Banc laser de contrôle de planéité

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"Nous avons apprécié la facilité de mise en œuvre du matériel NI et la richesse de la librairie NI CAN."

- Philippe BRANDAO, INGENIA-system

The Challenge:
Développer un banc de contrôle de planéité utilisant une technologie laser 2D permettant de détecter les défauts de planéité, trous, fissures… sur des pièces en plastique utilisées dans la fabrication de compteurs de gaz domestiques et industriels.

The Solution:
Concevoir un banc « clés en main » basé sur du matériel NI CompactDAQ et piloté sous LabVIEW afin d’assurer le positionnement de la pièce à contrôler, le pilotage automatisé de la table linéaire pour positionner le laser, l’acquisition des mesures effectuées par le laser et la génération de rapport.

Author(s):
Philippe BRANDAO - INGENIA-system

La société INGENIA-system, basée à Reims en Champagne-Ardenne, est un intégrateur de produits National Instruments spécialisé dans l’instrumentation, le test, le contrôle-commande, la robotique et l’automatisation, qui conçoit des bancs d’essais « clés en main ». À la demande d’un fabricant de compteurs de gaz, INGENIA-system a réalisé un banc de contrôle de planéité utilisant une technologie laser 2D permettant de détecter les défauts de planéité, trous, fissures… sur des pièces en plastique utilisées dans la conception de prototype ou la fabrication de compteurs de gaz domestiques et industriels.

Détecter des défauts de surface à ± 2 µm

Il fallait créer un banc de contrôle de planéité capable de détecter des défauts de surface à ± 2 µm sur des pièces en matière plastique de différentes tailles avec un pas de mesure minimum de 100 µm. Pour chaque campagne de contrôle, l’opérateur devait pouvoir créer, charger et sauvegarder un type de pièce à contrôler contenant l’ensemble des paramètres de référencement, de positionnement, de déplacement et d’acquisition.

Pour la mesure de planéité à ± 2 µm, nous avons retenu la technologie laser 2D série LJG de la société Keyence et pour le positionnement de la tête laser avec un pas minimum de 100 µm, nous avons choisi la table linéaire de précision série LTP60 de la société Steinmeyer.

Selon la largeur de la pièce à contrôler, un réglage manuel de la hauteur de la tête du laser par rapport à la pièce est possible pour que la largeur du faisceau laser recouvre l’ensemble de la pièce dans la largeur. Les mesures du laser sont accessibles en temps réel via le réseau Ethernet.

Communication CAN et acquisition de données

En ce qui concerne la communication avec la table linéaire de positionnement et l’acquisition des données, le matériel National Instruments a été rapidement retenu, avec un châssis NI CompactDAQ (cDAQ-9174) équipé de trois modules (NI 9853, NI 9421 et NI 9474) et interfacé en USB avec un PC industriel « fanless ».

Le module d’interface CAN NI 9853 permet d’assurer la communication avec la table linéaire de positionnement. Le module d’entrées TOR NI 9421 gère les fins de courses, l’arrêt d’urgence… et le module de sortie TOR NI 9474 est utilisé pour générer les déclenchements et piloter les verrines.

Le tout géré sous LabVIEW

Développée avec l’environnement de programmation graphique LabVIEW, l’interface utilisateur assure la supervision du banc en détectant la présence de la pièce à contrôler et les éventuelles pertes de communication avec la table de positionnement (CAN) et le laser (Ethernet). Elle permet également de créer ou de charger un type de pièce à contrôler, de lancer l’acquisition des données, d’afficher le ou les défauts détectés, de sauvegarder les mesures et de les exporter au format tableur.

Lors de la création d’une nouvelle pièce à contrôler, l’administrateur renseigne différents paramètres : le nom du fichier, le type de pièce, le numéro référence, le pas de mesure en µm, la longueur et la largeur de la pièce en millimètre, la tolérance de planéité (µm)… La configuration du banc est sauvegardée au format tableur.

Lors du lancement d’un essai, l’opérateur charge la configuration, place la pièce à contrôler sur le banc et lance les acquisitions (START/STOP). Durant l’essai, l’opérateur dispose d’un affichage en temps réel de l’état du contrôle (OK, NOK).

Une visualisation en 3D

Le contrôle ne dure que quelques secondes selon la longueur de la pièce. Les mesures sont automatiquement sauvegardées et l’opérateur peut, s’il le souhaite et selon le résultat du contrôle, visualiser la pièce en 2D ou en 3D.

L’aperçu en 3D des pièces non conformes permet de visualiser rapidement le défaut détecté. La reconstitution en 3D est possible car nous connaissons précisément la position de la table linéaire (axe X) avec un pas de 100 µm, la distance entre deux points de mesure du faisceau laser (axe Y) soit 1 point tous les 75 µm et enfin la hauteur de la pièce (axe Z) à ± 2 µm.

Un journal des défauts permet de connaître l’historique complet des défauts du banc. Une fois le contrôle terminé, l’opérateur peut afficher les données, les exporter, effectuer le post-traitement et générer un rapport complet.

Deux mois de développement

La conception mécanique et le développement de l’application de contrôle sous LabVIEW ont été réalisés en deux mois. Nous avons apprécié la facilité de mise en œuvre du matériel NI et la richesse de la librairie NI CAN.

Ce banc de contrôle laser est actuellement en fonctionnement et est utilisé lors de campagne de contrôle en laboratoire dans une pièce climatisée. Il sert à contrôler des prototypes et des échantillons provenant des lignes de production du client.

Novembre 2013

Author Information:
Philippe BRANDAO
INGENIA-system
Pôle technologique Henri Farman, 2, Allée Albert Caquot
51100 Reims
France
Tel: + 33 (0)3 26 89 50 36
p.brandao@ingenia-system.com

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