Test fonctionnel automatisé de composants de sièges automobiles à l’aide de NI LabVIEW avec NI Motion

« Nous avons tiré pleinement parti du parallélisme intégré de LabVIEW et créé une application performante qui ne consomme que des ressources de processeur modérées et réduit considérablement le temps d’inactivité du système d’exploitation. »

- Amit Bhalla, Sci-Mech Technical Services Inc.

Le défi :

Développer un système robuste de contrôle de charge et de déplacement – qui s’interface avec des servomoteurs, des cellules de charge et des encodeurs et se connecte à des bases de données, des imprimantes, des réseaux, des logiciels d’accès à distance, des imprimantes de codes à barres et des lecteurs de codes à barres de la plate-forme Windows OS – pour les tests de production en ligne des armatures de sièges automobiles.

La solution :

Utiliser le logiciel NI LabVIEW et les produits NI Motion combinés à la technologie PXI pour fournir une solution rentable de test de chaîne de production qui identifie, via un code à barres, différents produits et les teste en fonction des paramètres appropriés.

Auteur(s) :

Amit Bhalla - Sci-Mech Technical Services Inc.
Patrick Allen - Sci-Mech Technical Services
John Purse - Sci-Mech Technical Services

 

Notre client produit des composants de sièges automobiles pour les principaux constructeurs automobiles. Ses pièces doivent répondre aux normes de qualité les plus strictes et faire l’objet d’un test fonctionnel à 100 % avant d’être expédiées. Dans ce cas particulier, nous avons mesuré et enregistré des paramètres de déplacement précis sur chaque pièce de siège automobile.

 

 

Notre client avait besoin d’une solution rapide et rentable pour tester la chaîne de production sur plusieurs de ses sièges automobiles. Le dispositif de test devait identifier, via un code à barres, différents produits et les tester en fonction des paramètres appropriés.

 

Ce projet nécessitait un dispositif de test flexible (capable de tester plusieurs types de produits), rapide (capable de respecter un temps de cycle prédéterminé), complet (capable de tester les variables et les données d’attributs) et intuitif (capable de permettre à des opérateurs inexpérimentés de l’utiliser en toute confiance).

 

Sci-Mech Technical Services Inc., partenaire NI, a choisi les produits LabVIEW et NI Motion combinés à un PC de bureau et à un rack PXI distant pour les commandes/contrôles et l’acquisition de données.

 

Compte tenu du grand nombre de pièces à tester, nous avons développé un système d’éjection automatique qui retire automatiquement un produit testé de l’outillage. Cela a permis de simplifier le flux de travail, de sorte qu’un opérateur puisse charger et commencer à tester une nouvelle armature de siège pendant que celle précédemment testée était prête à être emballée. Cette conception a minimisé les étapes inutiles pour l’opérateur et a considérablement réduit le temps de cycle.

 

 

Conception du système de test

En raison du nombre élevé de voies numériques requises pour ce projet, un ordinateur de bureau ne pouvait pas prendre en charge le nombre de cartes PCI nécessaire. Nous avons choisi un châssis distant NI PXI pour effectuer l’acquisition de données étendue et communiquer avec le contrôleur basé sur PC. Nous avons également utilisé deux modules d’entrées numériques industrielles NI PXI-6511 à faible coût, qui fournissaient 128 entrées 24 V isolées par groupe de voies. Grâce à l’isolation voie-bus, nous avons pu connecter directement nos capteurs pour gagner du temps lors de l’assemblage, simplifier les circuits et réduire les coûts. De plus, nous avons utilisé deux modules d’E/S numériques industriels NI PXI-6512 à faible coût pour les 128 sorties numériques isolées par groupe de voies. Nous avons ainsi pu nous connecter aux périphériques directement à partir du boîtier de dérivation du module sans avoir à faire passer chaque signal par un isolateur optique. Avec un tel nombre de voies, cela nous a fait gagner non seulement du temps de configuration, mais aussi de l’espace sur la face-avant.

