Modélisation mécanique intégrant des champs répulsifs pour la génération de trajectoires 5 axes hors collision

Le processus de réalisation des pièces de formes complexes par usinage est un processus essentiel dans les domaines de l'aéronautique, de l'automobile, des moules et des matrices. Alors que l'usinage 5 axes grande vitesse est maintenant répandu dans les grands groupes industriels, il reste plusieurs problématiques à traiter. L'évitement de collisions le long de la trajectoire outil programmée en alors traité, notamment au niveau des interférences globales représentant une collision entre l'outil et son environnement. Classiquement, l'évitement de collisions dans le domaine de l'usinage 5 axes grande vitesse peut être programmé à l'aide d'une analyse géométrique de la situation. Si une collision est détecté, alors une phase de correction et d'optimisation peuvent être utilisée afin d'obtenir une nouvelle trajectoire hors collision. Le but des travaux est alors d'utiliser une modélisation physique afin d'obtenir une trajectoire corrigée hors collision le plus lisse possible. Pour ce faire le mouvement de l'outil est alors étudié d'un point de vue dynamique afin d'éviter les réorientation brutal post correction. De plus, les éléments constituants les obstacles émettent une action répulsive à distance. Cela permet, au cours de la programmation, d'anticiper l'approche d'un obstacle et ainsi d'entamer les corrections d'orientation outil en prévision d'une possible collision. Cette démarche de modélisation du mouvement étudiée permet alors de réaliser des simulations sur des pièces classiquement usinées dans les domaines énoncés précédemment. Dans le but de généraliser la programmation réalisée, il est alors important de comprendre comment les éléments obstacles sont représentés ainsi que la modélisation retenu pour l'outil utilisé au cours de la simulation. Enfin, la résolution de la dernière problématique mise en avant au cours de cette thèse concerne les temps de calcul obtenus. Il a été montré, après de multiples simulations, que ces derniers peuvent exploser d'un point de vue combinatoire pour des utilisateurs exigeants (modélisation fine de l'outil et de l'environnement). Une méthode de pré calcul est alors présentée utilisant la voxelisation permettant de diminuer les temps de calcul de manière très importante sans pour autant perdre de manière importante sur la solution obtenue. Le dernier objectif présenté est de proposer une approximation permettant de diminuer nettement les temps de calcul tout en conservant une assurance de non-collision. Cette méthode notée voxelisation consiste en utilisant une interpolation à diminuer le temps de calcul. L’important est alors de comprendre quels inconvénients se rattachent à la voxelisation et à partir de quand cette dernière apporte un résultat acceptable