Créé le : 03/08/2009
Lusure des outils, dans les TP comme dans bien d'autres domaines, est synonyme de coûts, et une casse outil peut survenir subitement. Différentes solutions peuvent être envisagées : La surveillance en temps réel de la charge appliquée à l'outil, L'intégration de capteurs à l'engin pour détecter au plus tôt la casse d'un outil et surveiller l'évolution de l'usure.Intégrés aux engins, ces systèmes peuvent profiter des développements et des baisses des coûts des télécommunications pour gérer de manière plus globale la maintenance des parcs. L'utilisation de la vision industrielle comme moyen de contrôle à distance permet de simplifier la conception des capteurs.LA SURVEILLANCE DES ORGANESLa simplification et la robustesse croissante des systèmes de mesure embarqués permettent aujourd'hui d'envisager l'intégration de systèmes de surveillance des paramètres des engins en temps réel. La surveillance en temps réel présente de nombreux avantages : Limiter les efforts sur les outillages, Disposer d'une base de données pour la maintenance, Asservir et contrôler l'effort appliqué aux outils.L'ANALYSE DES EFFORTS ET VIBRATIONSCette technique déjà utilisée dans d'autres secteurs de l'industrie (cimenterie, papeterie ) permet de déceler un dysfonctionnement précoce dans la chaîne cinématique à partir des analyses vibratoires et des efforts.Différents composants peuvent être instrumentés (points jaunes sur la figure ci-dessous) : Moteur : couple, vitesse, température Systèmes hydrauliques : effort, pression, vibrations Outils : effort sur les axes, vibrations A partir de ces mesures, une maintenance préventive ou prédictive sont possibles. La maintenance prédictive peut être mise en place dès la sortie d'usine de l'engin à partir de mesures de référence en fonctionnement normal. L'ARCHITECTURE DU SYSTEME DE MESURE ET DE SURVEILLANCEL'électronique de mesure est aujourd'hui suffisamment robuste pour être intégrée en première monte ou en mise à niveau. Durant ces dix dernières années, on a assisté à une standardisation des protocoles de communication via les bus de données : CANOpen PROFIBUS FIELDBUS La possibilité d'avoir, avec un même protocole, des informations de mesures ou de position directement numériques, permet de simplifier et de fiabiliser les équipements. Ces composants de contrôle sont aujourd'hui directement intégrés aux différents capteurs dans la plupart des cas.La figure ci-dessous montre une architecture type que l'on rencontre dans les circuits de contrôle intégré. Les produits les plus récents intègrent un microprocesseur DSP (Digital Signal Processing) qui permet de faire des calculs pour la régulation en temps réel.Dans le cas des anciens capteurs analogiques, les microcontrôleurs intègrent en général un convertisseur analogique / numérique en standard (4-20 mA, 10 V ).Ce type d'architecture (figure suivante) ne nécessite pas de câblage important car les différents composants sont sur une chaîne et partagent le même câble pour dialoguer avec le contrôleur. Ce type d'architecture rend possible une surveillance précise de la charge appliquée à l'outil et permet d'éviter toute surcharge.QUELQUES FABRICANTS :Analyse des vibrations : http://www.dim.udec.cl/lvm/archivos/VIBRATION%20ANALISIS%20OF%20MINING%20SHOVELS.pdf http://www.vibratec.com/analysis/ Diagnostic de pannes : http://www.maars.com/engine.htm Analyse de vibration, y compris à distance : http://www.monitek.net http://www.commtest.com/index.cfm LES NOUVEAUX SYSTEMES PAR VISION INDUSTRIELLEDes sociétés spécialisées dans la vision industrielle ont développé de nouvelles solutions pour les extracteurs de gros gabarit dans les mines et carrières. Dans ces applications, la casse d'une dent peut être lourde de conséquences : Arrêt de la production pour remplacement de la dent cassée, Recherche de la dent cassée dans plusieurs camions de fort tonnage pour éviter un bris de machine plus onéreux. Dans ces applications, les coûts induits peuvent être beaucoup plus importants que le coût du composant à changer : casse d'un broyeur Le principe du système est simple. Une caméra noir et blanc équipée d'un éclairage tout temps enregistre une image des dents à chaque remontée de godet. Un logiciel d'imagerie spécialisé détecte le niveau d'usure de chaque dent ou le manque d'une dent. La détection d'une dent cassée est donc quasi instantanée ce qui limite le secteur de recherche à un seul camion. La mesure de la vitesse d'abrasion permet de prévoir les opérations de maintenance et de détecter les anomalies.Certains constructeurs utilisent les mêmes images pour analyser le contenu de chaque godet. Les algorithmes utilisent des systèmes d'analyse d'images pour mesurer la répartition granulométrique des gravas et le taux de remplissage du godet. Le système devient ainsi un véritable moyen de mesure de performance et d'optimisation de production. Ce type de système peut être étendu aux autres engins comme les camions : Analyse de la granulométrie des granulas pour une meilleure gestion des chantiers. Niveau de remplissage Détection d'objets étrangers (pièces métalliques ) LES SYSTEMES AUXILIAIRES Sur un même système de surveillance de bris d'outil, il est possible d'intégrer un réseau de surveillance vidéo classique pour assurer la sécurité des personnes autour de l'engin. Fabricants : MOTION METRICS : http://www.motionmetrics.com/Gallery.htm MATROX IMAGINE :www.matrox.com/imaging/fr/act_even/feature/excavator.cfmRéférences [1] On bord electronics electronic control units for mobile hydraulic system (G. Müller, Bosch Rexroth), IFK Aachen 2002, T4 vol.2, p.79-87.[2] Hydraulics drive machine tools challenging and promising drive solutions (E. Vier, Bosch Rexroth), IFK Aachen 2002, T3 vol.1, p.55-66.[3] Trends in valve development (H. Murrenhoff, Institute for fluid power drives and control), IFK Aachen 2002, T3 vol.1, p.109-143.[4] New concept for proportional pneumatic valves for application in field busses with integrated power supply (R. Bublitz, IFAS), IFK Aachen 2002, T3 vol.1, p.167-181[5] Integration of load-sensing control and path control on a hydraulic valve-controlled cylinder system (MH. Chiang, National Taiwan University of Science and Technology), IFK Aachen 2002, T3 vol.1, p.291-301.[6] Ein Motion control-Baukasten für hydraulische achsen (C. Boes, Moog GmbH), IFK Dresden 2004, vol.1, p.255-270.[7] Systemlösungen für die automation elektro-hydraulischer antriebe (A .Köchemann, Bosch Rexroth), IFK Dresden 2004, vol.1, p.271-282.[8] Elektropneumatisher MST positionner (R. Bachmann, Bürkert GmbH), IFK Dresden 2004, vol.1, p.397-408.