Saint-Gobain sécurise ses plaques d’égout grâce à la profilométrie LASER 3D

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"NVT utilise les ressources de LabVIEW pour résoudre les équations nécessaires au calcul du basculement."

- Véronique NEWLAND, NEW VISION Technologies

The Challenge:
S’assurer de la conformité des regards de chaussée sur leur ligne de fabrication.

The Solution:
Réaliser la mesure de planéité du regard de chaussée en utilisant des produits NI d’acquisition de données et de vision industrielle, mais aussi modéliser un éventuel basculement à l’aide des fonctions mathématiques de LabVIEW.

Author(s):
Véronique NEWLAND - NEW VISION Technologies

Saint-Gobain Pont-à-Mousson fait partie de notre quotidien sans que nous en ayons réellement conscience. Combien de fois avez-vous marché sur un regard de chaussée (« Plaque d’égout ») ? Des dizaines, des centaines de fois… Vous avez même peut-être joué à le faire basculer en vous portant à pied joint sur un côté dans l’espoir de l’entendre faire « clang-clang » ? Tant qu’il ne bascule que pour vous faire entendre un petit bruit tout va bien, mais cela peut être plus grave si la roue d’un camion le fait basculer beaucoup plus. Il est possible d’imaginer d’autres conséquences tant ces regards de chaussée sont situés partout. Il en existe sur les pistes d’aéroport, sur les sols d’usine, dans des couloirs de sous-sol d’hôpital, etc.

Toutes sortes de risques peuvent être générés si un regard de chaussée bascule : pincer un pneu, faire trébucher un passant, créer un incident sur un envol d’avion…

Mesurer la planéité et modéliser le basculement

Saint-Gobain a fait appel à NEW VISION Technologies pour maîtriser précisément cette question du basculement. Ils avaient besoin d’un spécialiste en mesure optique 3D pour réaliser la mesure de planéité du regard de chaussée, mais également d’un interlocuteur capable de modéliser un éventuel basculement dû à des défauts de planéité.

Un regard de chaussée est composé d’un cadre implanté dans la chaussée et d’un tampon qui pourra être soulevé pour accéder au sous-sol. Le cadre et le tampon sont mesurés individuellement pour déterminer leur conformité.

Les mesures de planéité étaient réalisées auparavant à l’aide d’une machine de mesure tridimensionnelle par palpeur. Cette méthode de mesure était complexe à mettre en œuvre et éloignée de la ligne de fabrication : d’où un nombre faible de contrôles.

La mesure de basculement était fastidieuse car elle reposait sur l’utilisation manuelle d’un trépied mécanique. Un opérateur appuyait d’un côté pour simuler un appui, un autre opérateur devait mesurer l’éventuel soulèvement généré, cette opération étant renouvelée sur tout le pourtour du regard de chaussée.

Le suivi qualité était dépendant d’un relevé manuel de la part des opérateurs.

Une caméra associée à une ligne laser

Baptisé ScanLine, le dispositif de mesure de planéité proposé par NEW VISION Technologies est installé à proximité de la ligne de fabrication et calcule le basculement par simulation numérique.

Il est basé notamment sur une caméra industrielle FireWire (IEEE1394a) d’une fréquence image de 100 images/s et une ligne LASER. Les caractéristiques de la triangulation ScanLine sont calculées pour  obtenir les performances suivantes :

  • Hauteur de travail : 250 mm
  • Plage de travail en hauteur : 27 mm
  • Largeur de la ligne : 20 mm
  • Résolution pixel ligne : 0,031 mm
  • Résolution en hauteur : de 0,0526 à 0,061 mm
  • Fréquence mesure : jusqu’à 100 mesures par seconde
  • Répétabilité : Mesure de planéité : +/- 0,01 mm
  • Répétabilité : Basculement : +/- 0,5 mm

Afin d’acquérir les images, une carte NI PCI-8252 est interfacée à la caméra FireWire. Le driver Vision Acquisition Software permet une grande souplesse de gestion des caméras. La compatibilité de ce logiciel avec les standards des caméras facilite l’évolution des performances du système. Et pour le traitement des images, nous avons fait appel au logiciel Vision Development Module.

La position angulaire est mesurée à l’aide d’une carte compteur NI PCI-6601 et d’un codeur.

Cette architecture matérielle complétée par un dispositif de rotation au-dessus de la pièce et d’un « marbre support » permet de mesurer le profil 3D de la piste d’appui du regard de chaussée.

L’analyse en temps réel de chaque profil permet la mesure de la planéité. Quant au basculement, il est calculé à partir du relevé de planéité sur 360°.

Création d’un modèle mathématique innovant

L’analyse du basculement est réalisée par simulation numérique en associant différents cadres et tampons. NEW VISION Technologies (NVT) utilise les ressources de LabVIEW pour résoudre les équations nécessaires au calcul du basculement.

Le modèle mathématique pour le calcul du basculement a été conçu et testé en collaboration avec le client. Celui-ci a transmis des mesures réalisées avec le trépied. NVT a déterminé les formules mathématiques pour le modéliser. Une série de tests a confirmé la corrélation entre les basculements mesurés et ceux calculés.

Le déroulement de cette pré-étude et le développement du système se sont déroulés sur six mois.

Après réglage de la ligne, quatre pièces sont systématiquement mesurées pour s’assurer de la conformité.

L’opérateur positionne le cadre ou le tampon sur le « marbre » qui comporte des repères de centrage en fonction des références de regards de chaussée. Il indique au logiciel le type de pièce à mesurer (pré-enregistrée), lance la mesure et déclenche la mise en rotation. Après une minute de rotation, il peut retirer la pièce et passer à la suivante.

Rapidité, traçabilité et amélioration de la qualité

Pour réaliser la mesure de planéité, il fallait planifier la disponibilité du personnel qualifié et organiser l’accès à une machine tridimensionnelle de laboratoire. Grâce au système ScanLine, un opérateur de production contrôle la pièce en une minute. Il dispose d’un rapport automatique, généré par le toolkit de génération de rapport de LabVIEW, assurant la traçabilité du contrôle.

Une plus grande réactivité sur sa ligne de fabrication permet une économie de matière sur les pièces défectueuses.

Au-delà de l’objectif de contrôle de conformité, le client a pu analyser les défauts de production et y remédier en rectifiant ses moules de fabrication.

Novembre 2011

Author Information:
Véronique NEWLAND
NEW VISION Technologies
18, rue Albert Einstein
77420 Champs-sur-Marne
Tel: +33 (0)1 60 17 46 73
contact@new-vision-tech.com

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