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Présentation de l’état d’avancement du projet

Mercredi 6 Avril 2022

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

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SOMMAIRE

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1.Objectifs de ce point d'avancement

4. Partie 1 : Recherche Bibliographique

5. Partie 2 : Développement d'un jumeau numérique

6. Présentation des prochaines étapes du projet

3. Les grandes parties du projet

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

01. Objectifs de ce point d'avancement

Exposer les solutions et méthodes trouvées

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Présenter l'état d'avancement du projet

Présenter le projet dans sa globalité

Echanger sur les prochaines étapes du projet

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

Jumeau numérique

Réalité augmentée

  • 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/

  • 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.

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

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

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'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)

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Système réel

Système virtuel

Jumeau Numérique

Notre projet

Traitement de données

Robotique

Chaine de production

CAO

Simulation

Logiciels

Réalité Augmentée

07. Resumé des objectifs de notre etude bibliographique

03. Partie 1 : Recherche Bibliographique

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Protocole de recherche

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Protocole De recherche

les critères d'inclusion et d'exclusion

Questions de recherche

Gestion des articles et leur sélection

Mots clés

Keywords: Digital Twin; Robotic; Augmented reality; manufacturing.

Google Schoolar

Requêtes

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


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


Question principale :


Comment développer un jumeau numérique d'une ligne de production robotique, qui sera interactif grâce à la réalité augmentée ?


Questions secondaires :


1. Quels sont les outils logiciels qui permettent la réalisation d'un jumeau numérique ?


2. Comment créer une communication entre les systèmes physiques et virtuels ?


3. Comment assurer le stockage et l'analyse des données et se prémunir contre les problèmes de cybersécurité ?

Critères d'inclusion :


-Traiter du jumeau numérique appliqué en robotique ou développer la partie interaction avec un jumeau numérique par la réalité augmentée.



-Présenter une ou plusieurs applications du jumeau numérique dans l'industrie manufacturière.


-Présenter les solutions (techniques, méthodologiques, logicielles) nécessaires au développement d'un jumeau numérique.

Critères d'exclusion :


-Ne parle pas du jumeau numérique appliqué à la robotique ou du développement de la partie interaction avec un jumeau numérique par le biais de la réalité augmentée.



-Ne propose aucune méthode ou solution pour le développement de notre jumeau numérique.


-Livres, chapitres de livres ne provenant pas d'actes de conférences, préfaces de livres, résumés de conférences, éditoriaux, tutoriaux, articles rétractés

-Ne sont pas disponibles


-Articles dupliqués


-Pas en anglais

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BILAN sur les aRTICLES trouvés

Requête 1 :

Articles trouvés

Articles gardés

Articles exclus

Articles inacessibles

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

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

Requête 2 :

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3

3

Articles trouvés

Articles gardés

Articles exclus

Articles inacessibles

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7

13

1

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Synthèse des réponses aux questions secondaires

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

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

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Outils de modélisation 3D du JN :

Outils de simulation robotique :

OPC-UA

Soliworks

NX Siemens

ROS (Gazebo)

CoppeliaSim

communication entre les deux systèmes (réel et virtuel)

Ethernet

MatLab/Simulink

Casque Hololens

Unity 3D

Développement interface RA

JN & RA

RESUME DES REPONSES D'ARTICLES SUR LES OUTILS

[Vatankhah et al, 2021]

[Vatankhah et al, 2021]

[Karlsson et al, 2020]

[Rabah et al, 2018]

[Pérez et al, 2020]

[Böhm et al, 2021]

[Zhu et al, 2019]

[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

SolidWorks, Webots et ROS

SolidWorks, CoppeliaSim et Matlab/Simulink

Environnement 1

Environnement 2

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NOS scénarios

Scénario 2 : Contrôle qualité

Scénario 1 : Pick-and-place simple

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Simulation de notre scénario sur Webots

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Mise en communication du système PHYSIQUE AVEC SON JN

Avec quels moyens pourrions nous assurer la communication ?

Solution 2 : Communication via Ethernet

https://scholar.google.com/scholar?hl=en&as_sdt=0%2C5&q=Novel+Digital+Twin+Development+Methodology+for+the+Robot+Cell+Connectivity+in+a+Smart+Industry+Environment&btnG=

Solution 1 : Communication via MatLab/Simulink

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.

Solution 3 : Robot Operating System (ROS)

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. 

[KUTS, 2019 (Thesis)]

[Barenji et al, 2021]

[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 réel

3. Programmation du système réel selon notre scénario

4. Mise en communication du système physique avec son jumeau numérique

Merci de votre attention !

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Références

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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.

Références

22

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).