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Mémoire de Master Mention Electronique Spécialité Système de vision robotique p

Mémoire de Master Mention Electronique Spécialité Système de vision robotique présenté par KHELIFI Fateh Conception et réalisation d’une machine à commande numérique «fraiseuse » Jury : Pr NAAMAN Président Dr HENHEN Examinateur Dr BENSELAMA Z Encadreur Année Universitaire 2017-2018 الجـمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية République Algérienne démocratique et populaire وزارة التعليم الــعــالي و البحــث العــلمــي Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique جــامعة سعد دحلب البليدة Université SAAD DAHLAB de BLIDA كلية التكنولوجيا Faculté de Technologie قسم اإللكترونيـك Département d’Électronique Introduction général 1 Aujourd’hui, les machines commande numérique par calculateur (CNC), permettre une grande flexibilité de la production industriel, durant des dernier années, la commande des Machines électrique, à subi des progrès significatifs, grâces à la révolution technologique en électronique et en informatique industriel. La révolution industrielle qui avait débuté par la création des outils de l industrie traditionnelle et autres, et ensuite ces outils furent développés en machines semi-automatiques puis en machines automatiques qui fonctionnaient a l’aide de ordinateur et programmes spéciaux en transférant les instructions de la partie commande vers la partie opérationnelle de la machine L’existences des cartes électronique programmable comme l’Arduino, le DSP ,FPGA ..etc permet de commander et contrôler n’importe qu’elle système ou machine tel que les CNC. Mon projet est basé sur la programmation de la carte Arduino qui facilite la commande des axes de cette machines. Dans ce projet Les moteurs pas à pas contrôler les mouvements des axes est donne une bonne précision pour le produit final. On ’a essayer de développer un système mécanique plus flexible et moins de frottement. Le travail est structuré comme suite : Le chapitre un est une aperçu générale sur les machines outils commande numérique, ou nous avons présenté leur structure générale, le chapitre deux est consacré aux méthodes de programmation, les carte électronique, les logiciel utilisés et le système mécanique, le troisième chapitre est dédié à la réalisation et les différentes problèmes durant la réalisation de ce projet. Liste des figures Chapitre 1 : Figure 1 : machine CNC fraiseuse……………………………………………………….p3 Figure 2 : exemple d’un prototype de CAO……………………………………………...p5 Figure 3 : exemple d une interface FAO…………………………………………………p6 Figure 4 : tour a bois à pédale……………………………………………………………p7 Chapitre 2 : Figure 1 : moteurs Bipolaire…………………………………………………………….p11 Figure 2 : moteur unipolaire…………………………………………………………….p12 Figure 3 : moteur unipolaire et bipolaires………………………………………………p13 Figure 4 : différents types de moteur…………………………………………………...p14 Figure 5 : Système poulies et courroies crantées……………………………………….p16 Figure 6 : Système vis et écrou…………………………………………………………p17 Figure 7 : Moteurs pas à pas NEMA 23………………………………………………..p19 Figure 8 : Arduino Uno………………………………………………………………...p21 Figure 9 : Arduino Uno avec le nom de chaque composent …………………………...p22 Figure 10 : Représente l’interface du logiciel Arduino………………………………...p24 Figure 11 : Arduino Sensor Shield……………………………………………………..p25 Figure 12 : TB 6560 stepper stepping motor driver…………………………………....p26 Figure 13 : TB 6560 stepper stepping motor driver…………………………………....p26 Figure 14 : câblage de TB6560-3Axis………………………………………………....p27 Figure 15 : End_stops………………………………………………………………….p29 Figure 16 : Relais………………………………………………………………………p29 Figure 17 : Relais SPST……………………………………………………………......p30 Figure 18 : Relais SPDT……………………………………………………………….p31 Figure 19 : Relais DPST……………………………………………………………….p31 Figure 20 : Relais DPDT………………………………………………………………p32 Figure 21 : Alimentation……………………………………………………………..p33 