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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