Développement d'un contrôleur natif STEP-NC de machine-outil à commande numérique interopérable et compact

Les machines-outils à commande numérique (MOCN) sont encore aujourd'hui commandées par le standard ISO 6983, appelé communément Code-G, qui a été inventé dans les années 1950 et qui n'a connu que très peu d'évolution. A contrario, les MOCN ont connu d'importantes innovations, le Code-G ne répond aujourd'hui plus aux exigences de la fabrication moderne et constitue un obstacle au développement de MOCN plus intelligentes et interopérables. L'ISO 14649, communément appelée STEP-NC, est un langage de commande pour MOCN qui a été conçu pour remplacer les divers langages (dont le Code-G fait partie) qui composent aujourd'hui la chaine numérique d'industrialisation CAO - FAO - CN (Conception assistée par ordinateur, fabrication assistée par ordinateur, commande numérique) par un protocole de communication moderne, interopérable et normalisé. C'est une extension du standard ISO 10303 appelé STEP, qui permet d'intégrer toute la chaine numérique d'industrialisation dans un unique standard. Contrairement au Code-G, qui est un langage de bas niveau, incluant uniquement une faible quantité d'information (le parcours que doit suivre l'outil) spécifique à chaque machine et uniquement utilisable pour transmettre les informations entre le post-processeur et la MOCN, le STEP-NC est un langage de haut niveau qui permet un stockage d'une grande quantité d'information de haut niveau depuis la conception de la pièce jusqu'à sa fabrication, sans perte d'information. Afin d'exploiter le STEP-NC, il faut concevoir de nouveaux contrôleurs de MOCN compatibles avec ce nouveau standard. En effet, le STEP-NC contient les informations de « quoi produire », mais très peu d'information de « comment produire », contrairement au Code-G qui contient uniquement le parcours d'outils spécifique à la machine. Le contrôleur STEP-NC doit alors interpréter ces informations et en déduire le parcours d'outils. Il est alors bien plus complexe et demande une plus grande puissance de calcul. Des prototypes de contrôleur STEP-NC sont en cours de développement depuis une vingtaine d'années et prouvent la viabilité et les avantages du STEP-NC, mais le manque de contrôleur est toujours considéré comme le principal problème qui limite l'utilisation du STEP-NC. Ce projet de recherche se concentre sur le développement d'un contrôleur STEP-NC. L'état de l'art a permis de mettre en avant la complexité, le coût et l'encombrement des prototypes de contrôleur STEP-NC développés jusqu'ici, ce qui est un réel obstacle à l'utilisation et à la popularisation du standard STEP-NC. L'objectif principal de ce projet de recherche est de développer un contrôleur STEP-NC interprété à architecture ouverte, en mettant l'accent sur la réduction du coût, de l'encombrement et en permettant d'avoir un contrôleur facilement reproductible. Pour cela, le contrôleur est basé sur un micro-ordinateur Raspberry Pi, peu cher et compact, qui peut être directement connecté à une MOCN. Le logiciel du contrôleur est codé en C++, peut interpréter un fichier ISO14649, générer un parcours d'outil, simuler le parcours d'outil, et envoyer l'information à la MOCN pour réaliser l'usinage. Une pièce de tournage issue de la norme est usinée sur un tour à commande numérique EMCO PC TURN 55 pour valider le fonctionnement de notre contrôleur. Les tests ont montré que le contrôleur est capable de produire une pièce issue du standard ISO 14649, sans utiliser de Code-G sur un Raspberry Pi, directement installée dans un tour à commande numérique. Pour conclure, ce projet de recherche a permis de montrer qu'il était possible de réaliser un contrôleur STEP-NC interprété, facilement reproductible, peu coûteux et facilement implantable dans une MOCN commerciale existante.