Une commande CNC ouverte et configurable à souhait OpenCN : une commande numérique ouverte pour I 4.0

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Le projet OpenCN s'inscrit dans la stratégie du groupe transversal de compétences mecatronYx de la HEIG-VD dans le domaine de la performance dynamique des machines.

La génération optimale de trajectoires est un sujet porteur de mecatronYx, qui a montré qu’il est possible de gagner des facteurs 5 à 10 en productivité industrielle et d’améliorer les états de surfaces.

Une commande numérique (CN) devrait pouvoir offrir la possibilité d'inclure des algorithmes de planification de trajectoire avec contrôle du jerk ainsi que de l'intelligence artificielle (Industrie 4.0 et Machine Learning), ce qui n'est pas le cas aujourd'hui. Les fabricants de machines sont demandeurs d’une commande de machine ouverte (open source), dans laquelle ils peuvent incorporer et protéger leur savoir-faire. Cette CN doit être flexible, dans le sens où elle doit pouvoir s'adapter facilement à différents types de machines (nombre d'axes, type de cinématique, applications pour usinages soustractifs et additifs, etc). L'arrivée des micro-machines d'usinage demande des dynamiques temps réel de plus en plus élevées afin d'augmenter la productivité. Cela a des implications au niveau de la performance exigée pour la CN.

Vingt personnes issues de cinq instituts de la HEIG-VD ont été impliquées dans ce projet. Le financement s'est élevé à 200 KCHF sur une durée de 10 mois, de mars à décembre 2019.

A l'issue de ce projet, les résultats obtenus sont les suivants :

• Un environnement temps réel dur Xenomai AMP pour la commande d'axes de machines assurant une communication EtherCat 10 kHz avec horloge distribuée

• Des usinages sur la mini-machine 3 axes haute dynamique « mYx-m3 » validés par rapport à une référence industrielle

• La qualification des états de surface obtenus au moyen d’algorithmes d’Intelligence artificielle

Le code source des développements a été publié fin 2019 sous Gitlab. Les résultats scientifiques seront présentés à une conférence internationale du Collège International pour la Recherche en Productique (CIRP) dans le domaine de l’usinage en juin 2020. Mais le plus important est le transfert technologique marquant l’intérêt des industriels, qui est actuellement préparé par le montage de plusieurs projets Innosuisse dans le domaine des machines-outils, ainsi que de la métrologie.

L’environnement OpenCN est actuellement porté sur une plateforme Raspberry Pi4, qui permettra des applications nécessitant des solutions miniaturisées, avec des coûts réduits. Du point de vue des fonctionnalités, le passage de 3 à 5 axes autorisera l’usinage de pièces industrielles plus complexes. Enfin, l’analyse des différents signaux (courants, accéléromètres, émission acoustique) au moyen de l’Intelligence artificielle en temps réel ouvre la porte du contrôle Real Time du procédé au moyen de consignes plus directement liées à la qualité de la pièce. MSM

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