Système de surveillance et de maintenance prédictive pour machine CNC

Le but de ce projet est d’effectuer l’optimisation et l’amélioration d’un système de surveillance de machine CNC. Ce système permet la surveillance de la charge exercée dans le mandrin de la machine à des fins d’apprentissage et de calcul de seuils de sécurité. Cette surveillance effectuée par le programme détecte aussi le dépassement de ces seuils et provoque un avertissement ou l’arrêt de la machine CNC.

La solution la plus efficace à été d’utiliser une DLL .NET permettant la connexion à la machine CNC à partir de LabVIEW pour en relever les différentes valeurs d’intérêts et intégrer un algorithme d’apprentissage et de surveillance empêchant le dépassement de seuils de sécurité. La solution met donc en place les bases technologiques d’un système cyber physique (CPS) pour l’industrie 4.0.

Dans l’optique d’effectuer un monitoring de la machine CNC, le système se base sur trois processus indépendants qui s’exécutent en parallèle, à savoir l’acquisition, l’apprentissage/surveillance ainsi que l’enregistrement.

Acquisition

Le processus d’acquisition met en jeu une DLL .NET qui agit comme interface entre le programme LabVIEW et le contrôleur de la machine CNC. À l’aide des fonctions LabVIEW, on l’utilise pour exécuter périodiquement une requête au contrôleur qui renvoie une multitude de valeurs, comme la charge exercée sur le mandrin lors de la coupe d’une pièce, la vitesse de rotation du mandrin, etc. La lecture de ses valeurs a été optimisée afin de les lire en une seule requête (en bloc), réduisant ainsi le temps nécessaire à leur obtention.

Ces informations sont par la suite transmises au processus d’apprentissage/surveillance ainsi qu’au processus d’enregistrement des données.

Apprentissage/Surveillance

Lorsque qu’un outil est chargé dans la machine CNC, une vérification de l’apprentissage est faite. Si l’apprentissage n’a jamais été exécuté pour cet outil, c’est ce processus qui s’enclenche. Le programme garde en mémoire la charge exercée sur le mandrin pour une quantité définie de coupe afin de déterminer le profil de la charge pour cet outil. Il fait ensuite l’analyse de ses données afin de calculer des seuils de sécurité. Ces seuils représentent des valeurs de charges au-dessus  desquels l’intégrité mécanique de la machine est compromise.

Dès l’apprentissage terminé, le programme passe en mode surveillance. Si la charge exercée sur le mandrin de la machine CNC dépasse le seuil d’avertissement, l’opérateur en est notifié, mais aucune action n’est prise par le système. Si la charge dépasse le seuil d’alarme, le programme envoie une commande à la machine pour la mettre en arrêt et prévenir des dommages.

Enregistrement

Les données issues de l’acquisition sont stockées dans un fichier de log où elles sont organisées en fonction de la pièce coupée et de l’outil utilisé pour la coupe. Une telle organisation permet d’accéder rapidement à l’information et de facilement faire des graphiques comparatifs afin d’être en mesure d’observer des irrégularités ou des tendances.

En conclusion, grâce à Neosoft Technologies Inc., l’application de surveillance de machine CNC a pu être corrigée et optimisée afin d’assurer sa fonction de maintenance préventive. En effet, l’efficacité de l’acquisition de données par la DLL .NET a été améliorée de façon à minimiser les requêtes envoyées au contrôleur de la machine. Plusieurs corrections ont aussi été apportées à l’algorithme d’apprentissage et de surveillance afin de les rendre stables et fonctionnels.