Le parking intelligent et automatisé

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Comment réaliser une maquette de parking autonome et adaptable ?

Cliquez sur le titre pour voir: Vidéo du compte rendu du projet.

Le choix du projet

Nous sommes deux étudiants à Polytech Angers, Ahmad IBRAHIM et Hakim BOUKDAIR. Nous avions pour but de réaliser un projet tout au long du 2ème semestre, en 100 heures de cours, de 2ème année à Polytech, ce projet validera ou non notre année. Nous avions le choix entre plusieurs projets mais celui-ci est celui qui nous as le plus intéressé car il alliait du codage, de l’électronique et de la réalisation 3D.

photo du parking obtenu

photo du parking obtenu

Le but du projet

Le projet consiste à réaliser un parking qui soit autonome et qui soit adaptable à taille réelle. Il faut que l’on puisse afficher le nombre de places disponibles et réussir à faire payer chaque voiture s’étant garé dans le parking en fonction du temps resté. La maquette réalisée devra être réutilisable par d’autres personnes et être autonome.

Modélisation de notre parking vue de face

Modélisation de notre parking vue de face

 

Les différents logiciels

– Tinkercad : C’est un logiciel de modélisation 3D qui permet aussi de pouvoir coder en Arduino et de modéliser les différents circuits pour voir si les codes marchent. Ce logiciel nous as permit de pouvoir modéliser en 3D notre parking et de tester tous nos codes avant de les transférer sur la carte Méga. Le grand défaut de ce logiciel c’est qu’il n’était pas assez précis en termes de CAO pour pouvoir ensuite imprimer certaines pièces tel que les barrières ou les escaliers.

Modélisation de notre parking vu de derrière

Modélisation de notre parking vu de derrière

– On Shape : On Shape est un logiciel de modélisation en CAO qui permet de créer des pièces en 3D pour ensuite les imprimer pour notre parking. Nous en avons eu besoin pour faire les deux escaliers, les deux barrières, les deux bras moteur, l’ascenseur et le boitier pour cacher l’électronique.

Escalier réaliser en CAO sur On Shape

Escalier réaliser en CAO sur On Shape

– Arduino ide : C’est un éditeur de code qui permet d’envoyer plusieurs programmes sur une carte Arduino à travers un port USB. Ces cartes sont électroniques, elles sont composées d’un microcontrôleur, d’un port USB et de connecteurs d’entrés et de sortie. On peut programmer en C ou en C++ et il y a des fonctions à disposition pour lire des entrées et écrire sur des sorties. A partir d’une carte, nous pouvons gérer des moteurs, des capteurs, des systèmes d’affichage, … Dans notre cas cela permettra de coder tout le système de notre parking avec tous ces différents composants.

Code Arduino, ici pour faire fonctionner un afficheur à 7 segments

Code Arduino, ici pour faire fonctionner un afficheur à 7 segments

 

Ce que l’on a appris

– Nous avons tout d’abord appris à utiliser les différents logiciels. Nous ne connaissions ni Arduino, ni On Shape. Cela nous a permis de coder sur Arduino et de savoir créer un circuit électronique à partir de la carte. Avec On Shape nous avons appris à maitriser le CAO et savoir créer des pièces à imprimer en 3D.

– De plus nous savons maintenant passer des commandes, savoir chercher les références, gérer un budget et surtout rectifier quand il y a un problème. Ce qui sera utile pour nos futurs projets. C’était notre premier grand projet, sur une aussi longue durée, il a fallu savoir gérer le temps et les différentes tâches.

Exemple de pièce à commander, en gardant la référence

Exemple de pièce à commander, en gardant la référence

– Ensuite nous maitrisons le fait de bien travailler à deux, de savoir mettre ses idées en communs, se répartir les tâches en fonction du niveau de l’un et de l’autre. Aussi le fait devoir s’imposer un planning et de devoir le respecter fût une partie compliquer, ce n’était pas dans nos habitudes. Nous avons, par la même occasion, su prendre en compte les remarques de notre professeur référant pour pouvoir rendre notre projet le plus performant possible.

Notre planning simplifié du projet à respecter

Notre planning simplifié du projet à respecter

– Enfin, nous possédions des contraintes pour réaliser ce parking que nous avons respectés. Tout d’abord le temps, comme dit précédemment, mais encore la contrainte pour la taille car il devait être adaptable à taille réelle, soit avoir une échelle pour faire la conversion facilement. De plus il y a des normes au niveau du parking qu’il faut respecter pour la taille des places handicapés par exemple. Toutes les contraintes n’ont pas pu être respectées du fait qu’il manquait déjà des pièces 3D, au niveau du codage nous n’avons pas réussis à rendre le parking payant comme voulu et pour finir le traçage du parking n’est pas aussi esthétique que nous le souhaitions.

Place parking normé pour handicapé, https://www.bms-sols.com/marquage-sol-parking-regles/

Place parking normé pour handicapé, https://www.bms-sols.com/marquage-sol-parking-regles/

 

 

Création d’un boîtier de commande pour robot Dobot Magician

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Bonjour à tous, je suis étudiant en deuxième année à Polytech Angers et mon projet de fin d’année a été de construire un boîtier de commande pour le robot Dobot Magician. Le boîtier a pour but d’être utilisé pour les travaux pratiques des étudiants de SAGI (Systèmes Automatisés et Génie Informatique). J’ai pour cela déjà à disposition un boîtier métallique vide, des interrupteurs et des LED.

Photo du robot Dobot Magician

Robot Dobot Magician

Communication avec le robot :
On peut connecter le robot à un ordinateur via un câble USB. Le constructeur fournit un logiciel « Dobot Studio » qui permet de programmer en python, les librairies (morceaux de code fournis par le constructeur) sont déjà installées et on peut faire bouger notre robot.

Le robot possède plusieurs connecteurs à l’arrière, certaines broches de ces connecteurs peuvent être utilisées pour envoyer du courant (peut allumer une LED) et d’autres mesurent si il y a du courant (sers d’interrupteurs).

Photo montrant les connecteurs du robot Dobot Magician

Connecteurs Dobot Magician

Les montages suivants permettent respectivement d’allumer une LED et de détecter l’état d’un interrupteur.

