Pierre-Olivier Dubois

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Full Name

Pierre-Olivier Dubois

Academic Profile

Summary

Using robotics to automate shot peening and machining for high precision aerospace components as well as undertaking metrology of pre-existing parts much quicker

Long description

Le CTA a mis sur pied une équipe hautement qualifiée afin d’appuyer les entreprises qui souhaitent optimiser, automatiser ou robotiser leurs procédés, qui travaillent avec des matériaux à faible usinabilité (jusqu’à 4 %) ou qui font face à des enjeux de précision.

Interfaçage de technologies : robots, machines-outils à commande numérique (CNC) et unité de métrologie
Usinage et ébavurage robotique de précision, assemblage et insertion robotisés
Autocontrôle des centres d’usinage
Diagnostic des machines afin de diminuer les vibrations ou les forces induites
Usinage d’alliages à base d’aluminium, de titane ou de nickel
Détourage et perçage de matériaux composites

Type of institution

College

Address

5555 Rue de l'ENA, Saint-Hubert, QC, Canada

Institution

Centre technologique en aérospatiale

I have a knowledge mobilization grant.

Yes

Website

http://www.cegepmontpetit.ca/cta

Video Transcript

Transcription

Transcript (English)

Introduce your team

Hello. My name is Pierre-Olivier Dubois and I am an engineer in robotics at the Centre Technologique en Aérospatiale du Cégép Edouard Montpetit. Our team consists of four engineers and two college interns who work on applied research projects in aerospace.
 
Describe your research

My principal research is on robotic shot peening. Shot peening is a process that consists of projecting marbles on the surface of a material to modify either its geometry or its mechanical properties. By mechanical properties we generate residual constraints by compressing the surface of the piece.

This will reduce the residual constraint when the piece will be put into service. This will eventually delay the propagation of cracks and increase the life of the piece. Our team works principally on robotizing this processes which are important in aerospace, such as machining, surfacing by shot peening, prestress shot peening, et non-destructive testing.

At the CTA we have many robotics cells. The first one is a cooperative machining cell where we have two robots that can machine a single piece. The first robot keeps the piece in place and the second robot machines the piece. This type of configuration gives multiple possibilities in terms of optimization.

Our second cell is also for machining but for lighter pieces. We have a stereoscopic vision system in this cell that allows us to see the position of the robot in real time then to do corrections.

Our third cell is a smart cell where we have a digitally controlled machining device and a metrology station. Because of the robot, we are able to interact with the two devices. For instance, machining a piece, followed by performing metrology, then finally doing corrections.

Our last cell is a non-destructive testing cell. Therefore, it is a cell where we can install different non-destructive testing systems to analyze pieces.

Explain its significance

What we do in automatizing shot peening is important because we work on ways to solve real industrial problems. For example, when it comes to training operators to do surfacing of panels, it takes approximately five years to become independent.

We also alleviate musco-skeletal issues. Given that positions are uncomfortable and not organic, there is a real risk of injury. Finally, when it comes to quality, surfacing that operators do will differ from person to person. It is important to have a certain standard. So this is for shot peening.

When it comes to prestress shot peening, it is important because currently, the process is not profitable. When we want to put a new piece into production, it takes much longer and we have to set aside a machine for up to a week. Therefore, it is not profitable to design a new piece.

By developing better programming methods, we can free up machines to allow more production and to produce pieces much faster.

 

 Transcript (French)

Introduisez votre équipe

Bonjour. Je m’appelle Pierre-Olivier Dubois et je suis ingénieur en robotique au Centre technologique en aérospatiale du Cégep Edouard Montpetit. Notre équipe compte quatre ingénieurs puis deux stagiaires collégiaux qui travaillent sur des projets de recherche de développement appliqué en aérospatiale.

Mon principal sujet de recherche est le grenaillage robotisé. Le grenaillage est un procédé qui consiste à projeter des billes sur une surface pour en modifier soit la géométrie ou les propriétés mécanique.

Decrivez votre recherche

Quand on parle de propriétés mécaniques c’est qu’on vient générer une contrainte résiduelle en compression sur la surface de la pièce.  Ce qui va réduire finalement la contrainte réelle lorsqu’on va mettre la pièce en services. Donc il va avoir des cycles de chargement. Puis ça va éventuellement retarder la propagation de fissures et augmenter la durée de vie de la pièce.

Notre équipe travaille principalement sur la robotisation des procédés qui sont importants en aérospatiale, comme par exemple l’usinage, le formage par grenaillage, le grenaillage de précontrainte, et puis la contrôle non destructif.

Au CTA on a plusieurs cellules robotisées. La première c’est une cellule d’usinage coopératif où est-ce qu’on a deux robots qui vont pouvoir venir usiner une pièce. On a un premier robot qui fait le maintien de la pièce, et le second robot qui va venir usiner la pièce. Ce genre de configuration donne beaucoup de possibilités en termes d’optimisation.

Notre deuxième cellule c’est aussi une cellule d’usinage mais un peu plus léger. On a un système de vision stéréoscopique dans cette cellule qui nous permet de voir la position du robot en temps réel puis de faire la correction.

Notre troisième cellule c’est une cellule intelligente ou est-ce qu’on a une machine-outils à commande numérique puis une station de métrologie. Grâce au robot on va pouvoir interagir avec les deux appareils. Donc par exemple usiner une pièce, aller faire la métrologie, puis corriger finalement l’usinage.

Notre dernière cellule c’est une cellule contrôles non destructifs. Donc c’est une cellule où est-ce qu’on peut venir installer différents systèmes de contrôle non destructif pour venir analyser des pièces.

Quelle est son importance

Ce qu’on fait en automatisation du grenaillage est important parce qu’on cherche à pallier des problématiques réelles de l’industrie. Comme par exemple au niveau de la formation des opérateurs. Former un opérateur qui va faire du redressage de panneaux c’est environ cinq ans pour qu’il soit autonome.

Aussi, c’est au niveau des risques de troubles musculo-squelettiques. Contenu que ce sont des positions qui sont inconfortables qui ne sont pas organique. Il y’a un réel risque de blessures des opérateurs. Puis finalement c’est au niveau de la qualité. Le redressage que fait un opérateur à l’autre va pas avoir la même qualité. C’est important de ramener ça en fait un certain standard. Donc ça c’est pour le grenaillage.

Au niveau du grenaillage de précontrainte c’est important parce que en ce moment le procédé est pas vraiment rentable. Quand on veut mettre une nouvelle pièce en production c’est tellement plus long puis on doit priver finalement la machine de la production pendant jusqu’à une semaine.

Donc ce n’est pas vraiment rentable de développer de nouvelles pièces. En développant des meilleures méthodes de programmation ont permet de libérer la machine pour faire plus de production et puis d’amener une pièce en production beaucoup plus rapidement.