionnement de l’invention est à séquences, à partir des informations délivrées par les capteurs mis en place avec leur étalonnage ou leur correction, afin de réaliser une bande verticale de travail (nettoyage, décapage ou peinture dans le cas d’une coque de navire) le long de la paroi à rénover.
L’unité de contrôle-commande du robot selon l’invention peut travailler soit par spot (zones spécifiques à traiter) soit par traitement continu d’une zone importante de la coque d’un navire. Pour ce faire, dans le procédé selon l’invention, l’unité de contrôle-commande traite une succession de bandes verticales qu’il enchaîne automatiquement.
L’évaluation du nombre de bandes verticales qu’un robot peut traiter est faite en tenant compte des caractéristiques techniques intrinsèques d’orientation de la tourelle, de télescopage de la flèche, de l’orientation de la plate-forme.
Également, l’évaluation prend en considération la nécessité d’un recouvrement entre bandes. A chaque positionnement de la plate-forme et donc du porte-outil relativement à la paroi à rénover, l’horizontalité de la plate-forme ainsi que son orientation sont corrigées, afin d’obtenir les mêmes distances sur les deux capteurs de mesure de distance.
Si la surface de la paroi est verticale, alors ces corrections suffisent. Dans le cas où la coque n’est pas verticale (renflement ou courbe de carène par exemple dans le cas d’une coque de navire), lorsque les deux capteurs sont à égale distance de la paroi, leur valeur peut être supérieure ou inférieure par rapport à la passe précédente. Pour corriger cet écart l’angle de rotation de la tourelle est corrigé.
La correction de cet angle va avoir pour incidence de modifier la distance horizontale entre axe de la tourelle et la paroi à rénover qui ne doit pas évoluer pour rester sur la verticale initiale. L’effet de cette modification d’angle doit donc être calculé par l’unité de contrôle- commande pour définir une nouvelle consigne de télescopage de flèche.
Le déplacement de la base mobile subséquent peut s’effectuer également de manière autonome selon les neuvième et dixième axes de la nacelle.
L’invention a enfin pour objet G utilisation du robot tel que décrit précédemment, pour la rénovation avec décapage, de préférence par projection d’abrasif ou décapage à l’eau, et le cas échéant avec revêtement de peinture d’une coque de navire.
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée d’exemples de mise en œuvre de l’invention faite à titre illustratif et non limitatif en référence aux figures suivantes. Brève description des dessins
[Fig 1] est une vue schématique en perspective d’un robot selon l’invention destiné à l’inspection et à la rénovation d’une paroi de grandes surfaces et de hauteur élevée, la figure 1 montrant le robot en configuration de rénovation d’une coque de navire mis en cale sèche. [Fig 2] est une autre vue en perspective du robot selon la figure 1, la figure 2 montrant l’ensemble des axes de déplacement des composants de la nacelle du robot ainsi que du porte-outil qui est porté par la plate-forme de la nacelle.
[Fig 3] est une autre vue schématique en perspective d’un robot selon l’invention, la figure 3 montrant un premier mode de mode de réalisation du porte-outil.
[Fig 3 A] est une vue de détail de la figure 3.
[Fig 4] reprend en vue en perspective et de face la figure 3 A et montre une de différentes positions prises par le porte-outil et d’un outil de décapage porté par le porte-outil.
[Fig 5] reprend en vue en perspective et de face la figure 3A et montre une de différentes positions prises par le porte-outil et d’un outil de décapage porté par le porte-outil.
[Fig 6] reprend en vue en perspective et de face la figure 3 A et montre une de différentes positions prises par le porte-outil et d’un outil de décapage porté par le porte-outil.
[Fig 7] est une autre vue schématique en perspective d’une partie d’un robot selon l’invention, la figure 7 montrant un deuxième mode de mode de réalisation du porte-outil. [Fig 8] est une reproduction photographique montrant l’agencement d’un codeur optique absolu pour la mesure de la position angulaire de la tourelle par rapport à la base mobile de la nacelle.
[Fig 8 A] est une vue de détail de la figure 8.
[Fig 9] est une vue schématique illustrant le principe de fonctionnement du codeur optique absolu selon la figure 8.
[Fig 10] est une reproduction photographique montrant l’agencement d’un codeur à câbles absolu pour la mesure de la position angulaire de la flèche télescopique par rapport à la tourelle de la nacelle.
[Fig 11] est une autre reproduction photographique montrant l’agencement d’un codeur à câbles absolu pour la mesure de la position angulaire de la flèche télescopique par rapport à la tourelle de la nacelle.
[Fig 12] est une reproduction photographique montrant l’agencement d’un codeur à câbles absolu pour la mesure du télescopage de la flèche.
[Fig 13] est une vue schématique de côté montrant la plate-forme et le porte-outil d’un robot selon l’invention dans une configuration de rénovation à proximité d’une coque de navire à profil courbe, la figure 13 illustrant en outre la mesure de distance par chacun de deux télémètres entre un point du porte-outil et la coque à rénover.
[Fig 14] est une reproduction photographique montrant l’agencement sur la plate-forme d’un robot selon l’invention, d’un capteur d’inclinaison pour mesurer l’inclinaison du porte-outil par rapport au moins à l’horizontale.
