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الشعبية الديمقراطية الجزائرية الجمهورية République algérienne démocratique et p

الشعبية الديمقراطية الجزائرية الجمهورية République algérienne démocratique et populaire العلمي والبحث العالي التعليم وزارة Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique Université Badji Mokhtar Annaba جامعة باجي مختار عنابة Faculté : Science de l’Ingéniorat Département : Electronique Spécialité : Electronique des Systèmes Embarqués Mémoire Présenté pour l’obtention du diplôme de : Master Thème : Présenté par :Madi Fateh Encadré par : Benouaret Mohamed Professeur Devant le jury : Président :Azzouz_Mokhnache MCB Examinateur : Saliha_ Hariz MCA Examinateur : F. Amara MCB Année universitaire : 2018/2019 Réalisation & manipulation d'une machine à commande numérique à base d'un microcontrôleur. Résume : Dans ce rapport, nous donnons un aperçu de la machine CNC (sa définition, son historique, sa structure, ses types et enfin certains produits de cette machine). Dans le deuxième chapitre, nous passons à la phase de conception et l’assemblage de la machine. Le troisième chapitre est consacré à la définition des équipements électroniques utilisés, y compris la carte arduino, les moteurs pas à pas, les contrôleurs des moteurs, la source d'alimentation, etc. Le chapitre 4 explique les logiciels utilisé dans la programmation de la machine : (ArduinoIDE )Il est utilisé pour écrire et télécharger des logiciels sur des cartes compatibles avec Arduino, (Universel G-Code Sender), utilisé pour exécuter et contrôler une machine CNC, Logiciel inskcape est un logiciel libre de dessin vectoriel, (Grbl Controller) est un programme conçu pour envoyer du G Code aux machines à commande numérique. Dans le dernier chapitre, nous testons la machine et donnons le résultat obtenu. :ملخص يتحدث هذا التقرير عن آلة التحكم الرقمي بالحاسوب وينقسم إلى خمسة فصول,في الفصل األول نعطي لمحة عامة عن اآللة, (تعريفها,تاريخها مبدأ ,عملها أنواعها ,وأخيرا بعض منتجات هذه اآللة( . في الفصل الثاني نمر إلى مرحلة التصميم وتجميع اآللة أما الفصل الثالث فهو مخصص للتعريف بالمعدات االلكتر ونية المستعملة نذكر منها بطاقة االردوينو,المحرك خطوة خطوة ,موجه المحرك,مصدر الطاقة الخ. الفصل الرابع فيه شرح للبرامج المستعملة في برمجة اآللة وهي ( Arduino IDE) يتم استخدامه لكتابة وتنزيل البرامج على بطاقات متوافقة معArduino (Universal G-Code Sender ) ي ستخدم هذا البرنامج لتشغيل آلة CNC و التحكم فيها , و برنامج (inskcape) وهو عبارة عن برنامج تصميم.(Grbl), هو برنامج مصمم إلرسال GCodeإلى آالت CNC ، مثل آالت الطحن ثالثية األبعاد. في الفصل األخير نقوم بتجريب اآللة و إعطاء النتيجة المتحصل عليها. Abstract : In this report, we give an overview of the CNC machine (its definition, its history, its structure, its types and finally some products of this machine). In the second chapter, we move to the design phase and assembly of the machine. The third chapter is devoted to the definition of the electronic equipment used, including the arduino card, the stepper motors, the driver motor, the power supply, and so on. Chapter 4 explains the software used in programming the machine: (Arduino IDE) It is used to write and download software on cards compatible with Arduino, (Universal G-Code Sender) used to run and control a CNC machine, Software inskcape is a free vector drawing software, (Grbl Controller) is a program designed to send GCode to CNC machines. In the last chapter, we test the machine and give the result. Je dédie ce travail à :  Mes très chers parents pour leurs sacrifices et leurs encouragements durant toutes mes études.  Mes sœurs, Mes frères.  Mon encadreur Mr. Benouaret Mohamed pour ses orientations, son encouragement et son aide.  Mes amies, et Mes collègues.  À tous les étudiants de ma promotion. Dédicace Remerciement Je remercie Allah qui m'a aidé pour bien confectionner ce travail et je j’adresse également mes vifs remerciement à mes parents qui s’intéressaient à mon éducation, à mes frères et à toute ma famille. Tous les enseignants qui m'ont enseigné tout au long de l'année scolaire, de l'école primaire à la fin des études universitaires, et j'espère ajouter ce que j'ai appris au service de la communauté et de mon pays. Je remercie également tous mes amis et collègues qui ont partagé cette étape de ma vie. Et à tous ceux qui m'ont aidé à atteindre mon objectif. Sommaire Résume Dédicace Remerciement Liste des tableaux Liste des figures. Introduction générale1 Chapitre I:Description générale de la machine a commande numérique( CNC). I.1.introduction…………………………………………………………………………… 2 I.2. historique de la machine CNC………………………………………………………...3 I.3. Principe de fonctionnement d’une machine numérique ………………………………4 I.3.1 : Systèmes de coordonnées ………………………………………………………….5 I.3.2. Système de coordonnées absolues…………………………………………………. 