Figure 22 : interpolation Bressenham………………………………………………..p38 Figure 23 : Interpolation linéaire de Bressenham……………………………………p39 Figure 24 : Adaptation de l’interpolation de Bressenham…………………………...p39 Figure 25 : Interface de CATIA V5………………………………………………….p41 Figure 26 : description de logiciel…………………………………………………....p42 Figure 27 : Interface de logiciel F-Engrave………………………………………….p43 Figure 28 : Exemple d’un prototype leur g-code est créé en V-Carve……………….p44 Figure 29 : Interface de logiciel Mach3……………………………………………...p44 Chapitre 3 : Figure 1 : Système à boucle fermé…………………………………………………...p47 Figure 2 : Système à boucle ouverte………………………………………………….p47 Figure 3 : La machine après la conception sur Catia…………………………………p49 Figure 4 : L’axe……………………………………………………………………….p49 Figure 5 : La forme finale…………………………………………………………….p57 Figure 6 : La forme finale………………………………………………………….....p57 Figure 7 : Schéma cinématique de l’axe……………………………………………...p58 Figure 8 : roulement…………………………………………………………………..p58 Figure 9 : glissière sur un rail…………………………………………………………p59 Figure 10 : Accouplement…………………………………………………………….p59 Figure 11 : Système vis à billes……………………………………………………….p60 Figure 12 : Eléments constitutifs d’une vis à billes…………………………………...p60 Figure 13 : Broche……………………………………………………………………..p61 Figure 14 : Moteur pas à pas…………………………………………………………..p61 Figure 15 : La conception finale de la Machine sur Catia V5………………………....p62 Figure 16 : La forme finale du CNC…………………………………………………...p63 Référence Chapitre 1 : [1] : http://www.usinage.pro/definition-usinage.html. [2] : https://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/mecanique-th7/outillage-et- machine- outil-pour-le-travail-des-materiaux-42511210/fraiseuses-et-centres-d-usinage- b7160/ [3] : bentaleb mokhtar gasmi elhadi réalisation et commande d’une machine CNC a base des moteurs pas a pas, mémoire master université kasdi marbah ourgla. [4] : https://www.futura-sciences.com/tech/definitions/informatique-cao-4453 [5] : Gilles .Prod’homme- Commande numérique des machines-outils - Journaliste spécialisé dans le domaine de la production automatisée-Responsable des Relations Extérieures de la société NUM SA - Doc B 7 130 [6] : http://www.fraiseuse.org/2015/01/commande-numerique-machine-fraiseuse-cnc/ Chapitre 2 : [1] : G. Yvraut Séminaire Bellegarde Nov 99 [2] : http://ressources.univlemans.fr/AccesLibre/UM/Pedago/physique/02/electri/pasapas.html [3] : Pierre Mayé :Moteur selectrique pour la robotique [4] : https://www.omc-stepperonline.com/fr/nema-23-bipolaire-1-8deg-1-9nm-269oz-in-2-8a- 3-2v-57x57x76mm-4-fils.html [5] : Christian Tavernier « Arduino Maitrise sa programmation et ses cartes d'interface (shield) », paris 2011, DUNOD [6] : www.arduino.cc [7] : http://www.ELECTRONIQUEPRATIQUE.com [8] : http:/1/inkscape.fr [9] : Christian Tavernier « Arduino Maitrise sa programmation et ses cartes d'interface (shield) », paris 2011, DUNOD [10] : http://escuelatecnica.roqueperez.net/wp-content/uploads/2015/07/Manual-Fresadora- CNC-Final.pdf [11] : https://cotswold arduino.files.wordpress.com/2015/07/arduino-sensor-shield.pdf [12] : https://www.astuces-pratiques.fr/electronique/le-relais-principe-de-fonctionnement [13] : https://www.automatisme.ml/2015/02/quest-ce-relais-et-comment-ca-marche.html [14] : http://clubinfovalsaone.e-monsite.com/pages/content/composants/bloc-d- alimentation.html [15] : https://www.autodesk.com/industry/manufacturing/resources/manufacturing- engineer/g-code [16] : Commande numérique d’une machine de découpe laser Abdennaji Youssef et Ahmadi Anouar [17] : bentaleb mokhtar gasmi elhadi réalisation et commande d’une machine CNC a base des moteurs pas a pas, mémoire master université kasdi marbah ourgla [1] : Chapitre 1 : généralités 2 1-Introduction Apparue il y a quelques dizaines d’années, la commande numérique qui impose actuellement sa technologie dans le domaine de l’usinage, peut gérer une machine à partir des instructions d’un programme indépendamment de l’opérateur pendant son exécution. Elle a, au début permis l’automatisation des machines-outils traditionnelles. 