Schéma électrique du branchement d'une diode

Branchement diode

Schéma électrique du branchement d'un interrupteur

Branchement interrupteur

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Construction du boîtier :
Le boîtier possède 4 interrupteurs et 5 LED. Pour les placer sur le boîtier j’ai percé les trous à la perceuse. Les interrupteurs tiennent au boîtier grâce à des écrous, les LED tiennent grâce à des supports en plastique. A l’arrière du boîtier il a fallu faire un trou rectangulaire, fait à la Dremel, pour faire passer le cable.
Les composants sont soudés à l’intérieur sur une plaque de soudure qui est elle-même collée à la glue dans le boîtier.

Vue de dessus du boîtier de commande

Boîtier de commande

Programme de démonstration :
Pour montrer comment fonctionne le boîtier et comment il peut être utilisé j’ai fait un programme de démonstration.

Diagramme fonctionnement du programme de démonstration

Diagramme fonctionnement du programme de démonstration

– Déclaration des variables : Initialise toutes ces variables, c’est ici qu’on déclare quelles broches sont des LED et quelles broches sont des interrupteurs.
– « Home » + allumage LED : Le robot lance une routine qui lui permet de bien placer son système de coordonnées. Pendant ce temps on allume les LED pour vérifier qu’elles fonctionnent.
– Récupération de l’état des interrupteurs : Stocke la valeur de chaque interrupteur dans une liste pour l’utiliser plus tard.
– Déplacement + Changement des paramètres : On fait faire ce que l’on veut au robot. Ici on déplace le robot entre plusieurs points et on change la manière dont il se déplace
– Changement d’état des LED : Allume ou éteint les LED si besoin

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Démonstration :

Conclusion :
Le boîtier fonctionne, même si il reste encore beaucoup de choses à améliorer, notamment le câblage au robot qui est pour l’instant trop complexe pour être utilisé en TP. Ce projet m’a permis de me familiariser avec l’électronique et j’ai beaucoup apprécié programmer le robot.

Merci à Jean Louis Boimond, mon professeur référent qui m’a guidé durant ce projet, et à Franck Mercier pour m’avoir appris à souder.

Conception, modélisation, réalisation et commande d’un système mécatronique : Robot Diwheel

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par Jad THALAL, Guillaume TREMBLIER, Hugo LE GUILLOUS

Bonjour à tous!

Nous sommes trois étudiants en 2ème année du cycle préparatoire d’ingénieur à Polytech Angers. Dans le cadre de notre formation, nous avons été amenés à réaliser un projet tutoré liant plusieurs domaines (mécanique, capteurs, informatique, modélisation d’un système, automatique…).

photo3

La grande source d’inspiration de ce projet se trouve dans le modèle EDWARD (Electric Diwheel With Active Rotation Damping), il s’agit d’un projet de l’université d’Adélaïde consistant en un Diwheel grandeur nature capable d’embarquer un humain.

le modèle EDWARD

Le modèle EDWARD

Ce projet consistait en la modélisation puis la réalisation d’un robot Diwheel télécommandable par wiimote et automatisé afin de s’auto-balancer. En effet, la structure du robot, avec ses deux grandes roues, a la fâcheuse tendance de se pencher d’une manière trop importante lors des accélérations et des décélérations.

  • Modélisation et représentation du système

    • La première partie du projet a consisté à représenter notre robot Diwheel en un système mécatronique composé de deux parties : les roues et le corps du Robot. En effet, le corps du Diwheel peut être représenté comme un pendule de masse m qui oscille d’un certain angle dû à l’accélérations des roues.

    Représentation du système étudié

    Représentation du système étudié

    À la suite de plusieurs calculs de vitesses, d’énergies cinétiques, d’énergies potentielles et en passant par des équations de Lagrange, qui sont détaillés dans le rapport du projet Diwheel, on a réussi à modéliser par représentation d’états notre Diwheel en utilisant un système à temps continu de type CLSS. Notre système est un système d’ordre 4.
    Cependant, comme on pouvait si attendre, le système en boucle ouverte n’est pas stable, ce qui nous contraint à établir un asservissement du système et ainsi avoir un système en boucle fermé.
    Pour ce faire on a utilisé le logiciel Scilab:

    Système en boucle fermé (Xcos Scilab)

    Système en boucle fermé (Xcos Scilab)

  • Récolte des données/capteur

    • Nous avons par la suite réalisé une expérience pour pouvoir récolter les données de l’angle de balancement de notre Diwheel à l’aide de l’application Lego Mindstorms et du capteur gyroscopique. Dans le but de reproduire le balancement de notre robot en simulation.

    Programme sur Lego Mindstorms pour la récolte des données

    Programme sur Lego Mindstorms pour la récolte des données

    Angle de balancement du Diwheel

    Angle de balancement du Diwheel


    De cette expérience on en conclut que l’angle maximal d’inclinaison et d’environ 40 degrés et qu’au bout de 5s le Diwheel se stabilise et arrête d’osciller.

  • Controle du Robot

    • Cette partie consistait à contrôler le Diwheel avec une Wiimote. Nous nous sommes donc penchés sur plusieurs pistes. Dans un premier temps nous avons essayé de connecter la wiimote directement à l’EV3. Pour ceci nous sommes allés dans les paramètres Bluetooth de l’appareil. La Wiimote était bien détectée par l’EV3 mais lors de l’appairage impossible de connecter les deux ensembles car nous revenions en permanence sur le menu d’appairage. Nous avons tenté aussi de faire un relais avec l’ordinateur, c’est-à-dire que les informations de la Wiimote seraient envoyées à l’ordinateur, et l’ordinateur à son tour les enverrait au Diwheel. Nous avons trouvé des exemples de ce type sur internet et nous avons donc installé Visual Studio Code afin d’envoyer des informations en python à l’EV3 mais nous n’avons pas réussi à envoyer les informations.

    Nous avons quand même pu contrôler le Diwheel à l’aide de nos smartphones, grâce à l’application LEGO MINDSTORMS Commander disponible dans le play store.

  • Conclusion

    • Le résultat final est conforme au cahier des charges car nous avons obtenu dans la forme un prototype capable d’effectuer les actions du cahier des charges. Cependant nous avons eu de gros problèmes avec la partie Scilab ainsi que la partie connectivité ce qui ne nous a pas permis de remplir le cahier des charges en entier. Pour des futurs projets nous pourrions améliorer nos méthodes de travail afin de travailler plus efficacement. Mais les clés qui nous ont manqué pour terminer ce projet sont les connaissances. Tant en programmation qu’en automatique, il est certain qu’avec un bagage plus important nous aurions pu venir à bout de ce projet.

