semaphore_projet
Différences
Ci-dessous, les différences entre deux révisions de la page.
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semaphore_projet [2018/10/12 09:32] – [Projet de revival du sémaphore pour l'expo de l'hiver 2018-2019.] gaziel | semaphore_projet [2020/12/01 17:43] (Version actuelle) – ↷ Liens modifiés en raison d'un déplacement. serge | ||
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- | ===== Projet de revival du sémaphore pour l'expo de l' | + | ====== Projet de revival du sémaphore pour l'expo de l' |
+ | <WRAP center round box 40% centeralign> | ||
+ | **{{tagpage> | ||
+ | </ | ||
Créer une installation de sémaphore Chappe et rejouer l' | Créer une installation de sémaphore Chappe et rejouer l' | ||
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l' | l' | ||
- | =====Techniques==== | + | {{media_05: |
+ | ===== Description ===== | ||
Note: en informatique, | Note: en informatique, | ||
Il s'agit dans sa forme décrite sur wikipedia d'un bras articulé en son centre autour d'axe nommé le régulateur, | Il s'agit dans sa forme décrite sur wikipedia d'un bras articulé en son centre autour d'axe nommé le régulateur, | ||
- | Il y a donc 3 articulations de type pivot. | + | Il y a 3 articulations de type pivot. Une au centre du régulateur, |
- | Idées | + | ===== Idées |
* Comment reproduire simplement ce mouvement ? | * Comment reproduire simplement ce mouvement ? | ||
* Peut-on le faire avec un seul moteur ? | * Peut-on le faire avec un seul moteur ? | ||
* Peut-on faire de la reconnaissance vidéo ? | * Peut-on faire de la reconnaissance vidéo ? | ||
+ | * Apprentissage supervisé : on code la grammaire du sémaphore, puis on automatise la création d'un gros jeu de données d' | ||
+ | * Apprentissage non supervisé : on laisse une IA apprendre à utiliser les moteurs du sémaphore avec un retour vidéo du sémaphore. => L' | ||
+ | ===== Dimensionnements ===== | ||
+ | D' | ||
+ | * Le mât mesure 7m de haut | ||
+ | * Le régulateur mesure 4,60 m de long et 0,35 m de large | ||
+ | * Les indicateurs mesurent 2 m de long et 0,30 m de large | ||
+ | |||
+ | En notant l la plus petite largeur, on peut exprimer toutes les dimensions à l' | ||
+ | * Les indicateurs mesurent 20xl/3 par l | ||
+ | * Le régulateur mesure 46xl/3 par 7xl/6 | ||
+ | * Le mât mesure 70xl/3 | ||
+ | |||
+ | On peut alors déterminer: | ||
+ | * L' | ||
+ | * L' | ||
+ | * La hauteur maximale sera supérieure à h + la moitié de l' | ||
+ | |||
+ | =====Techniques==== | ||
Les combinaisons du code alphanumérique Chappe sur la page [[https:// | Les combinaisons du code alphanumérique Chappe sur la page [[https:// | ||
- | * 8 angles possible pour le régulateur (0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270°, 315°) | + | * 4 angles possible pour le régulateur (0°, 45°, 90°, 135°). Faire pivoter le régulateur à 180° revient à le ramener en position initial. |
- | * 5 combinaisons possibles pour les 2 indicateurs (chaque indicateur à 3 positions possibles, donc théoriquement 9 combinaisons sont possibles mais seul 5 sont utilisés car les autres sont symétriques). | + | * 9 combinaisons possibles pour les 2 indicateurs (chaque indicateur à 3 positions possibles). |
- | Au total on a donc 36 combinaisons | + | Au total on a donc 36 combinaisons possibles. En pratique le code Chappe utilise donc 36 caractères. La lettre J est manquante et est remplacé par un "&", |
Un autre alphabet chappe est disponible sur [[https:// | Un autre alphabet chappe est disponible sur [[https:// | ||
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Cela fait donc 2 x 7 x 7 soit 98 combinaisons. | Cela fait donc 2 x 7 x 7 soit 98 combinaisons. | ||
- | ===== De la théorie pour peu de moteurs | + | ===== Prototype v1 de Max ===== |
- | Si on veut n' | + | Pour un premier prototype, on va essayer de conserver une envergure plutôt faible < 1/2 mètre. |
+ | Si on choisit l = 18mm, soit un rapport de 6% (30cm / 1.8cm) alors : | ||
+ | * un indicateur mesurera 120mm par 18mm | ||