[Fig 15] est une vue schématique d’un mode de réalisation de la partie basse d’une nacelle de robot selon l’invention, montrant par transparence l’agencement d’un dispositif de rattrapage des jeux mécaniques de la couronne d’orientation de la tourelle par rapport à la base mobile.
[Fig 15 A] est une vue de détail de la figure 15.
[Fig 16] est une vue chématique d’un mode de réalisation de la liaison entre flèche télescopique et la plateforme d’une nacelle de robot selon l’invention, montrant l’agencement d’un dispositif de rattrapage des jeux mécaniques entre plate-forme et flèche télescopique.
[Fig 17] est une vue synoptique des liaisons entre les capteurs de position et distance du robot selon l’invention avec les calculateurs et automate de l’unité de contrôle-commande ainsi qu’entre ces derniers.
[Fig 18] illustre de manière schématique en fonction des caractéristiques de déplacement d’une première catégorie de nacelles élévatrices commerciales, les bandes verticales de rénovation qu’il est envisagé de réaliser selon le procédé de fonctionnement du robot conformément à l’invention.
[Fig 19] illustre de manière schématique en fonction des caractéristiques de déplacement d’une deuxième catégorie de nacelles élévatrices commerciales, les bandes verticales de rénovation qu’il est envisagé de réaliser selon le procédé de fonctionnement du robot conformément à l’invention.
Description détaillée
On précise ici que dans l’ensemble de la présente demande, les termes « dessous », « dessus», « bas », « haut », « inférieur » et « supérieur » se réfèrent à une configuration de fonctionnement d’une nacelle élévatrice d’un robot selon l’invention. Ainsi, par exemple, la position extrême supérieure de la plate-forme de la nacelle est l’altitude la plus élevée qu’elle peut atteindre avec le relevage maximal de la flèche combiné au déploiement maximal de cette dernière.
On a représenté à la figure 1, un robot selon l’invention 1 en configuration d’inspection par caméra et/ou de rénovation avec décapage par grenaillage ou projection d’eau à haute pression suivie le cas échéant d’un revêtement de peinture d’une coque C d’un navire mis en cale sèche au sein d’un chantier naval, dans le cadre de la maintenance du navire. Comme montré en figure 2, le robot 1 comprend tout d’abord une nacelle élévatrice télescopique 2. Cette nacelle 2 comprend de manière connue en soi, respectivement une base mobile 20 avec deux essieux 21, 22 dont au moins un est un essieu pivotant formant un essieu de direction, une tourelle 23 montée en rotation sur la base autour d’un premier axe «Axe 1», une flèche télescopique 24 montée en rotation sur la tourelle 23 autour d’un deuxième axe «Axe 2», la flèche étant télescopique selon un troisième axe «Axe 3», une plate-forme 25 aussi connue sous le nom de panier, montée en rotation sur l’extrémité mobile de la flèche télescopique autour d’un quatrième axe «Axe 4».
Selon l’invention, un porte-outil 3 est monté en translation sur la plate-forme selon trois axes orthogonaux entre eux, respectivement cinquième « Axe 5 », sixième « Axe 6 » et septième « Axe 7 » axe, et en rotation sur la plate-forme autour d’un huitième axe « Axe 8 ».
Sur ce porte-outil 3 est fixé un outil 4 rénovation et/ou d’inspection de la coque de navire à rénover. De préférence, pour les opérations de décapage, l’outil 4 est une buse de grenaillage munie d’une cloche d’aspiration pour recyclage de la grenaille ou une buse de projection d’eau à haute pression avec cloche de ré-aspiration de l’eau projetée.
Plusieurs modes de réalisation peuvent être envisagés pour le montage du porte-outil 3 sur la plate-forme 25 de la nacelle 2.
Selon le premier mode illustré en figures 3 à 6, le porte-outil 3 est monté sur un robot cartésien 30 à deux axes et dont une extrémité du portique est montée pivotante sur la plate forme 25.
Plus précisément, comme visible sur les figures 3 à 6, la translation du porte-outil 3 selon les deux axes du robot cartésien est assurée par deux moteurs indépendants 31, 32 fixés sur le portique, tandis que le pivotement du portique 30 par rapport à la plate-forme 25 est assurée par deux vérins 33, 34 de préférence de typé électrique articulés entre le portique du robot cartésien 30 et la plate-forme 25.
Ainsi, les mouvements du robot cartésien 30 à deux axes génèrent les déplacements du porte- outil 3 selon Axe 5 et Axe 6 tandis que le pivotement de son portique génère le déplacement selon Axe 7 et Axe 8.
Un deuxième mode est illustré en figure 7. Deux moteurs indépendants 35, 36 entraînent chacun un système vis-écrou 37, 38 selon Axe 5 et Axe 6. L’outil 4 est porté par le système vis-écrou selon Axe 6 qui est lui-même monté sur un balancier 39 entraîné en rotation par un autre moteur indépendant 390. La rotation de ce balancier génère le déplacement selon Axe 7 et Axe 8.
Le robot 1 selon l’invention est en outre instrumenté par une pluralité de capteurs qui viennent compenser de façon précise l’absence d’instrumentation par les constructeurs de nacelles et ce afin de positionner avec une très grande position el porte-outil 3 et donc l’outil 4 dans l’espace.