    Virtual Shopping

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    Bonjour à tous et toutes !

    Nous sommes Maria et Solène, deux étudiantes en PeiP 2 A à Polytech Angers et nous allons vous présenter le projet de conception réalisé durant notre 4ième semestre d’études.

    Nous avons choisi de nous diriger vers la réalité virtuelle. Notre projet s’appelle Virtual Shopping : un magasin 3D dans lequel on peut faire ses courses. Ce projet s’inscrit dans une démarche d’amélioration de la prise en charge des personnes atteintes d’Alzheimer : ces dernières peuvent utiliser les technologies de réalité virtuelle pour réapprendre certains gestes du quotidien avant de les appliquer dans la vie réelle. Ce sujet d’étude a aussi pour but d’analyser les préférences des consommateurs : des personnes feront leurs courses dans ce magasin et devront choisir entre deux packagings différents. Ceci servirait à améliorer le visuel des produits.

    Avant de commencer le projet

    Pour commencer le projet, on nous a fourni un magasin complet déjà élaboré par une entreprise et acheté par l’école une trentaine d’euros. Nous n’avons pas eu besoin de le construire ni de faire les produits nous-même. Cependant il n’y avait dans ce magasin aucun programme pour faire une quelconque action : marcher, faire avancer le caddie, prendre des produits, etc.

    Nous avons d’abord dû nous familiariser avec le logiciel Unity 3D. Pour cela, nous avons pris les cours et TP de M. Richard afin d’apprendre comment gérer la lumière, les fonctionnalités que l’on peut appliquer aux objets ou encore intégrer des programmes dans le jeu.

    Allure du logiciel et du magasin :
    [Note : Au début du projet, il n’y avait pas les avatars ni de menu dans le jeu]
    Projet rogné

    Se déplacer

    La première étape du projet a été d’ajouter une fonctionnalité de déplacement. Pour cela, il faut mettre la caméra du jeu ( = nos yeux) en enfant du caddie. Ainsi, dès que le caddie avance ou tourne, nos yeux en font de même, ce qui donne la sensation que nous déplaçons le caddie. Enfin, il faut ajouter des lignes de code en C# sur le caddie pour permettre le déplacement avec les flèches du clavier.

    code1
    code2

    Un autre programme a aussi été ajouté sur la caméra afin de pouvoir tourner la tête en déplaçant le curseur de la souris.

    Prendre les produits

    Pour la suite du projet, nous nous sommes concentrées seulement sur le rayon avant milieu du magasin car il faut appliquer des scripts ( =programmes) sur chaque produit du magasin. Or il y en a pour des centaines voire des milliers de produits différents.

    Afin d’exploiter les produits dans une utilisation future, nous avons fait des scripts pour chaque produit différent donnant son prix. Puis nous avons réussi à programmer l’action d’attirer le produit à nous lorsque l’on clique droit dessus. Si le clic est prolongé, le produit tournera afin que nous puissions voir s’il correspond à celui mentionné sur la liste des courses. S’il correspond, il tombera dans le caddie dès que l’on lâchera le clic droit. S’il ne correspond pas, on peut le remettre à sa place en appuyant sur la touche P ( =Poser). Chaque produit ajouté dans le caddie fera augmenter le prix total des courses.

    Afficher la trajectoire

    Puisque le projet peut potentiellement servir à aider les personnes atteintes d’Alzheimer, il est judicieux de pouvoir enregistrer la trajectoire sur le logiciel afin de l’analyser à posteriori : la personne peut très bien avoir fini ses courses et pris les bons produits mais avoir eu des déplacements bien trop compliqués et superflus pour être jugée apte à faire ses courses seule de manière efficace.
    Nous avons décidé d’afficher le tracé des déplacements dans le magasin en appuyant sur la barre espace du clavier.
    Trajectoire rognée

    Afficher le menu

    Pour finaliser le projet, nous avons élaboré un menu avec le titre du projet et deux boutons.
    Un bouton pour commencer le jeu et un bouton pour le quitter. Ces boutons deviennent gris clair lorsque l’on passe le curseur dessus afin de signifier au joueur qu’il s’apprête à cliquer sur tel ou tel bouton. Ils deviennent blancs une fois cliqués en attendant le chargement de l’action qu’ils sont censés effectuer ( notamment le bouton play qui peut être assez long).
    Menu rogné

    Créer une liste des produits

    Comme dit précédemment, ce projet servira aussi à tester différents packagings. Pour optimiser le développement de cette démarche qui se fera plus tard, on nous a demandé de faire un tableau Excel listant tous les produits avec une photo, un prix cohérent et leur référence Unity.
    Pour optimiser la lecture de ce tableau, nous avons classé les produits selon leur type : Boissons et liquides, Bonbons et gâteaux, Conserves, Fruits légumes patates, Viande poisson oeufs, Surgelés, Produits laitiers, Hygiène, Jouets et jeux, Livres et enfin Divers. La liste des produits se présente comme ceci :
    excel

    Conclusion

    Ce projet nous a permis d’explorer le monde des jeux vidéo et de la réalité virtuelle. Nous avons découvert la programmation orientée objet. Nous avons pu exercer nos compétences de communication, de programmation et de compréhension d’un logiciel au premier abord pas si simple. Le résultat final est conforme avec le cahier des charges car il répond aux objectifs énoncés.

    Plusieurs améliorations sont cependant à prévoir.
    – Nous avons un problème avec l’affichage du menu. En effet notre jeu ne fonctionne pas avec le menu (lorsque l’on appuie sur le bouton Play, des erreurs se lancent), donc il serait possible de l’améliorer avec un menu qui fonctionne. (notre menu fonctionnait mais à cause d’une erreur que l’on n’a pas réussi à régler, il ne marche plus)
    -Il serait aussi intéressant de programmer un générateur de liste de courses aléatoire afin qu’aucune personne extérieure ne soit obligée de l’établir.
    – Afficher le prix total des aliments dans le caddie au cours de la partie serait un plus.

    Il faut également noter que les touches utilisées sur ordi devront être changées pour une utilisation sur manettes et casque de réalité virtuelle.

