Projet Conception et
fabrication produit
Elaboré par : Jbir Elyès & Rishley Ekango
Classe:
1ère Mécatronique
Année universitaire : 2018/2019
TABLE DES MATIERES
PARTIE I : .................................................................................................................................................... 3
TRANSMISSION DE PUISSANCE ................................................................................................................ 3
I
Introduction : ....................................................................................................................................... 4
1)
Notion de la transmission : .......................................................................................................... 4
2)
Les modes de transmission : ........................................................................................................ 4
II
Avantages et emplois des différentes technologies de Transmissions Mécaniques : ...................... 5
1)
Réducteurs à roue et vis : ............................................................................................................. 5
2)
Réducteurs à engrenages cylindriques / à arbres parallèles : ....................................................... 6
3)
Réducteurs planétaires : ............................................................................................................... 6
4)
Technologies poulie – courroie :.................................................................................................. 7
5)
Technologies pignon-chaine : ...................................................................................................... 8
6)
Technologies d’accouplements : .................................................................................................. 9
III
Accouplement des arbres : ............................................................................................................. 10
1)
Définition d’un accouplement : ................................................................................................. 10
2)
Utilisations : ............................................................................................................................... 11
3)
Les types des accouplements : ................................................................................................... 11
Modélisation Accouplement sur CATIA ................................................................................................ 17
PARTIE II: .................................................................................................................................................. 19
Fabrication Métallique.................................................................................................................. 19
I
II
Principal opération de fabrication des pièces métallique : ................................................................ 20
1)
Obtention par enlèvement de matière : ...................................................................................... 20
2)
Obtention par déformation : ....................................................................................................... 21
3)
Obtention par fusion : ................................................................................................................ 21
4)
Obtention par assemblage : ........................................................................................................ 22
Moulage et Fonderie : .................................................................................................................... 22
1)
Les étapes du moulage semblent simples : ................................................................................ 22
2)
Les catégories de procédés de moulage : ................................................................................... 22
3)
Avantages et inconvénients du moulage : .................................................................................. 23
4)
Les pièces réalisées par moulage : ............................................................................................. 23
5)
Le moule de fonderie : ............................................................................................................... 23
L’usinage photochimique : ............................................................................................................ 24
III
1)
Définition : ................................................................................................................................. 24
2)
Aventages de l’usinage photochimique : ................................................................................... 24
IV
Usinage par laser : ......................................................................................................................... 27
1)
Principe : .................................................................................................................................... 27
2)
Typologie : ................................................................................................................................. 28
3)
Avantage & Limites : ................................................................................................................. 28
PARTIE III : ................................................................................................................................................ 30
Cahier des charges ............................................................................................................................ 30
I
Analyse Fonctionnelle ....................................................................................................................... 32
1)
Expression fonctionnelle du besoin : ......................................................................................... 32
2)
Identification des fonctions de service :..................................................................................... 32
3)
Organigramme général : ............................................................................................................ 33
4)
Organigramme détaillé : ............................................................................................................ 33
5)
Diagramme F.A.S.T : ................................................................................................................. 34
II
Etude mécanique : ......................................................................................................................... 35
1)
Le châssis : ................................................................................................................................. 35
2)
Le bloc moteur : ......................................................................................................................... 35
III
Etude électronique : ....................................................................................................................... 37
1)
IV
Présentation des composants utilisés : ....................................................................................... 37
La programmation : ....................................................................................................................... 39
PARTIE I :
TRANSMISSION DE
PUISSANCE
Projet Conception et fabrication produit
GENIE MECATRONIQUE
I
Introduction :
1) Notion de la transmission :
Une transmission est
un
dispositif mécanique permettant
de
transmettre
un mouvement d'une pièce à une autre1. Cet élément de la chaine d'énergie a pour fonction
l'adaptation du couple et de la vitesse entre l'organe moteur et l'organe entraîné.
La transmission du mouvement est l'une des fonctions les plus courantes des éléments de
la mécanique générale, c'est-à-dire des dispositifs mécaniques destinés à remplacer la main de
l'homme.
Selon les mécanismes, la transmission est dimensionnée suivant des considérations
concernant :




la position d'une partie du mécanisme ;
le mouvement souhaité ;
la force, ou le couple recherché ;
la puissance.
2) Les modes de transmission :
a) Transmission par contact solide :



Par pression :
o arbre dans le cas d'une rotation
o traction par corde, cordage, câble sangle ou tirants
Par obstacles :
o transmission par chaîne, courroie synchrone, crémaillère uniquement dans le
cas où il s'agit d'éviter tout glissement
o engrenages
Par adhérence :
o roue
o courroie lisse
o embrayage
b) Transmission par fluide :
o Pneumatique: air
pneumatique) ;
comprimé ou
4
tout
autre
gaz
(par
exemple frein
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o Hydraulique: eau, huile ou tout autre liquide tel que le liquide de frein (par
exemple articulation d'une tractopelle).
c) Transmission sans contact :
En utilisant l'électromagnétisme : électroaimant (par exemple solénoïde).
d) Transmission avec de fonctions complémentaires :
Dans certains cas, l'environnement impose l'utilisation d'organes spécifiques au sein de
la transmission :

accouplement élastique lorsqu'il s'agit d'absorber des chocs.