Comme illustré en figures 8, 8A et 9, un codeur optique absolu 5 est ainsi implanté pour mesurer la position angulaire de la tourelle 23 par rapport à la base mobile 20.
Avant de choisir un tel capteur, les inventeurs ont fait l’inventaire des solutions possibles. De fait, le point de rotation de la tourelle 23 n’était pas concrètement accessible car occupé par le joint tournant qui permet l’acheminement des commandes hydrauliques entre la tourelle 23 et la base mobile 20. De ce fait, il n’est pas possible d’implanter directement un codeur sur l’axe de la tourelle 23.
Une autre solution aurait été de placer un codeur sur le côté de la couronne d’orientation de la tourelle 23, qui aurait été entraîné par un pignon lui-même entraîné par la denture externe de la couronne d’orientation. L’implantation s’est avérée pas simple et l’usure de la denture de la couronne d’orientation de la tourelle n’était pas favorable à une mesure de précision. Ainsi, les inventeurs ont finalement fait le choix de décorréler la mesure de rotation proprement dite de la mécanique de la couronne d’orientation de la tourelle.
Le codeur optique absolu 5 finalement retenu comprend un lecteur optique 50 fixé sur la tourelle 23 en dessous de celle-ci et d’une couronne 51 fixe par rapport à la base mobile 20. La périphérie de la couronne 51 supporte une bande annulaire 52 d’une pluralité de codes- barres 53 distincts et adjacents les uns aux autres, agencée en regard du lecteur optique 50 de sorte que lors d’une rotation de la tourelle par rapport à la base mobile le faisceau lumineux du lecteur 50 intercepte au moins au moins trois portions de codes-barres distincts, comme montré en figure 9. Ce codeur optique 5 permet ainsi d’obtenir une information absolue, indépendante des jeux de la mécanique d’orientation de la tourelle 23 relativement à la base 20.
La bande annulaire 52 peut être sous la forme d’un ruban adhésif, ce qui a pour avantage d’être très économique et donc de pouvoir être remplacé aussi souvent que nécessaire. On peut envisager également en tant qu’alternative, de graver des codes-barres 53 directement sur la couronne 51.
Comme montré en figures 10 et 11, un codeur à câbles absolu 6 permet de mesurer la position angulaire de la flèche 24 par rapport à la tourelle 23. Le choix de ce type de capteur a été guidé par le fait qu’il n’est physiquement pas possible d’installer un codeur sur l’axe de relevage de la flèche, et qu’en outre la cinématique est variable d’une nacelle à l’autre et parfois complexe avec un point de pivot du relevage, qui monte et se déplace vers l’arrière par rapport à la base mobile. La seule solution est donc d’avoir un capteur qui évolue en continu par rapport au relevage et d’effectuer un étalonnage de cette mesure par rapport à la réalité de l’angle de relevage. En outre, un codeur à câbles permet d’obtenir une mesure précise tout en étant mécaniquement robuste.
Le codeur à câbles absolu 6 comprend un codeur 60 fixé sur la tourelle mobile et à un mécanisme à câble 61 comprenant un tambour fixé sur la tourelle mobile et autour duquel est enroulé un câble 62 dont l’extrémité libre est fixée sur l’un des éléments de la flèche télescopique.
Comme montré en figure 12, un autre codeur à câbles 7 est mis en œuvre : il constitue un capteur de déplacement linéaire pour mesurer le déploiement télescopique de la flèche 24. Le codeur 7 comprenant un codeur, non représenté, fixé sur l’extrémité de l’élément fixe de la flèche télescopique et à un mécanisme à câble comprenant un tambour, non représenté, fixé sur l’extrémité de l’élément fixe de la flèche télescopique et autour duquel est enroulé un câble 70 dont l’extrémité libre 71 est fixée sur l’extrémité de l’élément mobile 240 de plus grand déploiement de la flèche télescopique 24.
En pratique, les inventeurs ont constaté que le déploiement des éléments mobiles de la flèche télescopique forme une courbe légèrement concave (vers le bas). Donc pour une mesure donnée par le codeur 7, la distance réelle entre la plateforme 25 et l’axe de rotation de la flèche 24 est inférieure à celle mesurée par le codeur 7. Les inventeurs ont alors évalué le maximum d’erreur, qui correspond à une flèche complètement télescopée. Sachant que l’évolution de cette erreur est continue sur le télescopage et répétable, les inventeurs ont pu au final corrigé la mesure du codeur 7 par calcul.
Comme montré en figure 13, deux télémètres laser 80, 81 fixés aux extrémités du porte-outil 3 permettent de mesurer chacun une distance Tl, T2 d’un point du cadre du porte-outil 3 par rapport à la coque de navire à rénover et/ou à inspecter. Lors du fonctionnement du robot selon l’invention, en cas de différence entre Tl et T2 alors le moteur 390 de basculement du porte-outil 3 est mis en marche dans un sens ou dans l’autre, en fonction de la valeur supérieure, jusqu’à ce que T1=T2.