    Modélisation mathématique et simulation numérique de la phyllotaxie

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    Bonjour à toutes et à tous,

    Nous sommes Théo TROUILLARD et Adrien FRAT, deux étudiants en deuxième année de cycle préparatoire à Polytech Angers. Lors du semestre quatre de notre formation, nous avons réalisé un projet de conception qui avait pour intitulé “Modélisation mathématique et simulation numérique de la phyllotaxie”. Lors de ce projet, nos professeurs référents ont été Madame Laetitia PEREZ et Monsieur Laurent AUTRIQUE.

  • Qu’est-ce que la phyllotaxie ?

    • Le mot phyllotaxie vient du grec et il désigne l’arrangement des feuilles ou des fruits d’un être végétal. Ces arrangements sont multiples et ce phénomène permet donc une grande diversité des végétaux dans la nature. En effet, il existe différents types de phyllotaxie et chacun est caractérisé par le nombre de feuilles par nœud d’une plante et par l’angle de divergence entre ces feuilles.

    Par exemple, sur cette photo de camérisier à balais, on voit très bien qu’il y a deux feuilles par noeud et que ces deux feuilles sont séparées par un angle de divergence de 180° :

    Photo de camérisier à balais

    Image 1 : Photo de camérisier à balais

  • L’objectif de ce projet

    • L’objectif de ce projet était de proposer une ou plusieurs simulations de ces arrangements à l’aide d’un outil informatique afin de simuler le développement de certaines plantes.

  • Les différentes étapes du projet

    • Notre projet s’est divisé en quatre grandes étapes.

    D’abord, une phase de documentation où nous avons pu appréhender le sujet en nous renseignant grâce à différents supports sur ce qu’était la phyllotaxie.

    Puis, il y a eu une phase d’étude. Dans cette phase, nous nous sommes intéressés plus particulièrement aux différents types de phyllotaxie et à leurs modèles mathématiques, c’est-à-dire à la façon dont on pouvait définir chaque type de phyllotaxie. Nous avons identifié cinq types principaux de phyllotaxie :

    –spiralée : une feuille par nœud et deux feuilles successives séparées par un angle de divergence de 137,5°
    –alternée distique : une feuille par nœud et deux feuilles successives séparées par un angle de divergence de 180°
    –opposée distique : deux feuilles par nœud séparées par un angle de 180°
    –opposée décussée : deux feuilles par nœud séparées par un angle de 180° et les feuilles de deux nœuds successifs sont divergentes de 90°
    –verticillée : plusieurs feuilles par nœud (plus de 3)

    Ensuite est venu le moment de réaliser nos simulations. Pour cela, nous avons utilisé le logiciel Scilab. Nous avons retenu seulement quatre types de phyllotaxie (les quatre premières citées précédemment).

    Enfin, la dernière phase de notre projet concernait la rédaction de notre rapport.

  • Travail réalisé – Modèles Mathématiques et Simulations

    • Comme dit précédemment, avant de mettre en œuvre les simulations sur Scilab, nous avons d’abord étudié les modèles mathématiques. Pour nous aider, nous avons réalisé des schémas pour chaque type de phyllotaxie. Pendant notre étude, nous avons vu que nous avions la possibilité de travailler avec des coordonnées polaires car chaque point est défini selon un angle et une distance au centre.

    Schéma représentant la phyllotaxie alternée distique

    Image 2 : Schéma représentant la phyllotaxie alternée distique


    Schéma représentant la phyllotaxie opposée décussée

    Image 3 : Schéma représentant la phyllotaxie opposée décussée

































    A partir de ces schémas, nous avons essayé de déterminer des algorithmes pour chaque cas de phyllotaxie. Puis, nous avons adapté ces algorithmes pour les retranscrire dans Scilab.

    Ainsi, nous avons réalisé 4 simulations différentes (exemple dans le prochain paragraphe) que nous avons réunies à l’aide d’une interface graphique.

  • Exemple : Phyllotaxie Spiralée

    • Prenons comme exemple la phyllotaxie spiralée (rappel : une feuille par nœud, deux feuilles successives séparées par un angle de divergence de 137,5°) dont voici le schéma que nous avons fait :

    Image 4 : Schéma représentant la phyllotaxie spiralée

    Image 4 : Schéma représentant la phyllotaxie spiralée

    On voit que pour chaque feuille (une feuille étant représentée par un point vert) l’angle va évoluer et la distance au centre va augmenter. On va donc raisonner avec une boucle itérative.

    On commence par initialiser un incrément à 0 (Exemple: n = 0)

    Puis commence notre boucle qui va de n au nombre d’itérations souhaité.

    Pour chaque itération, on peut définir ou redéfinir :
    -un angle phi = n * 137,5 (rotation dans le sens anti-horaire de 137,5° à chaque itération)
    -une distance au centre r au centre qui est égale à n (plus l’incrément va augmenter plus la distance au centre va aussi augmenter)
    -notre point (x,y) en passant des coordonnées polaires aux coordonnées cartésiennes

    Enfin, on termine la boucle en augmentant l’incrément (n+1).

    On peut retranscrire cet algorithme sous Scilab en ajoutant dans la boucle l’affichage de chaque point sur un graphique.

    Nous obtenons le résultat graphique suivant :

    Résultat graphique de notre simulation pour la phyllotaxie spiralée

    Image 5 : Résultat graphique de notre simulation pour la phyllotaxie spiralée

  • Conclusion

    • Nous avons donc réussi à établir quatre simulations différentes que nous avons réunies dans une interface graphique avec Scilab. Pour cela, nous avons utilisé le module GUI Builder de Scilab. Nous sommes fiers du résultat final mais nous sommes conscients qu’il peut être amélioré (ajout de couleurs, simulation en 3D,…). De plus, ce projet nous a permis de réinvestir et/ou d’acquérir de nouvelles connaissances et de travailler en groupe, ce qui est un aspect important du métier d’ingénieur..

    Aperçu de notre interface graphique

    Image 6 : Aperçu de notre interface graphique

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    Image 1 : image prise sur un blog botanique (http://www.annie-claude-bolomier.fr)
    Image 2,3 et 4 : schémas réalisés avec le logiciel draw.u-angers.fr
    Image 5 et 6 : obtenues avec nos codes Scilab

    Conception et réalisation d’un banc d’essai pour la mesure de la performance de l’isolation thermique des bâtiments

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    Bonjour à toutes et à tous,

    Vous vous êtes sûrement déjà demandé qu’elle est l’isolation la plus efficace pour conserver la chaleur au sein d’une pièce. Notre projet va vous aider à avoir une réponse à cette question !

