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Algorigrammes

Exercices – Partie 1

Exercices algorigrammes

Exercice 1 : Pont roulant

Un pont roulant constitué d’un chariot mobile et d’une poutre en profil permet de déplacer une charge soit

vers la droite, soit vers la gauche à partir d’un point central. Pour ce faire, le manutentionnaire dispose

d’un boîtier de commande manuel équipé de 4 boutons-poussoirs.

Une impulsion sur S1 commande le départ du chariot vers la gauche

Une impulsion sur S2 commande le départ du chariot vers la droite

Une impulsion sur S3 commande le retour du chariot de la gauche

Une impulsion sur S4 commande le retour du chariot de la droite

Affectation des entrées et des sorties

Entrées Sorties

S1 : Départ vers la gauche rotation M : Moteur de translation à deux sens de rotation

S2 : Départ vers la droite suivants. KM1 : Translation vers la gauche

S3 : Retour de la gauche KM2 : translation vers la droite

S4 : Retour de la droite

S5 : Limite gauche

S6 : Limite centrale

S7 : Limite droite

Remarque : le levage de la charge n’est pas étudié dans le présent problème

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Algorigrammes

Exercices – Partie 1

Exercice 2 : Porte de garage

La porte coulissante métallique d'un atelier de réparation mécanique est motorisée au moyen d'un moteur asynchrone. Son fonctionnement doit répondre aux prescriptions suivantes :

La porte, fermée au départ, s'ouvre si une personne se présente sur le tapis.

En fin d'ouverture, la porte reste ouverte durant 15 secondes

la porte se referme alors automatiquement au bout des 15 secondes si personne ne se trouve sur

le tapis

Afin d'éviter un arrêt brutal de la porte (ce qui entraînerait des contraintes mécaniques importantes pour l’installation), son déplacement sera ralenti (petite vitesse) à la fin de chaque translation.

Affectation des entrés et des sorties. Cahier des charges

Entrées :

S1 : Porte fermée S2 : Début de

fermeture lente

S3 : Début d'ouverture lente

S4 : Porte ouverte

S5 : Présence personne

SORTIES :

M : Moteur à deux vitesses et à deux sens de rotation

commandé par les 4 contacteurs suivants:

KM1 : Ouverture

KM2 : Fermeture

KM3 : Grande vitesse

KM4 : Petite vitesse

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Algorigrammes

Exercices – Partie 1

Exercice 3 : Transfert de pièces

Ce dispositif permet de transférer une pièce du tapis d’arrivée au tapis d’évacuation via une table. Ces

deux tapis fonctionnent en continu.

1 Une pièce est amenée par le tapis d’arrivée

devant le vérin A.

2 Le vérin A sort alors (mouvement A+) et

pousse cette pièce.

3 L'arrivée de la pièce devant le vérin B

déclenche alors deux actions simultanées:

- La rentrée du vérin A (mouvement A-)

- ET la sortie du vérin B (mouvement B+) qui

pousse alors la pièce sur le tapis d’évacuation puis

revient (mouvement B-).

4 Le système est alors prêt pour un nouveau

cycle.

Exercice 4 : Le wagonnet

Ce wagonnet doit aller chercher des produits aux endroits matérialisés par les capteurs S4, S3 et S5 puis

revenir à son point de départ.

Chaque nouvel appui sur S1 relance un nouveau cycle.

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Exercices – Partie 1

Exercice 5 : Perceuse

Une unité d'usinage prévue pour percer des pièces est équipée

de la manière suivante:

Un moteur asynchrone "B" assure la rotation du foret. Le

couplage du moteur est assuré par KM1.

Un moteur asynchrone "T" assure la translation du

chariot. Ce moteur est à deux sens de rotation et à deux

vitesses.

o Le couplage descente est assuré par KM2. o Le couplage montée est assuré par KM3. o Le couplage petite vitesse est assuré par KM4.

Le couplage grande vitesse est assuré par KM5.

Trois fins de course électromécaniques S1,S2, et S3 assurent

respectivement le contrôle des positions limite haute, limite

moyenne et limite basse.

Description du fonctionnement

1. Le chariot, en position initiale est en limite haute, comme représenté sur le dessin ci-dessus.

2. Un appui sur S5 provoque la rotation du foret et la descente du chariot en grande vitesse.

3. L'arrivée sur S2, qui coïncide avec le début du perçage, entraîne le passage en petite vitesse tout en

conservant les mouvements précédents.

4. L'arrivée en S3, qui coïncide avec la fin du perçage provoque la remontée du chariot en grande vitesse,

foret toujours tournant.

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Exercices – Partie 1

Exercice 6 : Robot Scooba

Un programme, utilisant les informations issues des codeurs (droit et

gauche), a été écrit pour corriger le comportement du robot Scooba. On

s’intéressera uniquement au déplacement en ligne droite.

La distance parcourue par une roue entre deux impulsions du codeur est de

0.0338cm.

On se place dans le cas :

• d’une consigne de déplacement en ligne droite de 50 cm ;

• d’un écart d’avance toléré entre les deux roues motrices de Δroue = 5 mm.

Q1. Compléter, en s’appuyant sur les données qui y figurent, l’algorithme qui illustre le principe

de contrôle de la trajectoire rectiligne du robot Scooba

Document réponse DR5 : algorithme de contrôle de trajectoire

Un programme permet de contrôler les deux roues motrices. Dans le principe, il contrôle l’écart d’avance

entre les deux roues motrices et corrige cet écart en réduisant la vitesse de la roue trop rapide.

