Comment l’imagerie thermique crée de la valeur dans l’industrie

Ce podcast a été initialement publié par Plant Services le 27 mai 2021.

Dylan Erwin est le directeur technico-commercial de Fluke Process Instruments. Avant d’occuper ce poste, il a notamment travaillé en tant que responsable de l’innovation produit et directeur commercial régional. Dylan a obtenu une licence en génie mécanique à l’université d’État du Montana et a passé les premières années de sa carrière professionnelle dans le domaine de l’automatisation industrielle. Il s’est récemment entretenu avec Thomas Wilk sur les nombreuses utilisations des dispositifs d’imagerie thermique dans les usines et sur l’avenir de cette technologie, notamment le lancement de l’imageur thermique TV40 par Fluke Process Instruments.

PS: Au cours de cette dernière année de pandémie, nous avons constaté un regain d’intérêt pour le thermique en général. Toutefois, une enquête de Plant Services indique que l’infrarouge est une technologie qui a la cote depuis un certain temps déjà auprès de la majorité de nos lecteurs. Pouvez-vous nous parler de certaines des applications dans lesquelles l’imagerie thermique a traditionnellement créé de la valeur dans l’industrie ?

DE: Oui, bien sûr ! Tout d’abord, vous avez raison. La technologie de l’imagerie thermique existe depuis un certain temps déjà. Je suppose que votre public connaît probablement davantage l’utilisation des imageurs thermiques portatifs pour surveiller les équipements mécaniques ou électriques, les biens d’une usine ou un point chaud, certainement synonyme de défaillance en cours ou à venir. Effectivement, on trouve ce genre d’application dans pratiquement tous les sites industriels, de la fabrication aux services publics. Cette technologie est formidable. Elle a ce fort intérêt, très visuel, alors qu’on avait des thermomètres ou des pyromètres infrarouges portatifs, de simples capteurs de température sans contact qui existent probablement depuis bien plus longtemps, mais qui ne permettent pas d’orienter l’imageur, de visualiser la répartition de la température et d’affiner la localisation du point chaud.

Même si ces outils portatifs sont fantastiques et qu’ils fournissent des informations très précieuses, ces informations ne sont fournies qu’au moment de leur utilisation. C’est pourquoi l’intérêt d’une surveillance continue de la température 24 heures/24 et 7 jours/7 nous a semblé évident. En particulier dans les zones les plus critiques pour le fonctionnement de l’usine, que ce soit du point de vue de la productivité ou de la sécurité.

PS: On constate également un regain d’intérêt pour la surveillance à distance 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, y compris de la surveillance thermique. J’ai remarqué que le recours au thermique pour aider à maintenir la qualité des produits, et plus généralement la productivité de l’usine, est assez rare. Pouvez-vous nous parler de ce que vous constatez sur le terrain à cet égard ?

DE: La température est souvent une mesure clé en matière de qualité. Pour donner un peu plus de contexte et expliquer l’étendue ou la portée de certaines de ces applications, la gamme des instruments de process est large. Outre, les imageurs thermiques fixes, elle compte les capteurs de température infrarouge sans contact à point unique, les pyromètres. Lorsque j’explique à des amis ou à une nouvelle connaissance ce que je fais, je leur dis que nous intervenons dans des processus de fabrication extrêmement variés, allant des tortillas aux puces de smartphone. Les imageurs fixes ont une portée similaire, dans les domaines de la création de valeur, de l’agroalimentaire, des dispositifs médicaux, des équipements de transport, des métaux, des matériaux de construction, etc.

Sur le plan de la qualité, je classerais ces applications dans deux groupes principaux, le premier étant l’inspection de la qualité à 100 % ou le contrôle des processus de réussite et d’échec. Par exemple, nous avons beaucoup travaillé dans le domaine de la fabrication de composants automobiles. Prenez la lunette arrière de votre voiture. Elle possède une grille de désembuage. Quand on appuie sur un bouton, ces lignes chauffent, ce qui élimine la buée sur la vitre et vous assure une bonne visibilité à l’arrière. Au cours de leur fabrication, ces lunettes arrière passent dans une station d’essai. On utilise un imageur thermique pour s’assurer que ces éléments chauffent correctement, qu’il n’y a pas de rupture, que le circuit est continu et qu’il n’y a pas de défaut avant que le produit ne soit envoyé à l’usine de montage.