    Nous sommes deux étudiantes de 2ème année du PEIP : Célia Benmansour et Camille Busnel. Notre projet consiste à réaliser un banc d’essai thermique.

    Objectif du projet

    L’objectif de notre projet est d’évaluer la performance énergétique de parois constituées de différents matériaux afin de trouver laquelle est la plus efficace. Le banc d’essai représente une pièce simple avec une fenêtre en double vitrage et un radiateur qui est assuré par une lampe à incandescence. Le mur de devant est amovible afin de tester différentes configurations d’isolation.

    Ce banc d’essai est très bien isolé thermiquement pour que les mesures réalisées ne soient influencées que par le mur amovible et par la fenêtre. Nous avons automatisé la prise des données grâce à un enregistreur autonome de la technologie Arduino et en intégrant une sonde ce qui permet une mesure en continue de la température.

    Modélisation du banc d’essai sur Revit

    Pour commencer nous avons modélisé notre banc d’essai sur le logiciel de conception de bâtiment Revit. Les murs fixes de notre maquette sur Revit étaient composés de PVC expansé de 19 mm d’épaisseur avec une isolation en carton mousse de 10 mm d’épaisseur. Nous avons ensuite créé des murs en différents matériaux (bois, brique, ciment), avec et sans isolant, pour la paroi amovible en respectant les critères suivant :

    Critères techniques des matériaux

    Critères techniques des matériaux

    Modélisation du banc d'essai sur Revit

    Modélisation du banc d’essai sur Revit

    Modélisation sur Solidworks

    Après avoir passé commande pour le matériel nécessaire nous avons modélisé nos pièces en PVC (qui avaient finalement une épaisseur de 8mm suite à la commande) sur Solidworks. Cette modélisation avait pour but d’usiner ces pièces complexes à l’aide du CharlyRobot. En effet nous avons choisi une géométrie de pièces qui permettait de les emboîter afin de minimiser l’utilisation de colle mais également d’assurer un meilleur maintien de l’ensemble.

    Modélisation des pièces en PVC sur Solidworks

    Modélisation des pièces en PVC sur Solidworks

    Création du banc d’essai

    Suite à un problème de matériel nous avons finalement remplacé le PVC par du bois OSB qui a une épaisseur de 16mm. Nous avons conservé les plans d’origine en s’adaptant à l’épaisseur du bois.

    Pièces pour les murs fixes du banc d'essai

    Pièces pour les murs fixes du banc d’essai

    Nous avons ensuite fixé les rainures pour la fenêtre, les butés pour les murs amovibles ainsi que l’isolant en polystyrène en laissant une ouverture pour la sonde de température et pour la lampe chauffante.

    Banc d'essai monté

    Banc d’essai monté

    Nous avons découpé différents murs amovibles (deux en bois et un en polystyrène) afin de tester différentes configurations.

    Pour finir nous avons effectué les mesures de températures grâce au montage Arduino suivant :

    Montage Arduino

    Montage Arduino

    Nous avons utilisé un relais pour permettre l’ouverture et la fermeture du circuit électrique et donc gérer l’allumage de la lampe chauffante. Le temps de chauffe grâce à la lampe était de 2 minutes et nous avons ensuite mesuré la température à l’intérieur de la pièce pendant 10 minutes.

    Résultats obtenus

    Pour notre projet nous avons testé les six configurations suivantes :

    Les différentes configurations du mur amovible

    Les différentes configurations du mur amovible

    On obtient les changements de température suivants :

    Température en fonction du temps à l'intérieur du banc d'essai

    Température en fonction du temps à l’intérieur du banc d’essai

    On remarque que les meilleurs résultats sont obtenus pour les configurations 1 et 3. L’air et le polystyrène sont donc de bons isolants. De plus on peut souligner le fait que dans le cas de la configuration 2, la température chute plus rapidement que dans le cas de la configuration 1. Ceci montre l’importance du double vitrage qui est un meilleur isolant que le simple vitrage grâce notamment à la couche d’air présente entre les deux parois en verre.

    Interprétation des résultats obtenus

    Les résultats obtenus sont cohérents avec les propriétés thermiques des matériaux utilisés. En effet, l’air possède une conductivité thermique de 0.025W/m.K à 20°C tandis que celle du polystyrène est de 0.05W/m.K et celle du bois de 0.2W/m.K. Ceci était anticipable car on sait que plus la conductivité thermique d’un matériau est élevée, moins il est isolant.

    Améliorations possibles

    Le banc d’essai que nous avons construit est un prototype et nécessiterait certaines améliorations. Notamment au niveau des matériaux utilisés et des moyens de construction qui ne permettent pas dans notre cas une optimisation de l’isolation. Beaucoup de déperditions thermiques se font au niveau des murs fixes du banc d’essai. En cause, la création manuelle du banc d’essai moins précise qu’une machine. On se retrouve alors avec des pièces qui s’emboîtent plus ou moins bien avec des écarts parfois non voulus.

    On pourrait également mesurer les variations de températures avec davantage de murs amovibles (en brique…) afin de tester de plus nombreuses combinaisons. Ceci permettrait d’essayer un maximum de possibilités afin de trouver la véritable meilleure combinaison.

    Ce que ce projet nous a apporté

    Ce projet a été très enrichissant. Il nous a permis de découvrir et de manipuler des logiciels qui nous seront utiles pour la suite de nos études. De plus, ce travail de groupe sur une longue période nous a permis d’apprendre à nous écouter, à déléguer et à communiquer. Le travail de groupe a permis un échange toujours très bénéfique dans la gestion du projet. La communication était un point clé pour mener à bien ce projet.

    Enfin les nombreux imprévus et complications nous ont obligées à améliorer nos capacités d’adaptations. En effet après avoir été confrontées à de nombreux problèmes nous avons dû réagir rapidement afin de ne pas perdre davantage de temps.

    Merci pour votre lecture, nous espérons que cet article vous à plu !

    Bibliographie/Sitographie

    Christelle Abis, Stéphane Jean, Laurent Bimont, & Dominique Sauzeau (Éds.). (2014, février). Isolation thermique Banc d’essai.
    Disponible sur : http://www.a4telechargement.fr/BE-THERM/D2-THERM-A-Dossier-Lycee-PDF-fev2014.pdf

    Voiture à ressort

    Publié le par

    Bonjour et bienvenue sur ce blog !
    Nous sommes 2 étudiants à poyltech Angers en 2ème année de cycle préparatoire : Thomas Réveillère et Jonathan Voisin.
    Lors de ce blog nous allons vous expliquer ce qu’on a réalisé lors de notre projet de conception d’une voiture avec un ressort spiral.

