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UNIVERSITE KASDI MERBAH OUARGLA Faculté des nouvelles technologies de l’informa

UNIVERSITE KASDI MERBAH OUARGLA Faculté des nouvelles technologies de l’information et de la communication Département d’Electronique et des Télécommunications Mémoire MASTER PROFESSIONNEL Domaine : Sciences et technologies Filière : Electronique Spécialité : Automatique Présenté par : Bentaleb mokhtar gasmi elhadi Thème Soutenu publiquement Le : 31/05/2016 Devant le jury : Année Universitaire : 2015/2016 M. ATAMNA Noura MA (A) Président UKM Ouargla M. AOUF Anouar Essadate MA (A) Encadreur/rapporteur UKM Ouargla M. OUARHLENT Saloua MA (A) Examinateur UKM Ouargla M. DAHRAOUI Nadia MA (A) Examinateur UKM Ouargla Réalisation et commande d’une machine cnc à base des moteurs pas à pas Remerciements Remerciements Premièrement, nous remercions dieu, le tout puissant, de nous avoir donner la santé et la volonté pour faire cet humble travail. Nous tenons à exprimer nos remerciements vifs à notre promoteur M. Aouf Anouar Essadate pour l'aide et pour ses conseils précieux qu'il nous a donné durant notre étude et la réalisation de ce travail. Nos remerciements s'adressent ainsi aux :M. Le président et les membres de jury d'avoir accepter juger et évaluer notre travail . Nous remercions aussi tous les professeurs et les enseignants, nos parents, nos frères et sœurs et nos chers amis, pour leurs aides et leurs sacrifices. Nous dédions cet humble travail. A ceux qui ont nous aide à faire ce modeste travail par leurs conseils et leurs encouragements :  Nos parent  Notre encadreur M. Aouf Anouar Essadate  Nos professeurs  Nos chers amis  A toute la promotion 2016 Nous les remercions et les dédions ce travail Sommaire Introduction générale…………...……………………….…………..…………...………………1 Chapitre I : Moteurs pas à pas I.1 Introduction...………………………………………………………..….……………………3 I.2Historique …………………………………………………………………………………….3 I.3 Principe de fonctionnement d’une machine numérique …………………………………….4 I.4 La commande numérique par calculateur(CNC) …………………………………………….5 I.4.1 La Conception Assistée par Ordinateur (CAO) ……………………………………………5 I.4.2 La Fabrication Assisté par Ordinateur (FAO)……………………………………………..5 I.4.3 Le post-processeur. ...……………………………………...………………………………6 I.5 Moteur pas à pas……………………………………………………………………………..6 I.5.1 Historique……………………………………………………………………………….....7 I.5.2 Généralités…………………………………………………………………………………7 I.6 Les différents types de moteur pas à pas………………………………………………….....7 I.6.1 Les moteurs à réluctance variable…………………………………………………………8 I.6.1.1 Le principe de fonctionnement est très simple…………………………………………..8 I.6.2 Moteur à aimants permanents…………………………………………………………….. 9 I.6.2.1 Moteur à aimant permanent bipolaire…………………………………………………....9 I.6.2.2 Moteur à aimant permanent unipolaire……………………………………………….....11 I.6.2.3 Etats successifs des phases du moteur unipolaire……………………………………….13 I.6.2.4 fonctionnement du moteur unipolaire en mode demi-pas……………………………….13 I.6.3 Moteur pas-à-pas hybride MH………………………………………………………….....14 I.6.3.1 Technologie des moteurs pas à pas hybrides………………………………………...….14 I.7 Comparaison entre les différents types des moteurs pas à pas…………………………...…15 I.8 CONCLUSION……………………………………………………………………………..15 Chapitre II : description des composants électronique de la carte de commande II.1. Introduction………………………………………………………………………………..16 II.2. Mise en œuvre de la carte Arduino Uno…………………………………………………..16 II.2.1. présentation et caractéristiques du module Arduino Uno……………………………….16 II.2.2. Description matérielle……………………………………………………………….......18 II.2.2.1.Alimentation…………………………………………………………………………...18 II.2.2.2. Connecteurs E/S……………………………………………………………………...20 II.2.2.3. Leds externes……………………………………………………………………….....20 II.2.3. Description logicielle………………………………………………………………...….20 II.2.3.1. Logiciel d’édition et programmation Arduino…………………………………..…....21 II.2.3.2. Structure d'un programme Arduino……………………………………………..…….22 II.3 Commande moteur pas à pas………………………………………………………..……..22 II.3.1 alimentation…………………………………………………………………………...….23 II.3.2 Commande directe avec un amplificateur L298………………………….………..……23 II.3.2.1 Circuit L298………………………………………………………………………..….23 II.3.2.2 La programmation…………………………………………………………………......24 II.3.3 La commande dir/step………………………………………………………………..….26 II.3.3.1 Circuit L297………………………………………………………………………..