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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