    Introduction du projet :
    Le projet consiste à réaliser une voiture avec un ressort à spiral pour moteur. Cette voiture doit également pouvoir concourir à “Course en cours” qui est normalement destiné aux collégiens et lycéens mais ce concours cherche également à s’ouvrir aux étudiants de l’enseignement supérieur. Notre véhicule devait par conséquent respecter le règlement du concours et le cahier des charges qui se trouve à la page 25.

    Etapes à réaliser :
    Fabriquer une voiture ne se fait pas comme en un claquement de doigts, il existe des étapes avant la fabrication. C’est pourquoi nous devions avant tout réaliser des calculs qui nous ont permis d’optimiser le véhicule. Une fois ces calculs effectuer nous pouvions alors nous lancer dans un développement complet de la voiture, tout d’abord en CAO puis finalement en commandant et assemblant les pièces que nous avons choisi.

    La recherche et les études :
    Ce projet commence par des recherches afin de mieux comprendre le fonctionnement d’un ressort en spiral et on s’est rendu compte que cela n’était pas si facile que ça. Il y a en effet plusieurs paramètres à prendre en compte. En plus de cela nous devions prendre en compte les contraintes énergétiques telle :

  • La force de résistance au roulement
  • La force de résistance aérodynamique
  • La force nécessaire pour monter une pente

    • Tous ces calculs sont inclus dans ce Excel où l’on a également fait nos tests en modifiant différentes valeurs facilement modifiable.
    Mais pour faire ces calculs il nous fallait une base du châssis, c’est à dire avoir une idée de ce à quoi va ressembler la châssis à la fin.

    A gauche un crochet pour retenir le moteur à ressort A droite une idée générale du châssis

    A gauche un crochet pour retenir le moteur à ressort
    A droite une idée générale du châssis

    On remarque à gauche sur le dessin un crochet, ce crochet sert à retenir le ressort pour ne pas qu’il se détende tout le temps. Mais au final l’idée du crochet a été modifié et remplacé par une clé qui occupe la même fonction mais qui facilite la remontée du ressort après avoir été détendu.

    La développement et la fabrication :
    Une fois les études énergétiques finies on peut finalement passer à la réalisation du véhicule. On commence tout d’abord par une visualisation détaillé en CAO en reprenant les résultats trouvés précédemment :

    Châssis de la voiture

    Châssis de la voiture

    Puis on regarde les pièces disponibles dans différents magasins afin de modifier les pièces sur la CAO pour qu’on puisse avoir un rendu réaliste.
    Une fois qu’on a trouvé toutes les pièces on les a commandé. En attendant les pièces on s’est concentré sur le support que l’on devait imprimer grâce à une imprimante 3D. Afin d’optimiser le temps d’impression on a décidé de légèrement modifier le support, on a retiré la plaque en dessous pour en prendre une en acier qui était disponible à côté et on l’a retourné. On a également dû modifier les pattes du support afin de le faire tenir sur la plaque ce qui nous donne au final :

    Support du châssis

    Support du châssis


    Une fois le support imprimé et les pièces arrivées nous aurions dû pouvoir construire la voiture mais malheureusement l’impression du support n’a pas se faire qu’en modèle réduit puisque nous voulions utiliser l’imprimante celle-ci était tombée en panne.
    Support imprimé en version miniature

    Support imprimé en version miniature

    Le résultat final devait ressembler à ceci :

    Représentation de la voiture finie en CAO (sans les roues)

    Représentation de la voiture finie en CAO (sans les roues)

    Amélioration :
    Nous aurions pu améliorer la voiture en essayant d’optimiser encore plus le moteur afin d’avoir une meilleure vitesse et une meilleure accélération puisque l’optique final de ce véhicule est de participer à un concours. Pour cela il est important de prendre en compte la surface sur laquelle la voiture doit rouler afin de s’assurer également d’une bonne adhérence des roues.

    En conclusion :
    Ce projet nous a permis de mettre en pratique l’utilisation ce que nous avions appris durant le cycle préparatoire ainsi que de développer des connaissances et des facilités en CAO et impression 3D. Nous avons également appris des termes plus techniques que ceux utilisés habituellement.
    Nous avons de plus pu mettre en pratique le travail d’équipe sur une longue durée ainsi que la planification d’objectifs sur plusieurs mois qui sont des compétences nécessaires pour dans notre futur métier d’ingénieur.

    Finalement, nous sommes heureux d’avoir pu réaliser ce projet et de vous le faire découvrir.

    Merci d’avoir pris le temps de faire un tour sur notre blog et on espère que vous avez appréciez votre lecture.

    Projet “Serrure customisée”

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    Bonjour à tous et toutes,

    Nous sommes un groupe de trois étudiants de Polytech Angers en deuxième année Mélinda FABIEN, Lino TOURET, Hugo LEGENDRE. Dans le cadre d’un projet pédagogique, l’école souhaite créer une “armoire à énigme” possédant plusieurs modules. Parmi ceux-ci, une serrure customisée a été demandée.

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  • Introduction

    • Le but de ce projet est de créer une serrure capable d’être déverrouillée par plusieurs clés. Il faut que cette serrure soit assez complexe pour éviter la méthode “force brute” permettant de trouver le bon mot de passe en testant toutes les combinaisons.

    Nous avons donc divisé notre travail en trois parties. Premièrement, nous avons étudié les différentes possibilités concernant les types de capteurs à étudier. Cette étude nous permet d’analyser la demande et de trouver la solution la plus simple pour y répondre.

    Ensuite, nous sommes passés à la phase de développement. Nous avons testé les différents capteurs et formats de clé. Lors de cette étape, nous avons visualisé grâce au logiciel de CAO “Onshape”, notre future boîte ainsi que les possibles futurs emplacements des capteurs.

    Pour finir, nous avons fabriqué la boîte et mis en place les capteurs.

