Surveillance d’un convoyeur à bandes dans un tunnel

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"Grâce à LabVIEW, les résultats sont accessibles aisément."

- Roselyne HENRI-GRIFFON, Professeur d’électronique en BTS Systèmes Électroniques - Lycée Jean PERRIN

The Challenge:
Surveiller les rouleaux de convoyeur à bandes placés dans des tunnels de plusieurs dizaines de kilomètres, afin d'éviter une maintenance inutile et de diminuer les coûts d'intervention.

The Solution:
Utiliser LabVIEW pour développer un système de surveillance basé sur un robot circulant dans le tunnel et capable d’enregistrer les sons et les images des rouleaux, ainsi que ses propres caractéristiques, et de transmettre ces données au travers d’une liaison sans fil.

Author(s):
Roselyne HENRI-GRIFFON - Professeur d’électronique en BTS Systèmes Électroniques - Lycée Jean PERRIN
Sébastien CHARLES - Maître de conférences en Mécanique - LISV Responsable de la Licence Pro. DPEM (Dév. Prod. & Equip. Mécatroniques) Directeur Scientifique du GIP ITT Mécatronique - UVSQ - IUT

Le lycée Jean PERRIN a signé un partenariat avec l'IUT de Mantes-en-Yvelines dans le cadre la plate-forme Technologique ITT Mécatronique. Ce partenariat permet aux étudiants de licence professionnelle de Mécatronique (LDPEM) et aux étudiants de BTS Systèmes Électroniques de travailler de concert sur des projets industriels innovants. L'un des projets est apporté par l'entreprise Brunone Innovation qui conçoit des convoyeurs à bandes pour le transport de gravats.

Surveiller pour diminuer les coûts d’intervention

Certains convoyeurs sont placés dans des tunnels sur de grandes distances (plusieurs dizaines de kilomètres). Les rouleaux supports de la bande du convoyeur doivent être changés dès qu'ils sont usés. Afin d'éviter une maintenance inutile et de diminuer les coûts d'intervention, on propose de surveiller ces rouleaux avec un robot communiquant avec une IHM.

Nous avons choisi d’embarquer une carte électronique sur un robot guidé dans son propre tunnel afin qu'il soit protégé des poussières et des projections dans le tunnel du convoyeur. Cette carte permet d'enregistrer les sons et images de chaque rouleau, ainsi que les caractéristiques propres du robot. Les rouleaux sont identifiés par des tags RFID. La mémoire est régulièrement transmise au poste de surveillance par Wi-Fi. Celui-ci gère automatiquement les données, les compare à des étalons et informe l'opérateur (IHM développée avec LabVIEW) sur l'état des rouleaux.

Un travail d’équipe entre élèves de Licence Pro et de BTS

Les étudiants de Licence Professionnelle Mécatronique conçoivent la partie mécanique du robot, sa locomotion et son alimentation tandis que les étudiants de BTS Systèmes Électroniques s'occupent de l’électronique embarquée et de la gestion des informations reçues.

L'électronique embarquée est réalisée à partir d'une carte Chip kit32 et du Shield Wi-Fi de chez Digilent. Une carte électronique a été développée par les étudiants. Elle permet au robot de s'arrêter face à un rouleau repéré par un tag RFID, de prendre une photo et un échantillon de son, de télécharger les informations sur une carte SD, puis d’envoyer ces informations sur le poste de maintenance via les bornes Wi-Fi repérées par des tags RFID. Les informations sur l'état du robot (température, courant consommé) sont aussi transférées afin d'envoyer un robot bélier en cas de dysfonctionnement du robot principal.

LabVIEW pour programmer le poste de maintenance

La carte électronique est programmée en langage C. Le poste de maintenance est programmé avec LabVIEW. Le transfert des informations se fait en TCP/IP. Le son est au format wav et l'image au format jpeg.

Nous procédons à une analyse FFT des sons enregistrés. Les résultats sont comparés à la FFT du fichier étalon. Ainsi, le client peut être alerté en cas de défaut, mais aussi visionner les courbes des échantillons de son, les images des rouleaux avec leur emplacement dans le tunnel (information issue du tag RFID correspondant). Cela permet d’effectuer une maintenance efficace en la planifiant afin de ne pas arrêter la chaîne de convoyage et de percer le tunnel au bon endroit. Ainsi, la gestion de l'approvisionnement des gravats n'est plus interrompue et les rouleaux ne sont remplacés que lorsque cela est nécessaire.

Le travail des étudiants a été valorisé

Grâce à ce projet, les étudiants de BTS SE et de LDPEM ont appris à travailler en équipe élargie (électroniciens et mécatroniciens). Sachant que ce projet sera utile au service R&D de l'entreprise pour laquelle ils ont travaillé, leur travail a été valorisé. De plus, ils ont utilisé des outils performants comme LabVIEW. Cette période de projet a été pour eux une forte valeur ajoutée tant sur les apprentissages que sur l’autonomie.

L’électronique embarquée permet d’effectuer les différentes mesures, et LabVIEW permet de mettre à jour les défauts sur les rouleaux lorsqu’ils existent. Grâce à LabVIEW, les résultats sont accessibles aisément. En effet, l’IHM permet à l’opérateur de voir où sont les défauts et d’accéder rapidement aux données enregistrées.

Une conception qui demande à être affinée

Le prototype n'est pas tout à fait opérationnel, il reste quelques ajustements à faire, mais le challenge était important. Il reste en particulier à trouver une solution pour que l'optique reste propre malgré l'environnement hostile (poussières, chocs, humidité) et que l'éclairage soit suffisant.

Le traitement de l’image avec les outils de vision de National Instruments est à l’étude. La mise au point de la face-avant est aussi à améliorer. Nous renouvelons ce projet pour la session 2014 du projet de BTS SE et du projet de LDPEM avec une nouvelle version.

Ont participé à ce projet :

En BTS Systèmes Électroniques :

Marc MAINE (prise de son et enregistrement)
Aurélien FRANÇOIS (prise de vue et enregistrement, gestion de la température du robot)
Valentin LEFÈVRE (gestion des tags RFID)
Pierre-Antoine BARANIAK (gestion de la motorisation)
Anton KOSSARENKO (gestion de la surveillance du courant dans le moteur)
Vincent BERNARD (gestion de la carte SD)
Guillaume VINCENT (transmission des informations vers l'IHM)
Matthieu RALAINDIMBY et Haroon MAHMOOD (gestion des informations sur l'IHM)
Joël CHAUVET, Hassan HANDA et Roselyne HENRI-GRIFFON (encadrement)

En Licence professionnelle de Mécatronique :

Cyrille HAUVEL, Nadine OSIAS, Rawane SECK (réalisation du robot : mécanique, locomotion et alimentation)
Sébastien CHARLES et Michel BRUGEL (encadrement)

Novembre 2013

Author Information:
Roselyne HENRI-GRIFFON
Professeur d’électronique en BTS Systèmes Électroniques - Lycée Jean PERRIN
2, rue des Egalisses
95310 Saint-Ouen-l'Aumône
France
Tel: + 33 (0)1 34 32 58 28
roselyne.henri@ac-versaillles.fr

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