Avantageusement, un troisième télémètre laser 82 peut être fixé au centre du cadre de porte- outil 3 afin de déterminer la distance de l’outil 4 à la coque C, minimale en cas de courbe convexe et maximale en cas de courbe concave. Dans une rénovation de coque de navire, le référentiel du navire est lié au fond de cale, donc une surface à priori horizontale. Il s’avère donc primordial de conserver la base de la plate forme 25 et donc le support du porte outil 3 à l’horizontale.
Pour ce faire, comme illustré en figure 14, un capteur bidimensionnel 9 est fixé sur la plate forme 25, afin de mesurer l'inclinaison de cette dernière sur deux axes distincts.
Tous les capteurs 5 à 9 qui viennent d’être décrits et qui sont implantés dans la nacelle télescopique 2 et le porte-outil 3 permettent de pouvoir fournir au calculateur dédié de l’unité de contrôle-commande du robot selon l’invention les informations utiles à la détermination de la localisation de l’outil 4 dans l’espace.
Afin de garantir une souplesse et une précision de déplacement du porte-outil 3 et donc de l’outil 4 compatibles avec la rénovation visée des coques de navire, le robot 1 selon l’invention peut intégrer avantageusement des dispositifs de rattrapage des jeux de fonctionnement de la nacelle 2.
Un premier dispositif 10 de rattrapage des jeux mécaniques est illustré en figures 15 et 15A: il permet de compenser les jeux de la couronne dentée d’orientation 230 de la tourelle 23. Comme visible sur ces figures 15 et 15A, la rotation de la tourelle 23 est assurée par un moteur d’entraînement 231 qui entraîne un pignon 232 en engrènement direct avec la couronne dentée 230.
Le dispositif de rattrapage des jeux 10 comprend un moteur 101 d’entraînement d’au moins un pignon 102 en engrènement avec la couronne dentée 230 mais dans un sens de rotation opposé au pignon 232 d’entraînement de la couronne dentée 230.
Un deuxième dispositif de rattrapage 11 des jeux mécaniques est illustré en figure 16 : il permet de compenser les jeux entre plate-forme 25 et flèche télescopique 24.
Ce dispositif 11 est constitué par un ensemble de liaison, ajouté entre la plate-forme 25 et la flèche télescopique 24. Cet ensemble de liaison 11 comprend une première pièce 110 de liaison solidaire de Taxe 240 formant l’Axe 4 et une deuxième pièce de liaison 111 solidaire de la plate-forme 25. Ces deux pièces de liaison 111, 112 sont articulées entre elles par une couronne d’orientation 113 adaptée pour être mise en rotation au moyen d’un vérin 114, de préférence de type électrique, dont une extrémité est fixée à la première pièce de liaison 111 et l’autre extrémité est fixée à la deuxième pièce de liaison 112.
Sur cette figure 16, on peut voir également que la plate-forme 25 est montée pivotante par rapport à l’extrémité de la flèche 24 autour d’un axe de pivotement 241 qui définit donc un onzième axe (Axe 11). Cet « Axe 11 » est orthogonal à l’Axe 4. Le robot 1 selon l’invention comprend enfin une unité de contrôle-commande 12 reliée à la pluralité de capteurs 5 à 9 et aux moyens de déplacement des composants de la nacelle et de déplacement du porte-outil selon les premiers à huitième axe, l’unité de contrôle-commande étant adaptée pour déplacer automatiquement les composants de la nacelle et le porte-outil selon l’un et/ou l’autre des premier à huitième axes, en fonction des informations délivrées par la pluralité de capteurs et selon une séquence prédéfinie de rénovation et/ou d’inspection de zones de la paroi sans que la base mobile 20 de la nacelle n’ait à être déplacée.
Un mode de réalisation avantageux de l’unité de contrôle-commande 12 est illustré en figure 17 : elle comprend un automate 120 existant de la nacelle relié à chacun de la pluralité de capteurs 5, 6, 7, 80, 81, 9. Ces liaisons sont, de préférence par bus CAN.
Le calculateur nacelle 121 existant est relié à l’automate nacelle 120.
Un deuxième calculateur, dit calculateur robot 122, est relié de préférence par liaison Ethernet à l’automate nacelle 120.
Dans le fonctionnement du robot, le calculateur robot 122 envoie ses instructions de commande à l’automate nacelle 120 qui lui-même envoie ses instructions de commande au calculateur nacelle 121 qui commande le déplacement des composants de la nacelle et du porte-outil selon l’un et/ou l’autre des premier à huitième axes.
Le fonctionnement d’un robot 1 qui vient d’être décrit comprend les étapes suivantes réalisées automatiquement par l’unité de contrôle-commande 12: i/ positionnement de la plate-forme 25 et donc du porte-outil 3 portant l’outil de rénovation à un point donné de la coque du navire ; ii/ déplacement du porte-outil selon une première bande verticale le long de la paroi définissant une première passe de rénovation; iii / une fois la première passe de rénovation terminée, descente automatique par relevage et/ou télescopage de la plate-forme d’une hauteur correspondant à la première passe de travail moins une zone de recouvrement prédéfinie ; iv/ réitération des étapes ii/ et iii / selon une ou plusieurs passes de travail en sus de la première, jusqu’à ce que la plate-forme atteigne sa position basse extrême ; v/ évaluation par l’unité de contrôle-commande si une deuxième bande parallèle à la première peut être parcourue par le porte-outil sans avoir à déplacer la base mobile.