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    Les automates animés

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    Dans les magasins, sur les stands, dans les fêtes foraines ou encore dans la conception de films d’animation, les automates animés sont présents.
    Mais qu’est-ce vraiment ?
    Voici la définition Wikipédia :

    Définition

    Wikipédia : Définition

    D’après les informations récoltées, c’est un mécanisme qui, à l’aide d’un seul moteur, reproduit un mouvement naturel.
    Dans les magasins, cela donne un coté plus vivant au stand et permet de vendre plus de jouets. Dans la fête foraine, on va attirer plus d’enfants sur l’attraction car si ça bouge, ça attire l’œil.
    Pour ce qui est des films d’animation, l’utilisation est différente. Disney, par exemple, utilise les automates pour que les mouvements des personnages soient plus simples à modéliser.
    En effet, on va alors créer le mouvement désiré et on augmentera ou baissera la vitesse en fonction de la scène ; tout devient plus simple.

    DisneyAutomate

    DisneyAutomate

    Mais tout d’abord, présentons nous, nous sommes Léo Festoc, Jonas Guerniou et Thomas Gazon, 3 élèves en PEIP 2 A à Polytech Angers et aujourd’hui, nous allons vous présenter notre projet.
    Les automates vous intéressent ? Voici notre démarche de conception :
    Nous nous sommes d’abord intéressés aux recherches du laboratoire Disney et nous avons modélisé notre propre automate : un chien.

    Image chien

    Image chien


    Pourquoi un chien ? Après avoir vu plusieurs automates Disney qui étaient pour beaucoup soit des félins, soit des chiens,
    nous nous sommes dit qu’il serait plus judicieux de choisir quelque chose qui ressemble au mieux à ce qui a été le plus développé.
    De plus, au départ, cela nous semblait plus simple.

    Si vous avez un choix à faire, il faut bien y réfléchir car vous allez passer du temps dessus.

    Après avoir fait ce choix d’automate, il faut passer à l’étape du choix des mouvements :
    quels mouvements vous voulez, combien vous en voulez, etc… Si vous voulez plus de simplicité, basez-vous sur des automates que vous pouvez visualiser en vidéo.

    Choix du Logiciel

    Logo Solidworks

    Logo Solidworks

    Après avoir choisi les mouvements, la réalisation en CAO peut débuter !
    Il faut d’abord choisir le logiciel en fonction de vos ressources, vos budgets et votre matériel.

    Notre choix s’est porté directement sur SolidWorks car nous avions des bases sur celui-ci, uniquement.

    Choix du logiciel fait, faites chauffer la carte graphique et le processeur, la modélisation commence !
    Modélisation

    Les pattes
    La première étape consiste à dessiner la partie qui sera en mouvement. Pour nous, il s’agit de l’une des pattes (nous avons commencer par l’arrière).
    Par exemple, voici notre patte arrière en 4 parties comportant la patte inférieure, la cuisse, un milieu et une bielle de soutient pour le mouvement

    Patte arrière

    Patte arrière


    Par la même occasion, nous avons modélisé la patte avant.
    Ensuite, il faut quelque chose pour tenir tout cela : un corps.
    Il suffit simplement de dessiner un corps et de créer un assemblage avec celui-ci.
    Avec des extrusions préalablement faites, nous pouvons alors contraindre les pattes avec le corps et commencer à réfléchir à la trajectoire. Pour cela, nous observons le mouvement et dessinons une esquisse qui sera la trajectoire.

    Le mécanisme

    Pour que le mouvement soit transmis à la patte, il nous faut deux roues et deux bielles
    Voici un exemple :

    Roue et Bielle

    Roue et Bielle


    Nous ajoutons le mécanisme en le contraignant avec les pattes. Nous pouvons alors commencer à chercher la bonne configuration pour avoir une trajectoire semblable à notre précédente esquisse.
    On ne vous cache pas que, si vous regardez cette vidéo, Disney lab. montre un logiciel développé en interne pour faire ces trajectoires plus facilement en donnant directement la configuration des roues et bielles.
    Disney lab
    Video Disney Lab.

    Cependant, ce serait trop beau si c’était aussi simple. En effet, ce logiciel n’existe pas pour le grand public.
    Il faut donc y aller « à tâtons » pour trouver les bonnes longueurs.
    (Conseil : mettez des variables pour pouvoir modifier plus simplement les distances.)
    Ensuite, lorsque nous pensons avoir trouver une configuration qui correspondrait, nous pouvons utiliser motion sous SolidWorks pour tracer la trajectoire du point. Cela nous donne un aperçu de si la configuration est bonne ou s’il faut continuer à modifier.
    Comme nous avions la même trajectoire pour la patte avant et arrière, celle-ci n’a été faite qu’une seule fois.

    Lorsque nous sommes fixés sur la trajectoire, nous pouvons alors nous concentrer sur le mécanisme complet.
    Il faut ajouter tous les mécanismes (4 pour nous car 4 pattes) et s’assurer que tout passe, sans que les pièces ne se touchent.
    (Nous avons modifier le corps pour passer le mécanisme avant et arrière, puis fait une symétrie pour avoir la même chose du coté opposé)

    Le bâti

    L’étape suivante est de créer le bâti pour accueillir l’automate.
    Notre technique a été de créer une boite avec des dimensions qui englobent les mécanismes, puis de les modifier pour tenir le corps, faire passer les bielles et faire passer des arbres pour tenir les roues dentées.

    Bati avec extrusion

    Bâti avec extrusion


    Une fois le bâti fini, place à la transmission intégrale. Après un bon moment de réflexion, nous avons décidé d’utiliser une cascade de pignons pour pouvoir transmettre les mouvements entre tous les pignons et avoir les mêmes vitesses de rotations.
    Conseil : il est plus judicieux d’utiliser une cascade de pignons plutôt qu’une transmission pignon chaine ou courroie et roue.
    (Il faut savoir que nous avons dû modifier tous nos engrenages, qui, au départ, avaient des tailles différentes, pour pouvoir avoir les bonnes vitesses de rotation.)
    On a également dû revoir le bâti pour que tous les pignons passent.

    Le bâti fini, il ne reste plus qu’à ajouter tous les pignons et les contraindre afin de modéliser entièrement l’automate.

    Modélisation pignon

    Modélisation pignon


    Voici la dernière étape avant une possible réalisation concrète. Il faut maintenant essayer la modélisation en faisant une animation avec un moteur sur un pignon pour voir si tout tourne correctement.
    Si vous êtes arrivés là et que ça fonctionne, bravo vous pouvez maintenant réfléchir à la réalisation concrète !

