PFE CESI point du 03/04

Présentation de l’état d’avancement du projet

Développement d’une solution de supervision pour une chaine de production à travers la technologie du jumeau numérique et de la réalité augmentée

Mercredi 6 Avril 2022

SOMMAIRE

1.Objectifs de ce point d'avancement

2. Le jumeau numérique (JN) et la réalité augmentée (RA)

3. Les grandes parties du projet

4. Partie 1 : Recherche Bibliographique

5. Partie 2 : Développement d'un jumeau numérique

6. Présentation des prochaines étapes du projet

01. Objectifs de ce point d'avancement

Exposer les solutions et méthodes trouvées

Echanger sur les prochaines étapes du projet

Présenter le projet dans sa globalité

Présenter l'état d'avancement du projet

02. Jumeau numérique (JN) et la réalité augmentée (RA)

Réalité augmentée

Jumeau numérique

• Permet la projection d’une information numérique sur un environnement réel
• Utilise des dispositifs spécifiques pour la visualisation (casque Hololens par exemple)
• Utile dans les opérations de maintenance
• Utile dans le montage de nouvelles machines etc.

• Un des piliers de l’industrie du futur

• Réplique virtuelle d'un système réel
• Diagnostic, anticipation et maintenance
• Moyen d’évaluation des performances du système réel
• Applicable dans divers domaines

https://www.futura-sciences.com/tech/definitions/tech-jumeau-numerique-19048/

https://www.latribune.fr/supplement/ceux-qui-transforment-la-france/la-realite-augmentee-entre-dans-les-usines-859437.html

03. LES GRANDES PARTIES DU PROJET

Recherche bibliographique et rédaction d'un état de l'art sur le jumeau numérique d'un système robotique et la réalité augmentée

Développement d'un jumeau numérique pour une chaîne de production robotisée

Développement d'une interface de visualisation de notre jumeau numérique grâce à la réalité augmentée

03. Partie 1 : Recherche Bibliographique

Cette première partie du projet consiste à élaborer un état de l'art sur le Jumeau Numérique (JN) appliqué dans la robotique industrielle et sa visualisation grâce à la Réalité Augmentée (RA)

07. Resumé des objectifs de notre etude bibliographique

Système réel

Système virtuel

Jumeau Numérique

Réalité Augmentée

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Traitement de données

Notre projet

Robotique

Logiciels

Chaine de production

CAO

Simulation

03. Partie 1 : Recherche Bibliographique

Protocole de recherche

Protocole De recherche

Mots clés

Questions de recherche

Google Schoolar

Requêtes

les critères d'inclusion et d'exclusion

Gestion des articles et leur sélection

BILAN sur les aRTICLES trouvés

allintitle: ("Digital twin" OR "DT") ("Robotic" OR "Robot") ("communication" OR "development" OR "implementation" OR "production line" OR "manufacturing")

Requête 1 :

Articles exclus

Articles inacessibles

Articles trouvés

Articles gardés

13

allintitle: ("Digital twin" OR "DT") ("Augmented reality" OR "AR")

Requête 2 :

Articles exclus

Articles inacessibles

Articles trouvés

Articles gardés

13

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Synthèse des réponses aux questions secondaires

1. Quels sont les outils logiciels permettant de réaliser un jumeau numérique ?

2. Comment créer la communication entre le système physique et son jumeau numérique ?

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RESUME DES REPONSES D'ARTICLES SUR LES OUTILS

NX Siemens

Soliworks

[Rabah et al, 2018]

[Vatankhah et al, 2021]

MatLab/Simulink

Unity 3D

Outils de modélisation 3D du JN :

[Zhu et al, 2019]

[Vatankhah et al, 2021]

communication entre les deux systèmes (réel et virtuel)

Développement interface RA

JN & RA

[Karlsson et al, 2020]

Casque Hololens

Outils de simulation robotique :

OPC-UA

[Böhm et al, 2021]

CoppeliaSim

ROS (Gazebo)

Ethernet

[Pérez et al, 2020]

[Stadin and De la Vaux, 2021]

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05. PARTIE 2 : Développement du jumeau numérique

Robot Ned + convoyeur de Niryo

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Besoins

Logiciel de modélisation 3D

Logiciel de simulation

Moyen de mise en communication entre le système virtuel et le système réel

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Environnements logiciels de travail

Environnement 1

Environnement 2

SolidWorks, Webots et ROS

SolidWorks, CoppeliaSim et Matlab/Simulink

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NOS scénarios

Scénario 1 : Pick-and-place simple

Scénario 2 : Contrôle qualité

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Simulation de notre scénario sur Webots

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Mise en communication du système PHYSIQUE AVEC SON JN

Solution 1 : Communication via MatLab/Simulink

[Barenji et al, 2021]

Avec quels moyens pourrions nous assurer la communication ?

