Guide méthodologique Version 1.0

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Alfred Picard
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1 PLASTX La tomographie CRS au service de la plasturgie Guide méthodologique Version 1.0 1

2 Le déploiement d une solution CRS s'effectue en 2 grandes phases : Phase 1 : Spécification/Intégration de la solution 1. Expression des besoins, définition des cas d utilisation 2. Sélection des composants RX* optimaux 3. Calcul des trajectoires optimales 4. Spécification de la manipulation Phase 2 : Exploitation de la solution 1. Déploiement/exploitation *RX : Rayons X 2

Expression des besoins, définition des cas d utilisation 2.

3 Phase 1 - Expression des besoins, définition des cas La première étape consiste à spécifier les produits à contrôler pour déterminer à quels types de cas «cas d'utilisation» ils se réfèrent. Un cas est défini globalement par les 5 variables suivantes : Variables Valeurs A Niveau d absorption des rayons X Faible, moyenne, forte D Précision du contrôle dimensionnel souhaitée 1/100, 5/100, 1/10 (mm) F Contrôle orientation/densité de fibre Oui/Non V Dimension caractéristique des bulles de vides, vacuoles à détecter T Temps de réponse souhaitée ms, s, min 1e -3 mm 3, 0.1 mm 3, >1 mm 3 3

Un cas est défini globalement par les 5 variables suivantes : Variables Valeurs A Niveau d absorption des rayons X Faible, moyenne, forte D

4 Phase 1 - Expression des besoins, définition des cas Pour couvrir au mieux les besoins, il est nécessaire de spécifier un ensemble de cas représentatifs de produits à contrôler L objectif est de spécifier les différents cas d utilisation types de la solution CRS 4

de cas représentatifs de produits à contrôler L objectif est de

5 Phase 1 - Expression des besoins On dénombre principalement quatre types standards de cas d utilisation d une solution CRS : Type Standard de Cas d utilisation 1 Métrologie haute précision Absorption Dimension Fibre Vacuoles Tps Faible 1/100 oui 2x10-3 min 2 Métrologie temps-réel Moyenne 5/100 non 0.1 ms 3 Métrologie standard Moyenne 5/100 non 0.1 s 4 Métrologie pièce hétérogène ou de grande dimension Forte 1/10 non >1 min 5

Fibre Vacuoles Tps Faible 1/100 oui 2x10-3 min 2 Métrologie temps-réel Moyenne 5/100 non 0.

6 Phase 1 - Expression des besoins Certains cas d'utilisation peuvent être difficiles à mettre en œuvre car ils peuvent reposer sur des exigences antinomiques : Précision dimensionnelle forte 1/100 mm et forte absorption Analyse matériaux fibreux et analyse temps-réel Métrologie fine de vacuoles 1e -3 mm 3 associée à une Analyse tempsréel... des solutions spécifiques peuvent être néanmoins envisagées pour ces cas limites d utilisation. 6

Analyse matériaux fibreux et analyse temps-réel Métrologie fine de vacuoles 1e -3 mm 3 associée à une Analyse

7 Phase 1 - Sélection des Composants RX Optimaux L'objectif de cette étape est de définir un ensemble d'équipements RX* (source + imageur) capables de répondre de manière optimale à l'ensemble des exigences spécifiées. Deux approches sont possibles : Soit les équipements RX sont déterminés pour répondre spécifiquement à un cas d'utilisation particulier Soit ceux-ci sont déterminés pour répondre à une gamme de cas d'utilisation élargie (spécification de plusieurs cas d utilisation) 7

Deux approches sont possibles : Soit les équipements RX sont déterminés pour répondre spécifiquement à un cas

8 Phase 1 - Sélection des Composants RX Optimaux Le choix des types de source(s) et d'imageur(s) RX détermine un premier niveau de polyvalence de la solution CRS requise. Une solution CRS qui disposerait de plusieurs équipements RX (sources et imageurs) offrirait une grande polyvalence à l'entreprise qui pourrait l'exploiter pour différentes gammes de produits (cas d utilisation). 8

Une solution CRS qui disposerait de plusieurs équipements RX (sources et imageurs) offrirait

9 Phase 1 - Sélection des Composants RX Optimaux Les différents types de sources et d imageur X sont ceux rapportés dans le tableau ci-après : Taille de source Millimétrique Micrométrique Nanométrique Type/Taille imageur 1D 2D Vitesse imageur Résolution imageur Lent (10 images/s) Moyenne (50 microns) Rapide 1D ( images/s) Fine (10 microns) Rapide 2D (100 images/s) 9

Micrométrique Nanométrique Type/Taille imageur 1D 2D Vitesse imageur Résolution imageur Lent

10 Phase 1 - Sélection des Composants X Optimaux 1 Métrologie haute précision Taille source Vitesse imageur Résolution imageur Type imageur SOLUTION CRS TYPE Nano Rapide Fine 2D FULL 2 Métrologie temps-réel Micro Rapide Fine 1D REALTIME 3 Métrologie standard Micro Rapide Fine 2D METRO 4 Métrologie pièce hétérogène ou de grande dimension Milli Lent Moyenne 2D INSPECT 10

