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Introduction à la C.F.A.O 1.1. Définition La C.F.A.O : peut être considérée com

Introduction à la C.F.A.O 1.1. Définition La C.F.A.O : peut être considérée comme l’ensemble des aides informatiques, apportées à l’entreprise jusqu'à la réalisation du produit, ou bien d’une autre manière apportées à l’ensemble du processus de conception et fabrication de l’entreprise. Le sigle C.F.A.O est formé de deux parties qui sont plus ou moins intimement liées (intégrée). C.A.O elle se préoccupe généralement de la création des données qui décrivent l’objet à concevoir. F.A.O elle est utilisée généralement pour planifier, gérer et contrôler les opérations de fabrication. 1.2. Composantes: Un système de C.F.A.O est généralement constitué de trois composantes: utilisateur: Il peut être soit des concepteurs, des dessinateurs... matériel: Il comprend les ordinateurs, moyens de dialogues, machines... logiciels: On peut citer les programmes de calcul, logiciels graphiques, interfaces... 1.3. Schéma général Pour résoudre un problème, le concepteur fournit des données à la machine, qui à l’aide de connaissances (base de données) et de traitements enrichit un modèle et fournit au concepteur des sorties (s). A partir de ces sorties le concepteur fournit de nouvelles données et ainsi de suite. Lorsque la solution semble satisfaisante au concepteur, il peut l’exprimer par S. Il est évidement clair que certaines entrées et sorties peuvent être directement digérées ou éditées par la machine. 1.4. Les modèles en CFAO 1.4.1. Importance du modèle (descriptif) Il est bien important de comprendre le rôle central que joue le modèle dans la conception d’un objet. En effet à partir du dialogue avec les différents intervenants, tout au long des phases conception et fabrication, le système de CFAO, enrichit un modèle, qui est donc une représentation de l’objet en cours de conception. Ce modèle peut être considéré comme une maquette virtuelle de l’objet sur Machine Concepteur S s s’ e' e E Liaison directe (CN, commande de robots...) Modèles Connaissances Données.... Fig.1.3 Schéma général d'un système de CFAO laquelle pourront être mises en œuvre toutes les opérations effectuées traditionnellement sur un prototype (essais, simulation...). C’est également à partir des informations contenues dans ce modèle que pourront être préparées les opérations de fabrication. 1.4.2. Modélisation géométriques. (M.G) La M.G est la représentation d’objets réels du point de vue de leurs propriétés géométriques (forme). La M.G est un aspect très important de la CFAO; puisque c’ est le point de départ de nombreuses autres fonctions. Par exemple le modèle géométrique pourra être utilisé pour une modélisation par éléments finis ou bien pour l’élaboration des programmes commande numérique CN pour la fabrication . 1.4.2.1. Classification Dans les Modèles géométriques on peut distinguer deux catégories : La première est les modèles géométriques bi-dimensionnels, ils ont une connaissance des objets limitée à des vues planes sans relation entre elles. Ils sont bien adaptés au dessin industriel . Remarque : Certains systèmes sont arrivés à faire la liaison entre vues . La deuxième catégorie et qui est la plus intéressante sont les modèles tridimensionnels dont les trois principales classes sont: Les modèles fils de fer (wire frame) : Un objet est défini par ses sommets et les arrêtes qui les joignent. Les modèles surfaciques : Les surfaces d’un objet sont connues mais pas la matière. Les modèles de solide : Les objets sont parfaitement connus (au moins en théorie) 1.4.2.2. Qualités d’une bonne modélisation géométriques Pour qu’une modélisation géométrique, soit de haut niveau, elle doit remplir les conditions suivantes : Validité : Elle assure que tout modèle constructible doit correspondre à un objet réel et un seul. Puissance: Elle permet de construire le modèle de tout objet. Ouverture: Elle peut être utilisée par différentes fonctions (CN...) 1.4.2.3. Principes des modèles utilisés Les Modèles géométriques utilisés plus ou moins couramment en CAO sont les suivants : Le modèle par les limites (boundry representation) Il était de type fil de fer et il est maintenant de type solide dans la plupart des systèmes. Dans ce type de représentation, le système conserve la peau de l'objet (le résultat final) et sait de quel côté est la matière dans le cas de la modélisation solide par simple artifice qui est l'orientation du sens de parcours des contours limitant les faces. Un tel modèle comprend en général des informations géométriques (cordonnées des sommets, équations des faces...), des informations topologiques (façon dont sont reliées les informations géométriques.) et des informations annexes (couleurs des faces...). Remarque : De nombreux modèle sont à base des faces planes et d'autres utilisent aussi les quadratiques (les opérations booléennes se révèlent plus complexe à mettre en œuvre.) Le modèle par arbre de construction (CSG Constructive