5 I.3.3. Système de coordonnées de travail………………………………………………….6 I .4. G-code Langage de programmation………………………………………………….6 I .4.1 . Structure d’un programme pièce ……………………………………………..…..7 I .4.1.1.Définition d’un Mot……………………………………………………………...7 I .4.1.1.1.Mot définissant une dimension…………………………………………….…..7 I .4.1.1.2.Mot définissant une fonction…………………………………………….…….7 I .4.1.2.Définition d’un Bloc……………………………………………………….…….7 I .4.2 . Les instructions de G code ……………………………………………………..…8 I .4.3 . Groupes de codes modaux ……………………………………………………….. 8 I .4.4 . M-code…………………………………………………………………………..... 8 I .4.5 . Structure d’un programme…………………………………………………………9 I.5. Les différents types de machines à commande numérique …………………………...9 I.5.1. Routeur …………………………………………………………………………...9 I.5.2. Plasma …………………………………………………………………………….10 I.5.3.Laser………………………………………………………………………………. 10 I.5.4. Imprimante 3D…………………………………………………………………….11 I.5.5. Pick and Place……………………………………………………………………. 11 I.6.conclusion…………………………………………………………………………….. 11 Chapitre II : Conception et fabrication de notre machine. II .1.Introduction………………………………………………………………………….12 II.2.Les problèmes aux niveau de la fabrication……….....……………………………….12 II .3.L’axe X ………………………………………………………………………………14 II.3.1.Assemblage de l'axe X……………………………………………….………….....17 II.4.L’axe Y ……………………………………………………………………………...18 II.4.1.Assemblage de l'axe Y …………………………………………………………….19 II.5.L’axe Z………………………………………………………………………………...21 II.5.1.Assemblage de l'axe Z……………………………………………………………..22 II.6.Recueillir les trois axes ensemble …………………………………………………….23 II.7.Conclusion …………………………………………………………………………….23 Chapitre III : Description du Matériels électroniques III.1.Introduction…………………………………………………………………………..24 III.2. la carte arduino……………………………………………………………………….24 III.2.1.Qu'est-ce que le conseil Arduino.?...........................................................................24 III.2.2. la carte arduino……………………………………………………………………25 III.2.2.1.présentation de la carte arduino………………………………………………….25 III.2.2.2.Synthèse des caractéristiques…………………………………………………. 26 III.2.2.3. Brochage de la carte Uno……………………………………………………...26 III.2.2.4.Utilusation de la carte…………………………………………………………..26 III.3. Les moteurs pas à pas…………………………………………………………………27 III.3.1. Introduction……………………………………………………………………….27 III.3.2. Principe de commande en position d’un moteur à courant continu……………… 28 III.3.3. Principe de commande d’un moteur pas à pas ……………………………………28 III.3.4. Le moteur Nema 23 ………………………………………………………………30 III.3.4.1. Vue d'ensemble………………………………………………………………...30 III.3.4.2. Caractéristiques ……………………………………………………………….30 III.4.Contrôleurs de Moteurs Pas-à-Pas (driver) …………………………………………. 31 III.4.1.Contrôleurs de Moteurs Pas-à-Pas tb6600 ………………………………………..32 III .4.1.1. Caractéristiques……………………………………………………………….32 III.5. L’alimentation ……………………………………………………………………….32 III.6. la mini broyeur ………………………………………………………………………33 III.6.1 : Caractéristiques…………………………………………………………………..33 III .7.Interrupteur de fin de course ………………………………………………………...33 III.8. Armoire électrique …………………………………………………………………..34 III.9. Conclusion………………………………………………………………………….. 35. Chapitre IV : Les logiciels de gestion de la machine CNC. IV.1.introduction……………………………………………………………………….….36 IV.2.arduino IDE …………………………………………………………………….……36 IV.2.1.introduction…………………………………………………………………….… 36 IV.2.2.Lancement du logiciel ……………………………………………………….…..36 IV.2.3.Présentation du logiciel……………………………………………..……….……37 IV.2.4.Approche et utilisation du logiciel ……………………………….………….……38 IV.2.4.1.Le menu File…………………………………………………….……….……..38 IV.2.4.2.Les boutons ……………………………………………………..……….……..39 IV.3.G code sender………………………………………………………..………….……. 39 IV.3.1.Fonctionnement…………………………………………………..…………….