KHOIRUNNISA Hilda Maître de Stage : Jean-Charles CANONE Tuteur Pedagogique: Martial GRISLIN Licence Professionnelle Automatisme Supervision Traçabilité Réseaux (ASTRÉ) TABLE D'ÉQUILIBRAGE À BILLE FORMULAIRE ACROME Stage du 29 Janvier au 6 Juin 2018 LE MONT HOUY 59313 VALENCIENNES CEDEX 9 FRANCE 1|R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA REMERCIEMENTS Tout d’abord, j'adresse mes remerciements à Monsieur Jean-Charles CANONE qui m’avez accepté du 29 Janvier au 6 Juin 2018 en tant que stagiaire préparant une Licence Professionnelle, Automatisme Supervision Traçabilité Réseaux (LP ASTRE) . Je tiens à remercier vivement ,Madame Pipit ANGGRAENI en tant que responsable de Polytechnique de Fabrication en France, qui m'a guidée pendant mon stage. Au cours de ce stage, j'ai travaillé dans un laboratoire robotique situé dans le département de l'IUT Valenciennes et amélioré mes connaissances en robotique. Je tiens également à remercier les responsables des relations internationales dans la gestion du programme de mobilité internationale du crédit visité par Erasmus+. Je suis très reconnaissante à Monsieur Elhadj DOGHECHE qui m'a aidé depuis le début, Monsieur Laurent VERMEIREM qui m'a présenté à l'environnement Licence Professionnelle ASTRE, Madame Aurélie BAC qui m'a aidé à gérer diverses administrations pendant mon séjour ici. Je remercie, finalement, toute l’équipe pédagogique pour l’encadrement apporté tout au long de l’année ainsi que les connaissances transmises pour mener à bien ce stage. 2|R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA SOMMAIRE REMERCIEMENTS ............................................................................................... 2 SOMMAIRE ............................................................................................................. 3 INTRODUCTION.................................................................................................... 4 I. L’ENTREPRISE ............................................................................................................................5 1. 1 L’industrie manufacturière en Indonésie .......................................................................... 5 1. 2 Polytechnique de Fabrication en Indonésie ...................................................................... 5 1. 3 Le lieu du stage ................................................................................................................. 6 1. 4 ACROME ......................................................................................................................... 7 1. 5 Organigramme .................................................................................................................. 8 II. CONCEPTION ET RÉALISATION ............................................................... 9 2. 1 Le Hardware...................................................................................................................... 9 2.1 1 Dimensions de la table d'équilibrage à billes ............................................................. 9 2.1 2 Composants .............................................................................................................. 10 2. 2 La Conception du logiciel ............................................................................................... 14 2.2 1 LabVIEW ................................................................................................................. 14 2.2 2 Interface Visuelle ..................................................................................................... 15 III. MISE EN OEVRE DE TABLE D'ÉQUILIBRAGE À BILLE ......................19 3. 1 Description du système .................................................................................................... 19 3. 2 Spécifications Techniques ............................................................................................... 19 3. 3 Câblage ............................................................................................................................ 20 3. 4 Connexion ........................................................................................................................ 21 3. 5 Mise en place du système ................................................................................................ 21 3. 6 Installation du conducteur de Visa ................................................................................... 22 3. 7 Test fonctionnel ............................................................................................................... 23 3. 8 Exécuter l'application ....................................................................................................... 23 3. 9 Connexion Ouvrir FPGA VI Référence ........................................................................... 26 3. 10 Résultat : ........................................................................................................................ 29 CONCLUSION ET TRAVAUX FUTURS .......................................................... 