Gérer la Maintenance et la Sécurité dans un bâtiment en réalité augmentée

  • Présentation du groupe

Bonjour à toutes et à tous !
Sur ce projet, nous sommes un groupe de 4 étudiants : Daniel, Paul, Tomas et Valentin. Nous avons choisi ce projet car nous avons directement aimé la fusion entre l’univers de la réalité augmentée et le bâtiment. De plus, nous sommes, certains plus que d’autres, intéressés par le secteur du bâtiment.

  • C’est bien beau tout ça, mais quel est le but de notre projet ?

L’objectif de notre projet est d’exploiter la réalité augmentée afin de faciliter l’évacuation d’un bâtiment en cas d’incendie. Pour ce faire, nous nous sommes fixés plusieurs objectifs :

  • Afficher le plan en 3D de Polytech Angers
  • Afficher, lorsque l’on scanne l’étiquette d’un extincteur, son utilisation
  • Afficher les extincteurs, lorsque l’on scanne le numéro de porte, sur le plan en 3D de l’étage sur lequel nous sommes
  • Afficher la sortie de secours la plus proche de la salle à laquelle nous nous trouvons tout en réalisant une simulation d’incendie
  • Afficher sur l’application le tracé du chemin vers la sortie de secours la plus proche

Afin de répondre a la problématique posée, nous avons décidé de créer une application sur smartphone basée sur la réalité augmentée et pour y parvenir nous avons utilisé un logiciel de modélisation : Unity.

  • Réflexion

Au départ, nous ne savions pas par où commencer étant donné que notre projet est assez large. Nous avons d’abord cherché à en savoir davantage sur le sujet en lisant différents documents sur le domaine du bâtiment, en regardant de nombreuses vidéos et notamment sur le fonctionnement du logiciel Unity : la prise en main, comment modéliser des structures en 3D, comment créer une application de réalité augmentée à partir de Unity. Nous avons eu également accès en parallèle aux documents sur la sécurité incendie et aux différents plans d’évacuations du bâtiment Polytech.

Ensuite, nous avons commencé à nous questionner sur comment allons nous adapter notre projet pour répondre a la problématique : gérer la maintenance et la sécurité incendie en réalité augmentée.

Dans un premier temps, l’idée qui nous est venue en tête était de développer une application pour smartphone à partir de Unity dans laquelle l’objectif serait de pouvoir afficher en réalité augmenté la composition intérieur des murs au niveau de la tuyauterie, les câbles électriques ou encore les systèmes de ventilations par exemple. Cependant, nous n’avons pas pu donner suite à cette première idée car faute de documentation : nous n’avions aucun document expliquant quoi que ce soit sur la composition des murs de Polytech.

Dans un second temps, nous avons également pensé à créer une application ( toujours à partir de Unity ) dans laquelle le but aurait été de créer un GPS qui nous indiquait notre position actuelle au sein du bâtiment de Polytech. Il nous afficherait également le chemin le plus court vers une sortie en évitant un potentiel départ d’incendie. Encore une fois, nous avons du laisser cette idée de côté car actuellement les géants tels que google, waze, etc… commencent petit à petit à développer ce type de GPS et sur internet, nous n’avons également rien trouvé de concret sur le type de GPS que nous voulions concevoir.

  • Une Idée convaincante

Finalement, nous avons trouvé une idée qui nous a convaincue, qui répondait à nos objectifs et à notre problématique. Nous avons décidé de développer une application (toujours à partir de Unity) qui ressemble un peu à la fusion de nos deux premières idées : l’objectif de notre application est dans un premier cas de pouvoir scanner avec son smartphone le numéro d’une salle qui par la suite affichera sur l’écran le chemin le plus court vers la sortie, et ce, en évitant un potentiel incendie.

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Dans un deuxième cas, de pouvoir scanner un extincteur qui afficherait sur notre écran tout ce qu’il faut savoir à propos de cet outil, comme le manuel d’utilisation, les précautions à prendre ou encore dans quelle genre de situation il faut l’utiliser.