- si l’évaluation selon v/ est positive, alors positionnement de la plate-forme et à un point donné de la deuxième bande puis réitération des étapes ii/ à iv/ dans la deuxième bande;
- si l’évaluation selon v/ est négative, alors arrêt de la rénovation en attente du déplacement de la base mobile. Ainsi, l’unité de contrôle-commande traite une succession de bandes verticales qu’elle enchaine automatiquement.
Initialement, il est nécessaire d’évaluer le nombre de bandes qui peuvent être traitées sans avoir à déplacer la base mobile 20 de la nacelle, c’est-à-dire la surface qui peut être traitée en automatique sans intervention d’un opérateur. Dans l’évaluation du nombre de bandes pouvant être traitées, il faut considérer la nécessité d’un recouvrement entre bandes.
Les figures 18 et 19 montrent schématiquement l’évaluation qui a été faite pour deux modèles différents de nacelles télescopiques actuellement commercialisés.
La base mobile 20 peut être déplacer de manière autonome par l’unité de contrôle-commande selon les Axe 9 et 10 tels qu’illustrés en figure 2.
D’autres variantes et modifications peuvent être envisagées au robot selon l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention.
Par exemple, d’autres types de capteurs que ceux décrits peuvent être mis en œuvre pour l’instrumentation de mesure des différents axes de déplacements des composants d’une nacelle télescopique et du porte-outil.

Claims

Revendications
1. Robot (1) pour la rénovation par décapage et/ou revêtement de peinture, et/ou l’inspection d’une paroi de grande surface et/ou de hauteur élevée, comprenant :
- une nacelle élévatrice télescopique (2) comprenant comme composants:
• une base mobile (20),
• une tourelle (23) montée en rotation sur la base autour d’un premier axe (Axe 1),
•une flèche télescopique (24) montée en rotation sur la tourelle autour d’un deuxième axe (Axe 2), la flèche étant télescopique selon un troisième axe (Axe 3),
• une plate-forme (25) montée en rotation sur l’extrémité mobile de la flèche télescopique autour d’un quatrième axe (Axe 4),
- un porte-outil (3), adapté pour porter un outil (4) de rénovation et/ou d’inspection, le porte- outil étant monté en translation sur la plate-forme selon trois axes orthogonaux entre eux, respectivement cinquième (Axe 5), sixième (Axe 6) et septième (Axe 7) axe, et en rotation sur la plate-forme autour d’un huitième axe (Axe 8);
- une pluralité de capteurs comprenant :
• un premier capteur angulaire (5) adapté pour mesurer la position angulaire de la tourelle par rapport à la base ;
• un deuxième capteur angulaire (6) adapté pour mesurer la position angulaire de la flèche par rapport à la tourelle ;
• un capteur de déplacement linéaire (7) adapté pour mesurer le déploiement télescopique de la flèche ;
• au moins deux capteurs de mesure de distance (80, 81) adaptés pour mesurer chacun une distance d’un point du porte-outil par rapport à la paroi à rénover et/ou à inspecter ;
• un capteur d’inclinaison (9) adapté pour mesurer l’inclinaison du porte-outil par rapport au moins à l’horizontale ;
- une unité de contrôle-commande (12) reliée à la pluralité de capteurs et aux moyens de déplacement des composants de la nacelle et de déplacement du porte-outil selon les premiers à huitième axe, l’unité de contrôle-commande étant adaptée pour déplacer automatiquement les composants de la nacelle et le porte-outil selon l’un et/ou l’autre des premier à huitième axes, en fonction des informations délivrées par la pluralité de capteurs et selon une séquence prédéfinie de rénovation et/ou d’inspection de zones de la paroi sans que la base mobile de la nacelle n’ait à être déplacée.
2. Robot (1) selon la revendication 1, le premier capteur angulaire étant un codeur optique absolu (5) comprenant un lecteur optique (50) de code-barres fixe par rapport à la tourelle, et une couronne (51) fixe par rapport à la base mobile et dont la périphérie supporte une bande annulaire (52) d’une pluralité de codes-barres (53) distincts et adjacents les uns aux autres, agencée en regard du lecteur optique de sorte que lors d’une rotation de la tourelle par rapport à la base mobile le faisceaux lumineux du lecteur intercepte au moins une portion d’un des codes-barres afin de déterminer la position angulaire de la tourelle.
3. Robot (1) selon la revendication 2, l’agencement de la bande annulaire par rapport au lecteur code-barres étant tel que le faisceau lumineux intercepte au moins trois portions de codes-barres distincts.
4. Robot (1) selon l’une des revendications précédentes, le deuxième capteur angulaire étant un codeur à câbles absolu (6) comprenant un codeur (60) fixé sur la tourelle mobile et à un mécanisme à câble (61) comprenant un tambour fixé sur la tourelle mobile et autour duquel est enroulé un câble (62) dont l’extrémité libre est fixée sur l’un des éléments de la flèche télescopique.
