Safety EYE, un scanner 3D de sécurité en phase avec l’Industrie 4.0

Décloisonner l’espace autour des machines et des robots apporte de la flexibilité et un réel confort de travail. La sécurité des opérateurs exige pourtant que des systèmes de détection normalisés soient mis en place et à cette fin, Pilz propose le système SafetyEYE qui notamment, repose sur trois caméras permettant une surveillance en trois dimensions.


Qu’il s’agisse de se pencher sur l’usine connectée ou, d’embrasser d’un coup d’oeil plus large, les paradigmes de l’Industrie du Futur, une somme importante des évolutions technologiques à mettre en oeuvre, repose sur l’automatisation.

L’amélioration de la productivité est directement en ligne de mire de la quatrième révolution industrielle, les pistes qui y conduisent, prennent différentes formes. Le réaménagement de l’espace de travail est l’une des pistes qui conditionne à la fois, une meilleure exploitation des machines comme les robots mais aussi, impacte directement le confort de travail des opérateurs. Le lean management par exemple, a démontré la supériorité des espaces de travail maintenus propres et en ordre lorsqu’il s’agit pour améliorer la qualité, d’éviter les erreurs d’assemblages mais aussi, de réduire les risques d’accidents pour les intervenants.

Si l’on aborde le cas des robots industriels, les directives de sécurité et la législation imposent qu’ils soient isolés derrière des grilles de protection lorsqu’ils sont en fonctionnement. La norme prévoit des systèmes de sécurité Décloisonner l’espace autour des machines et des robots apporte de la flexibilité et un réel confort de travail. La sécurité des opérateurs exige pourtant que des systèmes de détection normalisés soient mis en place et à cette fin, Pilz propose le système SafetyEYE qui notamment, repose sur trois caméras permettant une surveillance en trois dimensions. redondants pour que les opérateurs s’occupant par exemple, de la maintenance, puissent pénétrer dans une enceinte protégée sans prendre le moindre risque… pas même celui de rester bloqués à l’intérieur. Il n’en demeure pas moins que les enceintes grillagées – a fortiori, lorsqu’elles se multiplient dans un seul et même atelier – compliquent souvent les déplacements des opérateurs d’un poste de travail à un autre. En outre, une enceinte grillagée matérialise la présence d’une zone potentiellement dangereuse mais sans permettre la moindre progressivité : elle interdit un accès sans la moindre alerte préalable.

Plus souples, les barrières et les rideaux de lumière doivent être sélectionnés pour chaque application et ajustés à chaque emplacement. Outre les nécessités en matière de couverture, s’ajoute l’obligation de protéger l’émetteur et le récepteur contre les chocs, ce qui peut déboucher sur une limitation supplémentaire imposée aux opérateurs ou intégrée dans le processus de production. Les intégrateurs qui réalisent les études d’implantation puis, installent des robots industriels et des machines potentiellement dangereuses sur site, s’accordent pour dire que leur prix double lorsqu’on intègre les coûts inhérents aux dispositifs de protection et à leur mise en place.

Le balayage 3D, une app roche fle xible et ergonomique

Depuis plusieurs années, la société Pilz dont le siège en France est situé à Strasbourg, a mise au point et commercialise SafetyEYE en partenariat avec Daimler, un système de caméras de sécurité dédié à la surveillance d’espaces en trois dimensions, intégrant la commande des zones dangereuses qui s’étendent sur de grandes surfaces.

Le système de caméras de sécurité détermine et signale l’intrusion dans des espaces de protection et d’alerte librement définis au moyen du logiciel de configuration faisant partie de la solution. Le dispositif surveille si des personnes ou des objets se trouvent à proximité de la zone d’action d’un équipement ce qui déclenche un premier niveau de mise en sécurité entraînant par exemple, la réduction de la vitesse de fonctionnement, l’activation alarmes, etc. La présence d’un objet ou d’une personne à l’intérieur de la zone de danger, active le niveau de sécurité élevé qui peut aller jusqu’à l’arrêt immédiat du ou des équipements en service.

Pour arriver à une telle efficacité, le système SafetyEYE comprend tout d’abord une unité de détection de classe IP65, dotée de trois caméras et qui sera montée au dessus de l’installation à surveiller sur un bras. Le faisceau de détection nécessite une hauteur d’installation comprise entre 4 m et 7,5 m pour couvrir une surface allant de 20 m² au minimum à 72 m² au maximum (voir schéma). Pour que la détection s’opère dans de bonnes conditions, la scène protégée doit être éclairée par au moins 300 Lux, en fonction de l’arrière-plan et de l’environnement.

