L’efficacité avant tout
PolyWorks® permet à un fabricant d’équipements d’exploitation pétrolière de réduire de moitié le temps requis pour l’inspection de composants moteurs.
Établie à Houston, au Texas, Weatherford International ltée est l’une des plus importantes et plus dynamiques sociétés de services pétroliers. Elle compte plus de 710 installations réparties dans plus de 100 pays, ainsi que plus de 34 000 employés.
Le défi
Pour répondre à la demande de l’industrie de forage pétrolier et gazier en plein essor, Weatherford a accéléré la cadence de production. Parallèlement, elle devait aussi accroître l’efficacité de ses activités d’inspection.
Les produits de Weatherford soutiennent les activités des principales sociétés productrices de pétrole du monde entier. À ses installations d’Edmonton, en Alberta, elle conçoit et fabrique deux produits destinés aux opérations de production de pétrole : une pompe à vis hélicoïdale excentrée utilisée pour la production de pétrole après le forage du puits et un outil de forage entraîné par un groupe moteur hydraulique. Ce dernier fournit l’énergie nécessaire au forage du puits. Afin d’améliorer la production, la société cherchait une manière plus efficace d’inspecter les outils de forage, dont la géométrie complexe n’est pas adaptée aux méthodes traditionnelles.
Outil de forage entraîné par un groupe moteur hydraulique.
Par le passé, la procédure établie faisait appel à quatre employés (un de la fabrication, un du contrôle de la qualité et deux de l’ingénierie) pour effectuer un contrôle dimensionnel de l’outil de forage après l’usinage. Le processus d’inspection pour ses grands composants hélicoïdaux recourbés, certains mesurant presque 6 m (20 pi) de long, prenait environ une heure, car il fallait recueillir les données dimensionnelles et les comparer manuellement au modèle original créé dans le logiciel de CAO. Les offsets étaient transmis à l’usine, où les modifications au processus d’usinage étaient apportées. Un autre exemplaire du composant était ensuite usiné, et le processus d’inspection répété sur celui-ci afin de déterminer si les corrections avaient amélioré l’exactitude des dimensions de la pièce à travailler.
« Ce processus exigeait un temps considérable et nous obligeait à effectuer les inspections uniquement aux heures d’ouverture puisque le Service d’ingénierie n’était disponible qu’à cette période pour comparer la géométrie mesurée au dessin CAO,» Wayne Pilgrim, ingénieur de projets principal chez Weatherford.
La solution
En 2005, l’entreprise a réévalué son approche pour l’inspection de ces pièces dans le but de trouver une méthode plus efficiente de collecte et d’analyse des données dimensionnelles. Le logiciel complet de métrologie 3D PolyWorks® d’InnovMetric Logiciels inc. a été installé afin d’automatiser et de simplifier bon nombre des opérations associées à la collecte et à la comparaison des données dimensionnelles avec le dessin.
« Les opérateurs trouvent le logiciel PolyWorks facile à utiliser. Ses fonctions automatisées le démarquent de la concurrence.» Travis Chometsky, concepteur de produit chez Weatherford
Le logiciel PolyWorks|InspectorMC est utilisé avec le Laser Line Probe de FARO monté sur le bras de mesure de haute précision Platinum de FARO. La combinaison matériel-logiciel diminue de moitié le temps d’inspection et d’analyse et réduit de quatre à deux le nombre d’employés participant au processus. De plus, l’équipe de fabrication travaille désormais de manière indépendante 24 heures par jour.
Recueillir des données de nuages de points
En pratique, le Laser Line Probe de FARO capture les données dimensionnelles à un taux pouvant aller jusqu’à 19 200 points par seconde. Lors de la procédure d’inspection des outils de forage de Weatherford, qui dure de 10 à 15 minutes, un nuage de millions de points de données est collecté pour créer une image dimensionnelle très détaillée des caractéristiques de la pièce.
« Nous laissons le logiciel PolyWorks faire le travail, soit les calculs, pour déterminer comment effectuer la coupe transversale », indique M. Pilgrim. « Les capacités de recalage automatique de PolyWorks fournissent des résultats uniformes en éliminant l’influence de l’opérateur pendant la collecte de données. »
L’entreprise utilise une méthode d’inspection par lot en cours de fabrication. « Par exemple, pour fabriquer un lot de cinq pièces, les opérateurs effectuent l’inspection du premier exemplaire à l’aide du tandem PolyWorks/FARO pour ensuite utiliser le même programme CNC et produire les quatre autres exemplaires sans inspection », explique M. Pilgrim. « Nous n’inspectons le produit fini que s’il s’avère douteux selon d’autres méthodes d’inspection. »
Le processus d’inspection des composants des outils de forage est toujours le même. Après la première coupe par usinage d’un nouveau modèle de groupe moteur hydraulique, un nuage de points de données brutes est capturé par numérisation 3D. À partir de ce nuage, le logiciel PolyWorks crée un maillage qui est importé dans le module IMInspectMC. En utilisant les techniques de recalage données-à-CAO de PolyWorks, l’opérateur recale le maillage sur l’objet de référence, un fichier ProENGINEER importé dans PolyWorks, pour enregistrer les deux modèles dans le même système de coordonnées. Lorsque les modèles sont parfaitement recalés, l’opérateur sélectionne la section qui servira à des fins d’inspection.
Recalage de multiples balayages de numérisation.
Modèle de maillage de PolyWorks.
Les avantages
Pour chaque section sélectionnée, PolyWorks compare automatiquement le modèle de données au modèle de référence (CAO) et calcule une série de mesures, incluant notamment l’écart-type, l’erreur maximale et l’erreur minimale. PolyWorks crée également un rapport en PDF des résultats de la comparaison données-à-CAO dont l’opérateur de la machine se sert pour faire des ajustements. Une autre section est ensuite usinée et numérisée pour déterminer si les ajustements ont été efficaces.
« Il n’est pas nécessaire d’avoir une vaste expérience en programmation pour mettre en place rapidement un processus. Facile à utiliser, le langage de macroprogrammation enregistre les actions dans une fenêtre de commandes. Nous avons démontré que cette approche d’inspection permet d’épargner temps et argent requis par les activités de fabrication et nous sommes également prêts à aider d’autres services à la mettre en œuvre, » M. Chometsky. Grâce aux puissantes capacités de macroprogrammation de PolyWorks, les opérateurs n’ont pas à effectuer manuellement toutes les tâches de recalage et de comparaison pour chaque nouvelle pièce. D’un clic de souris, l’ensemble du processus d’inspection (du recalage à la comparaison ainsi qu’à la génération de rapports) peut être effectué automatiquement pour toutes les sections numérisées.
PolyWorks|Inspector™
PolyWorks|Modeler™