Chez Thomas Constructions Mécaniques (TCM SAS), nous sommes spécialisés dans la conception, la fabrication et la mise en service de machines industrielles sur mesure. Nous avons récemment collaboré avec l’INRAE, un acteur majeur de la recherche agronomique, pour développer une solution de robotisation et automatisation avancée pour un portique de phénotypage végétal.
Une solution sur mesure pour la recherche agronomique
Notre équipe a conçu et fabriqué un portique de phénotypage végétal sur mesure, destiné à la caractérisation des couverts végétaux via des méthodes non destructives. Cette installation permet de générer des trajectoires temporelles des phénotypes grâce à des capteurs embarqués, offrant une précision inégalée dans l’analyse des données scientifiques à caractère agronomique.
Le portique, qui enjambe 168 bacs de culture, est entièrement automatisé. Il se déplace sur trois axes (X, Y, Z) pour positionner une nacelle équipée de capteurs au-dessus des bacs, permettant une acquisition de données précise et répétable. Grâce à une interface informatique robotisée développée sur mesure, les mouvements du portique et les séquences d’acquisition sont programmés et gérés automatiquement, ce qui optimise l’efficacité des opérations de phénotypage.
Interface informatique et automatisation avancée
Lors de la deuxième phase de développement, nous avons intégré une interface informatique déportée qui permet la gestion automatique des mouvements du portique. Les bacs de culture sont géolocalisés, et les déplacements du pont et de la nacelle sont contrôlés de manière autonome. L’utilisateur peut paramétrer les séquences d’acquisition depuis un PC distanciel, garantissant une flexibilité totale dans la gestion des essais.
Le système est conçu pour être entièrement modulable : il permet une acquisition de données sur la totalité ou une partie des bacs à des intervalles de temps choisis. Une fois la séquence programmée, le portique fonctionne de manière autonome, assurant un phénotypage végétal précis et fiable.
Une architecture logicielle performante
Nous avons développé une application serveur/client utilisant LabVIEW, permettant de contrôler les capteurs et l’automate du portique via une communication TCP/IP. Cette architecture logicielle robuste et évolutive assure une fiabilité et une maintenabilité optimales, essentielles pour les applications de recherche et développement.
Le serveur centralise le contrôle des capteurs et des mouvements du portique, tandis que le client, installé sur un PC de bureau, offre une interface utilisateur intuitive pour le suivi en temps réel des essais, la visualisation des données historiques et le paramétrage des séquences d’acquisition.
- Intégration d’un PC industriel durci (partie « pilotage »), installé dans la cloche de la nacelle au plus près des capteurs qui permet de centraliser la partie contrôle/commande
- Installation d’une application dédiée, développée pour interagir en tant que serveur de contrôle/commande et installée sur le PC industriel.
Cette application « serveur » permet de :- Communiquer avec les caméras via leurs API (Application Programming Interface)
- Communiquer directement avec l’automate via Modbus
- Le PC de bureau intègre une application « Client » pour échanger avec le serveur via communication TCP/IP et UDP.
Cette application présente les fonctionnalités suivantes :- Programmation de l’essai depuis une interface ergonomique : séquencement + paramétrage capteurs/éclairage individuel pour chaque bac
- Suivi du déroulement de l’essai en temps réel (positions + dernières acquisitions effectuées)
- Visualisation des données historiques
- Les applications « Serveur » et « Client » sont développées en LabVIEW édité par National Instruments, langage graphique adapté aux applications de recherche et développement qui assure une maintenabilité et un code évolutif
- Les IHMs « natives » des capteurs et la supervision du déplacement sont installées sur le serveur pour la prise en main des instruments, la mise au point et la maintenance de l’installation complète
- Une acquisition de données modulable : elle peut être faite sur la totalité des bacs ou sur une partie des bacs à des pas de temps choisis par l’opérateur
- Des évolutions ultérieures quant aux équipements embarqués sur la nacelle et leur gestion
- La prise en main à distance du PC industriel (partie « active ») – fonction induite dans la solution par nature
- Le PC fonctionne sous Windows 10
- L’architecture logicielle est une structure de Client/Serveur. Les échanges entre le Client (PC Bureau) et le Serveur (PC Industriel) se font via un lien TCP/IP et UDP (Câble Ethernet).
- Le Serveur réalise des actions et recueille des informations de la chaîne d’instrumentation. Il reçoit des requêtes émises par le Client.
- Échanges avec l’automate du portique :
- Scrutation permanente des informations de l’automate : informations position et sécurité
- Envoi des consignes de position à l’automate
- Envoi des consignes d’éclairage à l’automate
- Échanges avec les capteurs via leurs API :
- Envoi des paramètres aux capteurs
- Acquisition de données
- Archivage des données en local
- Gestion d’un journal d’événements (action, erreurs, …)
- Recevoir et exécuter les requêtes de l’application « Client » :
- Modification du paramétrage général
- Affichage en temps réel de l’état du système (position, dernières images, …)
- Paramétrage du séquencement
- Transmission des acquisitions
- Visualiser l’état en temps réel du système : positions, sécurité, statuts capteurs, …
- Programmer et paramétrer la séquence d’essai :
- Saisie d’informations générales sur l’essai (nom, type d’étude, conditions, …)
- Définir la séquence des positions et paramétrage des capteurs
- Piloter la séquence : Sélectionner / Démarrer / Stopper / Mettre en pause une séquence
- Archiver en local les données sur demande ou en automatique
- Visualiser les données archivées
- L’application « Serveur » ne présente pas d’interface utilisateur à proprement dit, autre que pour les phases de mises au point et de maintenance sous contrôle à distance.
- L’application ‘Client’ présente un jeu d’onglets avec :
- Un onglet de visualisation de l’état en temps réel du système avec pilotage de la séquence
- Un onglet de visualisation des données
- Un onglet (ou une sous-interface) de paramétrage des séquences
- Un onglet (ou sous-interface) de maintenance accessible en mode avancé
- Les différentes interfaces contiennent un maximum d’objets graphiques (boutons, indicateurs, menus, …) pour limiter les saisies répétitives.
Communications :
- Le serveur communique avec l’automate du portique par le protocole Modbus TCP – échange de données par système de registres.
- La communication avec les capteurs se fait par leurs API.
Données :
- Les données sont archivées selon le besoin spécifiques du client (INRAE)
Développement :
- Le développement se présente sous la forme d’un projet LabVIEW intégrant le code-source des 2 applications complémentaires « Serveur »’ et « Client ».
- LabVIEW permet de mettre au point une structure modulaire et hiérarchique (programmes / sous-programmes) qui facilite la mise au point en pouvant aller du test unitaire de fonction aux tests d’intégration progressivement. Sous LabVIEW, chaque développeur peut adopter ses propres conventions de développement, privilégiant les architectures simples respectant les règles de l’art pour obtenir des structures évolutives et faciles d’accès.
Expertise en robotisation et automatisation
Chez TCM SAS, notre expertise en robotisation, automatisation industrielle, et conception de machines spéciales nous permet de répondre aux besoins les plus exigeants de nos clients. Que ce soit pour l’agronomie, l’industrie agroalimentaire, ou d’autres secteurs industriels, nous offrons des solutions innovantes et sur mesure, adaptées aux défis spécifiques de chaque projet.
Nos équipes restent à votre disposition pour toute information supplémentaire ou pour discuter de vos projets. Contactez-nous pour découvrir comment nous pouvons vous accompagner dans la réalisation de vos projets industriels.