30 ANNEXES............................................................................................................... 31 3|R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA INTRODUCTION J’ai réalisé mon stage à l'Institut Universitaire de Technologie (IUT) à Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis du 29 Janvier au 6 Juin 2018. Je travaille dans des laboratoires de robotique à l'IUT valenciennes et étudie diverses sciences de la robotique. Suite à l’obtention de mon diplôme de BTS Mécatronique, j’ai décidé de me diriger vers cette licence professionnelle ASTRE (Automatisme Supervision Traçabilité Réseaux) pour me spécialiser dans le monde de l’automatisme. J'ai aidé à compléter un projet existant pour être une ressource de robotique pour les étudiants qui veulent savoir en utilisant une expérience avec un outil. Dans cet apprenti, je travaille sur un outil appelé "Ball Balancing Table" qui sert à voir la stabilité de la table avec différentes méthodes et une sphère comme son objet. Grâce à diverses méthodes utilisées par les étudiants peuvent voir la différence de stabilité dans une balle temps réels en utilisant interface dans l'application LabVIEW en utilisant microcontrôleur qui est National Instrument myRIO. Ce stage est très intéressant pour moi car je peux expérimenter la stabilité en temps réels. 4|R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA I. PRESENTATION DE L’ENTREPRISE 1. 1 L’industrie manufacturière en Indonésie À l'heure actuelle, l'industrie manufacturière en Indonésie connaît une croissance rapide dans divers secteurs et les besoins de production augmentent également. Cela amène l'industrie manufacturière à utiliser une technologie de pointe facile à obtenir. La technologie existante doit avoir une vitesse et une précision élevées et peut faciliter le travail humain dans divers domaines de la vie. L'apprentissage et la maîtrise de la robotique scientifique sont très importants pour être connus des étudiants. Armés d'une telle connaissance, les étudiants peuvent répondre aux besoins de l'industrie manufacturière et améliorer la compétitivité des ressources humaines en Indonésie. 1. 2 Polytechnique Manufacture de Bandung en Indonésie L'industrie de la manufacture rapide en Indonésie ne vaut pas la quantité de ressources humaines. Ainsi, le gouvernement a mis en place plusieurs programmes d'échange pour les étudiants pour les besoins de l'industrie manufacturière. L'un des pays qui coopèrent avec l'Indonésie est la France. 5|R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA Cette coopération s'est déroulée dans plusieurs universités en France. La coopération avec la France est attendue des ressources humaines pour l'industrie manufacturière en Indonésie peuvent être remplies. Enfin, Polytechnique manufacture dans le cadre de la manufacturière de l'Indonésie faire un programme international de coopération qui est fait avec IUT Valenciennes, Université de Valenciennes et Hainaut-Cambrésis. 1. 3 Le lieu du stage Le stage a été réalisé au laboratoire de robotique, IUT Valenciennes, Université de Valenciennes et Hainaut-Cambrésis, 59300 Aulnoy-lez-Valenciennes. 6|R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA Pour favoriser la reconversion économique et démocratiser l'accès à l'enseignement supérieur, Valenciennes a joué, bien avant les autres universités françaises, la carte des formations professionnelles appuyées sur des recherches fondamentales et appliquées. 13ème agglomération française, Valenciennes tente d'échapper, au début des années soixante, au danger de la monoculture charbon-acier. Pour attirer de nouvelles industries, former leurs personnels d'encadrement et permettre aux jeunes des familles modestes d'accéder à l'enseignement supérieur, cette région "arrache" au ministère la création en 1964 d'une antenne de la faculté des sciences de Lille par une volonté commune de tous les partenaires locaux. L'embryon universitaire se développe rapidement par des seconds (1971) et troisième cycles (1975) à vocation professionnelle, créés à partir de jeunes laboratoires de recherche en relation avec le monde industriel et les milieux économiques nationaux. Un réseau de laboratoires de recherche et d'ateliers de transferts performants permet à l'UVHC de participer activement à la conversion économique du Hainaut-Cambrésis. 1. 4 ACROME ACROME est une société qui propose des solutions de conception et de contrôle de systèmes robotiques-mécatroniques à usage industriel et éducatif. Le nom ACROME vient des initiales des principaux axes de l'entreprise: Automation, Control, RObotics et MEchatronics. ACROME est le fournisseur de solutions dans le domaine d'activités mentionné ci-dessus de la manière suivante. ACROME fournit des solutions robotiques industrielles abordables, intuitives et faciles à utiliser (ACROME ROBOT) pour les installations industrielles. ACROME développe et produit des installations de systèmes de contrôle à usage académique et éducatif (ACROME myCONTROL). En effet, elle fournit des solutions clé en main dans le domaine du contrôle de système embarqué, de la conception de banc d'essai et du développement et de l'acquisition de données (ACROME PROJECT). Enfin, ACROME est un partenaire Alliance de National Instruments (NI), leader mondial des solutions d'acquisition de données et d'instrumentation. ACROME fournit un 7|R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA pont entre la mécatronique et les développeurs qui visent à améliorer l'infrastructure mécatronique pour la prochaine génération d'industries et d'académies. 