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Avec l’essor de l’industrie 4.0 et de l’internet des objets, les possibilités des capteurs intelligents se multiplient
Depuis toujours, les capteurs occupent une place de choix dans les usines de fabrication et de transformation. Le phénomène a pris de l’ampleur ces dernières années. Avec leurs fonctionnalités poussées, leur souplesse et leur compacité, les capteurs intelligents jouent un rôle essentiel dans l’Industrie 4.0 et l’Internet des objets. Contribuant à renforcer la productivité des ressources au cœur de la machine, ils sont synonymes de rentabilité accrue pour l’utilisateur.
KEYENCE propose par exemple un système de vision idéal pour l’inspection visuelle des surfaces. L’entreprise a récemment présenté une technologie multispectrale incluant un éclairage selon plusieurs spectres pour obtenir une stabilité et un contraste optimaux. Grâce à sa méthode de capture exclusive, l’utilisateur dispose d’un équipement robuste garantissant des inspections objectives, évitant tout risque d’interprétation.
Fiabilité de mesure, réduction des temps d’arrêt, calibrage accéléré, économies de ressources et de temps... Tous ces avantages des capteurs intelligents sont liés, selon Gustavo Takizawa, ingénieur en applications au sein de la division Capteurs et IoT de HONEYWELL : « Parmi tous les avantages des capteurs intelligents, la fiabilité des mesures est déterminante, car elle permet d’anticiper les anomalies du système, ce qui entraîne automatiquement la réduction des besoins de maintenance, l’augmentation de la productivité et la baisse des coûts ».
Pour collecter des données avec fiabilité et précision, HONEYWELL intègre plusieurs technologies dans ses capteurs de mesure (pression, humidité, température, position, etc.), notamment MEMS (Micro-Electro-Mechanical System, un système micro-électro-mécanique) et ASIC (Application Specific Integrated Circuits, des circuits intégrés spécialisés). Son capteur de position SMART, par exemple, utilise plusieurs circuits intégrés pour détecter les champs magnétiques (capteurs à effet Hall), et ainsi déterminer avec une grande précision la position d’un objet.
Pour Maurício César Brichesi Filho, chef de produit chez ROCKWELL AUTOMATION, le calcul du ROI d’une application de capteur intelligent dépend de l’historique d’état de l’équipement ou de la ligne sur laquelle elle sera installée (par exemple, les éventuelles périodes d’arrêt du fait d’une panne de l’équipement, une baisse de qualité des produits ou une diminution du taux de rendement global). « Les capteurs intelligents peuvent contribuer à réduire les coûts de maintenance en permettant leur remplacement automatique, ce qui diminue le temps moyen de réparation de l’équipement ou de la ligne. Ils peuvent aussi fournir des informations contextualisées sur les conditions de l’atelier en temps réel, qui aident l’utilisateur final à prendre de meilleures décisions, plus rapidement », détaille-t-il.
La technologie de capteur intelligent de ROCKWELL AUTOMATION est mise en œuvre via trois composants : des capteurs de diagnostic avancés (IODD Advanced), la technologie IO-Link pour fournir davantage de données au système de commande et l’intégration poussée de capteurs dans les contrôleurs, une caractéristique unique sur le marché.
L’industrie 4.0 et l’IoT
Pour Bruno Kim, il est encore trop tôt pour jauger les progrès de l’Industrie 4.0 dans certain pays, car outre le changement de matériel, cette révolution technologique nécessite des interactions logicielles poussées, qui supposent une modification en profondeur de l’infrastructure industrielle. « Le point central est la possibilité d’établir des communications entre les capteurs et le réseau informatique, plus l’automatisation des procédés. Nous constatons un vif intérêt du marché vis-à-vis des solutions d’inspection automatique. Il s’agit peut-être de la première étape en direction de l’évolution vers 4.0 et IoT, » déclare-t-il. Il juge par ailleurs difficile de déterminer le type de capteur qui s’imposera comme la référence sur le marché, compte tenu de la diversité des situations. « Étant donné que le marché s’intéresse aux possibilités d’automatisation des inspections, il est possible que les capteurs liés à ce type d’application jouent un rôle important à l’avenir, » concède-t-il toutefois.