 

Nous avons également utilisé un module d’entrée analogique NI PXI-6220 qui offre une résolution complète de 16 bits à 250 kéch./s. C’était idéal car les spécifications de notre client exigeaient des mesures de charge très précises. Nous avons utilisé un module compteur/timer NI PXI-6602 pour capturer les données des encodeurs de position, nous fournissant huit voies, chacune offrant une résolution complète de 32 bits. Pour contrôler les quatre servomoteurs du système, nous avons utilisé un contrôleur de mouvement à quatre axes NI 7340. L’intégration complète du driver avec l’utilitaire de configuration NI Measurement & Automation (MAX) offrait une interface graphique intuitive pour la configuration et le dépannage.

 

Enfin, nous avons utilisé une liaison MXI-Express, le NI PCIe-8361, pour connecter notre rack PXI à un PC. Le NI PCIe-8361 offre un débit soutenu de 110 Mo/s et fournit une liaison transparente où tous les modules PXI apparaissent comme une carte PCI dans le PC lui-même. Les services MAX ont simplifié le processus de configuration. Nos développeurs ont rapidement assemblé et configuré le système PXI dans son intégralité, puis pris des mesures plus rapidement que prévu. Nous pensions que l’expérience prendrait plusieurs jours, mais étions ravis de constater que le système était opérationnel en quelques heures.

 

La solution LabVIEW

Le grand nombre de capteurs combiné à la large gamme de produits possibles à tester nous a mis au défi de concevoir une interface utilisateur intuitive pour les opérateurs. Nous y avons réfléchi attentivement, car ce client n’avait aucun autre équipement aussi complexe dans ses installations. En tant que testeur de ligne de production, cet équipement devait être robuste, simple, précis et fiable.

 

Pour faciliter la phase de conception logicielle et réduire le temps de programmation global, nos développeurs ont utilisé le toolkit LabVIEW State Diagram pour visualiser simultanément l’architecture du programme et développer du code. Grâce au toolkit LabVIEW State Diagram, les développeurs de Sci-Mech ont pu partager les concepts de fonctionnement des machines avec la direction de Sci-Mech et le client. Cette technique de conception nous a permis de détecter les problèmes potentiels et Sci-Mech a pu améliorer les concepts de conception d’origine sans perdre de temps de développement.

 

Nous avons également utilisé NI Motion Assistant pour configurer les profils de mouvements initiaux. Cet outil nous a permis de gagner des heures de développement et s’est révélé très utile pour la configuration initiale de nos servomoteurs. Nous avons pu vérifier en toute sécurité les profils de rampe d’accélération et de décélération, ainsi que les vitesses globales du système de test de sièges automobiles avant la mise en œuvre du programme.

 

Nous avons conçu cet équipement pour tester deux produits séparément et éventuellement en même temps. Nos développeurs ont donc dû relever le défi de produire une interface graphique qui affiche toutes les commandes pertinentes et les détails d’acquisition de données de manière à ce que les nouveaux opérateurs puissent facilement les consulter et les comprendre. Les commandes de la face-avant LabVIEW, en particulier les « onglets » de l’interface graphique principale, nous ont permis d’accéder facilement à toutes les informations de test et de diagnostic pertinentes et ont fourni un accès protégé par mot de passe aux paramètres de configuration.

 

Nous avons choisi un ordinateur de bureau à double cœur pour communiquer avec le châssis PXI à sept emplacements NI PXI-1042. Grâce à un PC double cœur, nous avons tiré pleinement parti du parallélisme intégré de LabVIEW et créé une application performante qui ne consomme que des ressources de processeur modérées et réduit considérablement le temps d’inactivité du système d’exploitation et des autres applications que notre client peut choisir d’exécuter.

 

Informations sur l’auteur :

Amit Bhalla
Sci-Mech Technical Services Inc.
312 Alliance Road, Unit #1-6
Milton, Ontario L9T-2V2 L9T-2V2
Tél. : (905) 693-0866
abhalla@scimech.com

 

 

Un partenaire NI est une entité professionnelle indépendante de NI et n’a aucune relation d’agence ou de « joint-venture » et n’est membre d’aucune association professionnelle incluant NI.

Figure 1. Testeur d’armature de dossier avec capacité d’éjection automatique
Figure 2. Schéma du testeur d’armature de dossier