SOUTENANCE DE PROJET CONCEPTION DE FORMES 3D AVEC UN LASER

1. ESIEE PARIS LABORATOIRES ELMI & A2SI SOUTENANCE DE PROJET CONCEPTION DE FORMES 3D AVEC UN LASER Rémi BIN Mathieu STEPHAN Lise TALBOTIER

2. PLAN LE MATERIEL L’ASSERVISSEMENT LIAISON BAS-NIVEAU HAUT NIVEAU INFORMATIQUE ET CONTROLE PAGE 2/25

3. LE MATERIEL

4. LA MAQUETTE LE MATERIEL • Principe • Un premier travail manuel • Un investissement • Des réglages précis • Un danger pour les yeux LA MAQUETTE LE MATERIEL PAGE 4/25

5. LE KIT DE DEVELOPPEMENT LE 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 PAGE 5/25 LE KIT DE DEVELOPPEMENT

6. L’ASSERVISSEMENT

7. GALVANOMETRES L’ASSERVISSEMENT • Technologie des aimants mobiles • Moment d’inertie faible • Balayage angulaire très rapide • Open-loop Galvanomètre M2 L’ASSERVISSEMENT PAGE 7/25 GALVANOMETRES

8. MODELISATION DES GALVANOMETRES L’ASSERVISSEMENT • Equations électriques • Equation mécanique • Fonction de transfert avec • Chaîne en boucle ouverte L’ASSERVISSEMENT PAGE 8/25 MODELISATION DES GALVANOMETRES

9. MODELISATION DES GALVANOMETRES L’ASSERVISSEMENT Fonction de transfert du système global: avec • Instable • Coefficient d’amortissement <1  système oscillant Diagramme de Bode de F(p) L’ASSERVISSEMENT PAGE 9/25 MODELISATIONS DES GALVANOMETRES

10. CHOIX DU CORRECTEUR L’ASSERVISSEMENT Proportionnel : + rapidité + précision - stabilité Filtre passe-bas : Coupe les hautes fréquences erreur Intégrale : + précision - stabilité + galvanomètre Dérivée : + stabilité + rapidité - amplifie bruits hautes fréquences L’ASSERVISSEMENT PAGE 10/25 CHOIX DU CORRECTEUR

11. DIMENSIONNEMENT DU CORRECTEUR L’ASSERVISSEMENT Schéma bloc du système avec correcteur Fonction de transfert du correcteur : Fonction de transfert souhaitée : L’ASSERVISSEMENT PAGE 11/25 DIMENSIONNEMENT DU CORRECTEUR

12. SCHEMA L’ASSERVISSEMENT Circuit analogique de l’asservissement L’ASSERVISSEMENT PAGE 12/25 SCHEMA

13. ESSAIS EXPERIMENETAUX L’ASSERVISSEMENT Réglages du correcteur Signal en mode XY L’ASSERVISSEMENT PAGE 13/25 ESSAIS EXPERIMENTAUX

14. LIAISON BAS-NIVEAU HAUT NIVEAU

15. INTERFACAGE DU CONVERTISSEUR ANALOGIQUE NUMERIQUE LIAISON HAUT NIVEAU – BAS NIVEAU • Pourquoi un CNA ? • Contraintes • Choix du convertisseur, interfaçage L’AD5405 • 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 • Problèmes rencontrés : • Soudures: pistes larges de 0.23mm • Temps de propagation des signaux (des astuces qui n’ont pas fonctionné) • Parasites en sortie INTERFACAGE DU CAN LIAISON BAS NIVEAU – HAUT NIVEAU PAGE 15/25

16. INTERFACAGE DU CONVERTISSEUR ANALOGIQUE NUMERIQUE LIAISON HAUT NIVEAU – BAS NIVEAU • Le schéma d’ensemble, son principe • Le résultat • Conversion courant / tension • Sortie visualisable en mode XY sur notre oscilloscope • Ce que nous n’avons pas eu le temps de faire : • Le blanking: utilisation d’une pin du GPIO pour couper le faisceau INTERFACAGE DU CAN LIAISON BAS NIVEAU – HAUT NIVEAU PAGE 16/25

17. CAPTEURS DE POSITION PARTIE 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 / ° CAPTEURS DE POSITION PARTIE ANALOGIQUE PAGE 17/25

18. CONCEPTION DES CIRCUITS IMPRIMES PARTIE ANALOGIQUE • Conception nécessitant de l’expérience • Diminution des interférences par miniaturisation des circuits • Plans de masse Merci à l’ESIEE CONCEPTION DES CIRCUITS IMPRIMES PARTIE ANALOGIQUE PAGE 18/25

19. LE CHOIX DES COMPOSANTS PARTIE ANALOGIQUE • Précision du choix des composants pour optimisation des circuits • Temps • Un coût relativement important • Prendre en compte les délais de livraison CHOIX DES COMPOSANTS PARTIE ANALOGIQUE PAGE 19/25

20. INFORMATIQUE ET CONTROLE

21. GESTION DU LASER PARTIE INFORMATIQUE ET CONTROLE • Timer, counter et temps d'exécution • Interruptions IRQ/FIQ Interruption compteur sur CMP1 VECTEUR D'INTERRUPTIONS COUNTER 1/3ms TABLE DE PRIORITE FONCTION 4 Interruption compteur INFORMATIQUE ET CONTROLE GESTION DU LASER PAGE 21/25

22. MOTEUR 3D PARTIE INFORMATIQUE ET CONTROLE • Structure de données • Opérationsmathématiques • Gestion mémoire, temps de calcul et optimisation • Vertex, Objets et Collections d'Objets • Utilisation mémoire • Gestion barycentrique • Matrices de transformation • Nombres réels • Fonctions sinusoïdales • cos / sin <math.h> • CORDIC • Tableau • Zones mémoires • .fast • .data • Droite de Bresenham • Double Buffering mémoire LCD INFORMATIQUE ET CONTROLE MOTEUR 3D PAGE 22/25

23. CONCEPTION DE FORMES 3D PARTIE INFORMATIQUE ET CONTROLE • Création de formes 3D • Algorithmes & Graphes • Conception de formes sous 3DSMAX • Exportation en fichier ASCII « .ASE » • Récupération des informations et traitement Cycle eulérien & Plus Court Chemin (DIJKSTRA) INFORMATIQUE ET CONTROLE CONCEPTION DE FORMES 3D PAGE 23/25

24. CONCLUSION

25. LE RESULTAT FINAL • Un résultat plutôt impressionnant • Alimentation pas assez puissante LE RESULTAT FINAL CONCLUSION PAGE 25/25