    Conclusion

    La conception d’un automate animé pour la première fois n’est pas une mince affaire, même si le cahier des charges n’est pas des plus compliqués à respecter. Avec une bonne connaissance des logiciels, une vue d’ensemble du projet au départ et de la rigueur, ce projet peut être mené à bien aisément.
    Dans le cadre de notre semestre 4 à Polytech Angers, ce projet a permis de regrouper certaines matières que nous avons travaillées au cours de nos 2 années de prépa.
    Nous pensons avoir bien respecté le cahier des charges dans notre travail, même si le projet n’est pas complètement terminé. Des améliorations pour que les mouvements soient plus naturels et fonctionnent correctement auraient pu être faites.

    Ce projet nous a donc permis de travailler en équipe et de développer plus de compétences sur SolidWorks. Au final, même si celui-ci n’aura pas été terminé, nous n’en tirons que du positif.
    Si vous êtes arrivés jusque-là, merci de votre lecture !

    Voici les annexes :

    Source image Disney : disneyresearch.com
    Source Image solid works : solidwork.com


    Voiture à air pressurisé

    Publié le par

    Bonjour à toutes et à tous!

    Bienvenue sur le blog du projet de voiture à air pressurisé. Nous sommes trois étudiants en 2ème année du cycle préparatoire de Polytech Angers : Kieran Yvenou, Lucas Perret et Gabriel Drapeau. Nous avons pris plaisir à rédiger et à transmettre notre projet à travers ce blog.

    Photo du groupe, respectivement de gauche à droite. Lucas Perret, Kieran Yvenou et Gabriel Drapeau

    Photo du groupe, respectivement de gauche à droite. Lucas Perret, Kieran Yvenou et Gabriel Drapeau

    Introduction à notre projet :

    Notre projet consiste à reproduire, améliorer et imprimer si possible, une voiture à air pressurisé, nous avons eu accès au plan de conception et à plusieurs images de la voiture original. Nous avons dû comprendre le fonctionnement du système. Celui-ci consiste à remplir une bonbonne d’air qui va se vider par l’intermédiaire d’un système de pression qui va être entraîné par des pistons et des engrenages suite à une poussée de départ.

    Voici une photo du véhicule à air pressurisé original :

    Voiture a air pressurisé, jeu

    Voiture a air pressurisé, jeu

    Objectif de notre projet

    L’objectif est premièrement de comprendre l’utilité de chaque pièce, de les reproduire sous Solid-Works (pour notre cas), d’optimiser certaines pièces pour permettre d’améliorer considérablement les capacités de notre véhicule. Nous pouvons améliorer de nombreuses choses, comme par exemple : la masse des pièces, le rendement des engrenages, la pression d’air ou encore la vitesse du véhicule…
    Deuxièmement, nous avons pour objectif de faire une course entre deux véhicules crées et optimisés par deux équipes différentes, cependant par faute de temps, les prototypes n’ont pas pus être imprimés en 3D.

    Conception assistée par ordinateur (SOLIDWORK-Student version) :

    Nous avons reproduit le véhicule original sur SolidWorks, c’est-à-dire que nous avons reproduit chacune des pièces tout en comprenant leur utilité. Cette conception a été une grosse partie de notre travail. Il a fallu d’abord bien analyser les plans, la brochure… Puis comprendre les dimensions du véhicule et réadapter toutes les pièces avec leurs fonctions de base les unes par rapport aux autres car nous avons tous utilisé SolidWorks pendant ce projet.

    Voici une photo de l’assemblage :

    Assemblage du véhicule sous SolidWorks

    Assemblage du véhicule sous SolidWorks

    Essais du véhicule original dans les locaux de Polytech Angers :

    Après 8 semaines de conception du véhicule, nous avons pu voir le véhicule original et le tester. Nous avons pu confirmer nos compréhensions sur le fonctionnement et sur l’utilité de chaque pièce mais aussi répondre aux différentes questions que nous pouvions avoir. Nous avons fait plusieurs essais sur le véhicule, nous avons mesuré sa vitesse linéaire, sa masse, les dimensions de certaines pièces…

    Optimisation du véhicule :

    La partie “Optimisation” est très importante puisqu’elle permet d’améliorer le véhicule tout en prenant en compte certaines contraintes (ex : couple, puissance, vitesse, masse). Nous avons amélioré plusieurs pièces, par exemple, nous avons modifié la surface des roues, nous avons ajouté une coque autour du véhicule pour l’esthétique et la propagation dans l’air, le fonctionnement du système a été amélioré. Nos optimisations n’ont pas pu être testées dans la réalité par faute de temps, mais la théorie confirme une amélioration des fonctions du véhicule.

    Voici une capture du véhicule après les optimisations :

    Assemblage du véhicule optimisé sous SolidWorks

    Assemblage du véhicule optimisé sous SolidWorks

    Par exemple, voici la surface des roues avants & arrières :

    Roue avant avec surface arrondie

    Roue avant avec surface arrondie


    Roue arrière avec surface plane et siliconée

    Roue arrière avec surface plane et siliconée

    Les roues avant ont une surface arrondie pour diminuer les frottements, tandis que les roues arrière ont une surface plane et en silicone pour transmettre le couple et la vitesse.

    coque pour le véhicule à air pressurisé

    coque pour le véhicule à air pressurisé


    Voici une image de notre coque.

    Essais d’impression 3D de certaines pièces :

    Nous avons imprimé 1 pièce pour vérifier nos dimensions et les épaisseurs d’impression. L’impression totale du véhicule n’était pas notre but, notamment par faute de temps, et d’imprimante 3d disponible. Dans notre cas, nous avons imprimé une roue avant:

    Roue avant du véhicule optimisé

    Roue avant du véhicule optimisé


    Roue avant du véhicule optimisé

    Roue avant du véhicule optimisé

    Le travail en équipe est un atout non-négligeable :

    Le travail en équipe lors de projets est très important, notamment dans les séances de “brainstorming”. En effet, chaque personne du groupe apporte des idées différentes, plus ou moins réalisables. L’importance réside dans la communication et les débats autour des idées proposées, cela a permis de clairement exprimer notre avis. Le travail d’équipe est une compétence importante et prédominante dans notre futur métier d’ingénieur.

    Conclusion :

    Ce projet a été très enrichissant du point de vue de l’utilisation de nos compétences acquises durant le cycle préparatoire. Le travail d’équipe, les brainstormings et la répartition des tâches nous a permis d’être efficace pendant nos séances. Nous avons pris beaucoup de plaisir à le réaliser et à le partager avec vous.