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Numéro de dossier: Fab308Weld Article provenant : The FABRICATOR, publié dans l'édition de mars 2008
Rédigé par Tim Heston, éditeur senior.
Simulation virtuelle d’une soudure d’angle cliquer ici pour imprimer photo *Source: 123Certification Inc. Selon une étude effectuée récemment, les spécialistes en sont venus à la conclusion que les jeux vidéo faisaient de meilleurs chirurgiens. Résultat étonnant, mais véridique aux dires d’experts du Banner Health Center de Phoenix, Arizona (États-Unis d’Amérique). Ils ont demandé aux internes en chirurgie de jouer à la Nintendo® Wii™ avant de simuler des chirurgies. Des jeux tels que Marble Mania exigent que la baguette sans fils de la Wii™ soit maniée avec précision. Ces mouvements semblent exercer la dextérité manuelle des résidants qui est requise par la chirurgie. En ce sens, le soudage ressemble à la chirurgie, la précision du mouvement de la main pour suturer non la peau, mais bien souder le métal. Aujourd’hui, plusieurs compagnies proposent des technologies qui aident les soudeurs débutants à perfectionner leur mouvement. Bien sûr, la prétention n’est pas de remplacer l’exercice pratique en usine, mais bien d’offrir une formation virtuelle qui pourrait donner une valeur ajoutée à leur apprentissage et cela même avant leur toute première soudure réelle. La simulation aide l’apprenant à comprendre la relation entre l’arc de soudure et la pièce, l’interaction qui existe entre le déplacement de la main et la perfection du cordon. L’Arc+ facilite l’introduction du soudage à des candidats qui n’avaient pas envisager cette avenue. Cela modernise la science du soudage et les concepteurs de la réalité virtuelle su soudage espèrent transmettre cette science à une nouvelle génération de soudeurs. Trois approches Le développement de la simulation du soudage s’est effectué parallèlement depuis plus d’une décennie dans trois pays différents : les États-Unis, le Canada et la France. Chaque équipe de recherche a attaqué le défi d’un angle différent et a développé sa propre technologie, mais ils ont tous le même un but commun; optimiser la formation en soudage. Claude Choquet, président de 123 Certification Inc situé à Montréal, est un ingénieur en soudage qui a concentré ses recherches sur la simulation de procédés manuels et semi-automatiques. Le simulateur de soudage Arc+ implanté en industrie depuis 2006, crée un environnement virtuel avec des lunettes 3D montées à l’intérieur du casque du soudeur. (Voir images 1 et 2) Sept années de recherches et développement ont été nécessaires pour développer cette technologie basée sur les marqueurs. Ces marqueurs détectent les mouvements de la torche à souder et ils sont semblables à ceux utilisés pour la simulation chirurgicale, c’est-à-dire qu’ils sont constitués d’un «système de métrologie spatiale permettant de situer un objet 3D dans l’espace», nous explique M. Choquet. «D’autres composantes du simulateur sont le système de détection, les procédés métallurgiques (les caractéristiques du cordon) et la reconstitution 3D de l’image.»
Image 1 Un soudeur utilise le simulateur Arc+ de 123 Certification Inc.
Image 2
Après la soudure, l’apprenant peut revoir l’ensemble virtuellement soudé. «Le soudeur voit l’arc, le bain de fusion et la première solidification,» rapporte M. Choquet. L’utilisateur voit même la simulation de la fumée, qui est virtuelle, bien sûr, alors impossible à respirer. Une fois la soudure complétée, le simulateur donne un rapport diagnostique qui démontre la dextérité manuelle, l’angle, la pénétration à la racine et d’autres caractéristiques. De l’autre côté de l’Atlantique, un organisme de formation professionnelle qualifiante pour adultes a l’idée de la formation virtuelle pour le soudage, puis établit un partenariat avec CS un conglomérat français. En 2003, l’entreprise a complété son premier prototype. Rebaptisé CS WAVE, leur technologie diffère par l’absence d’un casque de soudeur et l’action de souder qui elle est produite sur un écran qui peut être placé à l’horizontal ou à plat. Le manche à souder utilise les technologies gyroscopique et ultrasonique pour détecter le mouvement. L’apprenant simule le mouvement en bougeant le manche vers le joint virtuel sur l’écran. (Voir Image 3)
Image 3 Un technicien fait une démonstration du système qui simule le résultat sur l’écran Même si l’entreprise considère cette technologie comme étant de la réalité virtuelle immersive, ils ont décidé d’utiliser un écran, «car nous voulions un appareil facile d’utilisation et assez résistant pour le travail en atelier», dit M. Laurent Da Dalto de CS WAVE basé à Toulouse. Depuis tout récemment, CS est en négociation pour faire équipe avec 123Certification afin de mettre en marché leurs technologies respectives sous une même ligne de produits. Selon M. Da Dalto et M. Choquet ceci est l'étape logique de la commercialisation pour les 2 entreprises gravitant dans les domaines connexes. Certaines sources suggèrent que la formation virtuelle pourrait attirer plus d’apprenants issus de la génération des jeux vidéo. La simulation met l’accent sur la dextérité manuelle et la science du soudage et cela sans la chaleur intense ni les inconvénients du travail en usine. Le but est le mouvement parfait du manche à souder sur la pièce à souder, l’épaisseur et la géométrie, ce n’est pas juste un arc et des étincelles. C’est cela, la nouvelle image du soudage.
