Assistance à distance
L’IdO industriel en pratique : la perceuse sans fil intelligente !
Dans ce projet pilote, nous avons étudié la possibilité d’utiliser un capteur virtuel pour calculer la durée de vie restante d’une perceuse sur batterie. Nous voulions aussi pouvoir contrôler la perceuse à distance. Sur la base de la température dérivée de la bobine de la perceuse, la durée de vie restante, telle que mesurée dans Ansys, s’affiche dans ThingWorx. Ce projet est un premier exemple de la puissante combinaison des logiciels Ansys et PTC, associée aux connaissances d'Innoptus et Infinite.
Le modèle standard de perceuse à batterie est un système "fermé" qui ne permet pas de lire les données des capteurs directement à partir de l’appareil. Pourtant, nous voulons connaître la durée de vie de la perceuse. Comment y parvenir ?
C’est bien connu : une perceuse chauffe lorsqu’elle est utilisée, et encore plus en cas de charge prolongée. Cette chaleur réduit la durée de vie du moteur. Plus la température est élevée, plus la durée de vie de l’outil est courte. Dans le cadre de nos recherches, nous avons voulu savoir quelle chaleur est la plus critique pour la durée de vie de l’appareil. Pour répondre à cette question, il faut expliquer brièvement le fonctionnement du moteur électrique.
Le modèle standard de perceuse à batterie est un système "fermé" qui ne permet pas de lire les données des capteurs directement à partir de l’appareil. Pourtant, nous voulons connaître la durée de vie de la perceuse. Comment y parvenir ?
C’est bien connu : une perceuse chauffe lorsqu’elle est utilisée, et encore plus en cas de charge prolongée. Cette chaleur réduit la durée de vie du moteur. Plus la température est élevée, plus la durée de vie de l’outil est courte. Dans le cadre de nos recherches, nous avons voulu savoir quelle chaleur est la plus critique pour la durée de vie de l’appareil. Pour répondre à cette question, il faut expliquer brièvement le fonctionnement du moteur électrique.
La température critique de ce moteur se situe dans la bobine de la partie rotative (cette hypothèse est basée sur un comportement de défaillance courant). La bobine se trouve dans un boîtier scellé, inaccessible, et la température ne peut pas être mesurée pendant le fonctionnement de la perceuse.
Ce problème, nous l’avons résolu à l’aide d’un jumeau numérique obtenu par simulation. Il s’agit de créer un capteur de température virtuel qui peut être utilisé pour déterminer la durée de vie. Un capteur virtuel détermine une valeur (dans ce cas, la température) sur la base d’autres informations. Dans ce projet : le courant en ampères.
Nous voulons pouvoir calculer en temps réel la durée de vie de la perceuse et le mettre directement à la disposition de l’utilisateur. Nous pouvons y parvenir avec PTC ThingWorx, qui contrôle la communication et donne à l’utilisateur un aperçu des données.
À partir de la perceuse sur batterie, un petit ordinateur, Raspberry PI, mesure le courant (en ampères) sur lequel le moteur fonctionne. Par l’intermédiaire d’un agent Java SDK, le Raspberry PI établit la connexion avec ThingWorx. Il aurait aussi pu s’agir d’un PLC. L’intensité du courant est ainsi enregistrée et communiquée. L’utilisateur peut alors lire les résultats de ThingWorx et commander le moteur.
Dans un cycle dynamique de 4 secondes, la durée de vie de la foreuse sera systématiquement calculée avec Ansys Digital Twin. Ansys Digital Twin permet d’obtenir rapidement des résultats précis en utilisant une ROM (Reduced Order Modelling). La ROM (combinaison d’une DX ROM et d’une LTI ROM) détermine la température de la bobine à un courant donné.
Maintenant que nous connaissons la température de la bobine, nous pouvons déterminer sa durée de vie. Celle-ci est ensuite transmise, avec la température, à ThingWorx. L’utilisateur obtient donc un aperçu de la température du moteur et de la durée de vie correspondante à une charge dynamique.
Résultat : une perceuse sur batterie contrôlée et surveillée à distance, offrant à l’utilisateur un aperçu en temps réel de la durée de vie du moteur.
Quel intérêt ?
Ce petit projet montre qu’avec les bons outils, il est relativement facile de débloquer et de surveiller à distance des systèmes industriels inaccessibles. Un principe courant en Formule 1, notamment.
Imaginons que cet outil soit utilisé pour une ligne entière de production, sur la base de valeurs critiques pour le processus. Avec les ThingWorx Manufacturing Apps, l’opérateur peut surveiller la ligne en temps réel et éviter les temps d’arrêt. Des alertes peuvent prévenir l’opérateur en cas de problème. Toutes les informations se trouvent dans le cloud, ce qui permet une surveillance à distance, éventuellement de plusieurs lignes.
Les logiciels standard utilisés dans ce projet sont Ansys Digital Twin et PTC ThingWorx Industrial IoT Platform. La combinaison unique de connaissances provient des consultants de CadCorner, GPO Solutions et Infinite.
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