  • Réalisation du projet

La réalisation de notre projet final présenté ci-dessus, s’est faite en plusieurs étapes. Nous avons tout d’abord commencé par télécharger les plans des différents étages de Polytech. Ensuite nous avons ouverts ses fichiers sur Unity pour pouvoir ensuite partir sur la conception 3D de nos différents étages.

Désormais, à partir de nos plans nous avons donc commencé la modélisation 3D : le but était de partir de notre plan comme une base et il fallait créer des éléments 3D tels que des rectangles pour modéliser les murs et des cylindres pour modéliser les piliers.

Ensuite, il suffisait juste de créer notre élément en 3D et de le superposer à notre base. Une fois que nous avions fini de modéliser l’entièreté de notre base en 3D, nous nous sommes penchés sur la création de nos chemins de sortie. Nous avons décidé de les représenter sous forme de flèches rectangulaires.

Au cours de notre projet on ne s’est pas simplement limités à la conception 3D du bâtiment de Polytech, nous avons voulu aller plus loin en créant des animations tels que : le feu pour simuler un potentiel incendie et nous avons choisi de créer une petite animation de surbrillance pour nos chemins de sortie afin qu’il soient plus visibles :

En parallèle, nous avons exploité la réalité augmentée à partir de Unity grâce à un module nommé Vuforia. Nous avons commencé par prendre en photo les numéros de salles des différents étages que nous avons, puis, nous avons déposé en ligne sur le site de Vuforia. Par la suite il nous a fallu télécharger la base de données de ces images sur Unity. Ainsi, il suffisait d’associer les images de nos étages finaux modélisés en 3D à nos images prises antérieurement. Pour finir, afin de créer notre application il suffisait juste de “build” l’application à partir du module Vuforia sur Unity : c’est a dire que le logiciel Unity créé automatiquement notre application de réalité augmenté.

Pour conclure, une fois tout réalisé nous avons testé notre application sur les différents étages de Polytech. Nous obtenons ainsi les résultats suivants qui nous sembles très réussis :

  • Nos problèmes rencontrés

Notre premier problème rencontré, comme précisé précédemment à été le manque de documentation et d’information concernant la composition interne des murs en terme de tuyauterie et d’électricité et par conséquent nous avons du laisser de côté cette idée.

Au cours de notre projet, nous avons eu des difficultés avec le logiciel Unity. En effet, au démarrage, nous n’avions aucune connaissance sur le logiciel, c’est pourquoi nous nous sommes énormément informés sur le sujet par le visionnage de tutoriels sur internet ou encore en consultant des sites web spécialisés dans le domaine. Cependant, bien qu’on ait réussi à finaliser notre projet, la prise en main du logiciel à été relativement compliquée.

Nous avons également rencontré des problèmes avec nos fichiers, notamment sur le transfert de fichier entre Unity et le téléphone ou parfois même à gérer des fichiers dans Unity car le logiciel ne pouvait pas supporter des fichiers trop volumineux (principalement pour le module vuforia qui ne supporte pas des images de plus de 2 Mo). Par conséquent, il était parfois difficile voir même impossible de transférer des fichiers.

  • Bilan

Ce projet nous a permis d’apprendre énormément de chose : tout d’abord sur l’aspect purement technique on a appris à utiliser le logiciel de modélisation Unity, notamment sur la manipulation 3D : comme la modélisation du bâtiment de Polytech par exemple.

D’autres part, ce projet nous a involontairement obligé à nous intéresser davantage sur le domaine du bâtiment à propos de la maintenance, l’entretien et la sécurité : nous avons fait de nombreuses recherches, nous avons lu énormément de documents sur le sujet et nous avons aussi appris à lire des plans d’évacuation par exemple.