+ | * le régulateur | ||
+ | * l' | ||
+ | * le mât haut de 420mm | ||
+ | * la hauteur max de 660mm environ. | ||
- | Pour l' | + | Hypothèse |
+ | * Indicateurs: | ||
+ | * Régulateur: | ||
+ | * Mât: 420mm x 21mm | ||
- | Pour l'alphabet | + | Pour que le fonctionnement reste simple, et que tous les mouvements soient possibles et fluides (artistique ++), je pars sur 3 moteurs pas à pas qui commanderont indépendamment le régulateur et les indicateurs. Les forces motrices seront transmises par des courroies crantés. Je disposerai 2 poulies sur l'axe de rotation du régulateur pour transmettre |
+ | Je prévoit de réaliser des roues dentés à l'imprimante 3D. C'est roues dentées pourraient embarquer | ||
- | ==== Resources ==== | + | ==== Workspace ==== |
+ | Mon travail numérique est archivé sur git. Il est trouvable disponible : [[ https:// | ||
+ | ==== Choix des poulies et des courroies ==== | ||
+ | Un choix simple est d' | ||
+ | Toutes les poulies que l'on utilisera peuvent avoir la même taille pour faire simple, il n'y a pas besoin de démultiplication du couple. Esthétiquement, | ||
+ | |||
+ | Taille des courroies ? 2x entraxe (distance entre les axes) + pitch * 1/2 la somme des dents des poulies. | ||
+ | |||
+ | Un calculateur interessant : https:// | ||
+ | |||
+ | Les poulies aluminium répendues pour monter sur les moteurs pas à pas ont : | ||
+ | * 16 dents => le moins onéreux ! | ||
+ | * 20 dents | ||
+ | * 30 dents | ||
+ | * 36 dents | ||
+ | * 40 dents | ||
+ | |||
+ | === Les 2 transmissions des indicateurs === | ||
+ | Pour simplifier, on va essayer de positionner ces courroies sans utiliser de tendeur. | ||
+ | |||
+ | Les 2 courroie des indicateurs on un entraxe facile à déterminé : c'est la moitié de la longeur du régulateur moins 1/2 largeur. soit 127.5mm. La taille de la courroie nécéssaire est donc de 255 + la somme des dents des poulies. Avec des poulies de 32 dents, cela donne une courroie de 319mm. Il existe des courroies de 320mm. Il faudrait donc voir comment tendre cette courroie, peut être allonger le régulateur de 0.5 à 1 mm. | ||
+ | \\ | ||
+ | Pour que le mécanisme reste le plus simple possible, nous utiliserons un seul roulement par indicateur. L'axe sera solidaire du régulateur. L'axe sera une vis qui permettra son serrage sur le régulateur. Le roulement sera encapsulé entre l' | ||
+ | \\ | ||
+ | <WRAP center round tip 60%> | ||
+ | Dans un premier temps, le régulateur disposera de trous oblong pour permettre le positionnement de l'axe de rotation des indicateur avec une tension de courroie suffisante. Il faut prévoir un régulateur un peu plus long. | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | |||
+ | === Les 3 transmissions sur l' | ||
+ | En partant d'un mât de 420 mm de haut, l' | ||
+ | * La courroie de 810mm necessite de réhausser les moteurs de 15mm. Un système de cette epessaieur peu embarqué un tendeur. | ||
+ | * La courroie de 848mm mécéssite un décalage de 57 mm pour être tendu, ce qui peu permettre de décaler les moteurs. Une augmentation du nombre de dents du côté du moteur peut également permettre de tendre | ||
+ | \\ | ||
+ | L'axe du régulateur sera solidaire du régulateur pour permettre de déporter sa transmission. Autour de l'axe du régulateur seront positionnés les 2 poulies de renvoi des transmissions des 2 indicateurs, | ||
+ | \\ | ||
+ | <WRAP center round important 60%> | ||
+ | Les courroie "non mobiles" | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | === Le mât === | ||
+ | Le mât sera composé de 2 pièces encapsulant 2 roulements pour supporter l'axe de rotation du régulateur. | ||
+ | |||
+ | === Les tendeurs === | ||
+ | Autant que faire se peu, les courroies seront tendus en ajustant l' | ||
+ | |||
+ | ==== Les roulements ==== | ||
+ | Des roulements < 25mm les moins chère: | ||
+ | * MR104-2RS: 4mm int 10mm ext 4mm larg (étanche à l' | ||
+ | * 624-ZZ: 4mm int 13mm ext 5mm larg (étanche à la poussière) | ||