5. Robot (1) selon l’une des revendications précédentes, le capteur de déplacement linéaire étant un codeur à câbles absolu (7) comprenant un codeur fixé sur l’extrémité de l’élément fixe de la flèche télescopique et à un mécanisme à câble comprenant un tambour fixé sur l’extrémité de l’élément fixe de la flèche télescopique et autour duquel est enroulé un câble (70) dont l’extrémité libre (71) est fixée sur l’extrémité de l’élément mobile de plus grand déploiement de la flèche télescopique.
6. Robot (1) selon l’une des revendications précédentes, les au moins deux capteurs de mesure de distance étant deux premiers télémètres laser (80, 81) fixés à distance l’un de l’autre sur le porte-outil pour mesurer deux distances entre le porte-outil et la paroi à rénover et/ou inspecter.
7. Robot (1) selon la revendication 6, comprenant un autre télémètre laser (82) fixé au centre du porte-outil (3) tandis que les deux premiers télémètres sont fixés aux extrémités inférieur et supérieure du porte-outil.
8. Robot (1) selon l’une des revendications précédentes, le capteur d’inclinaison étant capteur bidimensionnel (9) fixé sur la plate-forme et adapté pour mesurer l'inclinaison de cette dernière sur deux axes distincts.
9. Robot (1) selon l’une des revendications précédentes, comprenant un dispositif (10) de rattrapage des jeux mécaniques de la couronne dentée (230) d’orientation de la tourelle mobile, le dispositif comprenant, en sus de la couronne dentée et du moteur (231) d’entraînement en rotation de celle-ci, au moins un pignon (102) en engrènement avec la couronne dentée (230) et un moteur (101) d’entraînement du pignon dans un sens de rotation opposé à celui de la couronne dentée.
10. Robot (1) selon l’une des revendications précédentes, comprenant un dispositif (11) de rattrapage des jeux mécaniques entre plate-forme et flèche télescopique, le dispositif comprenant un ensemble de liaison entre plate-forme et flèche télescopique, l’ensemble de liaison comprenant un premier élément de liaison (111) solidaire du quatrième axe et un deuxième élément de liaison (112) solidaire de la plate-forme, les premier et deuxième éléments de liaison étant articulés entre eux par une couronne d’orientation (113) adaptée pour être mise en rotation au moyen d’un vérin (114), de préférence de type électrique, dont une extrémité est fixée au premier élément de liaison et l’autre extrémité est fixée au deuxième élément de liaison.
11. Robot (1) selon l’une des revendications précédentes, l’unité de contrôle-commande (12) comprenant un automate (120) de la nacelle relié à chacun de la pluralité de capteurs, de préférence par bus CAN, un premier calculateur dit calculateur nacelle (121), relié à l’automate nacelle et un deuxième calculateur, dit calculateur robot (122), relié de préférence par liaison Ethernet à l’automate nacelle, le calculateur robot étant adapté pour envoyer ses instructions de commande à l’automate nacelle qui lui-même est adapté pour envoyer ses instructions de commande au calculateur nacelle qui commande le déplacement des composants de la nacelle et du porte-outil selon l’un et/ou l’autre des premier à huitième axes.
12. Robot (1) selon l’une des revendications précédentes, la base mobile (20) comprenant un moteur de déplacement en translation définissant un neuvième axe (Axe 9) et au moins un essieu directeur définissant un dixième axe (Axe 10).
13. Robot (1) selon la revendication 12, l’unité de contrôle-commande étant adaptée pour déplacer automatiquement la base mobile selon l’un et/ou l’autre des neuvième et dixième axes, une fois la séquence prédéfinie, achevée.
14. Robot (1) selon l’une des revendications précédentes, la plate-forme (25) étant pivotante par rapport à l’extrémité mobile de la flèche télescopique autour d’un axe de pivotement (241) définissant un onzième axe (Axe 11) orthogonal au quatrième axe (Axe
4).
15. Robot (1) selon l’une des revendications précédentes, le porte-outil étant adapté pour porter une buse de grenaillage (4) munie d’une cloche d’aspiration pour recyclage de la grenaille ou une buse de projection d’eau à haute pression avec cloche de réaspiration de l’eau projetée.
16. Procédé de fonctionnement d’un robot selon l’une des revendications précédentes, le long d’une paroi de grande surface et/ou de hauteur élevée, comprenant les étapes suivantes réalisées automatiquement par l’unité de contrôle-commande: i/ positionnement de la plate-forme et donc du porte-outil portant l’outil de rénovation à un point donné de paroi ; ii/ déplacement du porte-outil selon une première bande verticale le long de la paroi définissant une première passe de rénovation; iii / une fois la première passe de rénovation terminée, descente automatique par relevage et/ou télescopage de la plate-forme d’une hauteur correspondant à la première passe de travail moins une zone de recouvrement prédéfinie ; i v/ réitération des étapes ii/ et iii / selon une ou plusieurs passes de travail en sus de la première, jusqu’à ce que la plate-forme atteigne sa position basse extrême ; v/ évaluation par l’unité de contrôle-commande si une deuxième bande parallèle à la première peut être parcourue par le porte-outil sans avoir à déplacer la base mobile. - si l’évaluation selon v/ est positive, alors positionnement de la plate-forme et à un point donné de la deuxième bande puis réitération des étapes ii/ à i v/ dans la deuxième bande;
- si l’évaluation selon v/ est négative, alors arrêt de la rénovation en attente du déplacement de la base mobile.