Pour simplifier l’étude, la roue trop rapide sera stoppée.

Commander_Roue_Droite Le moteur est alimenté afin de

commander la rotation de la roue

droite.

Stopper_Roue_Droite L’alimentation du moteur est

coupée afin de stopper la rotation

de la roue droite.

Commander_Roue_Gauche Le moteur est alimenté afin de

commander la rotation de la roue

gauche.

Stopper_Roue_Gauche L’alimentation du moteur est

coupée afin de stopper la rotation

de la roue gauche.

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Exercices – Partie 1

Exercice 7 : L’imprimante 3D

La technologie d'impression 3D (figure 1) permet de réaliser des pièces à partir de

leur modélisation numérique 3D. L’impression (FDM: (Fused Deposition

Modeling)est réalisée à partir d'un filament plastique fondu par la tête d’impression

de l’imprimante 3D et déposé sur la plateforme d’impression de l’imprimante 3D

pour créer l’objet voulu, couche par couche(figure 2).Ce procédé est utilisé pour des

productions de prototypes ou des petites séries, car le temps d’impression est

relativement long par rapport aux procédés de fabrication «grandes séries» de mise

en forme industriels des matières plastiques. Le fichier3D est traité par un logiciel

spécifique qui organise le découpage de la pièce en tranches. Il est transmis à l'imprimante 3D qui dépose

la matière couche par couche jusqu'à obtention de la pièce finale. La tête d’impression(ou extrudeur)

assure la fusion de la matière plastique et l’avancement du fil. Elle se déplace en translation sur le plan

horizontal suivant les directions x⃗ et y⃗ en fonction des formes à réaliser. La tête se déplace également

verticalement pour assurer la superposition des couches.

L’objectif de la partie est de travailler sur la programmation de la fonction de déplacement de la tête

d’impression de l’imprimante 3D.

La tête d’impression de l’imprimante 3D est mise en mouvement sur les deux directions horizontales �⃗� et

�⃗� par deux moteurs pas à pas indépendants. Les moteurs pas à pas sont chacun pilotés par deux sorties

d’un microcontrôleur à travers une interface de puissance (figure 12).

Le déplacement de la tête d’impression sur la direction �⃗� est l’objet de l’étude. La sortie S1 du

microcontrôleur fournit la consigne « pas ». La consigne « pas » présente une impulsion à chaque front

montant du signal S1 (passage de 0 à 1 logique). Pour chaque pas, l’arbre moteur tourne d’un angle fixe

p = 1,8 (figure 11). La consigne « sens de rotation » est fournie par la sortie S2.

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Algorigrammes

Exercices – Partie 1

L’objet de l’étude est de programmer le déplacement

horizontal de la tête d’impression sur la direction x

Calcul du déplacement de la tête d’impression

Paramétrage proposé :

x, la position de la tête d’impression ;

n, le nombre de pas effectués par l’arbre moteur (n =

0 lorsque x = 0) ;

R 7,5 mm, le rayon des poulies

p = 1,8°, le pas fixe de rotation du moteur pas à pas.

L’hypothèse de roulement sans glissement entre la roue

d’entrainement et la courroie est faite. Pour chaque tour,

le déplacement de la tête d’impression correspond à la

longueur du périmètre de la poulie.

Question 1 : Exprimer le nombre de pas n nécessaires

pour faire tourner l’axe du moteur d’un tour en fonction

du pas fixe p. En déduire la relation liant la position x de la tête d’impression et le nombre de pas n.

Question 2 : Calculer le nombre de pas noté nmax permettant d’atteindre le déplacement maximum xmax =

205 mm.

Une mesure expérimentale a permis de montrer qu’il faut 887pas du moteur pour atteindre le déplacement

maximum de 205 mm.

Question 3 : Quantifier l’écart entre la valeur mesurée et la valeur calculée. Proposer une justification de

cet écart.

Soit la vitesse de déplacement de la tête d’impression par rapport au bâti.

Un front montant (figure 11) se produit à chaque période de temps T du signal S1. En supposant la rotation

du moteur continue, on obtient la relation :

VOb,Tête /Bâti = R ∗0.01∗π

T

Figure 11 : Signal du microcontrôleur et consigne de pas

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Algorigrammes

Exercices – Partie 1

Programmation du déplacement de la tête d’impression

Définition des variables :

– pi : la valeur π ;

– v_cons : la vitesse v souhaitée en mm∙s-1, VOb,Tête /Bâti = v ;

– x_cons : la position souhaitée en mm ;

– n_cons : le nombre de pas correspondant à la position souhaitée x_cons ;

– n_actuel : le nombre de pas correspondant à la position actuelle.

Question 4 : Compléter l’algorigramme du programme du déplacement de la tête d’impression sur le

document réponse DR1.

Question 5 : Compléter l’algorithme du programme du déplacement de la tête d’impression sur le

document réponse DR4.

Exécution du programme du déplacement de la tête d’impression

À l’exécution du programme, on remarque que la tête d’impression se déplace comme convenu.

Cependant, l’imprimante tend à vibrer à chaque début et fin du déplacement.

Question 6 : Définir la cause possible de ce comportement. Proposer en quelques phrases une solution

permettant de réduire ces vibrations.

DOCUMENTS RÉPONSES

DR1 DR4