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Découvrez le prototypage virtuel avec
LabVIEW NI SoftMotion et SolidWorks
Maxime RENAUD
Ingénieur marketing
National Instruments
ni.com/academic/f
Sommaire
• Les défis de la mécatronique
• Prototypage virtuel
• Avantages économiques et techniques du prototypage
virtuel
Conception et validation des profils de commande d’axes
Simulation du système de commande d’axes
Dimensionnement des moteurs et des composants mécaniques
Développement parallèle
Déploiement du système de contrôle
• Prototypage virtuel avec NI SoftMotion pour SolidWorks
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Composantes d’un système mécatronique
Mécanique• Cinématique
• Dimensionnement
• Placement des capteurs et actionneurs
Électronique• Type de moteur
• Dimensionnement des moteurs
• Choix des capteurs
Contrôle/commande• Logique, cadencement,
séquencement
• Commande d’axes
Système embarqué• PAC, automates, ordinateur
monocarte, ou personnalisé
• Interface de puissance et système de commande d’axes
• Sélection des modules d’E/S
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Les défis de la mécatronique
• Connaissances pluridisciplinaires requises
• Beaucoup d’outils de conception
• Interactions entre les outils
• Passer du prototype à la plate-forme de déploiement
• Coût élevé des prototypes physiques
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Prototypage virtuel
• Simuler l’aspect mécanique,
électronique et le système
de contrôle de votre système
• Évaluer différentes solutions avant de construire un
prototype coûteux
Mécanique
Électronique
Contrôle /
commande
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Avantages
• Visualiser le système
• Concevoir et valider la
cinématique
• Calcul des temps de
cycle machine
• Calculer les efforts et
les contraintes
• Dimensionner des
moteurs
• Estimer le coût
• Communiquer avec les
clients
• Découvrir l’inconnu
• Accélérer les choix de
conception
• Améliorer la
communication des
équipes
Économiques Techniques
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Conception
électroniqueDéfinition du
système
Conception
mécanique
Contrôle/
commande
Conception
embarquée
Conception du
système de test
en production
Production
Support
et
service
Prototype
virtuel
Prototype
physique
• Cycle de développement réduit
• Améliore la qualité, la fiabilité et les performances
• Augmente l’innovation
Développement parallèle et amélioration de
la communication
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NI SoftMotion pour SolidWorks
• Contrôle/commande
• Intégration des E/S
• Cibles embarquées
• Intégration de vision
• Communication industrielle
SolidWorks
• Conception mécanique 3D
• Assemblages mécaniques
• Simulation mécanique
• Analyse vibratoire
• Charges répétées
Outils de conception de prototype virtuel
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Conception et validation des profils de
commande d’axes
• Simuler et visualiser précisement des
profils de mouvements et la logique
• Détecter des collisions
• Estimer des temps de cycle
• Comparer plusieurs concepts
• Identifier les problèmes de conception
combinant la mécanique et l’électronique
• Prévenir des erreurs de conception
coûteuses
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Choix des moteurs et des composants
mécaniques
• Estimation précise des efforts et des
contraintes du système
• Estimation des temps de boucle
• Analyse fréquentielle, modes propres
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Interfaçage entre LabVIEW et SolidWorks
Configurer un assemblage SolidWorks pour la simulation
• Créer un modèle 3D de CAO
• Définir les liaisons mécaniques
• Définir les éléments de la simulation
Interfacer NI LabVIEW à SolidWorks
• Créer un projet LabVIEW
• Ajouter l’assemblage SolidWorks
• Créer des axes NI SoftMotion
• Concevoir le profil de commande d’axes
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Modèle CAO du système
Prototypage virtuel avec le module NI
SoftMotion pour LabVIEW et SolidWorks
Projet LabVIEW
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Module LabVIEW NI SoftMotion
• Blocs de fonctions basés sur
PLCopen
• Pour les applications simples
à un axe jusqu’à des profils
de commande complexes en 3D
• Connectivité directe à des centaines d’interfaces de puissance
pour la commande de moteurs
• Intégration des modèles SolidWorks
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Démonstration
Interfaçage entre NI LabVIEW et SolidWorks
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Déploiement du système de contrôle
• Déploiement sur un CompactRIO
• Déploiement sur des automates
• Passage du prototype virtuel au matériel de commande d’axes
depuis le projet LabVIEW
• Pour les automates, réécriture du code en se basant sur les blocs
de fonctions PLCopen
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Présentation du CompactRIO Contrôleur d’Automatisme Programmable(PAC)
• Robustesse et fiabilité des automates
• Flexibilité et performances du PC
• Matériel personnalisé via le FPGA
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Architecture d’un système NI CompactRIO
I/O I/O
I/O
I/O
I/OI/O
I/O
I/O
Rea
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Contrôleur temps-réelFPGA reconfigurable
Modules d’E/SConnectivity ADC
Signal Conditioning
• Modules d’E/S : conditionnement du signal intégré et connexion directe des capteurs
• FPGA reconfigurable : E/S rapides, cadencement, déclenchement et contrôle personnalisés
• Contrôleur temps réel pour l’analyse, le contrôle et la communication avec l’hôte
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Développement d’une application CompactRIO
avec LabVIEW
CompactRIO
Cible FPGA, temps
réel
1. Développement sur
l’ordinateur hôte
2. Téléchargement sur la cible
3. Déploiement pour des
applications autonomes ou avec une
communication Ethernet avec l’hôte
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Applications industrielles utilisant NI CompactRIO
Contrôle de machines
•Conditionnement/traitement Contrôle industriel haute vitesse,
contrôle par lot, contrôle discret
•Contrôle de machines lourdes Traitement du signal temps réel,
contrôle d’électronique de puissance et de systèmes hydrauliques
•Semiconducteur/médical Inspection personnalisée en
commande d’axe et vision, manutention de matériel
Surveillance de machines
• Surveillance d’état de machines Analyse d’ordre de roulements,
contrôle de lubrification, refroidissement, combustion, …
• Mobile/portable DSA, NVH Bruit, vibration, rudesse, analyse de
signaux dynamiques, acoustique
• Acquisition distribuée Contrôleur avec des nœuds d’E/S
distribués par Ethernet/Sans fil
Acquisitions embarquées
• Acquisition de données embarquées Automobiles, motos, avions, trains
• Cellules de test d’ECU et de
moteurs Test HIL de moteurs et de calculateurs,
simulation de capteurs avec FPGA
• Prototypage de contrôle rapide Prototypage de contrôle
automobile/aérospatiale
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Du prototype virtuel au déploiement
Modèle 3DProjet LabVIEW
CompactRIO et matériel NI Motion
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• Réduire le nombre de
prototypes physiques
• Réutiliser le code entre les
différentes phases de conception
• Réduire le temps de développement
• Plus de temps pour la conception et la
validation
• Réduire le temps de mise sur le marché
Cycle de conception et de mise sur le
marchéAnalyser
Co
ncevo
ir
Construire
Teste
r
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Pour plus d’informations
• http://www.ni.com/mechatronics/f
• http://www.ni.com/fr