1. 5 Organigramme ABDELHAKIM ARTIBA Le Président Université de Valenciennes ERIC CARTIGNIES Le Directeur du IUT de Valenciennes LAURENT VERMEIREN Le Directeur du GEII MARTIAL GRISLIN Le Directeur du Licence Pro ASTRE JEAN-CHARLES CANONNE Le Responsable du Projet HILDA KHOIRUNNISA Etudiante 8|R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA II. CONCEPTION ET RÉALISATION Une balle posée sur une table ne tombe pas sur le sol car elle est stabilisée par la table. Équilibrer une balle sur une table dans une position désirée est l'un des problèmes les plus importants et classiques de l'ingénierie de contrôle. Les techniques de contrôle avancées qui sont utilisées pour la stabilité de la balle sont couramment utilisées dans les procédés de contrôle industriel modernes. Les étudiants ont l'opportunité d'apprendre commodément les aspects essentiels de la théorie du contrôle en expérimentant. 2. 1 Le Hardware 2.1 1 Dimensions de la table d'équilibrage à billes Les unités des coordonnées sont données en pixels et en millimètres. La longueur de l'écran tactile est de l'ordre de ± 150 mm par rapport au point milieu. La largeur de l'écran tactile est de l'ordre de ± 100 mm par rapport au point médian. 9|R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA 2.1 2 Composants 2.1.2.1 RC Servomoteur Les RC Servomoteur sont des dispositifs électromécaniques qui convertissent les signaux électriques en mouvement rotatif. Ils fournissent des solutions simples et pratiques à la plupart des applications de contrôle et de robotique. Contrôleur : Circuit qui est responsable de la lecture des signaux de commande (les signaux PWM - plus sur le signal PWM et commande le moteur en conséquence. Les circuits du contrôleur déterminent le type de servomoteur; ils peuvent être numériques ou analogiques. Les servomoteurs analogiques traitent le signal PWM, avec plus de précision ,jusqu'à une fréquence de 50 Hz. . Ils peuvent décoder des signaux jusqu'à 330 Hz. Cette différence de décodage peut fournir plus de couple aux moteurs. Ainsi que les servomoteur numériques peuvent être programmés pour changer de direction, largeur de bande morte, etc. Générateur : Les servomoteur numériques ont beaucoup plus d'avantages que les servomoteur analogiques en termes de coût et de consommation d'énergie. Potentiomètre: Le retour de position de l'arbre principal est fourni par le potentiomètre. Il est fixé à l'arbre d'entraînement de sorte que la rotation de l'arbre d'entraînement entraîne différentes résistances sur le potentiomètre. En lisant les valeurs de résistance, le contrôleur connaît l'angle exact de l'arbre d'entraînement. Moteur: Les moteurs des servomoteur sont généralement des moteurs à courant continu à haute vitesse contrôlés par des ponts en H situés à l'intérieur de leur circuit de commande. 10 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA Boîte de vitesses: Le train d'engrenages est situé entre l'arbre de transmission et le moteur. Il régule le régime du moteur, ce qui réduit la vitesse de déplacement et augmente le couple. Driveshaft: Driveshaft est la sortie de l'ensemble du système. C'est le composant réel qui tourne à l'angle désiré. Connecteur: Ils ont généralement trois broches qui portent "+", "-" et "signal" au contrôleur. Les connecteurs peuvent avoir des codes de couleur différents selon le fabricant. 2.1.2.1 Écran tactile résistif 2D et contrôleur La rétroaction de position de la boule sur la table est acquise par l'intermédiaire de l'écran tactile de 4 fils de 17 pouces. Fondamentalement, un écran tactile se compose de deux feuilles qui ont un gradient de tension produit par des résistances sur eux. Ces feuilles sont séparées par un entrefer. Lorsque deux feuilles sont pressées ensemble, la tension divisée sur chaque feuille est lue par le contrôleur à écran tactile qui traduit ces tensions en coordonnées d'écran. L'écran tactile situé sur la table d'équilibrage à billes est capable de fournir des données de position jusqu'à 100 Hz via un contrôleur numérique qui permet une acquisition de retour beaucoup plus douce. 2.1.2.3 NI myRIO MyRIO est un appareil embarqué portable qui permet aux utilisateurs de concevoir et de contrôler des systèmes robotiques ou mécatroniques. 