Dans l’industrie il est fréquent de devoir trier des produits selon un ou plusieurs critères (forme,couleur, poids…). À l’image de ces problématiques, on propose ici de concevoir et de réaliser une trieuse de M&M’s selon leurs couleurs.
Notre équipe de 4 étudiants en EI2 est composée de Victor et Clément qui se sont chargés de la conception et la réalisation mécanique du système (réalisation des pièces sous SolidWorks , impression 3D des différents éléments, usinage avec la Charly Robot…) et 2 étudiants (Alexis et Maël) se sont chargés de la partie électronique et programmation (branchements à L’Arduino, commande des deux servomoteurs, récupération des données du capteur de couleur et infrarouge,…). Les deux sous-groupes ont travaillé en parallèle pour finalement fusionner leur travail afin de réaliser la trieuse de M&M’s.
Nous avons été accompagnés pour ce projet par deux professeurs : Mr Rémy Guyonneau et Mr Franck Mercier.
Présentation du projet :
Les différentes pièces composant notre trieuse sont :
–L’Entonnoir : Présent tout en haut de la trieuse, c’est là où on intègre les M&M’s.
-Le « Porte-FeedWheel » : Pièce centrale de la trieuse, elle est composée d’un petit entonnoir sur le dessus, d’où sortent les M&M’s provenant de l’entonnoir principal, d’espaces vides pour le côté esthétique afin d’apercevoir les M&M’s qui tombent, ainsi qu’un espace en bas pour intégrer les capteurs et la pièce « FeedWheel »
-Le « FeedWheel » : Pièce ronde comprenant 4 cavités dans lesquelles un seul M&M’s peut rentrer. Un moteur à rotation continu est fixé à l’arrière du FeedWheel.
–Un capteur infrarouge : Fixé dans le « Porte-FeedWheel », il permet de détecter les erreurs d’approximations du moteur à rotation continu afin d’ajuster un angle correct.
–Un capteur de couleur : Fixé également dans le « Porte-FeedWheel », il permet de détecter la couleur du M&M’s correspondant.
-Le « Tuyau principal » : Directement relié au « Porte-FeedWheel », d’où sortent les M&M’s, collé à un servomoteur. Un angle spécial est appliqué à une couleur précédemment détectée.
-Le « Séparateur » : Pièce servant de lien entre le tuyau principal et les tuyaux secondaires. La forme du dessus est prévue pour la circulation du tuyau principal. Il comprend 6 trous, chaque trou correspond à une couleur.
-Les « Tuyaux secondaires » : Ils sont au nombre de 6 et servent de liaison entre le séparateur et les bocaux.
–Les bocaux : Ils sont également au nombre de 6 et sont les pièces de présentation des M&M’s finalement triés.
Ils sont reliés aux tuyaux secondaires correspondants et possèdent chacun une vitre transparente découpée avec le « Charly Robot ».
Au final nous avons assemblé toutes ces pièces et cela nous a donné une belle trieuse !
Les différentes étapes de notre projet :
Premièrement, nous avons établi en commun au brouillon une structure qui nous paraissait correct pour la partie mécanique et pour la partie programmation, tout en s’inspirant de même type de trieuses déjà existantes.
Une fois la structure plus ou moins établi au brouillon, nous séparons nos travaux en 2 groupes :
Après l’assemblage de ces pièces toujours sur SolidWorks, ce groupe passa aux impressions en 3D avec les imprimantes Raise3D et Makerbot.
En parallèle, pour les bocaux en bas de la structure, ce groupe réalisa un usinage grâce à la Charly Robot avec du plexiglas afin de créer une vitre transparente permettant de voir les M&M’s.
L’autre groupe se chargeait de la programmation de l’ensemble des composants électronique, à savoir : deux capteurs (RGB et Infrarouge) et deux moteurs (à rotation continu et servomoteur).
Ainsi nous avons commencé la programmation de chaque composant indépendamment pour prendre en main la programmation Arduino plus facilement.
Une fois chaque programme fini, nous les avons rassemblés en un et organisé la structure de notre programme final. De nouveaux composants se sont ensuite ajoutés comme l’écran LCD, le bouton ou l’utilisation d’un capteur IR pour positionner le moteur à rotation continue.
Problèmes rencontrés
Nous avons eu pas mal de problèmes au cours de notre projet.
Dès le départ nous ne savions pas par où commencer, comment se partager les tâches etc. Par la suite, nous avons commencé à imaginer le projet, il était difficile de mettre en commun nos idées. Lorsque nous sommes passés sous Solidworks, de nombreux bugs nous ont posé problème.
De plus, des pièces que nous avions modélisées puis imprimées se sont avérées ne pas être aux bonnes dimensions ou bien avec trop peu de jeu pour assembler les pièces. La couleur jaune de la pièce « FeedWheel » fut embêtante pour l’étalonnage des couleurs de bonbon. Cela a été résolu en aspergeant cette pièce avec une bombe de peinture noire.
Le problème majeur était surtout les pannes d’imprimante 3D qui nous ont beaucoup ralenties.
En programmation, il y a également eu quelques soucis. Par exemple, pour trouver la documentation de certains composants comme pour le capteur couleur ou l’écran LCD, la documentation était fausse.
Nous avons aussi rencontré des problèmes avec le câblage qui devenait illisible et problématique. Il était donc nécessaire de remettre des fichiers dans la racine du logiciel Arduino. Il a aussi été difficile d’étalonner chacune des couleurs des M&M’s.
Conclusion
Pour conclure, nous voulons absolument remercier nos tuteurs Mr Mercier et Mr Guyonneau pour toute l’aide apportée au cours de ce projet.
