Pilote automatique bateau 1 - CPGE TSI GMtsi.christophe-lienard.fr/fichiers_sii_tsi/cours_td/qualification/... · 19/03/2008 SII - TSI 2 2 Présentation du système • Analyse fonctionnelle

Pilote automatique de bateauQualification du produit

19/03/2008 SII - TSI 2 2

Présentation du système• Analyse fonctionnelle externe

– Enoncé du besoin

A qui, à quoi rend-il service ? Sur qui, sur quoi agit-il ?

Dans quel but ?

Pilote automatique

Pilote du bateau Gouvernail(Safran)

Suivre le cap choisi par le pilote du bateau

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification

Présentation du système

Enoncé du besoin

Diagramme des inter acteurs

Structure dupilote automatique

Diagramme FAST

Spécification géom.

Chaîne d’énergie / Chaîne d’inform.

Contrôle sur MMT

19/03/2008 SII - TSI 2 3


FP1: Analyser la direction du bateau par rapport au référentiel de cap et au cap choisi afin d’ajuster la position du safran.FP2: Manœuvrer le safran.FC1: Puiser son énergie dans une batterie.FC2: Permettre de prendre en compte éventuellement des informations en provenance de périphériques de navigation

auxiliaires.FC3: Résister au milieu extérieur (soleil, température, embruns,…).FC4: S’intégrer au bateau.FC5: Permettre au barreur de sélectionner les divers modes de marche.FC6: Être accepté par l’équipage.FC7: Présenter des atouts économiques

FC4

Barreur

Système d’aide à la navigation

Equipage

Milieu humain

Milieu économique

Marché

Milieu technique

Batterie 12V

Autres périphériques NMEA 2000

Milieu physique

Milieu marin

Gouvernail

Coque du bateau

Référentiel de cap

FC6 FC5

FP2

FP1

FC3FC2

FC1

FC7

• Analyse fonctionnelle externe– Diagramme des inter acteurs

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

19/03/2008 SII - TSI 2 4


ACQUERIR

ALIMENTER

TRAITER ACQUERIRCOMMUNIQUER

TRAITER

ACQUERIR

CONVERTIR TRANSMETTRE

Interface de communication AP26

Compas RFC35

Capteur angulaire RF300

Calculateur AC10

Bras de mèchePilote hydraulique

DISTRIBUER

Calculateur AC10

Chaîne d’information

Chaîne d’énergie

MO

MO+VAMO: Safran non orienté par rapport au cap

MO+VA: Safran orienté en fonction du cap de consigne

Interface H/M

Réseau SimNetRéseau SimNet

Interface H/M

Champ magnétique

terrestre

Angle safran

Réseau RobNet

Ordres

Batterie 12V

Energie électrique Energie électrique distribuée

Energie mécanique (F,V)

Energie mécanique

(C, )

Cap

Orienter le safran

• Analyse fonctionnelle interne– Chaîne d’énergie - Chaîne d’information

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

19/03/2008 SII - TSI 2 5

Présentation du système• Structure du pilote automatique SIMRAD

12V

Console de communication

AP26

Unité de calcul AC10

CompasRFC35

Capteur angulaire

RF300

By-pass

Moteurcc 12V

PompeV2H40

Vérin

Bras de mèche

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

19/03/2008 SII - TSI 2 6

FP2: Manœuvrer le safran

FT6: Se connecter à la source d’énergie

FT7: Distribuer l’énergie électrique

FT9: Entraîner le safran en rotation

FT8: Convertir l’énergie électrique en énergie mécanique

Connecteur

Bras de mèche

Calculateur AC10

By-pass

Pompe V2H40

Vérin

FT82: Convertir l’énergie mécanique en énergie hydraulique

FT83: Distribuer l’énergie hydraulique

FT84: Convertir l’énergie hydraulique en énergie mécanique

FT81: Convertir l’énergie électrique en énergie mécanique Moteur cc

Présentation du système• Diagramme FAST de la fonction principale FP2

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

19/03/2008 SII - TSI 2 7

Pompe V2H40

Maquette numériquede l’ensemble pompe + moteur

Structure interne de la pompe

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

19/03/2008 SII - TSI 2 8

• Dessin d’ensemble de la pompe V2H40

Pompe V2H40

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

19/03/2008 SII - TSI 2 9

• Dessin de définition du barillet 2

Pompe V2H40

?