« L’industrie 4.0 et l’IoT influencent et exigent une croissance très décisive du marché des capteurs intelligents, car l’univers industriel nécessite une optimisation des procédés, des ressources et une rentabilité totale dans ce cadre. Les capteurs intelligents sont au cœur de l’Industrie 4.0 et de l’IoT. Ils jouent un rôle majeur dans la rapidité, l’efficacité et la fiabilité de l’acquisition des données », estime Gustavo Takizawa. Il précise que les applications enregistrant la plus forte croissance au Brésil qu’il connait bien, par exemple, sont celles liées aux productions agricoles et énergétiques intelligentes. Le pays bénéficiant d’un savoir-faire et d’importantes capacités dans ces domaines, la concurrence s’intensifie, ce qui suppose une mise à niveau régulière des technologies déployées. « Les capteurs polyvalents vont sans doute jouer un rôle important sur le marché au cours des prochaines années », espère-t-il. « Ces équipements sont capables de recueillir différents types de données, à l’image de notre modèle HumidIcon, qui peut mesurer la température et l’humidité, et dispose d’une sortie numérique pour les communications. Plus le nombre d’informations pouvant être recueillies est important (pression, humidité, température, position, etc.), plus l’encombrement est optimisé dans l’équipement sur lequel le capteur est installé, ce qui permettra à certains projets de conception de produits de devenir une réalité ».
Dans le même ordre d’idées, Maurício César Brichesi Filho considère que la croissance de l’Industrie 4.0 et de l’IoT dépend de la modernisation des capteurs et actionneurs : « D’après la norme ISA-95, les capteurs et actionneurs se situent au niveau 0, et doivent fournir des informations fiables aux systèmes d’analyse et de gestion. Quand la qualité des informations transmises est insuffisante, les performances des technologies d’analyse et d’apprentissage automatique en pâtissent. » Pour le chef de produit de ROCKWELL AUTOMATION, les principales applications résident dans les technologies analogiques (pression, température, distance) qui, outre le renforcement de la productivité, réduisent les coûts de câblage des équipements de terrain. C’est la raison pour laquelle il est convaincu que les capteurs analogiques joueront un rôle essentiel, car ils sont plus faciles à déployer que les modèles numériques comme les capteurs de distance, de couleur et d’état, par exemple.
L’avenir
Pour Bruno Kim, il est difficile de prévoir quel segment industriel enregistrera la demande la plus forte en capteurs intelligents dans un avenir proche : « Même si plusieurs entreprises sont susceptibles de proposer des produits similaires, leurs méthodes de fabrication seront dans la majorité des cas assez différentes. Vraisemblablement, tous ces acteurs enregistreront une hausse de la demande vis-à-vis de ce type d’équipements. Par définition, tous les produits soumis à un traitement font l’objet de contrôles pour s’assurer qu’ils répondent aux critères de qualité prévus. »
Selon Gustavo Takizawa, l’agriculture, l’énergie et la médecine nécessiteront de plus en plus de capteurs intelligents au fil des évolutions technologiques : « Ces marchés présentent un potentiel considérable d’utilisation de différents types de capteurs. Une moissonneuse-batteuse, par exemple, pourrait intégrer des capteurs de position, des centrales inertielles, des capteurs de pression, de température, de vitesse et de courant, un GPS, etc. En outre, ces marchés nécessitent un suivi en temps réel des données fournies par les capteurs pour faciliter la prise de décisions par l’opérateur de l’équipement. Le marché de l’énergie et surtout celui de la médecine sont les plus demandeurs en technologies modernes, permettant de collecter des données avec une grande précision. Un médecin, par exemple, pourra analyser les données de plusieurs patients en temps réel, outre le renforcement de la fiabilité des systèmes et la diminution du risque de pannes. »
Maurício César Brichesi Filho estime pour sa part qu’outre la production générale, les segments industriels qui retireront le plus d’avantages de cette technologie sont l’agroalimentaire, l’automobile et la fabrication des pneumatiques : « Ces segments utilisent déjà plusieurs types de capteurs partout sur leurs sites de production. Ces équipements sont connectés à des cartes d’E/S traditionnelles, et le manque d’informations pour l’utilisateur provoqué par cette situation a de graves conséquences, notamment des périodes d’arrêt imprévues et une diminution de la fiabilité opérationnelle. Les capteurs intelligents permettront donc de renforcer considérablement la fiabilité et la production. »
D’après un rapport de Markets and Markets, cabinet indien spécialisé dans les études quantitatives, le marché des capteurs industriels représentait 16 milliards de dollars en 2018 et devrait atteindre 21,6 milliards d’ici 2023, ce qui représente un taux de croissance annuel de 6,16 %. Le document souligne que cette croissance est dopée par l’essor de l’Industrie 4.0 et de l’IoT, du marché des capteurs sans fil et de la demande croissante en robots industriels.
