Art et technologie, le String Art
Mots-clés : Polytech, String Art, mécanique, programmation, image, impression 3D, automatisation
Bonjour à tous,
Si vous être arrivés jusqu’à ce blog c’est que vous voulez en savoir plus sur notre projet !
La team
Nous sommes deux étudiantes de deuxième année à Polytech Angers. Nous avons eu une période de 100 heures pour réaliser notre projet. Nous avons eu comme projet de fin d’année le String Art.
Le fameux projet
Quel est l’objectif final du projet ? Réaliser une machine capable de créer automatiquement des œuvres à partir d’une simple image, sans intervention manuelle.
Nous sommes parties de zéro, sans machine toute faite, en créant tout de A à Z : la structure, la programmation, le montage mécanique, l’assemblage électronique et le pilotage des moteurs. Un projet très complet et parfois (un peu trop) complexe !
Notre projet
Le String Art, c’est quoi ?
Le String Art est une forme d’art. A l’origine c’est une activité entièrement manuelle qui consistait à enrouler du fil autour de clous afin de donner une forme géométrique ou un dessin. Cette technique était très populaire dans les années 60–70 et aujourd’hui elle revient à la mode grâce aux réseaux sociaux.
Mais réaliser un tableau de String Art à la main est long, minutieux, et demande beaucoup de précision.
Notre objectif était donc d’automatiser tout ce processus en alliant toutes les technologies dont on disposait.
Exemple de String Art fait main
Les différentes étapes
Recherche & inspiration
Tout d’abord on a commencé par se renseigner sur ce qui existait déjà. On s’est inspirées de deux projets trouvés sur internet qui possédaient tous les deux un GitHub :
-> Elvis Tang pour la base de la machine.
–> Barton Dring pour les détails mécaniques (roulements, engrenages, etc.).
Fabrication, modélisation
Pour la fabrication et le montage de la machine nous avons modélisé et imprimé un bon nombre de pièces en 3D sur SolidWorks. Certaines étaient déjà données dans les fichiers que nous avons trouvé, ceux d’Elvis Tang et de Barton Dring.
Ensuite, nous avons découpé les planches de bois que nous avions pour faire nos trois plateaux :
- Le premier sert de socle (“la base”), il soutient l’ensemble de la machine.
- Le plateau central, il peut tourner sur lui même grâce à l’engrenage qui lui est fixé.
- Le plateau supérieur, le tableau (celui où il y aura l’œuvre d’art), sur lequel 100 clous sont plantés de façon régulière sur la bordure du plateau.
Après avoir modélisé, imprimé et découpé toutes les pièces, nous avons assemblé toute la machine. La structure globale repose sur des rails en aluminium, ils permettent de stabiliser l’ensemble et permet de fixer les différents éléments.
La machine possède une aiguille fixée sur un axe motorisé, cet axe permet de passer le fil derrière les clous, en faisant des allers-retours pendant que le plateau tourne.
Programmation et électronique
Toute la partie “électronique” est fixé sous le socle de la machine, directement visé dans le bois. Ces composants électroniques permettent de donner des ordres aux différents moteurs pour que la machine fonctionne toute seule.
Le « cerveau » de notre machine est une petite carte qu’on appelle Arduino. C’est elle qui contrôle ce que font les moteurs.
Il y a deux moteurs dans notre projet : un qui fait tourner le plateau, et un autre qui fait bouger l’aiguille d’avant en arrière pour passer le fil autour des clous. Pour que ces moteurs obéissent correctement, on a ajouté des petites cartes électroniques appelées driver et motor shield. On les relie à l’Arduino pour que tout fonctionne ensemble. Pour que le tout ait suffisamment de puissance pour tourner, on utilise deux alimentations.
Mais pour que la machine sache quoi faire, il faut la programmer (malheureusement).
On a programmé l’Arduino pour qu’il exécute ce qu’on lui dit. Le programme va lire les numéros des clous, faire tourner le plateau pour se placer au bon endroit, puis le deuxième moteur va faire avancer l’aiguille pour passer le fil autour du bon clou. Puis l’aiguille revient en place, et le plateau tourne vers le clou suivant. Ça recommence encore et encore, jusqu’à ce que tout le motif soit terminé.
Grâce à cette partie électronique et au code qu’on a écrit, la machine est capable de faire tout le travail automatiquement.
Voici une vidéo de notre machine en pleine action :
Nos galères
Comme dans tous les projets je pense, tout ne s’est pas passé comme prévu. Nous avons eu pas mal d’imprévus, mais on a réussi à trouver des solutions à chaque fois.
Par exemple, certaines pièces qu’on a imprimées en 3D ne s’ajustaient pas bien. Elles étaient soit trop grandes, soit pas tout à fait à la bonne taille. On a dû les poncer ou les limer à la main pour qu’elles rentrent correctement là où elles devaient aller. Pour les pièces trop grandes, pas le choix, il fallait soit les couper, soit les refaire.
Un autre souci, le code trouvé sur Internet ne marchait pas avec notre matériel. Les autres projets n’utilisaient pas exactement les mêmes cartes électroniques que nous. Alors on a dû adapter le programme avec les éléments que nous avions à l’école, comprendre comment il fonctionnait, et parfois même réécrire pour que ça soit compatible avec nos composants.
Enfin, au moment des premiers tests, on a remarqué que le moteur forçait trop et que l’aiguille tremblait quand elle bougeait. C’était parce que certaines pièces n’étaient pas assez solides et pas assez larges. On a donc recréer plusieurs parties, cette fois avec des pièces plus larges et plus robustes pour bien tenir l’ensemble.
Ce que nous avons appris
Ce projet nous a permis de découvrir concrètement comment fonctionne une machine mécatronique, c’est-à-dire un système qui avec de la mécanique, de électronique et également de l’informatique.
On a appris à utiliser les machines du fablab comme l’imprimante 3D et la fraiseuse. Ces outils, qu’on ne connaissait pas forcément au début, sont devenus familiers au fil des semaines. On a aussi compris l’importance de la précision et des bons réglages pour que tout s’assemble correctement.
Côté électronique, on a appris à assembler et câbler les composants, à faire fonctionner des moteurs, et à réfléchir à la disposition la plus efficace pour que tout soit stable.
Enfin, on a énormément progressé en programmation, par exemple avec Arduino pour piloter les moteurs.
Et si c’était à refaire ?
Si on devait recommencer ce projet depuis le début, il y a certaines choses qu’on ferait différemment. Par exemple, on prendrait plus de temps pour découvrir et comprendre les projets sources dont on disposait. Aussi, prendre notre temps pour bien ajuster les pièces 3D avant de les imprimer, ce qui nous permettrait d’éviter pas mal de retouches qui nous a fait perdre un temps considérable.
Malgré tout, on est très fières du résultat. On est parties de zéro, on a fait face à pas mal de défis, et à la fin, on a réussi à construire une machine qui fonctionne et fidèle à notre idée de départ !
En résumé
C’est un projet qui mélange créativité, improvisation et technologie.
Pour finir, ce projet nous a permis de mettre en pratique de nombreuses compétences ! Grâce à ce projet on a beaucoup progressé, on a développé notre autonomie, notre sens de l’organisation… et notre capacité à trouver des solutions face aux différents problèmes.
On a beaucoup aimé travailler sur ce projet.
Merci pour votre lecture !
Laëtitia Legall et Lisa Pilorge