…..40 IV.3.2.UGS Classic………………………………………………………...………….….. 40 IV.3.3.Des commandes permettent de causer avec le logiciel et la carte……..……….…..41 IV.3.4.Utilisation basique ……………………………………………………………...….41 IV.4.InKscape…………………………………………………………………..……….…. 41 IV.4.1. introduction…………………………………………………………...…………...41 IV.4.2. interface………………………………………………………………..…….……42 IV.5.grbl…………………………………………………………………………..…….…..43 IV.6. Xloader…………………………………………………………………………...… 43 IV.7.conclusion………………………………………………………………………...……44 ChapitreV: Test de notre machine V .1.Introduction …………………………………………………..………………………..45 V .2.Mode de fonctionnement …………………………………………..…………………..46 V .2.1.mode manuel…………………………………………………………………………..46 V .2.1.1.Exemple de commande en mode Manuel ………………………………………………….………..47 V .2.2.Mode automatique …………………………………………………………….………51 V.3 . Conclusion ………………………………………………………………………….…..55 Conclusion générale…………………………………………………………………….…… 56 Bibliographié………………………………………………………………………………… 57 Annexes……………………………………………………………………………………….58 Liste de figures : Figure I.1 : Décomposition d’une machine numérique……………………………….….....5 Figure I.1 :sens de déplacements du la machine CNC……………………………….……..2 Figure I.2 : Décomposition d’une machine numérique…………………………….….…….4 Figure I.3: Système de coordonnées………………………………………………….……..5 Figure I.4 : L'origine du système………………………………………………….……….. 6 Figure I.5 :exemple d’un programme G code………………………………………………9 Figure I. 6 :Routeur CNC 3 axes………………………………………………………..….9 Figure I. 7 : coupeuses plasma CNC de marque samson……………………………….......10 Figure I. 8 : CNC 3018 Engraving Machine 5500 mw laser…………………….…….…...10 Figure I.9 : Imprimante 3D Zortrax M200……………………………………………...… 11 Figure I.10 : machines CNC Pick and Place…………………………………………....….11 Figure II .1 : l’équipement de cnc(1)……………………………………………………....12 Figure II .2 : l’équipement de cnc(2)……………………………………………………....13 Figure II .3 : Assemblage de l'axe x…………………………………………………….…17 Figure II .4 : Assemblage de La vis sans fin-écrouavec Axes de guidage…………….…19 Figure II .5 : Assemblage de l'axe de la face avant…………………………………….….20 Figure II .6 : Assemblage de l'axe de la face arrière ……………………………………...20 Figure II. 7: Assemblage de l'axe Z(1) …………………………………………………....22 Figure II .8 : Assemblage de l'axe Z(2)……………………………………………………22 Figure II .9 : assemblage des 3 axes(1)…………………………………………………... 23 Figure II .10 : assemblage des 3 axes(2) ………………………………………………….23 Figure III.1 : les domaines d’utilisations de la carte arduino………………………….…..25 Figure III.2 : image réel de la carte arduino……………………………………………….25 Figure III.3 : Brochage de la carte Uno……………………………………………………26 Figure III.4 : image réel de moteur pas a pas ……………………………………………..27 Figure III.5 : boucle d’un moteur à courant continu……………………………………....28 Figure III.6 : boucle d’un moteur pas à pas………………………………………………..28 Figure III.7 : Illustration du moteur de l'intérieur………………………………………….28 Figure III.8 : fonctionnement d’une pas complet………………………………………….29 Figure III.9 : Circuit électronique montré le contrôle de moteur pas a pas……………….29 Figure III.10 :le principe du Pont en H …………………………………………………….30 Figure III.11: moteur Nema 23 ……………………………………………………………30 Figure III.12 : Schéma du pont en H ………………………………………………………31 Figure III.13: câblage de contrôleur de moteur avec la carte arduino et le moteur………..32 Figure III.14 : source d'alimentation: +12V ,10A………………………………………….32 Figure III.15 : mini broyeur (CROWN CT 13428)………………………………….…..…33 Figure III.16 : Interrupteur de fin de course …………………………………………….34 Figure III.17 : Armoire électrique……………………………………………………….34 Figure IV. 1 :L'écran de démarrage Arduino………………………………………….…36 Figure IV.2 :L'interface de l'IDE Arduino………………………………………….……37 Figure IV.3 : L'interface de l'IDE Arduino en détail…………………………………….37 Figure IV.4 :Le menu Fichier………………………………………………………….…38 Figure IV.1.5 :La barre d'outils…………………………………………………………..39 Figure IV.6 : Fenêtre principale UGS Classic……………………………………………40 Figure IV.7 : UGS Classic avec visualiser………………………………………………..40 Figure IV.8 : Fenêtre principale(1)………………………………………………………..43 Figure IV.9 : Fenêtre principale(2)………………………………………………………..43 Figure IV.10 : Capture d’ecran de logiciel Xloader ……………………………………..44 Figure V.1: les équipements de uploads/Industriel/ madi-fateh.pdf