ni.com

“Signatures Vibro/Acoustiques appliquées au contrôle qualité en

production.”

S.VESTE, SAPHIR QMT Group

2

Sommaire Contexte

Le Lean management JIDOKA Mesures Subjectives Mesures Objectives

Acquisition Dynamique du Signal (DSA) Pourquoi mesurer les signaux acoustiques et/ou vibratoires ? Test des structures Test Vibratoire & Acoustique Maintenance Conditionnelle

Composants DSA Matériels d’acquisition Logiciels

SAPHIR Exemples d’Applications Échange Q/R

NIDays 2016 Paris

3

Contexte : Le Lean Management

Taiichi Ohno : Manager exécutif chez Toyota, père du Système de Production Toyota (TPS 1948)

a Lean Management.En Europe forte progression depuis 2000

Industrie AutomobileIndustrie AéronautiqueIndustrie FerroviaireIndustrie NavaleIndustrie ChimiqueIndustrie Pharmaceutique

Algoe Consultants. Etude management opérationnel et Lean .2008

771 Réponses avec 60% production manufacturière, 33% service dans le secteur privé et 10% dans le secteur public.

4

Contexte : JIDOKA

Client

Juste à tempsQu

alité

Stabilitédes processTravail équipe

Stratégie fournisseur

Progression permanente

Jidoka« l’automatisation avec intelligence humaine ».

5

Contexte : Ecoute Subjective (Oreilles d’or )

Apprentissage Acoustique en fonction des défauts à identifier et apprentissage long,

Périodes d’écoute de 2 heures maxi,

Diminution de la discrimination en fonction du moment d’écoute,

Accommodation acoustique à un défaut qui apparaît suite à une dérive du processus de

fabrication,

Seuil de décision OK/KO flou,

Taux de rejets « temporaires » importants et coût de reprise important,

Nécessaire de disposer d’une salle calme voir semi-anéchoïque,

Principe de GO/NoGO sans poka-yoké.

6

Contexte : Mesures Objectives

Apprentissage assisté, Fonctionnement J7xH24,

Répétabilité,Mesure des critères et des capabilités du processus, Cartographie des processus,

Collecte de données,

Seuil de décision OK/KO sans litige, Analyse des critères critiques. Analyse de

données, corrélation, régression, Taux de rejets « temporaires » peu important et coût de reprise réduit,

Principe de GO/NoGO avec poka-yoké, Contrôle les paramètres critiques sur le long terme. Standard, plan de contrôle,

SPC.

Mesures Objectives

7

Contexte : Processus

Qualité

Acquisition

Traitement

Diagnostique

Amélioration

Produit

Analyse

Faire de la qualité plutôt que contrôler la non-qualité

Fournisseur Client

Partenaire

8

DSA : Pourquoi mesurer les signaux vibratoires ?

Test des structures

Tests Vibratoires

& Acoustique

MaintenanceConditionnel

le

Évaluer la durée de vie des produits (durabilité)

Définir le niveau de sécurité (fiabilité)

Allonger la durée de vie des produits (durabilité)

Améliorer le confort des utilisateurs finaux

Pas de surqualité

9

DSA : Test de Structures

Test Statique & Fatigue

Test Dynamique

Analyse Modale

Test Vibratoire (pots vibrants)

Test Aérodynamique (soufflerie)

10

DSA : Tests Vibratoire & Acoustique

Qualité et comportement acoustique,

Puissance acoustique et intensimétrie

Identification et localisation de Sources sonores

NVH, Psycho acoustique

11

DSA : Surveillance

Surveillance de structures

Surveillance machines tournantes MaintenanceMaintenance

Préventive

Maintenance Systématiqu

e

Maintenance Conditionnell

e

Maintenance Curative

12

DSA : Composantes

Matériel d’acquisition standard / DSA ? Logiciels (LabVIEW, RT FPGA, Toolkits, Windows,

Linux)

La différence réside dans l'analyse et non pas dans les caractéristiques du signal

Logiciels (Toolkits)Capteurs (IEPE, TEDS…)

Physique Mathématiques Appliquées

Électronique Traitement du Signal

Informatique

13

DSA : Matériel d’acquisition (plage dynamique )

24 bits

Une plage dynamique élevée permet de détecter les deux composantes d'un signal fort et faible en même temps.