Finalement, notre projet qui reste technique sur la partie Unity et intuitif sur l’ensemble, nous à permis d’apprendre énormément sur le monde du bâtiment et l’informatique à travers la modélisation 3D.

Broie ton plastique avec ELODY5000 !

Présentation

Nous sommes 3 étudiants en PeiP2 à Polytech Angers, et vous présentons à travers ce blog le parcours que nous avons emprunté lors de la réalisation de notre projet : Broie ton plastique.

Figure 1 : Broyeur de plastique final – cliquer pour consulter l’article sur Polytech Angers

Le FabLab de l’école dispose de nombreuses imprimantes 3D RDM, c’est-à-dire à dépôt de filament, régulièrement utilisées par les élèves lors de TP ou bien pour des projets divers. Ces différentes utilisations génèrent une quantité importante de plastique non exploité par la suite : supports d’impression, rebuts… Le but de ce projet est de revaloriser tous ces déchets, en les broyant pour par la suite pouvoir recréer des bobines de plastique grâce à l’extrudeuse déjà existante au FabLab.

Nous reprenons le projet en cours de création : à notre arrivée, le broyeur est déjà réalisé, le moteur ainsi que son variateur ont déjà été choisis, commandés, et réceptionnés. Notre rôle est de finaliser le projet :  concevoir le système de sécurité, le réaliser et tout assembler.

Cahier des charges

Notre mission consiste à rendre le broyeur fonctionnel tout en assurant la sécurité des usagers. Cela comprend : fixer le moteur et le broyeur au bâti, accoupler leurs arbres, intégrer un bouton d’arrêt d’urgence, couper l’alimentation du moteur lors de l’ouverture du capot, concevoir et réaliser un carter pour éviter tout contact avec les arbres en rotation ainsi que l’engrenage, mettre un bouton poussoir à disposition permettant d’actionner le moteur dans le sens opposé afin de pallier les potentiels bourrages du broyeur, et finalement un potentiomètre afin de pouvoir contrôler manuellement la vitesse de rotation du moteur.

Branchement du moteur

Nous disposons d’un moteur qui fonctionne en triphasé : c’est-à-dire qu’il est alimenté par 3 phases contrairement au système de courant monophasé qui lui n’est composé que d’une phase et d’un neutre (le système monophasé est le plus répandu, et alimente certainement votre réseau domestique). Ainsi, pour alimenter le moteur, nous devons utiliser un variateur de tension qui prendra du monophasé en entrée, et sortira du triphasé pour le moteur. Après avoir compris tout ceci, et avec le matériel nécessaire; incluant notamment des câbles de mise à la terre pour protéger l’utilisateur, et plus généralement des câbles suffisamment épais pour supporter la charge de courant; il a suffi de suivre les consignes du constructeur pour procéder au câblage. Une fois cela fait, nous avons pris soin d’ajouter un bouton d’arrêt d’urgence coupant l’alimentation du système si enclenché, ainsi que plusieurs câbles de mise à la terre reliés à la carcasse du moteur, au bâti ainsi qu’au variateur afin de protéger l’utilisateur de potentielles fuites de courant.

Figure 2 : Panneau de commande

Contrôles du moteur

Le variateur que nous utilisons pour alimenter le moteur est programmable. Il dispose de plus de mille paramètres tous réglable individuellement. Par ailleurs, il propose certaines pré configurations de commande avec un schéma électrique associé. Ainsi, en sélectionnant la configuration la plus adaptée par rapport au cahier des charges, et en connectant tous les boutons aux bonnes entrées et sorties du variateur selon le schéma en question, nous disposons de deux boutons de commande et d’un potentiomètre pour régler la vitesse de rotation. Pour une meilleure présentation, nous avons pris le temps de modéliser et imprimer en 3D un boîtier avec des emplacements pour les boutons, ainsi que des autocollants pour une meilleure lisibilité des commandes.