Pour nous, ce projet fut une grande expérience dans tout ce qui est du travail en groupe, de l’innovation, de la pratique…
Voir le projet grandir au fur et à mesure des séances nous a aussi motivé pour avancer et perfectionner le projet au maximum.
Merci à vous, chers lecteurs de vous être intéressés à notre projet.
Victor B, Clément C, Alexis G, Maël C
Conception de pièces de liaisons adaptables sur pièces LEGO®
Rendu final des pièces
Nous sommes 3 élèves : Felix Bessonneau, Colin Fléchard et Dorian Clermont, issus du cycle préparatoire de l’ISTIA en 2ème année en charge d’un projet :
Ce projet Ei2 sur les liaisons mécaniques LEGO® s’inscrit dans le cadre de notre 4ème semestre, dans l’unité d’étude n°5 : Projets de conception.
Il fait suite aux difficultés rencontrées lors des cours de Génie Mécanique de 3ème année qui utilisaient les LEGO® afin de faciliter la compréhension des schémas cinématiques : en effet certaines liaisons n’étaient pas réalisables de façon simple.
Il s’agit là donc de travailler sur des LEGO® : quoi de plus amusant que ça ?
Modélisation complexe d’une liaison hélicoïdale en LEGO
La liaison glissière :
La première idée était de faire une pièce compatible avec les pièces classiques de Lego®. Le premier prototype consistait donc à faire une longue brique creuse avec à l’intérieur une pièce qui coulissait afin de jouer le rôle de glissière. Cette pièce pouvait accueillir une barre en croix. Ainsi la barre était guidée dans la brique ce qui réalisait bien une liaison. Cependant le guidage laissait à désirer et nous avons décidé de nous orienter sur une compatibilité “Lego® Technic”. Il fallait donc repartir de zéro pour créer une nouvelle pièce plus simple. La nouvelle idée était d’avoir une pièce capable de guider une barre en croix avec une seule pièce. Nous avons donc pensé à une cavité capable de guider la barre en croix et en même temps de s’accrocher à une prise femelle cruciforme.
Liaisons glissières (à droite la pièce finale)
La liaison hélicoïdale :
Tout comme la liaison glissière, l’idée première était de partir sur un bâti adapté aux briques Lego® avec en son centre un perçage de forme hélicoïdale. La première difficulté a été d’adapter ce perçage à la vis sans fin déjà existante dans les pièces Lego®. Une fois la pièce finalisée (et de nombreux essais infructueux) nous avons décidé en même temps que pour la glissière de refaire le bâti pour le rendre compatible aux Lego® Technic.
Pour cela nous avons opté pour 2 prises femelles cruciforme de chaque côté du perçage, ce qui est beaucoup plus économique niveau matière, et plus stable dans un montage.
Liaisons hélicoïdales (à gauche la pièce finale)
La liaison rotule :
La liaison rotule faisait partie des liaisons existantes en Lego® mais sous forme inadaptée à la modélisation de mécanisme. En effet il existe des sortes de rotule chez certains modèles de Lego® comme les Bionicles pour ne citer qu’une gamme de produit, mais celles-ci n’offrent pas un mouvement efficace ou une adaptabilité optimale.
Pour la création de cette liaison, notre idée fut de créer une sphère et un socle emboîtés l’une dans l’autre. Nous savions que l’imprimante 3D permettait l’impression d’une pièce dans une autre, nous en avons donc profité. Pour l’adaptabilité de cette pièce nous avons choisis des embouts cruciformes mâles pour la sphère et le socle. Nous avions trouvé les dimensions Lego® des pièces cruciformes mâles sur internet, nous les avons donc reportées sur Solidworks. La difficulté principale était la détermination du jeu entre la sphère et son socle, celui-ci devait être assez grand pour que la matière friable de l’imprimante 3D puisse être retirée mais assez petit pour empêcher les deux pièces de se séparer l’une de l’autre trop aisément.
Liaison rotule
Difficultés et problèmes rencontrées :
Evidemment nous avons dû faire face à plusieurs problèmes : par exemple lors de l’impression, ou lors de la gestion du jeu des pièces (par exemple pour la glissière : la pièce intérieure devait pouvoir coulisser dans le bâti sans problème).
Nous avons aussi eu quelques difficultés : notamment la complexité des pièces à concevoir sur SolidWorks (perçage de la pièce hélicoïdale).
Nous avons également eu des soucis au niveau de l’impression, comme une coupure de courant, ou encore une erreur d’impression inexpliquée, que vous pouvez voir ci dessous:
Pièces mal imprimées
(quasiment coupées en deux)
Les différents montages réalisés :
Pour la première phase de recherche des liaisons complexes, nous avons dû effectuer certains montages mécaniques plus ou moins basiques. Pour cela nous avions à notre disposition plusieurs schémas cinématiques, tel que la cale réglable, le sinusmatic, la pince schrader, ou encore un système de pompe à piston.
Nous avons passé quelques heures à réaliser ces schémas afin d’étudier quelles liaisons allions-nous devoir concevoir. C’est ainsi que nous avons remarqué que la glissière et la rotule étaient difficiles à modéliser sur le sinusmatic par exemple.
Exemple du montage :
Pince Schrader
Complexité visible de la rotule & glissière
Et afin de vérifier que nos pièces conçues remplissaient leur rôle, nous avons refait quelques uns de ces montages afin de montrer qu’ils étaient plus simples à construire.
Sinusmatic :
Montage initial
Montage final
Pompe avec piston :
Montage initial (gauche)
Montage final (droite)
Cale réglable :
Montage initial
Montage final
Pour conclure sur ce projet, nous pouvons dire que nous l’avons beaucoup apprécié pour les nouvelles méthodes que cela impliquait : notamment le travail en quasi-totale autonomie.
Nous remercions aussi M.Verron qui a toujours été très agréable et très pédagogue !