Solid Geometry) Le CSG est un modèle récent, sa structure peut être représentée par un arbre de construction dont les nœuds sont les opérations booléennes ou des transformations géométriques, et les feuilles sont soit des demi-espaces, soit des objets primitifs. Dans cette représentation, le système conserve pour un objet donné toutes les opérations qui ont été mises en œuvre pour le définir, donc on peut dire qu’il y a conservation de l’historique d’ou l’appellation parfois représentation par modèle par historique. Les modèles mathématiques Se sont des représentations très intéressantes qui présentent l’avantage de permettre de déduire directement les propriétés du modèle à partir de la représentation mathématique utilisée. Ils sont essentiellement appliqués aux courbes et surfaces. Les modèles les plus courants dans les systèmes sont les courbes et surfaces de Bézier et de B-spline. Les modèles paramétrés En général ils sont appliqués aux pièces présentant une évolution bien formalisable en fonction de certaines côtes géométriques (engrenages, roulement...). Les objets dans ce type de modèle sont définis par des paramètres et une méthode de construction qui est en général mise en œuvre soit par langage ou en interactif. 1.5. Conclusion L’ouverture est probablement l’une des qualités essentielles que devront posséder les systèmes de CFAO et ceci pour permettre aux utilisateurs d’ajouter des fonctionnalités, du savoir faire qui leur sont propres. Actuellement les systèmes ouverts offrent ces possibilités par l’intermédiaire de deux types de classe de langage de programmation : Les langages généraux de programmations (fortran, C...) auxquels on a adjoint des primitives spécifiques au système. Les langages spécialisés entièrement définis pour un système donné. La commande numérique des machines outils – Généralités 2-1. Historique Naissance de la machine outil classique en 1820 en Grande-Bretagne. Il s’agissait d’un ensemble mécanique qui par des mouvements combinés est capable de façonner une pièce. En 1836 création de la came. En 1870 recherche de l’interchangeabilité. En 1920 apparition des machines transfert. Vers 1940 utilisation de la commande numérique pour des petites séries de formes complexes (--> aviation militaire US). Il est difficile de connaître l’origine exacte de la commande numérique. Les tous premiers travaux furent menés par FALCON et JACQUARD et montèrent qu’il était possible de commander une machine à partir d’informations codées sur un carton perforé. Le métier à tisser de jacquard fut le premier à être doté de cette technique de commande. Il peut être considéré comme l’ancêtre de la commande numérique. Il ne faut toutefois pas perdre de vue que la véritable arrivée sur le marché des machines à commande numérique est directement liée au développement de l’électronique et de l’informatique. Cette technique de commande devait conduire à rendre les machines beaucoup plus performantes en qualité et en rapidité. En 1950-53 l’évolution dans les composants électroniques entraîne l’apparition des commandes numériques sur des machines plus simples et de moins grandes dimensions. 2.2. C’est quoi la C.N La commande numérique est une somme d’automatismes dans lesquels les ordres de mouvements ou de déplacements, la vitesse de ces déplacements et leur précision sont données à partir d’informations numériques. Ces informations sont codées sur des supports tels que: rubans perforés, cassettes. Il est possible avec certaines machines de mettre en mémoire les informations par transfert à partir d’un ordinateur. La structure des systèmes à CN est composée de circuits électroniques dont les temps de réponse sont de l’ordre de la microseconde. Cette rapidité de transmission des ordres confère à la CN une supériorité incontestable par rapport aux moyens traditionnels. Chaque déplacement est contrôlé par une boucle d’asservissement. On appelle AXE tout mouvement asservi en position et en vitesse. On appelle DEMI-AXE tout mouvement asservi en position ou en vitesse 2.3. Définition générales relatives aux M.O.C.N Machine-outil à commande numérique (MOCN) : Machine-outil programmable équipée d’une commande numérique par calculateur (CNC). Elle est dédiée à des fabrications variées de pièces différentes lancées en petits lots répétitifs. Centre d’usinage(CU) : C’est une MOCN complétée d’équipements périphériques qui assurent le changement automatique d’outils stockés dans des magasins d’outils, le changement automatique des pièces (palettisation) éventuellement le convoyage des copeaux ( convoyeur). Il est dédié à des fabrications variées de pièces différentes. Machine Autonome flexible : C’est un CU doté d’un carrousel de palettes pour le chargement et déchargement des pièces, de plusieurs magasins d’outils, de moyens d’autocontrôle d’un système de détection des bris et usures d’outils. Elle est dédiée à des opérations spécifiques sur plusieurs familles de pièces. Cellule flexible : Système formé de uploads/Industriel/ mcn.pdf