Figure 3 : Boîtier de commande

Protéger l’utilisateur

Afin de protéger l’utilisateur, nous avons mis en place un capot ouvrant au-dessus de l’entonnoir, et en dessous duquel nous avons placé un capteur détectant l’ouverture du capot, afin de couper l’alimentation du moteur s’il est en fonctionnement. Finalement, nous avons conçu un carter de protection en bois afin de cacher les éléments tournant notamment l’engrenage, pour éviter de s’y blesser.

Figure 4 : Broyeur vu du dessus

Revalorisation des déchets

Figure 5 : Bac de récupération à 2 étages avec tamis

Pour finir, nous avons eu l’idée de concevoir un bac de récupération à deux étages, avec une grille les séparant de manière à filtrer les débris à la bonne dimension pour l’extrudeuse. Ceux qui ne conviennent pas pourront subir un nouveau passage au broyeur jusqu’à passer entre les mailles de la grille.

Figure 6 : Extrudeuse et échantillon de bobine créée

Vous pouvez observer ci-dessus un échantillon de bobine créé par l’extrudeuse, à partir de billes de plastique. Lorsque l’extrudeuse sera de nouveau opérationnelle, nous pourrons exploiter le plein potentiel du broyeur et tenter de recréer des bobines à partir des déchets broyés!

Le meilleur pour la fin

Si vous voulez contemplez le broyeur en fonctionnement, nous vous invitons à consulter la procédure d’utilisation vidéo juste ici :

Assemblage et fabrication du broyeur pour recyclage matériau d’impression 3D

Plutôt que jeter les impressions 3D, mieux vaut les recycler !

Bonjour à tous !
Nous sommes un groupe de trois étudiants composé de Cassilla Yen-Pon, Youen Le Guidec et Aras Chaigne. On s’intéresse tous les trois de près ou de loin à la mécanique et pour deux d’entre nous, nous souhaitons nous orienter l’année prochaine dans ce domaine. Ce projet nous a donc tout naturellement intéressés.



D’accord, mais quel est notre projet ?

Notre projet est le broyeur de matériau d’impression 3D. En résumé, nous devions réaliser un manuel de montage du broyeur, et réfléchir à la sécurité de l’utilisateur du broyeur.



A quoi sert notre projet ?

Lorsque l’on réalise des impressions 3D au Fablab, on crée beaucoup de chutes de plastiques. Au lieu de les jeter, on pourrait les recycler.

C’est exactement là qu’intervient notre projet. En effet, ce plastique sera broyé, et nourrira l’extrudeuse (qui est un projet mené par un autre groupe) qui crée des bobines de plastiques réutilisables pour l’imprimante 3D. Le broyeur final fonctionnera à l’aide d’un moteur, mais étant donné que nous avons rencontré plusieurs problèmes avec le moteur, nous n’avons pas pu faire fonctionner le broyeur avec.

Voici une photo de notre broyeur monté entièrement:

Photo du broyeur monté



Objectifs du projet

Notre projet était globalement divisé en deux parties:

  • Notre objectif principal était de monter le broyeur et de réaliser en parallèle un manuel de montage, pour que les futurs utilisateurs ne rencontrent pas les difficultés que nous avons eues.

    Voici notre manuel de montage:

  • Notre deuxième objectif était de concevoir des systèmes de sécurité complets, afin d’anticiper et d’éviter chaque problème possible lorsqu’une personne utilise le broyeur.


  • La réception des pièces

    Au départ, nous avons reçu le broyeur en pièces détachées, chacune des pièces est présentée sur la photo ci-dessous.

    Pièces détachées



    Comment s’est passé l’assemblage du broyeur ?

    Lors des premières séances de projet, nous avons eu des difficultés à assembler le broyeur, car certaines pièces étaient mal percées, ou bien la conception d’autres pièces était approximative. Par exemple, nous avons été obligés de repercer deux pièces nous-mêmes car les perçages n’étaient pas au bon endroit.