NI 9201 12 bits Carte traditionnelle NI 9234, 24 bits, IEPE Anti repliement, compatible TEDS

12 bits

-100 dB

-70 dB

14

DSA : Synchrone ou Asynchrone ? (1)

CARTE TRADITIONNELLE Architecture Multiplexée N Channels, 1 ADC PERTE DE PHASE

16-bit Measurement

MUX

ADC

𝐴𝑖0𝐴𝑖1𝐴𝑖2

𝐴𝑖𝑁−1

𝐴𝑖𝑁

15

DSA : Synchrone ou Asynchrone ? (2)

16-bit Measurement

DSA DEVICEArchitecture synchrone N voies, N ADCs Moins de 0.1 degrés d’erreur de phase

La conversion A/D est effectuée au même instant (de 2 à 5 000 canaux)

0.1° Phase Mismatch Worst Case Guaranteed

at 1 kHz50X Magnification

𝐴𝑖0𝐴𝑖1𝐴𝑖2𝐴𝑖𝑁−1

𝐴𝑖𝑁

ADC

ADC

ADC

ADC

ADC

16

Un piège de l’échantillonnage

D’un point de vue théorique, l’échantillonnage est le produit d’une fonction continue par un peigne, résultant en une série numérique discrète …

DSA : Filtre anti repliement

C’est alors qu’intervient le critère de Nyquistpour respecter le théorème de Shannon …lequel veut que la fréquence maximale qui peut être analysée soit réduite à la moitié de la fréquence d’échantillonnage …

*

17

DSA : Filtre anti repliementFech/Fsin = 2.2 ech/période

Fech/Fsin = 1.1 ech/période

Spectre correct

Spectre replié => Raie fantôme

Fech/2

Fech/2

1.0KHz

(1.1KHz)

Fech (1.1KHz)

100 Hz 1.0KHz

Spectre Affiché

Spectre Affiché

18

DSA : Filtre anti repliement

16-bit Measurement

NI 9201 Carte d’acquisition analogique (tension) standard => Problème de repliement de spectre si des composantes HF ne respectent pas le Théorème de Shannon

NI 9232 Carte d’acquisition analogique (tension) DSA => Pas de problème de repliement de spectre, car intégration d’un filtre anti-repliement dont la fréquence de coupure est fonction de la fréquence d’échantillonnage.

Convertisseur traditionnel

DSA

19

DSA : Matériels d’acquisitions

Modèle DescriptionPlateform

e VoiesEchantillonnage Dynamique Connection

Résolution Gamme

4464 Analyseur de signaux dynamiques 4 voies d'entrée PXIe 4 204.8 Kéch/s 119 Différentielles 24 +/- 42V4499 Analyseur de signal dynamique à gain variable PXIe 16 204.8 Kéch/s 114 Asymétriques 24 +/- 10V

4497Analyseur de signaux dynamiques à grand nombre de voies PXIe 16 204.8 Kéch/s 114 Asymétriques 24 +/- 10V

4492 Analyseurs de signaux dynamiques PXIe 8 204.8 Kéch/s 114 Asymétriques 24 +/- 10V*9234 Module d'entrée analogique AC/DC et IEPE CRio 4 51.2 Kéch/s 102 Différentielles 24 +/- 5V4492 Analyseurs de signaux dynamiques PXIe 8 204.8 Kéch/s 114 Asymétriques 24 +/- 10V4498 Analyseurs de signaux dynamiques PXI 16 204.8 Kéch/s 114 Asymétriques 24 +/- 10V4461 Analyseur de signaux dynamiques PXI 2 204.8 Kéch/s 118 Différentielles 24 +/- 42V9232 Module d'entrée analogique AC/DC et IEPE CRio 3 102.4 Kéch/s 99 Différentielles 24 +/-30V4462 Analyseurs de signaux dynamiques PXI 4 204.8 Kéch/s 118 Différentielles 24 +/- 42V4495 Analyseurs de signaux dynamiques PXI 16 204.8 Kéch/s 114 Asymétriques 24 +/- 10V4496 Analyseurs de signaux dynamiques PXI 16 204.8 Kéch/s 114 Asymétriques 24 +/- 10V4474 Analyseurs de signaux dynamiques PCI 4 102.4 Kéch/s 110 Asymétriques 24 +/- 10V4461 Analyseurs de signaux dynamiques PCI 2E/2S 204.8 Kéch/s 118 Différentielles 24 +/- 42V*4472 Analyseurs de signaux dynamiques PCI 8 102.4 Kéch/s 111 Asymétriques 24 +/- 10V4472B Analyseurs de signaux dynamiques PCI 8 102.4 Kéch/s 111 Asymétriques 24 +/- 10V4462 Analyseurs de signaux dynamiques PCI 4 204.8 Kéch/s 108 Différentielles 24 +/- 42V4432 Analyseurs de signaux dynamiques USB 4 102.4 Kéch/s 101 Asymétriques 24 +/- 40V4431 Analyseurs de signaux dynamiques USB 4 102.4 Kéch/s 100 Asymétriques 24 +/- 10V9230 Analyseurs de signaux dynamiques CRio 3 12.8 Kéch/s 106 Différentielles 24 +/- 30V