Les capteurs intelligents devraient évoluer rapidement, notamment en termes de taille, de performances et de coût. Leur utilisation devrait ainsi se généraliser au fil de l’amélioration de l’IoT et du besoin de sécuriser la transmission des données, ce qui amènera d’autres industries à adopter la technologie.
Auteur : Bruno FORGUES
GAMME MULTISPECTRALE CV-X : SOUPLESSE ET ROBUSTESSE DANS LE CADRE DES INSPECTIONS VISUELLES
Cette gamme intègre la technologie Lumitrax™, dans laquelle l’image finale est obtenue en superposant plusieurs clichés capturés selon divers angles d’éclairage.
La gamme multispectrale CV-X s’appuie sur un algorithme d’inspection innovant. Des caméras monochrome haut débit sont associées à un éclairage à huit couleurs différentes. L’utilisateur bénéficie ainsi d’une grande précision, même en cas d’écarts de teinte très légers.
Les produits de cette gamme utilisent également la technologie Lumitrax™, dans laquelle l’image finale est obtenue en superposant plusieurs clichés capturés avec des lumières à plusieurs angles, afin de limiter les réflexions et de maximiser le contraste. L’utilisateur peut ainsi facilement produire des images qui nécessitaient auparavant une expérience considérable et d’importantes retouches.
En bref, il s’agit du système de vision incorporant les composants matériels et logiciels les plus poussés à ce jour. Celui-ci apporte une souplesse et une robustesse accrues dans les applications d’inspection visuelle, sans compter sa simplicité d’utilisation générale.
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CAPTEUR DE POSITION INTELLIGENT
Cette technologie associe un circuit intégré spécialisé et des capteurs magnétorésistifs.
Ce capteur de position intelligent est l’un des modèles les plus légers et adaptables du secteur. Il permet un contrôle des mouvements extrêmement précis et renforce l’efficacité et la sécurité opérationnelles.
Son design simple et sans contact élimine les pannes mécaniques, réduit l’usure, renforce la fiabilité et la durabilité et diminue les périodes d’arrêt.
Le capteur de position intelligent est une solution de détection haute précision et sans contact de la position absolue.
Il associe un circuit intégré spécialisé et des capteurs magnétorésistifs pour déterminer avec fiabilité et précision la position d’un aimant fixé sur un objet en mouvement, ce qui permet de déterminer et même de contrôler la position de l’objet.
www.honeywell.com
NOUVEAU DÉTECTEUR OPTOÉLECTRONIQUE POUR APPLICATIONS EXIGEANTES
Avec sa portée étendue et sa tolérance environnementale accrue, ce détecteur hautes performances est idéal pour l’agroalimentaire, la manutention ou encore le conditionnement.
Le détecteur optoélectronique Allen-Bradley 42AF RightSight M30 de Rockwell Automation offre une résistance environnementale accrue et une portée importante dans un boîtier vertical de taille moyenne. Sa souplesse et ses performances sont parfaitement adaptées à de nombreuses applications exigeantes.
Intégrant la fonctionnalité IO-Link, les modèles de cette gamme s’intègrent facilement dans les architectures d’automatisation. Ils transmettent leurs données et diagnostics directement depuis un système de commande pour limiter les périodes d’arrêt et renforcer la productivité. Ils constituent à ce titre un composant essentiel de la mise en œuvre de l’Industrie 4.0. Grâce à cette capacité, ces détecteurs fournissent des informations comme la puissance du signal, l’emplacement, des alarmes de proximité et des fonctions d’horodatage qui augmentent l’efficacité opérationnelle et diminuent les périodes d’arrêt. Visibles à 360 degrés, les voyants LED d’alimentation et d’état facilitent par ailleurs la configuration, la supervision et le dépannage.
www.rockwellautomation.com