Une unité de contrôle et un automate programmable industriel de sécurité (APIdS) composent l’unité de commande, bénéficiant d’une protection IP20. Il faut encore ajouter un câble à fibre optique, une colonne lumineuse pour la signalisation visuelle et bien sûr, le logiciel de configuration déjà évoqué.

Reliée par fibre optique à la tête de surveillance qui porte les caméras, l’unité de contrôle reçoit et traite les images. En cas d’intrusion, elle envoie des signaux à l’automate de sécurité intégré qui peut alors immédiatement arrêter l’équipement représentant un danger dans la situation détectée.

Conforme à la Directive Machine, le système SafetyEYE respecte toutes les normes de sûreté et de sécurité, permettant sa mise en service en toute conformité partout dans le monde. Ce dispositif convient notamment, aux applications jusqu’au niveau Cat.3 selon la norme EN ISO 13849-1 (volet 1) de 2008, jusqu’au niveau SIL2 (Safety Integrity Level) selon la norme IEC 61508 et enfin, jusqu’au niveau PL d selon les normes EN ISO 13849-1 et EN ISO 61496.

Flexibilité et simplicité de mise en oeuvre

Les avantages de cette solution sont nombreux... Tout d’abord, on notera qu’un dispositif de détection immatériel se révèle plus flexible à installer et plus agile dans le temps puisqu’il peut aisément être reprogrammé pour accompagner une éventuellement transformation des besoins ou un réaménagement du site. Cette souplesse découle notamment, du nombre réduit d’équipements qui composent la solution.

La mobilisation d’un automate de sécurité apporte un niveau de protection d’autant plus élevé que la surveillance en trois dimensions couvre aussi les parties hautes de la zone de danger, notamment contre les chutes ou la projection d’objets ; ce qui est hors de portée d’une enceinte, fût-elle lumineuse.

Il est possible de moduler le niveau de mise en sécurité en fonction de la distance par exemple, en réduisant dans un premier temps la vitesse de travail d’un robot industriel tout en mettant l’opérateur qui pénètre la zone en garde par une alarme sonore et visuelle. Au-delà de cette première étape, une proximité plus grande d’un objet ou d’une personne déclenchera un arrêt immédiat de l’équipement dangereux. Cette capacité d’adaptation de la réaction à différents scénarios permet la surveillance d’applications complexes sans sacrifier ni la sûreté des opérateurs, ni celle du processus dévolu à l’installation.

Un seul logiciel pour l‘ensemble des fonctions du système

C’est le logiciel SafetyEYE Configurator qui va servir à piloter l’ensemble de la solution mise en place.

A partir d’un PC relié à l’installation par une connexion Ethernet, le SafetyEYE Configurator permet de configurer les espaces de protection et d’alerte virtuels ainsi que l’ensemble des paramètres nécessaires à l’utilisation du système. Il permet aussi de diagnostiquer le bon fonctionnement des différents équipements : caméras, unité de commande, etc. Le logiciel est aussi l’interface qui permet de commander les réactions du robot ou de la machine par l’intermédiaire des entrées-sorties de l’automate de sécurité.

Enfin, lorsque le système est en fonction, il permet d’enregistrer les violations des espaces de protection, de les analyser et aussi de les documenter. En complément, le serveur SafetyEYE Live Video permet à un opérateur de visualiser et d’analyser en direct la violation des espaces protégés par l’application. Sans connaissance de la programmation et sans accéder à l’application déployée, un utilisateur peut observer la scène placée sous la tête de détection au moyen du logiciel PASvisu ou en se servant d’une tablette ou d’un smartphone via Internet.

Lors de la mise en place de la solution, l’utilisateur est guidé pas à pas au fil des différentes étapes du projet jusqu’à sa finalisation. L’une des premières étapes consiste à déterminer la meilleure position pour le module de détection. Cette opération est facilitée au moyen d’un outil de CAO directement intégré dans le logiciel SafetyEYE Configurator. L’étape suivante consiste à modéliser et à intégrer les espaces logiques matérialisant les zones sécurisées dans la scène réelle scrutée par les caméras du module de détection. Là encore, cette opération est réalisée sans guère de difficultés : le logiciel SafetyEYE Configurator propose à l’utilisateur, des figures géométriques prédéfinies au moyen d’une barre de menu qui permet de créer des zones d‘alerte ou de protection en quelques clics de souris. Une facilité d’utilisation similaire a été retenue pour la programmation des fonctions d’entrées sorties qui pourront être associées par glisser-déposer (drag & drop) avec des blocs logiques.

Le logiciel permet aussi de surveiller et de commander plusieurs zones de protection et d’alerte avec une seule caméra. Il est aussi en mesure de rassembler différentes zones d’alerte et de protection en un seul groupe logique et favorise ainsi, la centralisation de leur surveillance.