Contribution à l’évaluation de l’incertitude d’un procédé d’assemblage robotisé assisté par la métrologie 3D utilisant le système iGPS comme encodeurs externes

Babin, William (2026). Contribution à l’évaluation de l’incertitude d’un procédé d’assemblage robotisé assisté par la métrologie 3D utilisant le système iGPS comme encodeurs externes. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’assemblage assisté par la métrologie (AAM) est une approche prometteuse pour améliorer l’assemblage de pièces de grande taille dans les industries aérospatiale, navale et énergétique. Cependant, l’adoption industrielle de ces systèmes est limitée par la difficulté d’évaluer leur incertitude inhérente. Ce mémoire présente le développement et la validation d’une méthodologie expérimentale pour quantifier la répétabilité et l’exactitude d’un procédé d’AAM robotisé utilisant le système iGPS comme encodeurs externes. Un banc d’essai à échelle laboratoire a été conçu, intégrant un robot industriel ABB IRB120™, un système iGPS avec six transmetteurs et un artefact usiné représentant une pièce à assembler. Des protocoles expérimentaux rigoureux ont été établis, incluant des cycles de stabilisation thermique pour le robot et pour les récepteurs iGPS. Un modèle statistique de répétabilité basé sur la distribution X2 à trois degrés de liberté a été développé pour combiner les déviations le long des axes cartésiens. La validation expérimentale sur deux jeux de données, inspirée des recommandations de la norme ISO 9283, indépendants a démontré une excellente répétabilité, avec des écarts-types variant de 4 à 12 µm selon l’axe et la configuration testée. La couverture empirique à 95% pour les deux jeux de données (94,0% et 96,7%) confirme la validité du modèle proposé. L’évaluation de l’exactitude a révélé des déviations de quelques millimètres par rapport aux positions nominales. Une analyse détaillée des sources d’erreur, incluant des tests de permutation des récepteurs et une comparaison avec un laser tracker Leica AT960™, a identifié que le système iGPS contribue à environ 0,2mm d’erreur, tandis que la majorité provient de la flexion du robot et des imperfections du modèle cinématique nominal. Ces résultats sont cohérents avec les données publiées pour le robot IRB120™ avec une charge utile comparable.

Titre traduit

Contribution to uncertainty assessment of a 3D metrology-assisted robotic assembly process using the iGPS system as external encoders

Résumé traduit

Measurement-Assisted Assembly (MAA) is a promising approach for improving the assembly of large-scale components in aerospace, shipbuilding, and energy industries. However, industrial adoption of these systems is limited by the difficulty in assessing their inherent uncertainty. This thesis presents the development and validation of an experimental methodology to quantify the repeatability and accuracy of a robotic MAA process using the iGPS system as an external encoder. A laboratory-scale testbed was designed, integrating an ABB IRB120™ industrial robot, an iGPS system with six transmitters, and a machined artifact representing a workpiece to assemble. Rigorous experimental protocols were established, including thermal stabilization cycles for the robot and iGPS receivers. A statistical repeatability model based on the X2 distribution with three degrees of freedom was developed to combine deviations along Cartesian axes. Experimental validation on two independent datasets inspired by ISO 9283 standard recommendations demonstrated excellent repeatability, with standard deviations ranging from 4 to 12 µm depending on the axis and tested configuration. The empirical 95% coverage for both datasets (94.0 % and 96.7%) confirms the validity of the proposed model. Accuracy assessment revealed deviations of several millimeters from nominal positions. A detailed analysis of error sources, including receiver permutation tests and comparison with a Leica AT960™ laser tracker, identified that the iGPS system contributes approximately 0.2mm of error, while the majority originates from robot deflection and imperfections in the nominal kinematic model. These results are consistent with published data for the IRB120™ robot with comparable payload.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie de la production automatisée". Comprend des références bibliographiques (pages 97-104).
Mots-clés libres:	assemblage assisté par la métrologie, robot industriel, iGPS, répétabilité, exactitude, incertitude de mesure, métrologie à grande échelle
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur(-trice) Tahan, Antoine
Codirecteur:	Codirecteur(-trice) de mémoire/thèse Joubair, Ahmed
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de la production automatisée
Date de dépôt:	29 sept. 2026 18:59
Dernière modification:	29 sept. 2026 18:59
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3878

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