Autre exemple dans le secteur automobile : les composants en plastique ou les boîtiers destinés aux systèmes électroniques et autres pièces. Ils font l’objet de nombreuses opérations de soudage par laser et ultrasons. L’imageur thermique fournit alors une vue complète des soudures, il permet de voir si la soudure est complète, tout en mesurant la température le long de celle-ci. Une température trop basse peut indiquer que la soudure n’a pas eu lieu, qu’un joint solide ne s’est pas formé. Tandis que, pour revenir à l’exemple des ultrasons, si les deux pièces ne sont pas suffisamment pressées l’une contre l’autre, l’énergie thermique n’est pas dissipée et la résistance de la soudure peut être faible à cet endroit. Les fabricants qui s’assurent que leurs produits sont conformes aux spécifications avant de les expédier plus en aval de la chaîne d’approvisionnement ou aux consommateurs en sont un bon exemple.

En matière de qualité, il existe aussi une surveillance plus générale des processus au cours de laquelle il ne s’agit pas forcément de vérifier qu’une pièce ou un produit en particulier respecte toutes ces exigences, mais où des fabricants de premier plan recueillent simplement des données pour des recherches et des analyses plus approfondies, en essayant de comprendre les changements de processus ou peut-être même en identifiant indirectement les problèmes d’équipement ou de maintenance. Par exemple, si vous avez un produit global qui est chauffé ou séché d’une certaine manière, et que vous avez un imageur thermique qui surveille cette bande lorsqu’elle parcourt la chaîne de production ou sort de votre four ou de votre fourneau, alors la présence d’une section froide sur cette bande va vous alerter et vous dire « Eh oh ! Il y a peut-être un souci avec un brûleur dans le four, on devrait vérifier cela avant d’avoir davantage de problèmes. » Ce ne sont que quelques exemples dans le domaine de la qualité.

Dans le domaine de la productivité, je crois que j’ai déjà abordé certains des biens critiques ou des pièces d’équipement qui sont essentiels au fonctionnement d’une usine. Par exemple, dans une aciérie. Il y a énormément de biens critiques et de toutes sortes. C’est le cas de ce qu’on appelle une poche. C’est un objet qui n’a pas grand chose à voir avec la poche d’un pantalon. Cette poche est une énorme cuve revêtue de briques réfractaires, qui transporte l’acier en fusion du fourneau vers la suite du processus, quelle que soit la façon dont il est formé. Souvent, plusieurs de ces poches fonctionnent en permanence, et on installe des imageurs thermiques fixes pour pouvoir inspecter chacune d’entre elles au cours de chaque cycle. Cela permet d’identifier une éventuelle usure du matériau réfractaire grâce à l’apparition d’un point chaud et de déclencher une alarme en conséquence. Si cette brique réfractaire est défectueuse et qu’il y a un risque d’éclatement, la fuite de l’acier liquide peut engendrer un énorme problème de productivité et de sécurité.

Autre exemple concernant des biens critiques : dans une cimenterie ou dans une usine de papier qui renferme un four à chaux. Ce sont d’énormes fours rotatifs qui font partie des plus grandes machines industrielles qui existent. Là encore, l’histoire est similaire. Ces fours possèdent une coque en acier qui est isolée avec des briques réfractaires. Quand un défaut est identifié sur ces briques, étant donné leur taille, vous finissez par percer un trou dans la coque, ce qui entraîne non seulement un problème de temps d’arrêt important, puisque ces machines fonctionnent 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, et que souvent, vous ne pouvez pas vous permettre de les laisser en panne aussi longtemps, mais aussi des coûts supplémentaires et une solution de réparation des briques à trouver au plus vite alors que tout ceci aurait pu être évité en disant simplement : « Il faut qu’on remplace ces briques lors de notre prochain temps d’arrêt ».