«La technologie virtuelle s’associe aux jeux vidéo», explique M. Laurent Da Dalto de CS Wave. «Il y a maintenant des applications plus sérieuses de ces jeux dans des domaines importants tels que celles utilisées par les activités militaires, et d’autres applications dont l’exploration de forage et la météorologie». Incorporer la réalité virtuelle au domaine du soudage est une progression normale souligne-t-il.
Un autre avantage est que la machine émet un rapport immédiat qui montre les éléments échoués par l’apprenant. Le formateur peut donner ses commentaires immédiatement après la soudure effectuée, et le plus important, dire à l’apprenant pourquoi et quand un défaut de soudage se produit. (Voir Image 6). Le formateur peut aussi programmer le simulateur pour isoler les variables échouées par l’apprenant et qui constituent un problème spécifique.
IMAGE 6 Un rapport diagnostique donne une réaction instantanée, montrant à quel niveau l’apprenant se situe par rapport à la soudure parfaite. Source: 123 Certification Inc.
«Cette technologie permet des exercices autodirigés, avec des reprises et les commentaires instantanés pour l’apprenant ainsi que des rapports détaillés pour les formateurs», explique M. Claude Choquet président de 123 Certification Inc. «Le simulateur fournit un suivi immédiat avec des mises à jour des paramètres de soudage qui peuvent être par la suite consultés et analysés», dit M. Choquet. Il ajoute que les diagnostics qualifient la dextérité manuelle ainsi que la qualité du cordon virtuel. «Les deux caractéristiques sont reliées. Par exemple, si vous n’avez pas le bon angle, la pénétration à la racine ne sera pas adéquate.»
Cette innovation technologique aide surtout à corriger les mauvaises habitudes. Une compagnie peut exemple utiliser le simulateur de soudage pour entraîner ses soudeurs à obtenir le mouvement parfait pour le soudage au FCAW (soudage au fil fourré de flux) alors qu’ils ont déjà été formés à d’autres procédés. Comme nous l’explique le président de 123 Certification Inc. Le système a détecté que les soudeurs avaient poussé l’électrode en faisant le cordon comme ils l’auraient fait avec le procédé SMAW (soudage à l'électrode enrobée). Le procédé FCAW quant à lui, requiert que l’on tire le manche à souder en faisant le cordon et le simulateur aide le soudeur à corriger le problème. Selon M. Choquet, il y a un autre avantage à la formation virtuelle, sans les matériaux consommables, «...le temps de préparation pré-soudage et post-soudage, soit avant et après la soudure est réduit de facteur 10». Le potentiel du simulateur de soudage réside aussi dans la possibilité de la formation à distance. «On peut se servir du simulateur même dans les endroits les plus reculés», nous explique M. Wallace, car le rapport est envoyé au formateur qui peut se trouver à des milliers de kilomètres. Tout récemment, M. Wallace était en pourparlers avec des institutions scolaires en Alaska. Cet état américain a besoin désespérément de soudeurs, mais il ne serait impensable d’engager à temps plein un formateur en soudage pour enseigner à seulement quelques apprenants en région éloignée. Dans ce cas, la formation virtuelle assistée par simulateur pourrait répondre à leur besoin.
Les limites du virtuel Nous sommes présentement à l’aube de l’intégration des systèmes de réalité virtuelle dans notre quotidien, et comme avec toute nouvelle technologie, et un débat est maintenant en cours pour savoir comment procéder. Par exemple, M. Choquet de chez 123 Certification Inc., offre de qualifier les soudeurs d’entreprise avec le simulateur de soudage développé par sa compagnie. Les soudeurs d’une entreprise d’assemblage de camions implantée au nord de Montréal n’avaient jamais été contrôlés avec un examen radiographique. «Grâce à la simulation, les soudeurs ont appris comment bien positionner le manche à souder pour réussir la qualification», dit M. Choquet. «Le résultat fût tellement probant que la compagnie décida d’abandonner les tests traditionnels pour soudeurs. Le diagnostic [virtuel] fût jugé suffisant pour le département de contrôle de la qualité.» Mais quelles sont les limites d’un système virtuel? Peut-il être utilisé afin d’éprouver des procédés; d’aider les fournisseurs de source d’énergie à développer la prochaine génération de produits; pour simuler les enveloppes de soudage robotisées? En ce moment, il existe une longue liste de possibilités quant à l’usage du virtuel, mais les secteurs privilégiés présentement sont le domaine de l’éducation et de la formation.
C’est dans le domaine de la formation que l’impact de la réalité virtuelle pourrait être le plus dramatique. «Mon opinion personnelle est que cela devrait être dans tous les Centres de formation professionnelle et dans toutes les institutions ayant un atelier de soudage, où le cœur des opérations est la soudure», nous rapporte M. Porter du Edison Welding Institute. «Les applications sont illimitées».
Éditeur senior: Tim Heston (timh@thefabricator.com) Canada, 514-932-7273, www.123certification.com
CS WAVE, CS SI, ZAC de la Grande Plaine, 5 Rue
Brindejonc des Moulinais, BP
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