….26 II.3.3.2 Carte EasyDriver 4.4………………………………………………………………..…28 II.3.3.3 programmation de La commande dir/step…………………………………………..... 29 I.4 Conclusion………………………………………………………………………………....30 Chapitre III : Programmation et interface graphique III.1. Introduction………………………………………………….………………………..….31 III.2. Langue de contrôleurs numériques « G-code »………………………………….…..…...31 III.2.1 description…………………………………………………………………………..…..31 III.2.2 Format d’une ligne…………………………………………………………………...…32 III.3. L’éditeur du texte ou image compilateur de langage CNC …………….…………….…32 III.3.1 Definition Inkscape………………………………………………………………….....32 III.4. Logiciel de pilotage de la machine CNC……………………………………….……….33 III.4.1 modes de commande ………………………………………………………….……....34 III.4.2 mode Configuration..…………………………………………………………….…….36 III.4.3 mode manuel …………………….………………………………….………..…..…...36 III.4.3. mode automatique …………………………………………………………...…….....37 III.5. Langage de programmation la machine CNC……………………………………….….38 III.5.1 Programme Grbl …………………………………………………………...…….…..38 III.5.1.2 code de l’opération ……………………………………………………………….…39 III.5.1.3 L’interpolation de Bressenham ……………………………………………..……… 40 III.5.1.4 Algorithme adapté pour le tracé de tout segment ……………………………..….…42 III.5.1.5 Bibliothèques de la commande des moteurs ……………………..……………….....44 III .6 Organigramme de la commande de la machine CNC……………………………….…..44 III.7 Conclusion :………………………………………………………………………….…..46 Chapitre IV : Fabrication et la commande de la machine CNC IV.1 : Introduction………………………………………………………………………..…... 47 IV.2 Simulation électrique sous Porteuse Professionnel………………………………….…..47 IV.2.1 Présentation générale…………………………………………………………….…….47 IV.2.2 ISIS……………………………………………………………………………………48 IV.2.3 ARES………………………………………………………………………………….48 IV.2.4 Simulation et test le programme………………………………………………….……49 IV.2.4.1 Associer le programme au processeur………………………………………….……50 IV.3. fabrication de cnc machine 2D…………………………………………………….……51 IV.3 Conclusion………………………………………………………………………….……57 Conclusion générale…………………………………………………………………….……..58 BIBLIOGRAPIE. ANNEXE. ABREVIATIONS DSP Digital Signal Processor UAL Unité Arithmétique et Logique CNC Commande Numérique par Calculateur Om Origine machine Xm abscisse outil machine Ym ordonnée outil machine Zm hauteur outil machine Op Origine pièce OP Origine Programme CAO Conception Assisté par Ordinateur FAO Fabrication Assisté par Ordinateur DFN Définition de Formes Numérisées CFAO Conception, Fabrication Assisté par Ordinateur MOCN Machine-Outil à Commande Numérique RAM Mémoire vive ou Mémoire PC (Random Access Memory) ROM Mémoire morte (Read Only Memory) EEPROM Mémoire morte effaçable électriquement et programmable (Electrically Erasable Read Only Memory) USART Emetteur-récepteur synchrone/asynchrone universel (Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter) SCI Interface de communication série (serial communication interface) ASCII Code américain normalisé pour l'échange d'information (American Standard Code for Information Interchange STEP Standard pour l'échange de données de produit (STandard for the Exchange of Product model data en anglais) ISO Organisation internationale de normalisation (International Organization for Standardization DXF Drawing eXchange Format IGES Initial Graphics Exchange Specification LISTE DES FIGURES Figure I.1: Décomposition d’une machine numérique………………………………...…4 Figure I.2: machine à trois axes………………………………………………………......5 Figure I.3: Cycle d’une pièce fabriquée par une commande numérique (CFAO)……......6 Figure I.4: Commande des moteurs unipolaire et bipolaire………………………….…..8 Figure I.5: Représentation schématique d’un moteur bipolaire……………...……….….9 Figure I.6: Fonctionnement à pas complet …………………………………………..…10 Figure I.7: Fonctionnement avec couple maximal…………………………..........10 Figure I.8: Fonctionnement à demi-pas ….............................................................11 Figure I.9: Représentation schématique d’un moteur unipolaire………………...……...11 Figure I.10: fonctionnement d’un moteur pas-a-pas unipolaire……………………..….13 Figure I.11 : Moteur hybride (MH)………………………………………………………..……14 Figure II.1 : Module ARDUINO ATMEL UNO………………………………….…….17 Figure II.2 : Interface du logiciel Arduino……………………………………….……...21 Figure II.3 : commande moteur par le circuit L298……………………………….