(*) : Les plus populaires

20

DSA : Matériels d’acquisitions

21

DSA : Applications par secteur

Industriel & banc d’essais

Embarqué

Laboratoire

Voies

Voies

Voies

Robustesse

Performances

Robustesse

Robustesse

Performances

Performances

CompactRIO14 slots maxi et 4 voies /module DSA

14 slots maxi et 4 voies /module DSA

1 slots maxi et 4 voies / module DSA, portable et faible coût

Moins flexible : FPGA / ScanMode mais DSA non supporté

Avec

ou

sans

PC

inté

gré

: Win

dow

s /

RT

ROBUSTESSE

Grand nombre de voies, meilleure performance, précision et synchronisation

Systèmes complets de mesure acoustique et vibratoire sur PXI, PCI et USBConvertisseurs A/N et N/A 24 bits avec gamme dynamique de 118 dB Échantillonnage jusqu'à plusieurs milliers de voies simultanées, à une fréquence de 204,8 Kéch./sCouplage AC/DC, conditionnement IEPE, filtres anti repliement et TEDS

22

DSA : Outils logiciels d’aide à l’établissement des Signatures et Attributs

Traitement du Signal

Vibration et Acoustique

23

DSA : Logiciels de traitement du signal ( Suite NI Signal Processing)

24

DSA : Logiciels de traitement du signal (Suite NI Sound and Vibration)

25

SAPHIR : En quelques dates…

1989 : Création de l’entreprise

1990 : Début d’un partenariat fort avec National Instruments

2009 : Habilitation Crédit Impôt Recherche (CIR)

2015 : Création de QMT Group

26

SAPHIR - Qualimatest : 2 sociétés en synergie

L’expert en acquisition et traitement numérique du signal et de l’image

pour les bancs de test, le contrôle qualité et les systèmes embarqués

Acquisition, traitement et

affichage de signaux dans le domaine vibroacoustique

Leader des systèmes de

vision industrielle

27

SAPHIR - Qualimatest : Une équipe franco-suisse pluridisciplinaire

Effectif (42)

Management de projet

(5)

Administratif(4)

Vente & marketing(4)

Technique(29)

28

Les besoins auxquels nous répondons

Contrôle qualitéContrôle non destructif par analyse acoustique ou vibratoire

Pilotage de bancs de testCommunication avec les automates, pilotage de moteurs, base de données pour la traçabilité et IHM ergonomique

Systèmes embarquésSystème temps réel, FPGA, optimisation d’algorithme de calcul, maitrise des temps d’exécution, fiabilité de fonctionnement et connectivité vers les réseaux

Formation2 centres de formation agréés (Lyon, Grenoble)

29

Exemples d’applicationsType de mesures

Environnement informatique

Carte d’acquisition

Interopérabilité

Environnement Logiciel

LÉGE

NDE

30

Détection / Go-NoGo des pièces fissurées

L’objectif : détecter et éjecter les pièces fissurées et éventuels intrus

La solution :Signature sonore de chaque pièce en chute sur marbre incliné introduit sur chaine de transfert avant emballage

Acoustique

PC

PCI•6518•4474

Alimentation base SPC

LabVIEW•Signal Processing•Windows

31

BLOCHET Contrôle l’état des supports de rail

L’objectif : Détecter les ruptures de blochets avant l’opération de maintenance du rail.