17. Utilisation du robot selon l’une quelconque des revendications précédentes pour la rénovation avec décapage, de préférence par projection d’abrasif ou décapage à l’eau, et le cas échéant avec revêtement de peinture d’une coque de navire.
EP20792641.1A 2019-10-15 2020-10-15 Robot pour la rénovation par décapage et/ou revêtement de peinture, et/ou l'inspection d'une paroi de grande surface et/ou de hauteur élevée, procédé de fonctionnement associé et application au décapage et à la peinture de coques de navire Pending EP4045241A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1911452A FR3101803B1 (fr) 2019-10-15 2019-10-15 Robot pour la rénovation par décapage et/ou revêtement de peinture, et/ou l’inspection d’une paroi de grande surface et/ou de hauteur élevée, Procédé de fonctionnement associé et application au décapage et à la peinture de coques de navire.
PCT/EP2020/079105 WO2021074327A1 (fr) 2019-10-15 2020-10-15 Robot pour la rénovation par décapage et/ou revêtement de peinture, et/ou l'inspection d'une paroi de grande surface et/ou de hauteur élevée, procédé de fonctionnement associé et application au décapage et à la peinture de coques de navire

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4045241A1 true EP4045241A1 (fr) 2022-08-24

Family

ID=69158101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20792641.1A Pending EP4045241A1 (fr) 2019-10-15 2020-10-15 Robot pour la rénovation par décapage et/ou revêtement de peinture, et/ou l'inspection d'une paroi de grande surface et/ou de hauteur élevée, procédé de fonctionnement associé et application au décapage et à la peinture de coques de navire

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4045241A1 (fr)
KR (1) KR102769736B1 (fr)
FR (1) FR3101803B1 (fr)
WO (1) WO2021074327A1 (fr)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3101803B1 (fr) * 2019-10-15 2021-10-08 Ambpr Robot pour la rénovation par décapage et/ou revêtement de peinture, et/ou l’inspection d’une paroi de grande surface et/ou de hauteur élevée, Procédé de fonctionnement associé et application au décapage et à la peinture de coques de navire.
WO2023275893A1 (fr) * 2021-06-30 2023-01-05 Constrobot Robotics Pvt Ltd Robot modulaire autonome servant à effectuer une finition de mur
US20230381949A1 (en) * 2022-05-24 2023-11-30 Anram Holdings Modular box for component management in mobile robots
KR102766012B1 (ko) * 2022-10-31 2025-02-12 주식회사 에스아이웨어 선체 외판 이동용 자동 도장장치를 제어하는 고소차 작업 시스템
CN115724377B (zh) * 2022-12-09 2026-01-23 北京特种机械研究所 一种伸缩扩展平台及使用其的agv小车
FR3151799B1 (fr) * 2023-08-03 2025-12-19 Sncf Reseau Système de projection d’un produit sur un support de caténaire.
FR3160339A1 (fr) * 2024-03-22 2025-09-26 Ambpr Robot pour la rénovation par décapage, revêtement de peinture, inspection de paroi de grande surface incurvée ou hauteur élevée ; pour coques, fonds de navires, réservoirs, bacs pétroliers ou conduites.
CN119526438A (zh) * 2024-11-18 2025-02-28 南通中远克莱芬船舶工程有限公司 一种船舶钢制表面自动喷涂机器人及其工作方法
CN119406623B (zh) * 2025-01-09 2025-04-11 国网山东省电力公司电力科学研究院 电力塔脚除锈和喷涂一体装置及其工作方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3629623A1 (de) * 1986-08-30 1988-03-03 Schlick Roto Jet Masch Einrichtung zum reinigen von oberflaechen grossflaechiger objekte mit einem bewegbaren strahlkorb
US4890567A (en) 1987-12-01 1990-01-02 Caduff Edward A Robotic ultrasonic cleaning and spraying device for ships' hulls
US5398632A (en) 1993-03-08 1995-03-21 Mmc Compliance Engineering, Inc. Apparatus and method for performing external surface work on ship hulls
DE4328410A1 (de) * 1993-08-24 1995-03-09 Jerkel Spruehsysteme Gmbh Vorrichtung zum Auftragen eines flüssigen Mediums (Farben, Kunststoffe, flüssige Metalle, Metallemulsionen oder dergleichen) auf größere Objekte wie Schiffsrümpfe, Brücken, Bohrinseln Häuserfassaden, Silos oder dergleichen durch Aufspritzen
JP3262422B2 (ja) * 1993-09-14 2002-03-04 株式会社小松製作所 クレーン
FR2722443B1 (fr) * 1994-07-13 1996-09-20 Ind Sa Centre Dispositif de traitement de surface
JP2001520395A (ja) * 1997-10-17 2001-10-30 ビショップ イノヴェーション リミテッド 光学トルクトランスデュサーの製造方法
NL1015263C1 (nl) 1999-10-25 2001-04-26 Peter William Vrolijk Bewegingsgecompenseerde spuitinrichting en daarbij toe te passen spuitkop.
