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

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

LE MATERIEL

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

Matériel de prorammation Capacités LE KIT DE DEVELOPPEMENT LE MATERIEL Matériel de prorammation Capacités Processeur ARM7 cadencé à 70Mhz Ecran LCD TFT 320*240 interfacé, 12bits de couleur Pins de debug facilement accessibles LE MATERIEL LE KIT DE DEVELOPPEMENT PAGE 5/25

L’ASSERVISSEMENT

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

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

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

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

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

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

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

LIAISON BAS-NIVEAU HAUT NIVEAU

INTERFACAGE DU CONVERTISSEUR ANALOGIQUE NUMERIQUE LIAISON HAUT NIVEAU – BAS NIVEAU Pourquoi un CNA ? Contraintes Choix du convertisseur, interfaçage L’AD5405 Alimentation: 3.3V 2 sorties Entrée parallèle 21,3 millions mises à jour / sec Référence externe, sortie bipolaire Temps de mise à jour de la sortie: 80ns Problèmes rencontrés : Soudures: pistes larges de 0.23mm Temps de propagation des signaux (des astuces qui n’ont pas fonctionné) Parasites en sortie LIAISON BAS NIVEAU – HAUT NIVEAU INTERFACAGE DU CAN PAGE 15/25

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

Utilisation des capteurs de position des galvanomètres PARTIE ANALOGIQUE Utilisation des capteurs de position des galvanomètres Mise en forme du signal Envoi à l’asservissement Sortie du capteur: 11μA / ° Sortie en mode différentiel Polarisation d’un transistor Sortie du circuit: 0.1V / ° PARTIE ANALOGIQUE CAPTEURS DE POSITION PAGE 17/25

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

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

INFORMATIQUE ET CONTROLE

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

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

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

CONCLUSION

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