    Nous avons rencontré de nombreux problèmes que l’on a réussi à solutionner. Par exemple lors des premières séances, nous nous sommes rendu compte que le broyeur présentait un jeu de quelques millimètres mais extrêmement dangereux, puisque lorsque le moteur sera activé les lames du broyeur pourraient s’entrechoquer. Cela causerait de gros dégâts. Nous avons pu corriger cela à l’aide de paliers qui manquaient.

    Voici une vidéo du fonctionnement du broyeur à la main:



    Et la partie sécurité ?

    La sécurité est primordiale sur une machine aussi dangereuse qu’un broyeur comme celui-ci.
    Le souci est que l’on ne pouvait pas anticiper chaque problème étant donné que nous n’avions pas le moteur. Nous avons donc réalisé quelques recherches sur un projet nommé « Precious Plastic », dont est inspiré notre broyeur: https://youtu.be/Os7dREQ00l4?t=23

    Voici les systèmes de sécurité que nous avons imaginé :

    1. Un capot de protection en plexiglass sur la trémie: quand le capot est fermé, un capteur fin de course détecte si le capot est bien fermé avant de faire en marche le moteur. Si le capot est ouvert, le capteur le détecte est coupe l’alimentation du moteur.
      Voici une vidéo du fonctionnement du capteur avec le capot: https://www.youtube.com/watch?v=pw5Ac8non2I
      …ainsi qu’un schéma électrique simple avec le capteur:

      schema capteur contact

    2. Un bouton d’arrêt d’urgence qui coupe le circuit en cas de problème.
    3. Un système d’allumage du moteur à deux boutons qui permet à ce que les mains de l’utilisateur soient occupées sur les boutons et non dans le broyeur.
      Voici le schéma de ce système:

      schema bp

    4. Un carter de protection recouvrant les deux engrenages.

      Capture

      Comme on le voit ci-dessus, les engrenages sont dangereux en rotation étant donné qu’ils sont à l’extérieur.

    5. Il faudrait dans l’idéal installer des signalisations visuelles comme des LEDs vertes pour indiquer que le broyeur est neutralisé et libre d’accè



    Les différents types de plastique

    Nous avons également pensé à ajouter un variateur pour contrôler la vitesse de rotation du moteur, selon le type de plastique qu’on est amené à broyer la vitesse du moteur peut jouer un grand rôle.
    Le variateur permettrait également de diminuer les projections et rebonds des pièces de plastique au début du processus de broyage.



    Un dernier mot ?

    Pour conclure, ce projet nous apporté à tous les trois de nombreuses choses. Premièrement, c’est une façon différente de travailler des cours classiques. Nous travaillons en autonomie et il y a bien plus de pratique.
    Ensuite nous avons pu mettre en pratique nos cours de mécanique, ce qui est satisfaisant.
    Les nombreux problèmes rencontrés ont augmenté nos facultés à nous adapter et à trouver des solutions, et surtout à travailler en équipe.
    Merci beaucoup à M. Lopes, M. Saintis et M. Ibrahim pour leur aide au cours des différentes séances



    Voici notre rapport de projet:

    Modélisation 3D et Analyse de Structure

    Bonjour,

    Nous sommes Line Bouwens et Simon Coiffard, deux étudiants du cycle préparatoire à Polytech Angers. Lors de notre quatrième semestre, nous avons un projet de conception à réaliser. Nous souhaitons tous les deux intégrer la filière « Bâtiment : Exploitation, Maintenance et Sécurité » l’année prochaine. Il nous paraissait donc évident de choisir un projet dans le sens de notre objectif professionnel.

    Notre projet va donc consister en une étude de plusieurs problématiques de dimensionnement. Nous allons vérifier la résistance d’éléments de la structure d’un bâtiment vis-à-vis des charges de services qu’il est susceptible de subir durant sa durée de vie, via 2 logiciels, Revit et Robot. Ce sont des logiciels Autodesk déjà installés sur les ordinateurs de l’école. Enfin, dans la mesure du possible, un prototype du bâtiment, à échelle réduite, sera obtenu par impression 3D en utilisant la maquette numérique.