2- L’Usinage Pour fabriquer les pièces mécaniques entrant dans la composition de tous nos objets du quotidien, la matière doit être façonnée de façon très précise selon les plans du bureau d'étude à l'origine de la conception. Cette phase de fabrication que l'on désigne globalement sous le terme d'usinage met en œuvre de nombreuses techniques particulières qui varient en fonction de la forme que l'on souhaite donner à la matière, le type de matière usinée, la taille des pièces à usiner et le nombre de pièces à réaliser (unitaire ou en série). Généralement, l'usinage de matière telle que la fonte ne nécessite pas une grande précision, par contre, les pièces réalisées en matières techniques comme l'aluminium, le téflon, le quartz... doivent être réalisées avec des tolérances de précision de l'ordre du micron. L'usinage des pièces mécaniques en bois, métal, céramique, plastique... se fait par étape successive sur des machines-outils spécifiques ayant chacune une fonction particulière. [1] Les machines outil le plus souvent rencontrées en usinage sont : - les fraiseuses - les tours - les aléseuses - les mortaiseuses - les rectifieuses - les perceuses - les fileteuses 2.1-Les centres d'usinage La plupart de ces machines outils d'usinage fonctionnent selon un ou plusieurs axes de rotation et de serrage. La matière brute est installée avec précision sur les machines outils dédiées pour obtenir un usinage parfait, au micron près. Selon la matière utilisée, les vitesses de coupe varient énormément afin de respecter les spécificités techniques de résistance de chaque matière. Lorsque les pièces sont fabriquées en moyenne ou grande série, des machines outils assistées par ordinateur sont mobilisées. Ces machines dites à commandes numériques apparues dans les années 1980 sont programmées par avance soit par le bureau d'études soit par l'opérateur en commandes numériques. L'usinage sur machines outils à commande numériques est de plus en plus utilisé aujourd'hui dans les unités de production. Il permet de gagner un temps précieux sur les réglages préalables à l'usinage des pièces. [1] Chapitre 1 : généralités 3 3-Définition d’une machine CNC fraiseuse La machine-outil est une machine dont l’effet final est un outil mis en mouvement, et qui a pour but de remplacer la main de l’homme lors de façonnage des matières. Une machine outil a pour but de réaliser physiquement les mouvements de coupe nécessaires à l’obtention d’une surface par enlèvement de matière. Elle réalise le mouvement de coupe et le mouvement d’avance de l’outil par rapport à la pièce. De plus, elle doit permettre l’obtention de pièces en respectant les spécifications fonctionnelles. Une fraiseuse est une machine‐outil à enlèvement de copeaux à commande manuelle ou à commande numérique (CN) munie d’une broche tournante pouvant recevoir une fraise, outil à arêtes multiples, ainsi que d’autres outils tels que foret, barre d’alésage, taraud permettant ainsi l’exécution d’usinages très variés. Un centre d’usinage est également une machine à broche tournante, capable d’usinages similaires, mais dont le fonctionnement est automatisé grâce à une commande numérique (CN) et à un changeur automatique d’outils. Les deux types de machines présentent donc de grands points communs et c’est la raison pour laquelle ils sont traités dans la même étude. [2] La machine à commande numérique par calculateur (CNC) est une machine-outil équipée d’une commande numérique réalisée par un calculateur, elle est habile dans l’interprétation des calculs réalisés par cet organe et qui définissent la trajectoire à suivre pour l’usinage d’une pièce. L’utilisation de la machine-outil à commande numérique uploads/Industriel/ untitled-2.pdf