+ | * 634-2RS: 4mm int 16mm ext 5mm larg (étanche à l' | ||
+ | |||
+ | Pour le choix du roulement, plus le roulement est épais, plus il est facile à employer. | ||
+ | Le 624-ZZ parait suffisant et suffisament étroit pour pouvoir monter des poulies dessus. | ||
+ | |||
+ | ==== Les moteurs ==== | ||
+ | Combien de Nm sont nécéssaires ? | ||
+ | |||
+ | === Calcul du couple en statique === | ||
+ | Le régulateur doit tourner sans sourciller même lorsque les indicateurs le déséquilibre. Pour simplifier les calculs, imaginons que la pire situation de déséquilibre est le déploiement maximal d'un indicateur à droite et l' | ||
+ | |||
+ | La masse d'un indicateur ? Un indicateur à un volume d' | ||
+ | Pour que le moteur est la pèche dans ces circonstances, | ||
+ | |||
+ | === Calcul du couple en dynamique (accélération) === | ||
+ | ??? | ||
+ | |||
+ | === Pilotage des moteurs === | ||
+ | Utilisation de la bibliothèque arduino AccelStepper : [[ http:// | ||
+ | ==== Quelle longeur pour l' | ||
+ | Au minimum : | ||
+ | * 4 poulies de 7mm | ||
+ | * 1 poulie de 8 mm | ||
+ | * 3 entretoises/ | ||
+ | * L' | ||
+ | * Largeur de la base | ||
+ | * 1 écrou | ||
+ | |||
+ | Avec un arbre de 100mm de long, la base peut mesurer jusqu' | ||
+ | |||
+ | ==== Choix ==== | ||
+ | * 3 Nema 17 plus répendus pour faire simple | ||
+ | * 2 courroies de 320 mm pour la transmission " | ||
+ | * 3 courories de 848 mm pour la transmission " | ||
+ | * des poulies aluminium de 16 et 36 dents sur les moteurs | ||
+ | * des poulies de 32 dents imprimés en 3D pour la transmission | ||
+ | * 3 roulements à billes 624-ZZ de 13mm x 5mm (4mm interieur) | ||
+ | * taille des indicateurs: | ||
+ | * taille du régulateur: | ||
+ | * taille du mât: 420mm entre le palier des moteurs et l'axe de rotation | ||
+ | * | ||
+ | |||
+ | ==== Notes de fabrication ==== | ||
+ | |||
+ | === Découpe laser & CNC === | ||
+ | * Export du dxf avec openscad. A l' | ||
+ | * Taille après la découpe : 17,7/18 119,7/120 pour l' | ||
+ | * Du coté de la laser : 1000mm/sec 100% pour traverser. Remarque : il manque le perçage des indicateur pour la vis. | ||
+ | * Du côté de la CNC : 14mm ça peut le faire niveau jeu pour le roulement. Il faudrait tester 3mm de profondeur pour le pocketing plutot que 4, et prendre une fraise plate. également voir pour percer à 10 ou 11mm de diam plutot que 12. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | === Impression 3D === | ||
+ | * Pour encastrer à moitié les roulements de 13mm de diamètre externe par 5mm d' | ||
+ | * Pour laisser passer les axes (qui sont des vis de 4mm de diamètre) avec du jeu, j' | ||
+ | * Imprimer la première couche à 0.25mm et avec un flow entre 120% et 130%. Les autres couches avec un flow à 100%. | ||
+ | |||
+ | === Mécanique === | ||
+ | * Le régulateur est déformé par la tension des couroies indicateur. | ||
+ | * Il y a un peu de jeu dans le roulement indicateur solo accentué par la tension dans la courroie et la torsion induite par le déport de la poulie sur le roulement. | ||
+ | |||
+ | === Idées === | ||
+ | * Il faut renforcer le régulateur pour supporter la tension des courroies. Au moins doubler l' | ||
+ | * Un seul roulement pour les indicateurs c'est simple, mais ce n'est pas smooth. La tension des courroies implique une torsion du roulement. Le renforcement du régulateur doit permettre de facilement encastré 2 roulements. | ||
+ | |||
+ | ==== Problèmes de la v1 ==== | ||
+ | - La tension des courroies appliquée directement sur l' | ||
+ | - Les rapports de transmission soient de 16/28 ou de 36/28 ne permettent pas de faire des 1/4 ou des 1/8 de tours proprement. | ||
+ | - Les micro steps sont nécéssaires pour adoucir les accélérations des moteurs et réduire les vibrations. Au moins des 1/4 ou des 1/8 de steps, ce qui réduit d' | ||
+ | - Le sérrage du régulateur et de sa poulie sur son axe laisse à désirer. | ||
+ | - La tension des courroies tent à faire pivoter le mat. | ||
+ | |||
+ | ===== Prototype v2 de Max ===== | ||