PS: Nous constatons que de nombreux utilisateurs finaux intègrent l’imagerie thermique dans d’autres ensembles de données, comme vous l’avez évoqué, comme les ultrasons, parfois la vidéographie à capture de mouvement, mais qu’ils l’utilisent aussi souvent seul, en tant qu’ensemble de données de surveillance d’état. En ce qui concerne les imageurs thermiques, je voulais vous interroger sur l’imageur thermique TV40 de Fluke Process Instruments. Qu’est-ce qui distingue cet imageur particulier des autres caméras thermiques du marché ?

DE: La valeur du TV40 ne provient pas seulement de la caméra elle-même, mais de la solution globale qu’il propose. Par exemple, on dispose d’un certain nombre d’accessoires qui lui permettent de fonctionner dans des environnements industriels difficiles, d’un équipement de mise en réseau pour le connecter à votre système de commande ou aux ordinateurs de la salle de contrôle, et de quelques objectifs interchangeables sur le terrain qui permettent d’élargir ou de concentrer le champ de vision, ce que vous surveillez réellement. Il existe aussi une caméra standard intégrée pour fournir en simultané des images infrarouges de l’invisible, certains de nos clients ont constaté un gros avantage à l’utiliser ; il s’agit d’un mécanisme à fonction panoramique et inclinaison, qui est un dispositif qui vous permet de monter la caméra et d’optimiser réellement votre couverture, vous pouvez l’orienter quasiment à 360° vers le haut, vers le bas, et véritablement surveiller un site. Il existe de nombreux composants supplémentaires qui nous permettent de concevoir la solution système la mieux adaptée à pratiquement toutes les applications.

Ce qui fait vraiment la différence, c’est le logiciel ThermoView qui relie tous les éléments. Le logiciel possède des capacités d’automatisation très puissantes – je pourrais en parler toute la journée – comme, par exemple, des alarmes automatiques, la signalisation, l’enregistrement de données, la possibilité d’envoyer automatiquement un e-mail avec une image infrarouge en pièce jointe. Tout cela peut être combiné avec un système de base et/ou une logique permettant de recevoir une entrée du système de commande du client, c’est-à-dire un déclencheur pour piloter quelque chose ou simplement travailler sur la base d’une condition temporelle. C’est un domaine très riche. Ces programmes peuvent être très denses et compliqués. Ceci étant dit, leur utilisation reste assez intuitive. Il y a quelques semaines par exemple, nous étions sur l’un de nos sites Fluke pour réaliser des photos et des vidéos destinées au marketing, et l’un de nos responsables marketing, qui n’avait aucune expérience pratique du produit, a pu installer la caméra, faire fonctionner le logiciel, la connecter et la diffuser en quelques minutes seulement. L’utilisation est donc assez simple.

Pour ma part, je ne suis en aucun cas un ingénieur en systèmes de commande ou en automatisation, mais j’ai pu me rendre personnellement sur les sites de clients et travailler avec eux pour mettre en place des programmes. J’ai fait référence précédemment à l’exemple du contrôle de réussite et d’échec. En fait, nous définissons un certain nombre de zones d’intérêt, nous définissons ces conditions de température pour nous assurer que ces éléments sont chauffés à un certain niveau, nous combinons cela avec un déclencheur de leur API, puis nous le renvoyons sous forme de signal de réussite ou d’échec pour commander cette action automatisée. C’est donc là que nous avons pu constater une grande partie de la valeur créée : les clients sont en mesure d’installer des programmes de surveillance et d’automatisation assez sophistiqués, 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, sans avoir à faire appel à un tiers pour l’intégration ou tout type de programmation de logiciel personnalisée.

PS: C’est vraiment bien et c’est essentiel d’avoir quelque chose qui soit facile à démarrer et à mettre en œuvre sans avoir besoin de l’aide d’un partenaire intégré.

DE: Tout à fait. Et je voudrais ajouter une dernière chose. J’aimerais féliciter notre équipe d’applications et d’assistance technique qui est toujours prête à aider à l’installation et au dépannage, que ce soit à distance ou sur place. Ils font un super travail.

