La métrologie en ligne pour l’usine digitale

Dans l’usine digitale les machines, capteurs, appareils et systèmes de métrologie communiquent entre eux et échangent des données pendant le processus de fabrication. L’acquisition de données, le traitement et les commandes d’exécution en aval se passent en ligne, c’est-à-dire en parallèle de la cadence de production. Les mesures de tolérance ou le contrôle qualité ne se font plus par échantillons en laboratoire mais bien au rhythme de la fabrication. Seule cette méthode permet de réagir rapidement aux incertitudes de mesure et aux erreurs de production qui s’infiltrent peu à peu. Elle permet également de faire des économies de matières premières et d’énergie. Pour la métrologie en ligne ceci implique en résumé : mesurer précisément malgré un environnement sévère et de nombreuses perturbations.

Pour moderniser une ligne de production ou une chaîne de fabrication dans l’optique de l’usine du futur, il n’est pas nécessaire de procéder à un renouvellement complet. La métrologie en ligne peut être utilisée en complément d’un dispositif existant. Trois aspects jouent un rôle décisif :

Qu’est-ce que la métrologie en ligne ?

Le terme métrologie en ligne est issu du terme « Inline Measurement ». Inline est composé de deux mots, « In » et « Line » :

  • In: Pendant le processus, entre les différentes étapes de travail (en parallèle de la cadence)
  • Line: Ligne de production

Métrologie en ligne : assurer la précision de la mesure

Il existe de nombreux instruments adaptés aux conditions de laboratoire qui fournissent des mesures très précises. Mais en production ou pour des applications en extérieur, les conditions de mesure sont nettement plus difficiles. Or c’est justement dans ces conditions sévères que le résultat des mesures joue un rôle primordial : Les travaux de reprise ou les rebuts peuvent être réduits efficacement. Cela n’est possible que si les mesures de tolérances effectuées en parallèle de la production sont suffisamment précises pour pouvoir déterminer de manière fiable si les pièces sont situées dans l’intervalle  de tolérance ou non. La portée de la précision des valeurs mesurées est particulièrement évidente lorsqu’un processus de régulation y est couplé.
Avec une mesure industrielle de haute précision, vous êtes en mesure de réduire l’incertitude de mesure provoquée par les interférences pouvant intervenir dans le domaine industriel.

 

Précision lors de dérives de température

La dérive en température peut aussi bien être provoquée par la température ambiante que par la carte elle-même. Pour garantir une haute précision lors de la mesure, nous prenons soin de choisir des composants de qualité avec peu de dérive. D’autre part, nous accordons une attention particulière au design de nos cartes. Ainsi les composants qui génèrent de la chaleur sont placés de manière à ne pas chauffer les autres composants inutilement.

Précision grâce à l’immunité aux interférences

Le convertisseur A/N le plus performant ne sert à rien si la valeur mesurée est imprécise. C’est pourquoi il est important de prendre en compte l’immunité aux interférences de l’ensemble de la chaîne d’acquisition, du capteur jusqu’à la carte d’acquisition. En plus de nos cartes PC analogiques conçues spécialement pour résister aux interférences, nous vous offrons des câbles et des connecteurs robustes développés pour une utilisation dans des environnements industriels sévères.

Interfaces logicielles

Pour assurer la connexion aux machines et aux actuateurs issus de process existants, les systèmes de métrologie doivent proposer des interfaces pour les bus de terrain les plus usuels : CAN, Profibus, etc. Une interface Ethernet permet de surcroit d’intégrer ces systèmes de mesure dans le réseau de l’entreprise. De ce manière, les données de mesure penvent être directement transmises aux systèmes subordonnés tels que les automates, les systèmes de conrôle et programmes SPC ou MES pour des tâches de contrôle ou de statistiques. Pour augmenter l’efficacité des processus, il est judicieux de bien apprécier le taux de transfert de l’interface retenue : certaines applications exigent une transmission rapide des données.

Une production autonome grâce à des acteurs intelligents

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Pour rendre l’usine digitale autonome, les acteurs de la production/fabrication doivent interagir : capteurs, machines, métrologie, automates, etc. échanges des données et renvoient une image constamment actuelle de l’avancée de la production. L’intelligence embarquée permet aux systèmes de métrologie de faire des calculs sur les données acquises (moyenne ou valeurs limites par exemple) avant de les transmettre à d’autres acteurs de la production ou avant de générer des commandes. Les algorithmes embarqués peuvent être modifiés à tout moment et être enregistrés sur le système de mesure.

Moderniser une installation à l’aide de la métrologie

Degrés-de-modernisation

Se lancer dans la digitalisation de l’usine n’implique pas forcément le remplacement toute la chaîne de fabrication ou de production. En règle générale il suffit de compléter l’équipement existant avec des systèmes qui prennent en charge des tâches de mesure inexistantes jusqu’à présent. Dans ce cas de figure il est important de se tourner vers un partenaire qui propose à la fois des solutions très modernes, à la pointe de la technologie, et des solutions éprouvées, plus anciennes, mais performantes. La pérennité de la mesure en ligne joue à ce niveau un rôle prépondérant dans la modernisation d’installations.

ADDI-DATA a déjà réalisé de nombreux projets rétrofit et est en mesure de réagir de manière flexible aux caractéristiques de processus existants grâce à une large palette de produits et au département de développement interne.

Exemple d’un projet rétrofit: Banc de test pour engrenages de montres

Développement d’un nouveau dispositif de mesure utilisant les capteurs déjà existants

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Mission

Un fabricant de montres cherche un nouveau système de mesure multipoint pour mesurer la longueur des dents d’engrenages et l’écart entre elles. Ce système doit pouvoir être utilisé à la fois pour un banc de test manuel et comme solution portable. Les capteurs déjà existants délivrent des signaux sinusoïdaux en µAcc extrêmement précis. La précision et le coût élevé de ces capteurs justifient leur utilisation pour ce nouveau dispositif de mesure.

Solution

Le système Ethernet MSX-E1721 dédié à la mesure de longueurs a été spécialement développé pour les capteurs délivrant des signaux sinusoïdaux en µAPP. Il permet au fabricant de montres d’intégrer facilement une nouvelle technologie dans un système existant. Le MSX-E1721 est compact et précis et se prête parfaitement à une utilisation mobile. Les capteurs étant positionnés manuellement, le système MSX-E1721 doit être configuré de manière à trouver rapidement le point de référence. Une LED d’état signale si une acquisition de l’entrée incrémentale est en cours. Le système Ethernet est disponible de nombreuses années, satisfaisant ainsi les exigences du fabricant en matière de pérennité.

Page produit système Ethernet de comptage MSX-E1721