Identification géométrique des machines outils à structure parallèle : proposition d'une méthode basée sur l'usinage d'une pièce

Geometrical calibration of parallel kinematics machines tools: Proposition of a new method based on part machining

¹ LaMI, IFMA/UBP, Campus de Clermont-Ferrand, les Cezeaux, BP 265, 63175 Aubière Cedex, France
² IRCCyN, UMR CNRS 6597, 1 rue de la Noë, BP 92101, 44321 Nantes Cedex, France

Auteur de correspondance : emmanuel.duc@ifma.fr

Reçu : 15 Mars 2007
Accepté : 6 Juillet 2007

Résumé

Un handicap important pour l'utilisation des machines outils à structure parallèle pour des opérations d'Usinage à Grande Vitesse (UGV) se situe au niveau de la précision de pose de l'outil. Dans le cas des mécanismes à structure parallèle, ce défaut de pose est surtout dû aux erreurs liées à la transformation inverse de la commande. Ces erreurs peuvent être réduites à l'aide d'une identification des paramètres géométriques du modèle géométrique. Le but de cet article est de présenter différentes méthodes d'identification applicables aux machines outils à structure parallèle. Dans un premier temps, nous présentons les principes généraux de l'identification géométrique des machines outils à structure parallèle. Puis, nous décrivons une méthode statique issue de l'expérience acquise sur les machines outils sérielles utilisant un ball-bar 3D. Cette méthode est aujourd'hui appliquée sur la machine outil Verne qui se situe à l'IRCCyN (Nantes). Finalement, nous présentons une nouvelle méthode d'identification basée sur la mesure d'une pièce usinée. Cette méthode est réalisé en trois étapes : l'usinage d'une pièce dédiée, sa mesure sur une Machine à Mesurer Tridimensionnelle (MMT) et l'identification numérique des paramètres géométriques.

Abstract

A main limitation of Parallel Kinematics Machine tools (PKM) in high-speed machining tasks is their low level of tool pose accuracy. In case of parallel kinematics mechanisms, the pose defect is largely due to the inverse transformations realised by the controller. These errors can be reduced by identifying the geometrical parameters of the inverse kinematics model. The aim of this paper is to present different identification methods used for PKM. In a first time, the general principle of PKM geometrical identification is described. Then, a static method using a 3D ball-bar is presented from past experiences on serial machines tools. This method is applied today on the Verne machine tool located in IRCCyN (Nantes). Finally, a new calibration method based on the measure of a machined part is described. This method is implemented in three steps: machining of a dedicated part, measurement, and identification of the geometrical parameter values.