+ | ==== Actions pour résoudre les problèmes de la v1 ==== | ||
+ | - Positionner les courroies de transmission au plus pret des mats (à ras). Vu qu'il y a 3 courroies cela nécéssite d'en déporter une à l' | ||
+ | - Entrainer avec les courroies des poulies intermédiaires et des engrenages qui seront chargés de transmettre la rotation aux régulateur et indicateurs sans deformer l'axe de rotation du régulateur. | ||
+ | - Calculer le rapport de transmission pour permettre les 1/8 de tour avec un nombre de pas moteur entier. | ||
+ | - Choisir un rapport de transmission > 2 pour augmenter la vélocité du sémaphore en résuisant la fréquence de pilotage des moteurs et le nombre de pas nécéssaire par mouvement. | ||
+ | - Améliorer le serrage sur l'axe régulateur ? | ||
+ | - Positioner les moteur le long du mat. | ||
+ | |||
+ | ==== Questions ? ==== | ||
+ | * Passer l'axe de rotation régulateur de 4mm à 5mm de diamètre ? => Il faut trouver une tige fileté de 5mm. | ||
+ | * Quelles dimensions pour les engrenages sur l'axe régulateur ? Nombre de dents et épaisseur ? => Plus petit nombre de dent possible qui fit sur des roulements de 13mm à 14mm de diamètre. | ||
+ | * Réduire l' | ||
+ | * Comment placer les moteurs et tendre les courroies ? => Imprimer un support de moteur placable le long de l' | ||
+ | |||
+ | ==== Réponses ==== | ||
+ | * Une poulie GT2 de 28 dents fit sur un roulement de 14mm de diamètre. Avec une poulie sur le moteur de 36 dents, pour obtenir un rapport complet de x2,5, on doit choisir les engrenages avec le ratio : 35 dents / 18 dents. | ||
+ | * Avec une poulie GT2 de 30 dents et toujours une poulie moteur de 36 dents, il faut choisir les engrenages avec un ratio 25 dents / 12 dents. | ||
+ | |||
+ | ===== Premier proto de gaziel ===== | ||
+ | {{ media_08: | ||
+ | |||
+ | ==== BOM ==== | ||
+ | * 3 servos High torques 40*20mm | ||
+ | * 10 m de courroie crantée GT2 6mm | ||
+ | * kit de découpe ossature bois | ||
+ | * Kit d' | ||
+ | * 8 roulements 22x7mm / Diamètre int 8mm | ||
+ | * tige filetée 8mm (~ 150 mm) + 4 écrous | ||
+ | * tige filetée 3mm pour les contrepoids ( optionnel) | ||
+ | * Esp12 ou 32 + shield moteur | ||
+ | * alimentation 12v | ||
+ | * boite en bois | ||
+ | * peinture au choix | ||
+ | |||
+ | ~ 50€ de matériel (en direct de chine) | ||
+ | |||
+ | ==== kit impression 3D ==== | ||
+ | issue de différentes sources thinggiverse : | ||
+ | * [[https:// | ||
+ | * [[ https:// | ||
+ | {{media_12: | ||
+ | |||
+ | ==== kit Ossature bois==== | ||
+ | 1 régulateur + 2 indicateurs | ||
+ | {{ media_12: | ||
+ | {{media_08: | ||
+ | |||
+ | tasseau pour le mat | ||
+ | |||
+ | Récupération d'un caisson d' | ||
+ | |||
+ | impression 3D pour le support écran LCD (optionnel). | ||
+ | {{media_12: | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== code ==== | ||
+ | |||
+ | essai sur processing : | ||
+ | {{ media_12: | ||
+ | |||
+ | code arduino autonome :( gestion de l' | ||
+ | |||
+ | {{ media_12: | ||
+ | |||
+ | nécessite la lib PS2Keyboard : [[https:// | ||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== amélioration ==== | ||
+ | |||
+ | pas de pc, utilisation d'un clavier PS2 pour écrire directement à l' | ||
+ | |||
+ | * [[https:// | ||
+ | * [[https:// | ||
+ | |||
+ | installation d'un écran LCD | ||
+ | * [[https:// | ||
+ | * [[http:// | ||
+ | * [[https:// | ||
+ | |||
+ | étude pour envoyer un tweet via l' | ||
+ | |||
+ | ===== Deuxieme proto de gaziel ===== | ||
+ | |||
+ | Mécanique version simplifié, toute imprimable, adaptable sur un tube PVC | ||
+ | |||
+ | ==== BOM ==== | ||
+ | * kit impression 3D : | ||
+ | * 3 Servos type 9G | ||
+ | * 1 tube | ||
+ | * Colliers plastiques | ||
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+ | ===== Resources | ||
* [[https:// | * [[https:// | ||
* [[https:// | * [[https:// | ||
+ | |||
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semaphore_projet.1539336753.txt.gz · Dernière modification : 2018/10/12 09:32 de gaziel