Système de classement haut rendement des bois de structure selon la norme 14081

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"Cela permet d’assurer une organisation solide de la maintenance grâce à la modularité de la programmation sous LabVIEW et à la robustesse éprouvée des composants matériels."

- Maxime ROBIN, INNODURA

The Challenge:
Développer un système de classement des bois de structure, innovant, pour une meilleure valorisation de la qualité des bois, et durci pour s’adapter à l’environnement sévère de la scierie.

The Solution:
Utiliser une plate-forme NI CompactDAQ pilotée par un logiciel de contrôle développé sous NI LabVIEW permet de concentrer la valeur ajoutée de la solution au niveau de l’instrumentation multivoie et le traitement des données par focalisation acoustique.

Author(s):
Maxime ROBIN - INNODURA

Une directive européenne, dont l’entrée en application est prévue le 1er septembre 2012, va imposer le marquage CE aux professionnels de la filière bois. L’objectif de cette démarche est double : uniformiser les marchés européens et industrialiser la filière. La norme CE 14081 prévoit ainsi d’améliorer la traçabilité et surtout de quantifier la qualité des bois de structure.

Dans ce contexte, les scieries devront procéder à un contrôle mécanique des bois utilisés dans la construction et classer les bois par catégories de résistance à la rupture. La difficulté du classement est d’obtenir une estimation précise de cette résistance à la rupture compte tenu du caractère hétérogène du matériau (anisotropie, présence de nœuds et fissures...). Le classement visuel par un opérateur s’avère laborieux et imprécis tandis que les systèmes automatiques existants reposent sur des méthodes sévérisées qui ne tiennent pas compte des défauts des bois. Le résultat est un sous-classement important de la qualité des bois.

INNODURA (ID), jeune entreprise innovante et spécialisée en vibro-acoustique, développe des systèmes de contrôle dans le domaine de l’environnement et plus particulièrement la filière bois et l’environnement sonore. Le projet de développement d’un système de classement à haut rendement pour la filière bois proposé par ID, a reçu un premier soutien régional en 2010 au travers du programme INNOV’R qui favorise les éco-innovations au sein des entreprises rhônalpines. En 2011, la DRAAF, sous l’autorité du Ministère de l’Agriculture (Direction Régionale de l’Alimentation, l’Agriculture, et de la Forêt) accompagne INNODURA pour l’étude d’une intégration optimisée du système pour les scieries.

Fort de ces soutiens, le système E-Control entièrement développé sous architecture National Instruments ouvre la voie d’un classement des bois à haut rendement, pour une meilleure valorisation de la qualité des bois. Le système impacte et mesure la réponse modale (fréquence de résonance) des pièces de bois pour déterminer dynamiquement le module d’Young. La première innovation réside dans l’exploitation supplémentaire du signal lié aux défauts de la pièce de bois. Le sous-classement des bois induit par les méthodes existantes est ainsi réduit significativement par l’implémentation sous LabVIEW d’un nouveau process d’analyse.

Un système compact et robuste

Le système repose sur un logiciel de contrôle et d’analyse performant développé sous LabVIEW qui communique avec le châssis CompactDAQ pour l’acquisition d’une pluralité de capteurs afin de rendre le système complètement autonome. L’intelligence du contrôle est embarquée sur un large écran tactile NI TPC-2212 qui permet l’interfaçage avec l’utilisateur. La compacité et la robustesse des composants employés permettent un packaging durci pour une mise en œuvre simple, rapide et durable de la « box » E-control à tout niveau de la ligne de production. Le résultat est un système complètement autonome qui détecte et caractérise les différents types de planche pour un classement à la volée sans interruption de la ligne. Ceci est un atout concurrentiel.

Une intégration « à la carte »

Au cœur de la box siège la centrale d’acquisition qui rassemble sur un seul et même châssis (cDAQ-9178) des modules à fonctionnalités diverses. La composition retenue permet l’acquisition analogique de cellules laser sur un module cRio 9205, d’un réseau de six microphones et d’un capteur d’efforts sur deux cartes cRio 9234 et le pilotage d’un marteau électrique à l’aide de la carte de sortie numérique 9474. Inutile donc de multiplier les interfaces et les protocoles de communication puisque toutes les données sont récupérées au moyen d’un seul câble USB. Simplicité et efficacité garanties.

Un environnement pour le développement de solutions innovantes

L’environnement LabVIEW autorise une communication en toute transparence et simplicité avec le matériel. C’est l’un des points forts qui a conduit ID à baser le développement informatique de l’application sous LabVIEW. Le gain de temps par rapport à une implémentation C++ est conséquent. Le driver NI-DAQmx « communique avec tout » et la programmation est intuitive. Cela permet de focaliser la R&D autour du métier premier de ID : la vibro-acoustique. À partir du Toolkit Sound and Vibration de LabVIEW, deux fonctionnalités innovantes fortes ont été développées :

  • un traitement du signal avancé de la résonance de la planche utilisant les fonctions du Toolkit Sound and Vibration permet l’identification d’une faiblesse mécanique au centre de la pièce de bois. Ce nouveau traitement (vib+) fait l’objet d’un premier dépôt de brevet.
  • ID utilise le Toolkit Sound and Vibration de LabVIEW pour combiner les signaux acoustiques en temps réel acquis avec deux cartes haute résolution 9234. Le résultat est une mesure acoustique focalisée de la réponse de la planche pour s’affranchir des perturbations ambiantes de la scierie (bruits de fond très importants). 

Une gestion de la R&D efficace

Le projet se veut innovant de par son approche scientifique et également à travers une intégration technologique performante. Les moyens logiciel et matériel proposés par NI sont en parfaite corrélation avec l’organisation de la R&D d’INNODURA. Le projet basé sur les outils et produits NI a été séquencé en deux phases : faisabilité et industrialisation. Cette organisation rigoureuse coïncide avec l’offre NI autour des châssis CompactDAQ adaptés aux travaux de R&D et l’architecture industrielle CompactRIO.

INNODURA rentre dans la phase d’industrialisation en vue de la normalisation l’année prochaine. Le choix est logiquement porté vers l’intégration d’un châssis CompactRIO qui embarquera les fonctions de contrôle développés sous LabVIEW. ID se structure ainsi pour livrer plusieurs dizaines de systèmes sous architecture NI. Cela permet d’assurer une organisation solide de la maintenance grâce à la modularité de la programmation sous LabVIEW et à la robustesse éprouvée des composants matériels.

Une évolutivité « quasi » sans limite

Les nombreuses évolutions matérielles maintenues par NI permettent une vision à long terme du produit Econtrol à travers l’évolutivité de celui-ci. ID prévoit par exemple de nouvelles fonctionnalités autour de la vision et de la détection des défauts du bois au moyen du driver d’acquisition NI-IMAQdx qui gère l’interfaçage entre LabVIEW et une caméra industrielle.

Septembre 2011

Author Information:
Maxime ROBIN
INNODURA
11, avenue Albert Einstein
69100 Villeurbanne
France
Tel: +33 (0)4 72 43 99 65
maxime.robin@innodura.fr

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