KR100604017B1 (ko) * 2005-03-30 2006-07-24 대우조선해양 주식회사 선박 도장용 고소차
ATE465941T1 (de) 2008-02-12 2010-05-15 Vincenzo Rina Mobile vorrichtung zum bearbeiten von wasserfahrzeughüllen
KR101516689B1 (ko) 2008-11-20 2015-05-04 팔핑거 시스템즈 게엠베하 보수 장치
CN101811644B (zh) 2009-02-25 2014-05-14 马尼托瓦克起重机有限公司 起重机的回转驱动系统
ITMO20100263A1 (it) * 2010-09-21 2012-03-22 Vincenzo Rina Apparecchiatura per la verniciatura di scafi di imbarcazioni navali o simili
KR101204998B1 (ko) * 2010-10-19 2013-01-30 주식회사 로보프린트 분할출력이 가능한 크레인 탑재형 자동인쇄장치
AT510919A1 (de) 2010-12-16 2012-07-15 Palfinger Systems Gmbh Instandhaltungsvorrichtung
KR101444392B1 (ko) 2013-03-15 2014-09-26 삼성중공업 주식회사 도막 형성 로봇
CN105643587B (zh) 2016-03-04 2017-08-25 哈尔滨工业大学 十三自由度大型船体外表面喷涂机器人
FR3050672B1 (fr) * 2016-04-29 2018-11-23 Les Companions Automate pour le traitement d'une surface
CN106395697B (zh) * 2016-08-24 2019-10-01 浙江鼎力机械股份有限公司 伸缩连接组件及高空作业平台
EP3624955B8 (fr) 2017-05-16 2023-09-06 ABC IP Holding GmbH Système monorail
CN107081771A (zh) 2017-06-18 2017-08-22 中国船舶重工集团公司第七六研究所 船舶喷漆机器人工作系统及方法
CN107253147A (zh) 2017-06-18 2017-10-17 中国船舶重工集团公司第七六研究所 船舶喷砂除锈机器人工作系统
CN108313237B (zh) 2018-02-11 2019-08-23 哈尔滨工业大学 一种吸盘式爬壁喷丸机器人控制系统及控制方法
CN108942897B (zh) 2018-09-12 2023-11-17 杭州国辰机器人科技有限公司 一种船体外表面绳牵引并联喷涂机器人
CN209158233U (zh) 2018-11-21 2019-07-26 深圳佑申电子有限公司 一种全自动线束装配设备
FR3101803B1 (fr) 2019-10-15 2021-10-08 Ambpr Robot pour la rénovation par décapage et/ou revêtement de peinture, et/ou l’inspection d’une paroi de grande surface et/ou de hauteur élevée, Procédé de fonctionnement associé et application au décapage et à la peinture de coques de navire.

Also Published As

Publication number Publication date
FR3101803A1 (fr) 2021-04-16
WO2021074327A1 (fr) 2021-04-22
KR102769736B1 (ko) 2025-02-19
KR20220101623A (ko) 2022-07-19
FR3101803B1 (fr) 2021-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021074327A1 (fr) Robot pour la rénovation par décapage et/ou revêtement de peinture, et/ou l'inspection d'une paroi de grande surface et/ou de hauteur élevée, procédé de fonctionnement associé et application au décapage et à la peinture de coques de navire
EP3448582B1 (fr) Procede de traitement d'une surface, et automate correspondant
EP3448636B1 (fr) Automate pour le traitement d'une surface
WO1983002419A1 (fr) Robot a pattes grimpeur
US20240025500A1 (en) A system and method of robot locomotion
CN116460708B (zh) 一种打磨喷涂一体化船板喷涂机器人及船板喷涂方法
US20200362827A1 (en) Robotic system for wind turbine airfoil maintenance
US20160052296A1 (en) Automated Paint Application System and Related Method
CA2398588A1 (fr) Dispositif de pulverisation destine notamment a une cabine de peinture de carrosserie automobile
JP2020157390A (ja) 研掃装置
CN116809267A (zh) 一种对大型工件自动喷涂的方法
AU2015218531B2 (en) Automated paint application system and related method
KR100501927B1 (ko) 수하(垂下)식 도장장치
JP7253750B2 (ja) 物体の少なくとも一部のメンテナンスを行うためのシステム、装置、および方法
EP3599062A1 (fr) Robot de soudage
FR3160339A1 (fr) Robot pour la rénovation par décapage, revêtement de peinture, inspection de paroi de grande surface incurvée ou hauteur élevée ; pour coques, fonds de navires, réservoirs, bacs pétroliers ou conduites.
KR101284861B1 (ko) 도장모듈 운반대차
EP4422974A1 (fr) Véhicule volant autonome
KR101099724B1 (ko) 상방향 도장장치
EP4501465B1 (fr) Système de projection d'un produit sur un support de caténaire
FR3124962A1 (fr) Robot parallèle à câbles pour l’inspection d’une pièce et Procédé d’inspection associé
CN117741089A (zh) 一种用于机车钩舌的检测系统及检测方法
JPH0474557A (ja) 塗装装置
EP0016680A1 (fr) Dispositif de grenaillage automatique pour l'intérieur de pièces de grandes dimensions et installation comportant un tel dispositif
KR20160001767A (ko) 도장로봇

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20220516

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20251016