2 Métrologie temps-réel Micro Rapide Fine 1D REALTIME 3 Métrologie standard Micro Rapide

11 Phase 1 Calculs des trajectoires optimales Cette étape a pour objectif de déterminer les trajectoires d'acquisition des trois composants du système CRS (source, capteur et objet) pour contrôler de manière optimale les zones critiques de l'objet. Les trajectoires optimales (source, imageur, objet) sont déterminées par un processus numérique et/ou expérimental Les trajectoires optimales sont déterminées par le concepteur de la solution CRS. 11

12 Phase 1 Calculs des trajectoires optimales processus 12

13 Phase 1 Calculs des trajectoires optimales Le calcul des trajectoires optimales (source/imageur/objet) permet de déterminer les types de manipulateur à considérer pour chacun des éléments du système CRS : Robot 6 axes Platine tournante ou robot 4 axes Platine de translation/inclinaison 13

manipulateur à considérer pour chacun des éléments du système CRS :

14 Phase 1 Calculs des trajectoires optimales Dans certains cas de figure, le calcul des trajectoires optimales d acquisition peut être simplifié en considérant : Source RX fixe : calcul uniquement des trajectoires optimales imageur + objet Source RX + imageur RX fixe : calcul uniquement de la trajectoire optimale objet Cette approche est considérée lorsque l on souhaite réduire les coûts relatifs à l utilisation de moyens robotisés onéreux. 14

imageur + objet Source RX + imageur RX fixe : calcul uniquement de la trajectoire optimale objet Cette approche

15 Phase 1 Calculs des trajectoires optimales La polyvalence d'un système CRS dépend de l'agilité des manipulateurs qu'il intègre. Dans la mesure où celui-ci est robotisé, il peut s'appliquer à une gamme de produits plus étendue. A l'inverse, un système CRS faiblement robotisé est limité à des cas d'utilisation spécifiques à l'instar du procédé de tomographie par rayons X standard. 15

Dans la mesure où celui-ci est robotisé, il peut s'appliquer à une gamme de produits plus

16 Phase 1 Spécification de la manipulation L'étape de spécification de la "Manipulation" doit déterminer les types de manipulateurs à considérer pour les composants du système CRS : source, imageur, objet Cette spécification découle des résultats de calcul des trajectoires optimales définies dans l'étape précédente. Il s'agit également de définir quels sont les équipements adaptés aux contraintes de poids, d'encombrement, de préhension des équipements RX et des produits à contrôler. 16

résultats de calcul des trajectoires optimales définies dans l'étape précédente.

17 Phase 1 Spécification de la manipulation A l'issue de l'étape 4, les composants matériels essentiels du système CRS sont définis. La configuration d'un système CRS est finalisée lorsque les éléments suivants sont ensuite spécifiés : Système d'amenage des produits (automatique ou manuel) Cabine de protection X Système de préhension des produits Intégration GPAO... Ces éléments techniques dépendent fortement de l'environnement industriel dans lequel sera déployé le système CRS. 17

La configuration d'un système CRS est finalisée lorsque les éléments suivants sont ensuite spécifiés : Système d'amenage

18 Phase 2 Exploitation L exploitation d un système CRS est déclinée suivant trois modes : En ligne (temps-réel) Bord de ligne (temps différé) Laboratoire (temps différé) 18

19 Phase 2 Exploitation Un système CRS «En ligne» est associé spécifiquement à un équipement de production dans le but de contrôler en tempsréel les produits fabriqués par cet équipement. Un système CRS «En ligne» est dédié à un produit spécifique. Suivant son degré de polyvalence, un système CRS «En ligne» peut être également exploité pour le contrôle de produits similaires sous la condition de reconfigurer celui-ci 19

Un système CRS «En ligne» est dédié à un produit spécifique.

20 Phase 2 Exploitation Système CRS en Ligne 20

21 Phase 2 Exploitation Un système CRS «Bord de ligne» est associé à plusieurs gammes de produits dans le but de contrôler, en temps-différé, les lignes de production associées à ces produits Un système CRS «Bord de ligne» est dédié à une gamme de produits. 21

22 Phase 2 Exploitation Système CRS Bord de Ligne 22

23 Phase 2 Exploitation Un système CRS «Laboratoire» a pour but de contrôler, en temps-différé, une gamme large de produits aux propriétés disparates. Un système CRS «Laboratoire» est exploité à l image d un moyen de métrologie manipulé par un service de métrologie La polyvalence d un système CRS «Laboratoire» dépend des équipements X qu il intègre 23

24 Phase 2 Exploitation Système CRS Laboratoire 24

25 CONTACT SPECTROSCAN Jean-Bernard Perrin - Directeur 95, rue des Grives Crolles Tél : + (33) jbperrin@spectroscan.fr PEP - Centre Technique de la Plasturgie David Garcia - Responsable Business Unit "Conception & Simulation" 2, rue Pierre et Marie Curie Oyonnax Tél : + (33) david.garcia@poleplasturgie.com 25

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