…..24 Figure II.4 Figure : commande moteur par le couple L297 et L298 arduino………....27 Figure II.5 : le circuit EasyDriver……………………………………………………...28 Figure II.6 : commande moteur par Easy Driver………………………………………29 Figure.III.1: l’interface principale de Inkscape…………………………….…………..33 Figure III.2: de Universal Gcode Sender………………………………………………33 Figure III.3: l'interface de “g code sender” on mode manuel………………………….34 Figure III.4: l'interface de “g code sender” choisir le fichier Gcode……………….…..34 Figure III.5: l'interface de “g code sender” on mode automatique ……………………35 Figure III.6: envoyé fichée G code ……………………………………………………35 Figure III.7: de mode manuel……………………………………………….….…….…36 Figure III.8: de GRBL code………………………………………………………….....38 Figure III.9 : Bons tracés………………………………………………………..........…41 Figure III.10 : Mauvais tracés………………………………………………………….41 Figure III.11: Interpolation linéaire de Bressenham………………………..…….…….42 Figure III.12: Adaptation de l’interpolation de Bressenham ………………….….……42 Figure III.13 : Organigramme de la commande de la machine CNC…………….….…45 Figure IV.1 : Logiciel ISIS………………………………………………………….….48 Figure IV.2 : Logiciel ARES……………………………………………………….…...48 Figure IV.3 : Montage électronique dans Proteus……………………………………....49 Figure IV.4 : simulation cnc machine………………………………………………..…50 Figure IV.5: charge le fichier hex de programme……………………………………....51 Figure IV.6 : Système de déplacement linéaire récupéré sur un lecteur de DVD……....52 Figure IV.7: Souder les fils au niveau du moteur……………………………………....52 Figure IV.8: montage cnc machin……………………………………………………....53 Figure IV.9: cnc machine…………………………………………………………….....54 Figure IV.10: arduino et Breadboard de cnc machin…………………………………...55 Figure IV.11: test les axes X, Y et Z………………...……………………………….…55 Figure IV.12: universel G code sender………………………………………………….56 Figure IV.13:exemple dessin cnc machine…………………………………………..….57 Liste des tableaux Tableau I.1 : le mode monophasé biphasé ou demi-pas……………………………....….…8 Tableau I.2: Table Etat successifs des phases………………………………………….….13 Tableau I.3: Etat successifs des phases lors de l'utilisation des demi-pas……………..…..13 Tableau I.4: Comparaison entre les différents types des moteurs pas à pas………..……..15 INTRODUCTION GENERALE 1 INTRODUCTION GENERALE Aujourd’hui, les machines commande numérique par calculateur (CNC) permettent une production économique et rentable. Le contrôle des coûts reste une préoccupation importante. La diminution des quantités des séries et le raccourcissement de la longévité des produits finaux demandent des déroulements de production de plus en plus flexibles. Durant ces dernières années, la commande des machines électriques a subi des progrès significatifs. Ces progrès sont essentiellement dus à la révolution technologique en informatique industriel, ce qui a permis le développement de solutions numériques efficaces avec une possibilité d'implanter des algorithmes plus complexes. Ces commandes sont en majorité basées sur les microprocesseurs, les DSP (Digital Signal Processor) et les microcontrôleurs PIC. Ces processeurs sont équipés d'unité arithmétique et logique (UAL) dédiée à la réalisation des calculs arithmétiques. Ils intègrent également des périphériques tel que les convertisseurs analogiques/numériques et les « timers » bien adaptés aux besoins de commande de machines électriques. Le moteur pas à pas est l’interface idéale entre l’électronique numérique et la mécanique, il permet de convertir directement un signal électrique en un positionnement angulaire à caractère incrémental. Pour cela on utilise le port USB d’un ordinateur de type PC qu’on commande avec une carte Arduino Uno et des circuits intégrés. Le travail est structuré comme suit: Le premier chapitre, ferai l'objet de la présentation de la théorie de la machine CNC et la description des moteurs pas à pas est faite d'une façon qui permet d'avoir une idée sur la richesse et la diversité des solutions qui peuvent être ajoutées grâce à ce moteur. Le deuxième chapitre est consacré à la description des composants électroniques en vue de la commande des moteurs pas à pas, basée sur de la carte Arduino Uno et les circuit intégrés (L297, L298 et Easy Driver). Un exemple de contrôle d’un moteur pas à pas est traité dans un but de montrer l'application de cette commande dans notre cas. INTRODUCTION GENERALE 2 Le troisième chapitre concerne l'étude de la uploads/Geographie/ bentaleb-gasmi-etude-d-x27-une-imprimante-2d.pdf