    Les premières heures ont été occupées par des didacticiels de prise en main des logiciels. Revit est un logiciel de design de bâtiment. Il nous permet de créer l’architecture désirée. Nous pouvons également appliquer les charges que l’on souhaite étudier. Le logiciel Robot calcule ensuite les effets de ces forces sur la structure et nous affiche les diagrammes sur le bâtiment comme sur la figure ci dessous.

    moments induits par les forces

    Ainsi, nous pouvons voir les parties soumises aux efforts les plus importants. Nous voyons ici que les forces impliquent une flexion du toit de l’abri. Si la flexion dépasse un certain degré de sécurité, nous devons y remédier en ajoutant des renforts, tels que des poteaux, pour soulager la structure. Ces modifications éventuelles de structure seront faites sur Revit puis prises en compte par Robot.

    La première partie a été sur des structures simples. Pour la suite du projet, c’est notre professeur encadrant qui nous a donné le fichier du bâtiment final. Une vue d’ensemble est présentée sur la capture d’écran ci-dessous. Il est déjà dimensionné, notre travaille consiste donc à vérifier certains éléments de structure. Suite à la chute d’un balcon dans la ville d’Angers il y a 3 ans et le nombre d’accidents récurrents ayant pour cause des défauts de dimensionnement de la structure, nous avons décidé de s’intéresser à cette partie là en particulier.

    vue du batiment

    Nous avons vérifié, pour des formes de section des poteaux rondes et carrées ainsi que pour plusieurs liaisons au balcon, la résistance des poteaux au flambement, ou flambage, c’est à dire sa tendance à se déformer dans le sens perpendiculaire à la compression qu’il subit. Lors de tous nos calculs, nous obtenons une résistance très suffisante. Nous avons calculé le diamètre minimal des poteaux, qui est largement inférieur à celui alors sur le modèle Revit.

    Le projet nous a ensuite amené à calculer la flèche du balcon, c’est à dire les efforts tranchants et moments interieurs du balcon, selon la position de la section étudiée par rapport au mur du bâtiment soutenant le balcon.

    étude des forces et des moments

    étude des forces et des moments

    Pour finir, nous avons décidé d’ajouter sur le modèle Revit, du ferraillage dans le balcon et la dalle du premier étage. Nous avons donc fait les calculs. Cela consiste à déterminer leur taille mais aussi la densité, c’est à dire la répartition des armatures en métal.

    Après avoir étudié ce bâtiment et sa structure, nous pouvons conclure qu’il est possible de le construire en toute sécurité.
    Même si nous n’avons pas pu finaliser ce projet en imprimant la structure en 3D, cela nous a permis de découvrir de nouveaux logiciels qui nous seront utiles dans la suite de nos études ainsi que dans notre vie professionnelle. On a également pu étendre nos connaissances sur le domaine du bâtiment et comprendre pourquoi, malheureusement, des accidents peuvent arriver malgré les coefficients de sécurité pris en compte par les bureaux d’études.

    Si le projet était à refaire, je demanderai au professeur de nous donner un bâtiment mal dimensionné afin de réfléchir par nous même aux différentes solutions que l’on pourrait apporter. Cela serait plus captivant et permettrait de mettre en avant notre créativité.

    Nous remercions donc Hassen Riahi, professeur encadrant qui nous a proposé ce sujet, puis guidé et qui a répondu à nos questions.
    Merci également à l’ensemble de l’équipe enseignante qui à rendu ces projets possibles.

    Et finalement, merci à vous de nous avoir permis de partager nos découvertes et apprentissages avec vous;

    Line Bouwens et Simon Coiffard, étudiants en EI2 (2018-2019)