11 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA myRIO a de nombreux ports et capteurs à bord, y compris; entrées analogiques (AI), sorties analogiques (AO), entrées et sorties numériques (DIO), sorties audio et de puissance, un accéléromètre et des LED. En outre, myRIO a un port USB en taille réelle qui peut être utilisé comme hôte et sans fil 802.11.bgn myRIO se distingue des autres contrôleurs embarqués par sa puce FPGA (Field Programmable Gate Array) embarquée. Le FPGA permet des opérations d'E / S rapides (jusqu'à 25 nanosecondes). FPGA travaille en collaboration avec un processeur d'application à 2 cœurs de 667 MHz avec le système d'exploitation LabVIEW Real-time en cours d'exécution. 12 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA 13 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA 2.1.2.2 ACROME Boîtier de distribution d'énergie Deux servomoteurs RC et des connexions myRIO sont situés sur la boîte de distribution d'alimentation ACROME illustrée à la Figure. Il a également les régulateurs de mode mené et de commutateur de RVB. 2.1.2.3 Mécanique de la table d'équilibrage des billes Le plan de table se déplace librement le long de deux axes avec des joints rotatifs. Chaque servo est connecté à ce plan et délivre leurs actions via des paliers d'extrémité de tige. 2. 2 La conception du logiciel 2.2 1 LabVIEW LabVIEW est un environnement de développement complet qui contient tous les outils nécessaires aux ingénieurs et aux scientifiques pour concevoir et déployer des systèmes de contrôle et de mesure. Dans cette présentation, vous découvrirez les principes fondamentaux de la conception graphique de systèmes, mais aussi les avantages que présente LabVIEW pour les applications, dans la mesure où il offre notamment la possibilité d'effectuer de nombreuses mesures réelles, de l'analyse et du traitement de signaux ainsi que du contrôle avancé, et qu'il permet de déployer des applications de bureau, embarquées ou industrielles. 14 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA Parce que différent dans la façon de le programmer, l'application LabVIEW a des avantages pour ses utilisateurs. Les avantages de l'utilisation des applications LabVIEW sont: a. Langage de programmation facile à comprendre b. La conception de la programmation est assez facile c. Graphiquement et interactivement le rendant plus rapide et plus efficace. d. Les utilisateurs peuvent facilement créer une exécution parallèle en plaçant certaines structures de boucle séparément sous la forme de diagrammes. e. Propriétés modulaires LabVIEW peut simplifier les programmes complexes. 2.2 2 Interface Visuelle Voici une image des conceptions de logiciel sur ce projet: 2.2.2.1 Configuration 15 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA 2.2.2.2 Étalonner 2.2.2.3 Le déplacement du point 16 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA 2.2.2.4 Le mouvement du rectangle 2.2.2.1 Le mouvement du cercle 17 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA 2.2.2.2 L'enregistrement du chemin de mouvement 18 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA III. MISE EN OEVRE DE TABLE D'ÉQUILIBRAGE À BILLE 3. 1 Description du système Table d’équilibrage à bille a deux degrés de liberté de rotation. Chaque degré de liberté est contrôlé par un servomoteur RC fixé à la table. Les données de position sont lues à partir de l'écran tactile de 17 "et envoyées au câble de connexion myRIO via USB MyRIO contrôle les angles des servomoteurs RC en envoyant un signal PWM Grâce à un algorithme PID implémenté, myRIO contrôle la position de la balle Connexion USB et actionnement des servomoteurs sur les signaux PWM. 3. 2 Spécifications Techniques Pour simplifier et faire apparaître le mécanisme du système Table d’équilibrage à bille, un diagramme de corps libre bidimensionnel génère à partir d'un dessin tridimensionnel. Ce diagramme est montré dans la figure. 19 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA 3. 3 Câblage Les câbles utilisés dans le tableau d'équilibrage sont définis et libellés comme indiqué dans le tableau ci-dessous. 20 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA 3. 4 Connexion Pour utiliser le système, tous les câbles mentionnés ci-dessus doivent être correctement connectés. Toutes les connexions essentielles parmi les composants sont montrées dans la figure. 3. 5 Mise en place du système Une fois les connexions réalisées avec soin, ouvrez le projet dans LabVIEW. 1. Connectez myRIO à un port USB à l'ordinateur. 2. Allumez myRIO. 3. Connectez myRIO à "ACROME_BBT_Project". Appliquer l'alimentation CA à ACROME Power Distribution Box. 21 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA 3. 6 Installation du conducteur de Visa Pour lire les données de position à partir de l'écran tactile, le pilote VISA doit être téléchargé. Contrôlez NI MAX si le pilote VISA est déjà téléchargé. Pour ce faire, ouvrez NI MAX. L'écran de menu approprié peut être vu dans la figure. cliquez sur "My System", "Software" respectivement. 22 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA 3. 7 Test fonctionnel 1. Exécutez l'application. Après avoir exécuté le VI, vérifiez que les positions du klaxon du servomoteur et la table sont approximativement horizontales. 