La solution :Qualification du transfert d’énergie vibratoire par un charriot piloté par cRIO, muni d’un marteau de choc et de deux accéléromètres.

Hammer

Accelerometers

Vibratoire

cRIO

9233

Marquage par jet de peinture

Windows - RT - FPGA•LabVIEW•Signal Processing

OK

KO

32

Contrôle de conformité en chaîne de production des démarreurs par analyse acoustique

L’objectif : Contrôle vibroacoustique d’alternateurs en fin de ligne d’assemblage.

La solution :Seuillage de niveaux d’énergie sonore dans diverses bandes spectrales durant un démarrage.

Vibratoire

PC

Châssis cDAQ 9174•9234•9421

SPC

Windows•LabVIEW•Signal Processing

33

Acoustique

Pc•Carrier 9181 (Ethernet WIFI)

•9234

Communication WiFi avec supervision

Windows•LabVIEW•Signal processing

POP

L’objectif : Dispositif de suivi de la densité d’éclatement de granules en four de cimenterie à grille LEPOL (1600°C)

La solution :Guide d’onde acoustique et comptage des « pops » par analyse spectrotemporelle ; communication WIFI avec Supervision pour régulation du procédé.

34

Contrôle des glissières électriques de siège pour l’automobile

Soubassement siège électrique automobile

Banc de test glissière électrique

Les objectifs : • Analyse du fonctionnement

des produits et améliorations, • Contrôle 100% fin de chaîne.La solution :

Signature vibratoire et psychoacoustique.

Vibratoire

PC

PXI• 4472

ModBus

Windows• LabVIEW• Signal Porcessing• Sound and Vibration

35

Contrôle de conformité des moteurs d’HAVAC

Vibratoire

PC

PXI•4472

ProfiBus

Windows•LabVIEW•Signal Processing

Les objectifs : • Analyse du fonctionnement

des produits, • Contrôle 100% fin de chaîne

(24 défauts potentiels en 8,64 secondes),

• Remplacement « des oreilles d’or »

La solution :Signature vibratoire combinée à une analyse mathématique.

36

Contrôle d’accostage de fragments sur diabolo

Vibratoire•Marteau de chocs

PC

PCI•4472

Edition de PV. Pilotage du marteau de choc via un moteur Brushless

Windows• labVIEW•Signal Processing

Les objectifs : • Suppression de la méthode de

contrôle par radiographique, • Méthode moins couteuse et

moins polluante. La solution :

Par méthode vibratoire (FRF) détermination du défaut d’accostage du fragment sur le diabolo (partie active).

37

Bruit de contact pneu / chaussée

Acoustique•Tachygraphique•TOR

PC

PCI•4472

Base de données

Windows• labVIEW•Signal Processing

Les objectifs : Projet de norme ISO/TS/CD 11819 Partie 2 (Acoustics - Measurement of the influence of road surfaces on traffic noise),

La solution :Mesure acoustique à proximité des pneumatiques, synchronisée avec le déplacement et la vitesse du véhicule. Déclenchement par capteur IR et balise fixe.

38

Détection de fissure sur tubes en carbone

Acoustique•TOR

PC

PCI•4472

Néant

Windows• labVIEW•Signal Processing

Les objectifs : Recherche précoce de fissure sur tube en graphite (1,5m 50cm de diamètre => Cuisson de plusieurs mois à très haute T°C) afin de gagner en énergie, et matière.

La solution :Mesures acoustiques (Fréquence d’accord, timbre et temps d’amortissement du son) après impact sur le tube.

39

Bibliographie

Comment choisir un système de mesure d'accéléromètre www.ni.com/white-paper/7254/fr/

Principes fondamentaux de la mesure analogique www.ni.com/white-paper/5097/fr/

Principes fondamentaux des capteurs www.ni.com/white-paper/4045/fr/

Dynamic Signal Acquisition (DSA) Measurements Tutorialhttp://www.ni.com/white-paper/12353/en/

Dynamic Signal Acquisitionhttp://www.ni.com/pdf/manuals/371235h.pdf

40

Échange Q/RMerci pour votre Attention

Questions

41

42

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