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

19/03/2008 SII - TSI 2 10

• Hypothèses :

Modélisation

• La modélisation ne prend en compte que les pièces suivantes :Carter 1Anneau élastique placé à l’arrière du roulement 5.Barillet 2Bagues extérieure BE et intérieure BI du roulement 5

• Les liaisons sont supposées sans jeu.• La bague extérieure est une classe cinématique à elle seule,• La bague intérieure est une classe cinématique à elle seule,• L’anneau élastique à l’arrière du roulement 5 est monté dans une gorge

réalisée dans le carter 1. L’anneau élastique est supposé complètement lié au carter.

• Graphe de liaisons partiel :1 2

BIBE

PG ( , )

PG ( , ) AP ( , )AP ( , )

R ( )

Présence de deux boucles cinématiques :• 1ère boucle : 1 - BE - 1• 2ème boucle : 1 - 2 - BI - BE – 1

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

19/03/2008 SII - TSI 2 11

• Schéma cinématique complet :

Modélisation

BE du roulement 5

BI du roulement 5

Carter 1 ( l’anneau élastique est monté dans la gorge du carter 1)

Barillet 2

Carter 1Carter 1

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

19/03/2008 SII - TSI 2 12

• Schéma cinématique de la 2ème boucle : 1 - 2 - BI - BE – 1

BE du roulement 5

BI du roulement 5

Barillet 2

Carter 1Carter 1

[ ] ( ) [ ] 0141443.64334mcp6Lijh =−=−−+++=−−= ∑ Le montage est isostatique

Au montage, l’ensemble des liaisons peut être assuré sans déformation des pièces.

Analyse du modèle

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

19/03/2008 SII - TSI 2 13

Analyse du modèle

1 - Montage du roulement BI+BE dans le carter

2 - Montage du barillet dans le carter

3 - Déplacement de BI / BE pour assurer le contact entre BI et le barillet

• Montage des pièces :

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

19/03/2008 SII - TSI 2 14

Modèle d’écartLors de la réalisation, on ne peut pas assurer une géométrie parfaite des pièces.

Modèle nominal(dessin de définition)

Modèle « Peau de pièce »(skin model)

Modèle de ce qu’on désire Modèle de ce qu’on obtient

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

19/03/2008 SII - TSI 2 15

Modèle simplifié

Modèle complet

RéelIdéal

Modèle d’écart

Hypothèses pour le modèle d’écart :• les défauts de forme sont négligés• seuls les défauts d’orientation et de position sont pris en compte

Modèle nominal Modèle « Peau de pièce »

Modèle cinématique Modèle d’écart

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

19/03/2008 SII - TSI 2 16

Modèle d’écartRoulement 5 Barillet 2

Carter 1Hypothèse : l’alésage du carter

est parfaitement cylindrique

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

19/03/2008 SII - TSI 2 17

Modèle d’écart

Roulement 5 Barillet 2

Le montage se fait sans déformation des pièces mais du déversement apparaît dans le roulement 5 !!!

Axe de BE

Axe de BI

Quelle(s) pièce(s) impose(nt) le déversement au roulement 5 ?Le roulement 5 est-il capable d’accepter ce déversement ?Le déversement a-t-il une incidence sur la durée de vie du roulement ??

Rem : Angle de rotulage = 2 x Angle de déversement

Carter 1

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

19/03/2008 SII - TSI 2 18

Quelle(s) pièce(s) impose(nt) le déversement au roulement 5 ?

Carter 1


Carter 1


Carter 1


Carter 1


Roulement 5

Barillet 2

Carter 1

Roulement 5

Barillet 2

Carter 1

Roulement 5

Barillet 2

Carter 1

Roulement 5

Barillet 2

Carter 1

Déversement

Déversement

Pas de déversement

Pas de déversement

Le déversement dépend du barillet 2 : Orientation de la face avant par rapport à

l’axe de la portée cylindrique

Etude du roulement

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

19/03/2008 SII - TSI 2 19

Etude du roulementLe roulement 5 (Désignation 6001) est-il capable d’accepter le rotulage ?

