Framework pour Simulateur Pilotable de Robot 3D - HEIG-VD

IAI, HEIG‐VD Route de Cheseaux 1 1401 Yverdon‐les‐Bains +41 (0)24 557 63 30 +41 (0)24 557 63 20 Framework pour Simulateur Pilotable de Robot 3D basé sur les technologies Microsoft WPF et WCF Prof. François Birling, Antoine Jeanrichard Développement rapide de simulateurs Ce projet a débouché sur la création d’un Framework logiciel permettant de créer rapidement des simulateurs 3D de machines, pouvant être pilotés comme des machines réelles. Technologie Le développement du logiciel est basé sur le framework .Net 3.5. Celui‐ci intègre entre autres deux technologies novatrices, largement utilisées dans ce projet: − WPF : Windows Presentation Foundation, basé sur DirectX. − WCF : Windows Communication Foundation. Simulateurs pilotables Robot cartésien Robot poly articulé La création d’un simulateur est faite en utilisant les fichiers CAO de la machine à simuler. Le Framework logiciel développé permet ensuite, par un simple assemblage de composants logiciels, de mettre en place la structure cinématique de la machine, et d’en obtenir un rendu 3D. Les axes numériques et les entrées/sorties du simulateur ainsi construit peuvent alors être commandés par un logiciel de commande externe, en envoyant des commandes soit par WCF, par UDP, ou alors à travers une mémoire partagée (plus rapide). Le framework a permis de créer rapidement deux simulateurs : − Un simulateur de robot poly articulé. Le simulateur du robot cartésien a été intégré dans un logiciel de commande à modules enfichables (plugins) d é v e l o p p é p a r l ’ I n s t i t u t d’Automatisation Industrielle dans le cadre d’un mandat. Vu par le logiciel de commande comme une vraie machine, le simulateur permet d’en exploiter toutes les fonctionnalités, et donc de faire sa mise au point.
− Un simulateur de robot cartésien, incluant un processus de gravure laser. Applications pratiques La facilité de développement et le réalisme offerts par les simulateurs créés avec ce Framework ouvrent les portes à de nombreuses applications : ‐ Formation d’opérateurs: il est possible de former les opérateurs à l’utilisation d’une machine sans monopoliser un équipement, et en supprimant les risques de casse. ‐ Support pour le développement de logiciels de commande. Il est ainsi possible de développer un logiciel de commande sans disposer de la machine elle‐
même. − E n s e i g n e m e n t d e l a programmation : un simulateur logiciel de machine peut être mis à disposition de classes entières d’étudiants, qui pourront ainsi acquérir des compétences en programmant une machine proche de la réalité. Des compétences au service de l’automatisation Contact : Francois.Birling@heig‐vd.ch Centre d’Etude et de Transfert Technologiques Schéma de commande Institut d’Automatisation Industrielle de la HEIG­VD Etapes de création d’un simulateur La création d’un simulateur s’effectue en trois étapes principales: •
Exportation des pièces qui composent le robot depuis un logiciel de CAO (pour l’instant, tous les modèles 3D proviennent de SolidWorks). •
Placement des pièces exportée et des axes dans la scène 3D grâce à un outil développé dans ce but. •
Création d’un projet dans Visual Studio et utilisation des outils du Framework pour définir l’architecture et la hiérarchie des pièces du robot. Ces trois étapes permettent de créer rapidement un simulateur pilotable à partir de modèles 3D. Tout robot est composé de parties de bases. Ces parties peuvent être fixe, effectuer une translation ou effectuer une rotation. Tout simulateur est aussi constitué ainsi lors de sa création. Exemple de création d’un simulateur complet d’une machine 14 axes Contact Prof. François Birling : francois.birling@heig‐vd.ch Mots clés Cadre standard, Framework Simulateur de robots 3D, 3D robots simulator Logiciel de commande de machine, Machine control software UML, Orienté objet, UML, Object oriented C#, Microsoft .NET, C#, Microsoft .NET, WPF, WPF, WCF WCF HEIG‐VD Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud Institut d’Automatisation Industrielle Route de Cheseaux 1 Case Postale CH‐1401 Yverdon‐les‐Bains Téléphone +41 (0) 24 55 76 318 Télécopie : +41 (0) 24 55 76 320 http://iai.heig‐vd.ch Des compétences au service de l’automatisation