2. Changez la valeur "X ANGLE" et "Y ANGLE" entre -30 et +30 degrés. Assurezvous que les moteurs se déplacent dans les positions souhaitées. Si les moteurs ne bougent pas du tout, vérifiez les connexions décrites dans la section "Câblage". 3. Si les moteurs fonctionnent correctement, rétablir X ANGLE et Y ANGLE à la valeur par défaut zéro, puis arrêter. 3. 8 Exécuter l'application Ouvrez "ACROME_BBT.vi". Le panneau avant représenté sur la figure aurait dû voir. 23 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA a. Avant d'exécuter le VI, cliquez sur le menu déroulant "Touchpad Reference" dans l'onglet "Configuration" comme indiqué sur la Figure pour sélectionner la bonne référence USB du capteur tactile. Sélectionnez la référence de connexion dans la liste. Il devrait y avoir un seul élément dans la liste. b. Exécutez "ACROME_BBT.vi". Après avoir lancé le VI, placez la balle sur la table comme sur la figure, mais continuez à la maintenir, car l'action de contrôle est toujours désactivée. 24 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA c. Après avoir exécuté le VI et placé la balle, le panneau avant du VI devrait ressembler à la figure, voir dans "Visualisation 2D de BBT" un cercle vert et un cercle noir. La balle noire est la position de la balle détectée par l'écran tactile. Le cercle vert est la position de départ de la balle. Si la table d'équilibrage des balles est en mode action, la table tente de déplacer la balle à la position définie. d. Déplacez la boule sur la table vers l'avant et vers l'arrière pour pouvoir voir quelques changements dans le "Graphique d'erreur" du panneau avant. e. Retirez la balle de la table et remarquez que VI s'arrête à ce moment. Notez que le VI ne fonctionne que tant que la balle touche la table. En raison de la séquence d'interruption de la connexion USB, le VI attend la réponse de l'écran tactile. Tant que la balle touche la table, le VI fonctionne correctement. f. Maintenant, prenez la balle loin de la table. Basculez le bouton "Action", situé sous "Error Chart", sur ON. Placez la balle à nouveau sur la table mais cette fois ne la retenez pas et laissez-la sur la table. 25 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA g. La balle (cercle noir) est stable mais il y a une certaine quantité d'erreur qui ne peut pas être compensée. Normalement, le cercle noir doit être dans la zone intérieure du cercle vert. La raison de ceci est la perturbation de l'inclinaison où se trouve la table et les désalignements dus à l'assemblage mécanique. 3. 9 Connexion Ouvrir FPGA VI Référence a. S'il y a la liste d'erreurs suivante, vous devez spécifier un fichier de bits pour le module FPGA. Premièrement, cliquez sur "Afficher l'erreur". 26 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA b. Cliquez-droit sur la fonction "Open FPGA Reference". Cela devrait être hors de la boucle au début du programme. Choisissez la "Configuration Open VI FPGA Reference". c. Sélectionnez l'option bitfile. Parcourez "FPGA Bitfiles" dans le dossier du projet au fichier bitfile. Cette étape est illustrée sur la figure. Ensuite, cliquez sur le bouton "OK". 27 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA d. Maintenant, Cliquez avec le bouton droit sur l'entrée "Ouvrir la référence FPGA" dans le nom de la ressource. Choisissez "Créer >> Constante". 28 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA 3. 10 Résultat : J’ai réussie à faire fonctionner ce projet. En effet, avec cet outil nous pouvons voir la stabilité d'une balle sur la table pilotée par un servomoteur avec un affichage sur l’interface utilisateur de LabVIEW. Ainsi que, nous pouvons voir les erreurs et les mouvements en temps réel. 29 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA CONCLUSION ET TRAVAUX FUTURS Le stage et les études à l'Institut Universitaire de Technologie (IUT) à Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis sur la science de l'automatisation et de la robotique sont très intéressants pour moi. Je travaille sur un projet préexistant. Dans lequel, je dois assembler, installer et déplacer un outil. Au début de mon stage, j'avais des informations sur les méthodes utilisées pour créer un programme sur LabVIEW mais je n’ai jamais utilisé LabVIEW avec le microcontrôleur myRio. Puis j'ai réalisé qu'un outil avec une interface qui peut être utilisée pour analyser les théories. En outre, les gens peuvent voir les erreurs existantes, en temps réels. Ce travail est très intéressant. Cela me permet de pratiquer les connaissances acquises au cours de mon cursus à université. Durant ces 6 mois j'ai beaucoup appris à l'Institut Universitaire de Technologie (IUT) à Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis et j'espère pouvoir l'implémenter en Indonésie. Finalement, je tiens à remercier toutes personnes contribués du près ou de le loin à la réalisation de ce projet. 30 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA ANNEXES 31 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA 32 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA 33 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA 34 | R a p p o r t d u S t a g e KHOIRUNNISA HILDA