Déversement admissible :

2’ à 10’ d’angle

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

19/03/2008 SII - TSI 2 20

Le déversement a-t-il une incidence sur la durée de vie du roulement ?

Exemple :• roulement 6001 • déversement admissible maxi : 10’• déversement imposé par le barillet : 15’ (4,36.10-3 rd)

Perte de durée de vie :

≈ 15%

Etude du roulement

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

19/03/2008 SII - TSI 2 21

Quelle est l’interprétation de la spécification de perpendicularité portée sur le dessin de définition ?

Élément de référence : Surface nominalement cylindrique

Élément tolérancé : Surface nominalement plane

Référence spécifiée : Axe du cylindre associé à l’élément de

référence (critère d’association : tangence coté libre de la matière minimisant les défauts de forme)

Zone de tolérance : Espace compris entre deux plans distants

de 0,02 mm et perpendiculaires à la référence spécifiée

Condition de conformité : L’élément tolérancé doit être entièrement

compris dans la zone de tolérance.

Ici la pièce est conforme vis à vis de la

perpendicularité

Qualification

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

19/03/2008 SII - TSI 2 22

Qualification

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

19/03/2008 SII - TSI 2 23

QualificationComment peut-on contrôler la spécification à l’aide d’une Machine à Mesurer Tridimensionnelle ?

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

Structure interne d’un palpeur

Tête de palpage motorisée équipée d’un stylet étoilé

19/03/2008 SII - TSI 2 24

Qualification

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

Définitiondu besoin

OrganisationRéalisation

Qualificationpar MMT

Pièce brute

Pièce réelleconforme

Analyse

Pièce réellenon conforme

• dessin d’ensemble• dessin de définition

Pièce réelleConception

Modèles nominaux

modèle nominal modèle de peau(skin model)

modèle métrologique

≠ ≠

• Place de la qualification dans l’évolution du produit - Modèles

19/03/2008 SII - TSI 2 25

Qualification

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

Modèle nominal

Modèle de peau(skin model)

Modèle métrologique

Fabrication Palpage MMT

Conformité

Pièce idéale

Pièce réelle

Pièce selon la MMT

• Décision de conformité

?

19/03/2008 SII - TSI 2 26

Qualification

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT



Pièce réelle

Pièce selon la MMT

Palpage MMT

• Construction du modèle métrologique - Extraction d’un nuage de points du modèle peau

19/03/2008 SII - TSI 2 27

Qualification

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT



Palpage MMT

Pièce réelle

Pièce selon la MMT

Nuage de points

Association d’un élément géométrique au nuage de points

Modèle intermédiaire

• Construction du modèle métrologique - Extraction d’un nuage de points du modèle peau

19/03/2008 SII - TSI 2 28

Qualification

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

Contact bille - pièce

Rupture d’un contact électrique au niveau du capteur

Saisie des coordonnées (X,Y,Z) du centre C de la bille

Principe du palpage d’une surface

Chaque surface réelle de la pièce est représentée par un ensemble de points Ci (positions des centres bille) appelé « nuage de points ».

Les points Ci ne sont pas sur la surface réelle de la pièce !!!

Problème

19/03/2008 SII - TSI 2 29

Qualification

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

connaître le rayon de la bille du palpeur

connaître la normale au point de contact réel

Possible par étalonnage

IMPOSSIBLE !!!

connaître le sens de l’accostagePossible grâce aux règles de la MMT

Pour compenser l’erreur, il faudrait :

19/03/2008 SII - TSI 2 30

Qualification

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

Idée

Associer une surface idéale au nuage de points saisis Ci selonun critère

Associer un point mesuré Mi à chaque point saisi Ci par décalagedu rayon r de la bille

