SOUTENANCE DE PROJETCONCEPTION DE FORMES 3D AVEC UN LASER

Rémi BINMathieu STEPHANLise TALBOTIER

LABORATOIRES ELMI & A2SIESIEE PARIS

PLAN

PAGE 2/25

LE MATERIELL’ASSERVISSEMENT

LIAISON BAS-NIVEAU HAUT NIVEAU INFORMATIQUE ET CONTROLE

LE MATERIEL

LA MAQUETTE

LA MAQUETTE PAGE 4/25LE MATERIEL

Principe Un premier travail manuel

Un investissement

Des réglages précis

Un danger pour les yeux

LE MATERIEL

LE KIT DE DEVELOPPEMENT

LE KIT DE DEVELOPPEMENT PAGE 5/25LE MATERIEL

Matériel de prorammation Capacités

Processeur ARM7 cadencé à 70Mhz Ecran LCD TFT 320*240 interfacé, 12bits de couleur Pins de debug facilement accessibles

LE MATERIEL

L’ASSERVISSEMENT

GALVANOMETRES

GALVANOMETRES PAGE 7/25L’ASSERVISSEMENT

L’ASSERVISSEMENT

Technologie des aimants mobiles

Moment d’inertie faible

Balayage angulaire très rapide

Open-loop

Galvanomètre M2

MODELISATION DES GALVANOMETRES

MODELISATION DES GALVANOMETRES PAGE 8/25L’ASSERVISSEMENT

L’ASSERVISSEMENT

Equations électriques

Equation mécanique

Fonction de transfert

Chaîne en boucle ouverte

avec

Instable

Coefficient d’amortissement <1

système oscillant

Fonction de transfert du système global:)1(

)(pTp

KpF

M

v

k

kK cv 18

Diagramme de Bode de F(p)

MODELISATION DES GALVANOMETRES

MODELISATIONS DES GALVANOMETRES PAGE 9/25L’ASSERVISSEMENT

L’ASSERVISSEMENT

avec

Proportionnel :

+ rapidité + précision - stabilité

Intégrale :

+ précision - stabilité

Dérivée :

+ stabilité + rapidité

- amplifie bruits hautes fréquences

Filtre passe-bas :

Coupe les hautes fréquences

+erreur

galvanomètre

pK

pKi

dpK

f

p11

CHOIX DU CORRECTEUR

CHOIX DU CORRECTEUR PAGE 10/25L’ASSERVISSEMENT

L’ASSERVISSEMENT

Schéma bloc du système avec correcteur

)1(

²)(

f

dpi

pp

KppKKpC

Fonction de transfert du correcteur :

Fonction de transfert souhaitée :

33

2

23

1

1)(

mmm

m

Gp

Gpp

p

pH

DIMENSIONNEMENT DU CORRECTEUR

DIMENSIONNEMENT DU CORRECTEUR PAGE 11/25L’ASSERVISSEMENT

L’ASSERVISSEMENT

SCHEMA

SCHEMA PAGE 12/25L’ASSERVISSEMENT

L’ASSERVISSEMENT

Circuit analogique de l’asservissement

Réglages du correcteur Signal en mode XY

ESSAIS EXPERIMENETAUX

ESSAIS EXPERIMENTAUX PAGE 13/25L’ASSERVISSEMENT

L’ASSERVISSEMENT

LIAISON BAS-NIVEAU HAUT NIVEAU

INTERFACAGE DU CONVERTISSEUR ANALOGIQUE NUMERIQUE

INTERFACAGE DU CAN PAGE 15/25LIAISON BAS NIVEAU – HAUT NIVEAU

Pourquoi un CNA ? Contraintes Choix du convertisseur, interfaçage

Alimentation: 3.3V 2 sorties Entrée parallèle 21,3 millions mises à jour / sec Référence externe, sortie bipolaire Temps de mise à jour de la sortie: 80ns

L’AD5405

Problèmes rencontrés : Soudures: pistes larges de 0.23mm Temps de propagation des signaux (des astuces qui n’ont pas fonctionné) Parasites en sortie

LIAISON HAUT NIVEAU – BAS NIVEAU

INTERFACAGE DU CONVERTISSEUR ANALOGIQUE NUMERIQUE

Conversion courant / tension Sortie visualisable en mode XY sur notre oscilloscope

Le schéma d’ensemble, son principe Le résultat

Ce que nous n’avons pas eu le temps de faire :

Le blanking: utilisation d’une pin du GPIO pour couper le faisceau

LIAISON HAUT NIVEAU – BAS NIVEAU

INTERFACAGE DU CAN PAGE 16/25LIAISON BAS NIVEAU – HAUT NIVEAU

CAPTEURS DE POSITION

CAPTEURS DE POSITION PAGE 17/25PARTIE ANALOGIQUE

Utilisation des capteurs de position des galvanomètres Mise en forme du signal Envoi à l’asservissement

Sortie du capteur: 11μA / ° Sortie en mode différentiel Polarisation d’un transistor Sortie du circuit: 0.1V / °

PARTIE ANALOGIQUE

CONCEPTION DES CIRCUITS IMPRIMES

CONCEPTION DES CIRCUITS IMPRIMES PAGE 18/25PARTIE ANALOGIQUE

Conception nécessitant de l’expérience Diminution des interférences par miniaturisation des circuits Plans de masse

Merci à l’ESIEE

PARTIE ANALOGIQUE

LE CHOIX DES COMPOSANTS

CHOIX DES COMPOSANTS PAGE 19/25PARTIE ANALOGIQUE

Précision du choix des composants pour optimisation des circuits Temps

Un coût relativement important Prendre en compte les délais de livraison

PARTIE ANALOGIQUE

INFORMATIQUE ET CONTROLE

PARTIE INFORMATIQUE ET CONTROLE

GESTION DU LASER

GESTION DU LASER PAGE 21/25INFORMATIQUE ET CONTROLE

Timer, counter et temps d'exécution Interruptions IRQ/FIQ

COUNTER1/3ms

Interruption compteur sur CMP1

TABLE DE PRIORITE

VECTEURD'INTERRUPTIONS

FONCTION

Interruption compteur

4

PARTIE INFORMATIQUE ET CONTROLE

MOTEUR 3D

MOTEUR 3D PAGE 22/25INFORMATIQUE ET CONTROLE

Structure de donnéesOpérations mathématiques

Gestion mémoire, temps de calcul et optimisation

Gestion barycentriqueMatrices de

transformation

Nombres réelsFonctions sinusoïdales

cos / sin <math.h> CORDIC Tableau

Zones mémoires .fast

.dataDroite de Bresenham

Double Buffering mémoire LCD

Vertex, Objets et Collections d'Objets

Utilisation mémoire

PARTIE INFORMATIQUE ET CONTROLE

CONCEPTION DE FORMES 3D

CONCEPTION DE FORMES 3D PAGE 23/25INFORMATIQUE ET CONTROLE

Création de formes 3DAlgorithmes & Graphes

Conception de formes sous 3DSMAXExportation en fichier ASCII « .ASE »

Récupération des informations et traitement

Cycle eulérien

&

Plus Court Chemin

(DIJKSTRA)

CONCLUSION

LE RESULTAT FINAL

LE RESULTAT FINAL PAGE 25/25CONCLUSION

Un résultat plutôt impressionnant Alimentation pas assez puissante