Baie de mesure innovante pour le contrôle en production de pompes à vide

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"La souplesse de LabVIEW et la modularité des produits NI ont permis de concevoir et de réaliser un système intégré pour la mesure, la traçabilité, la communication réseau des données, la sécurité des opérateurs et la supervision complète de la production. "

- Romain FOREST, Innodura TB

The Challenge:
Développer un système de mesures multiphysiques automatique pour contrôler la conformité de pompes à vide en production. Le double enjeu est de réaliser à la fois un ensemble de fonctionnalités complexes (mesures, traçabilité, sécurité machine, contrôle d’accès des opérateurs…) et de rendre ce système entièrement paramétrable depuis un outil logiciel de supervision centralisé sur le réseau de l’entreprise.

The Solution:
Bénéficier de la souplesse de LabVIEW et de la pluridisciplinarité des produits NI pour interfacer les différents modules réalisant l’ensemble des tests de qualification de la pompe dans un environnement de production. L’ensemble des fonctions rendues possibles par LabVIEW va permettre d’améliorer le suivi des opérateurs et de la production de ces pompes à vide.

Author(s):
Romain FOREST - Innodura TB

La société Oerlikon Leybold Vacuum France conçoit et fabrique des pompes à vide à palettes lubrifiées. Dans le cadre de la fabrication d’une nouvelle gamme de pompes, Oerlikon souhaite améliorer son process global de contrôle de production. L’objectif est de connaître précisément les performances des pompes en fin de ligne. Le projet consiste donc à développer une installation de mesure des pompes en fin de production, sachant qu’il n’existe pas de système de mesure clé-en-main adapté à ce besoin.
Oerlikon a choisi de collaborer avec Innodura TB, société spécialisée en bancs de tests innovants et partenaire de National Instruments.

Un système automatique et pluridisciplinaire

La baie de mesure est constituée de quatre modules. Le premier effectue un test d’étanchéité de la pompe (détection de fuite) grâce à un appareil dédié. Le deuxième réalise des tests électriques sur la pompe (diélectrique, isolation et continuité de masse) par l’intermédiaire d’un module de test spécifique. Le troisième est un test de mise en fonctionnement et de vérification du vide limite de la pompe. Pour cela, le produit est démarré via une alimentation programmable, et plusieurs capteurs de pression et de température nous permettent de savoir si la pompe est conforme. Le quatrième et dernier module effectue un test vibro-acoustique au sein d’un caisson réverbérant spécifique de façon à vérifier que la pompe ne dépasse pas un seuil de bruit et/ou de vibration déterminé.
L’un des enjeux de l’opération est de réussir l’interfaçage de tous ces composants.

LabVIEW comme intégrateur de technologies

La diversité des tests à effectuer nous a conduits à intégrer de manière différente une multitude d’appareils. Pour le poste d’étanchéité, le module spécifique communique en RS232 avec LabVIEW grâce aux drivers disponibles sur ni.com. La même méthode s’applique au poste électrique avec l’équipement dédié. Une porte automatique est également pilotée par l’intermédiaire d’un CompactDAQ-9171 et d’une carte de sorties numériques. Pour le test en fonctionnement, huit capteurs sont mesurés en continu (quatre de pression, deux de température et deux de débit) grâce à un cDAQ-9174 et d’une carte d’entrées analogiques. Nous pilotons également un débitmètre massique via une communication RS485 et les drivers disponibles sur ni.com pour réguler la dépression causée par la pompe au sein d’un dôme spécifique à la mesure de vide. Une alimentation programmable en RS232 génère le signal électrique spécifique à chaque référence de pompe. Pour le dernier poste, un nouveau cDAQ-9171 et une carte d’entrées analogiques nous permettent de faire l’acquisition fine d’un microphone et d’un accéléromètre.
De plus, la notion de sécurité machine a été mise en place de façon à ce que l’opérateur ne puisse pas toucher une pompe en fonctionnement. Pour cela, le poste de test du tirage au vide a été équipé d’un scrutateur laser et des contacteurs de portes ont été installés sur le caisson acoustique. L’ensemble de ces équipements ainsi que des boutons d’arrêt d’urgence sont gérés par le biais d’une centrale d’acquisition de sécurité programmable suivant le besoin. Celle-ci communique avec le cDAQ du module de test en fonctionnement qui centralise l’information de sécurité.

Des interfaces homme-machine spécifiques :
Chaque module de test dispose d’un pupitre opérateur avec un PC tactile industriel NI TPC-2212. Chaque PC embarque un logiciel de mesure développé sous LabVIEW, spécifique à chaque unité. Les logiciels de chaque poste reposent sur la même architecture (machine d’états et producteur/consommateur) de façon à uniformiser au maximum le système. Quel que soit le test à réaliser, la procédure est identique : au démarrage, un fichier de configuration est chargé depuis le serveur de l’entreprise. Puis l’opérateur doit s’identifier grâce à un lecteur de code-barres. Le système vérifie si le badge est autorisé ou non à utiliser le matériel. Il doit ensuite identifier la pompe à mesurer. Le logiciel guide l’opérateur conformément au test à réaliser. L’opérateur valide sur le PC tactile et la mesure s’effectue automatiquement en fonction de la référence de la pompe. Par exemple, certaines pompes doivent être alimentées en 220 V 50 Hz et d’autres en 110 V 60 Hz. Ceci est paramétrable et géré par le système. À la fin de la procédure, l’opérateur est informé si le produit est conforme et s’il peut enchaîner avec le test suivant. Un certificat de conformité est automatiquement généré et communiqué au serveur de l’entreprise.
De plus, les postes des tests de vide et vibro-acoustiques communiquent grâce à des variables partagées LabVIEW afin de  répartir l’alimentation électrique entre les deux modules.

Supervision générale du système

Afin de superviser au mieux le système, un logiciel spécifique a également été développé sous LabVIEW et permet à la fois de gérer l’aspect Configuration et l’aspect Base de données. Il est placé sur le serveur de l’entreprise afin de le rendre facile d’accès. La partie Configuration permet le paramétrage intégral de chaque test pour chaque référence de pompe. L’administrateur qualifié peut modifier tous les paramètres de pilotage, de mesure et de performance à atteindre. La partie Base de données du logiciel synthétise l’ensemble des certificats de conformité émis par chacune des quatre unités afin de créer un historique global en fonction de la date et des références de pompes à considérer.

Résultats et possibilités

Six mois seulement ont été nécessaires, de la lecture du cahier des charges initial à la fourniture puis à l’installation du système marqué CE.
La souplesse des matériels NI et LabVIEW a permis de réaliser 100 % des fonctions demandées par le client. De plus, si un nouveau module de test doit être créé pour compléter la baie, celui-ci pourra interagir avec les autres unités grâce à la modularité des produits NI et de la maintenabilité de la programmation LabVIEW.

Author Information:
Romain FOREST
Innodura TB
56 boulevard Niels Bohr
Villeurbanne 69100
France
Tel: 04 72 43 99 65
romain.forest@innodura.fr

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