Solution 2 : Communication via Ethernet

Solution 3 : Robot Operating System (ROS)

[KUTS, 2019 (Thesis)]

[Pérez et al, 2020]

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6. LES PROCHAINES ETAPES DU PROJET

1. Simulation du système virtuel avec notre scénario (en cours)2. Montage du système réel3. Programmation du système réel selon notre scénario4. Mise en communication du système physique avec son jumeau numérique

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Merci de votre attention !

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Références

Tipary, B., & Erdős, G. (2021). Generic development methodology for flexible robotic pick-and-place workcells based on Digital Twin. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 71, 102140.  Abbasi, R., Yanes, A. R., Villanuera, E. M., & Ahmad, R. (2021). Real-time implementation of digital twin for robot based production line. Available at SSRN 3860500.  Bratchikov, S., Abdullin, A., Demidova, G. L., & Lukichev, D. V. (2021, April). Development of Digital Twin for Robotic Arm. In 2021 IEEE 19th International Power Electronics and Motion Control Conference (PEMC) (pp. 717-723). IEEE.  Vatankhah Barenji, A., Liu, X., Guo, H., & Li, Z. (2021). A digital twin-driven approach towards smart manufacturing: Reduced energy consumption for a robotic cell. International Journal of Computer Integrated Manufacturing, 34(7-8), 844-859.  Pérez, L., Rodríguez-Jiménez, S., Rodríguez, N., Usamentiaga, R., & García, D. F. (2020). Digital twin and virtual reality based methodology for multi-robot manufacturing cell commissioning. Applied sciences, 10(10), 3633.  Vu, M. D., My, C. A., Le, A., Ta, M. T., Duong, X. B., Nguyen, T. A., ... & Chu, D. H. (2020, November). A conceptual digital twin for cost-effective development of a welding robotic system for smart manufacturing. In International Conference on Material, Machines and Methods for Sustainable Development (pp. 1018-1025). Springer, Cham.  Da Cunha, T. A. O. F. (2021). Conception and simulation of a robotic cell based on the digital twin concept for industrial manufacturing.  Böhm, F., Dietz, M., Preindl, T., & Pernul, G. (2021). Augmented Reality and the Digital Twin: State-of-the-Art and Perspectives for Cybersecurity. Journal of Cybersecurity and Privacy, 1(3), 519-538.

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Références

Liu, S., Lu, S., Li, J., Sun, X., Lu, Y., & Bao, J. (2021). Machining process-oriented monitoring method based on digital twin via augmented reality. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 113(11), 3491-3508. Karlsson, J., & Jansson Room, K. (2020). VR/AR and Digital Twin for improvedvisualization of overview and debugging of live hardware in next generationsindustry. Zhu, Z., Liu, C., & Xu, X. (2019). Visualisation of the digital twin data in manufacturing by using augmented reality. Procedia Cirp, 81, 898-903. Karlsson, J., & Jansson Room, K. (2020). VR/AR and Digital Twin for improvedvisualization of overview and debugging of live hardware in next generationsindustry. Abbasi, R., Yanes, A. R., Villanuera, E. M., & Ahmad, R. (2021). Real-time implementation of digital twin for robot based production line. Available at SSRN 3860500. Andreas Stadin, Oskar de la Vaux , Digital twin of crane robot, Degree Thesis, Halmstad 2021-06-06 KUTS, V. (2019). Novel Digital Twin Development Methodology for the Robot Cell Connectivity in a Smart Industry Environment.  Larsen, C. (2019). Including a collaborative robot in digital twin manufacturing systems (Master's thesis).

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