Définir la normale à la surface idéale passant par Ci

inr

in.rOCiOMir

−=

Associer la nouvelle surface idéaleà la surface réelle

r : rayon de la bille

Construction du modèle métrologique surface par surface

surface idéale associéeaux points saisis Ci

point mesuré

Mi

M1

M2 M3

Mn

surface idéale associée à la surface réelle

inr

19/03/2008 SII - TSI 2 31

Qualification

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

repéré par son centre (coordonnée X,Y,Z) et son rayonSPHSphère

repéré par son axe (droite ) et son angle au sommetCOCône

repéré par son axe (droite ) et son rayonCYLCylindre

repéré par son centre et son rayon (un cercle doit obligatoirement être projetédans un plan)CERCercle

repéré par un point et un vecteur unitaire normal au planPLPlan

repérée par un point (coordonnées X,Y,Z) et un vecteur directeur (une droite doit obligatoirement être projetée dans un plan)DRDroite

repéré par ses coordonnées X,Y,ZPTPoint

Mesure d’éléments géométriques

• entre deux éléments de type point (PT, CER, SPH)• entre un élément de type point (PT, CER, SPH) et élément de type droite (DR, CYL, CO)• entre un élément de type point (PT, CER, SPH) et un plan

Distance

• entre deux éléments de type droite (DR, CYL, CO)• entre un élément de type droite (DR, CYL, CO) et un plan• entre deux plans

Angle

Calcul de positions relatives

• Possibilités du logiciel de calcul

19/03/2008 SII - TSI 2 32

• parallèle à un élément de type droite (DR, CYL, CO) mesuré ou construit & dans un plan construit ou mesuré & à une distance x donnéeDR parallèle à DR

• perpendiculaire à un plan mesuré ou construit & passant par un élément de type point (PT, CER, SPH) mesuré ou construitDR perpendiculaire à PL

• perpendiculaire à un élément de type droite (DR, CYL, CO) mesuré ou construit & passant par un élément de type point (PT, CER, SPH) mesuré ou construit & dans un plan construit ou mesuré

DR perpendiculaire à DR

•à partir d’un élément de type droite (DR, CYL, CO) construit ou mesuréprojetée

• passant par n éléments de type point (PT, CER, SPH) construits ou mesurés• par l’intersection de deux plans

construite

Droite

• par ses coordonnées cartésiennes ou polaires• par l’intersection d’éléments de type droite (DR, CYL, CO) ou entre un élément de type droite et plan

construit

• sur un élément de type droite (DR, CYL, CO) ou un plan• à partir d’un élément de type point

projeté

• entre deux éléments de type point (PT, CER, SPH)médian

Point

Construction d’éléments géométriques

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT


Qualification

19/03/2008 SII - TSI 2 33

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

• à partir de n éléments de type point (PT, CER, SPH) mesurés ou construitsconstruiteSphère

• à partir de n éléments de type point (PT, CER, SPH) mesurés ou construitsconstruitCône

• à partir de n éléments de type point (PT, CER, SPH) mesurés ou construitsconstruitCylindre

• passant par n éléments de type point soit tous construits soit tous mesurés ET projetés dans un plan construit ou mesuré• par intersection d’un plan et d’un cône à une distance x du sommet du cône (le plan doit être perpendiculaire à l’axe du cône)

construitCercle

• parallèle à un plan construit ou mesuré & à une distance x donnéePL parallèle à PL

• perpendiculaire à un plan construit ou mesuré & passant par un élément de type droite (DR, CYL, CO) mesuré ou construitPL perpendiculaire à PL

• passant par n éléments de type point (PT, CER, SPH) construits ou mesurésconstruit

Plan

Construction d’éléments géométriques


Qualification

19/03/2008 SII - TSI 2 34

Qualification

Pompe V2H40

Modélisation

Analyse du modèle

Modèle d’écart

Etude du roulement

Qualification


Enoncé du besoin



Diagramme FAST



Contrôle sur MMT

• Préparation du travail – Elaboration de la gamme de mesurage

Cylindre CYL 1 (8 points)

Points PT1 à PT8

Projection de PT1 à PT8sur axe CYL1 : PT 11 à PT18

Dist (PT 1i ; PT 1j)

Conformité : Max Dist (PT 1i ; PT 1j) < 0,02

CYL 1

PT i

PT j

PT 1i

PT 1j

Documents

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