PS: C’est génial. Il semble que, tous les deux mois environ, des innovations sortent dans le domaine de l’imagerie thermique. Quelles sont les avancées que vous prévoyez pour les cinq prochaines années et que vous pouvez partager avec nos auditeurs ?

DE: Tout d’abord, j’aimerais revenir sur les cinq années qui viennent de s’écouler pour voir où nous en sommes. Les caméras en elles-mêmes se sont nettement améliorées, avec une résolution en pixels plus élevée et des débits de diffusion en continu plus rapides. En plus de cela, nous disposons d’options de communication et d’intégration plus flexibles, ainsi que de fonctionnalités autonomes, et je pense que nous allons en avoir de plus en plus, parallèlement aux tendances technologiques générales, comme des facteurs de forme plus petits et de meilleures performances. Je ne veux pas dire qu’on est arrivé au bout des progrès possibles en matière de mesure ou de visualisation, c’est-à-dire sur le plan de la capacité de la caméra à voir et à mesurer, mais nous obtenons beaucoup de données. Le TV40 offre une résolution de diffusion de 640 par 480 pixels à 60 images par seconde maximum. Cela représente plus de 18 millions de mesures de température isolées par seconde.

Cela fait partie de la stratégie marketing qu’on aime mettre en avant. Généralement, je vais à contre-courant en disant que c’est exagéré. Ce qui compte vraiment, c’est de pouvoir sélectionner les données appropriées et de réussir à les utiliser. L’accent sera donc mis sur le fait de faciliter et de rationaliser la mesure corrective basée sur les données thermiques importantes, et tout ceci est rendu possible en grande partie par une intégration plus simple, une meilleure interopérabilité avec différents systèmes de commande et protocoles de communication, un accès à distance aux sites sans personnel, et pas forcément un simple centre de secours. Si vous avez un système à fonction panoramique et inclinaison qui surveille une sous-station, depuis votre usine vous avez la possibilité de visualiser le déroulement de notre processus à l’autre bout du site sans avoir à vous déplacer. Il s’agit donc de permettre un accès instantané aux données, où que vous soyez.

Au fur et à mesure que la sensibilisation à ce sujet s’accroît, nous avons constaté un certain intérêt encouragé par les assurances et des perspectives réglementaires, davantage axées sur la sécurité. On peut penser à la prévention et à la détection des incendies (nous ne les commercialisons pas en tant qu’alarmes incendie, ils ne sont pas conçus pour cela), mais grâce à certaines de leurs fonctionnalités, ils ont la capacité de voir la chaleur s’accumuler avant qu’un incendie potentiel ne se déclare, dans le cadre de la surveillance des tas de charbon ou de biomasse, par exemple.

En ce qui concerne les nouveautés que nous allons perfectionner, certainement dans un avenir assez proche, c’est l’intégration des outils d’IA. Ce n’est pas évident de dire exactement à quoi cela pourrait ressembler, mais ce sera un logiciel plus intelligent. Avec la configuration intuitive des zones d’intérêt, si vous fabriquez une pièce et que vous avez déjà configuré votre programme d’automatisation pour celle-ci, et que vous allez commencer à fabriquer une nouvelle pièce. C’est peut-être du copier-coller. Un logiciel pourrait alors vous dire « On a remarqué que vous faites certaines choses de manière différente, laissez-nous essayer de régler ça pour vous ». Des défauts pourraient être détectés dans l’image en elle-même : vos zones d’intérêt ont peut-être été configurées sur la base de certains paramètres, mais si le système détecte un point froid ou tout autre type d’anomalie thermique à un autre endroit, cela pourrait être un super outil.

Cela pourrait même être l’Internet industriel des objets, l’Industrie 4.0, n’est-ce pas ? Cette offre d’analyse thermique pourrait être intégrée à de multiples flux de données et dire : « On sait qu’il va faire un peu plus froid dehors pendant les prochaines semaines, peut-être que vous devriez ajuster les températures de votre four en conséquence pour vous assurer qu’il n’y aura pas de variation sur le produit final. » Le domaine fourmille donc de perspectives innovantes et je pense que leur développement et leur arrivée dans l’industrie s’annoncent passionnant.