joint de Cardan, joint de Oldham pour transmettre le mouvement entre deux
arbres dont l'alignement n'est pas toujours garanti.
II
Avantages
et
emplois
des
différentes
technologies
de
Transmissions Mécaniques :
1) Réducteurs à roue et vis :
C'est un type de réducteur, où le système de
roue/vis sans fin peut aussi être utilisé dans des
systèmes asservis. Ce système est souvent utilisé
dans les cas où une très grande démultiplication est
recherchée ou lorsque l'irréversibilité du système
assure un fonctionnement correct.
 Avantage :
↗ Compacité notamment pour les rapports élevés,
↗ Niveau sonore réduit, exempt de vibration, donnant une bonne qualité d’entraînement,
↗ Charge radiale admissible élevée en sortie,
↗ Rapport performance/prix intéressant.
 Inconvénients :
↘ Rendement variable en fonction du rapport de réduction et de la vitesse,
↘ Échauffement plus important que dans d’autres technologies,
↘ Roue bronze pouvant engendrer une usure.
5
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GENIE MECATRONIQUE
 Principales applications :
 Convoyeurs, notamment les petits,
 Manutention,
 Treuils,
 Applications à vitesse lente (par exemple : ponts racleurs
de station d’épuration. . .),
 Combinaisons souvent utilisées : réducteur roue et vis
associé à une vis sans fin, plusieurs trains (schéma).
2) Réducteurs à engrenages cylindriques / à arbres parallèles :
La fonction de ce réducteur est de relier un arbre moteur
et un arbre à entraîner parallèles, en réduisant ou en
multipliant la vitesse motrice.
 Avantage :
↗ Adaptés pour les fortes puissances,
↗ Charge radiale admissible élevée en sortie,
↗ Rendement élevé proche de 1,
↗ Facilité de maintenance.
 Inconvénients :
↘ Faible rapport de réduction par train.
 Principales applications :
 Convoyeurs forte puissance,
 Cimenterie,

Entraînements
de
compresseurs,
d'agitateurs, de pompes. . . .
 Ferroviaire.
3) Réducteurs planétaires :
L'orientation de l’axe moteur est dans l’axe de sortie pour le réducteur à engrenages planétaires.
C’est la solution d'entraînement idéale pour les machines avec couples élevés et espacements
réduits.
6
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 Avantage:
↗
Compacité : rapport puissance/dimension très
favorable, ↗
Adaptés également pour les fortes
puissances, ↗ Rendement élevé,
↗ Faible inertie des éléments tournants.
 Inconvénients :
↘ Technologie élaborée,
↘ Maintenance plus spécialisée,
↘ Échauffement dû à la compacité.
 Principales applications :

Engins
mobiles
:
Travaux
Publics,
Machinisme Agricole,
 Énergie,
 Robotisation et automatisation,
 Applications avec couples élevés et vitesses
lentes : sécheurs, fours rotatifs industriels, 
Applications dynamiques : robotiques, motion.
4) Technologies poulie – courroie :
La courroie est une pièce utilisée pour la
transmission du mouvement. Elle est construite
dans un matériau souple. Par rapport à d'autres
systèmes, elle présente l'avantage d'une grande
souplesse de conception (le concepteur a une
grande liberté pour placer les organes moteur et
récepteur), d'être économique, silencieuse et
d'amortir les vibrations, chocs et à-coups de la
transmission.
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GENIE MECATRONIQUE
 Avantage :
↗ Adaptée pour les machines fonctionnant sans à-coup, et lorsque l'on veut réduire les
vibrations, ce qui augmente la durée de vie de certaines autres pièces,
↗ Coût de fabrication initial faible,
↗ Econome en énergie,
↗ Rendement élevé.
 Inconvénients :
↘ Rapport de réduction parfois limité sur la transmission de puissance.
 Principales applications :
 Agro-alimentaire,
 Le transfert ou le convoyage. La quasi-totalité des courroies peuvent être customisées à
la demande.
5) Technologies pignon-chaine :
Ce sont des composants mécaniques destinés à assurer les
transmissions de mouvements ou à être intégrés dans des
systèmes plus complexes qui servent : - à transmettre un
mouvement permanent pour les chaînes et les courroies, à sécuriser le système de transmission en évitant les
retours en arrière pour les roues libres, - à freiner et à
déclencher l’arrêt automatique d’un système pour les
freins.
 Avantage :
↗ Capacité de travailler dans des conditions très particulaires,
↗ Rendement élevé,
↗ Puissance transmissible importante,
8
Projet Conception et fabrication produit
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↗ Longue durée de vie.
 Inconvénients :
↘ Elles sont essentiellement utilisées pour des vitesses réduites,
↘ Elles sont relativement bruyantes.
 Principales applications :
 Tous les secteurs d’activité industriels utilisent
des transmissions mécaniques en général, des
chaînes
et
éléments
de
transmissions
en
particulier,
 Agroalimentaire,
 Aérospatial,
 Loisirs,
 Bâtiment et travaux publics.
6) Technologies d’accouplements :
Sur une ligne de transmission de
puissance, entre chaque élément, comme
un réducteur, un moteur ou un palier,…
on peut trouver un accouplement. Le
montage
est
L’accouplement
toujours
a
pour
en
ligne.
fonction
d’assurer la liaison entre deux éléments
menant et mené, et de transmettre un
couple et une vitesse de rotation sans
perte de rendement (ou négligeable) et
en autorisant des désalignements.
 Avantage :
↗ Perte de rendement quasi nulle,
↗ Plages de couple et vitesse très étendues,
↗ Adapté à des conditions de travail et environnements agressifs,
9
Projet Conception et fabrication produit
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↗ Solutions technologiques variées et adaptées aux différentes applications industrielles.
 Inconvénients :
↘ Respect des limites de désalignements.
 Principales applications :
 Applications de précision, de robotique, pour
machine-outil,
 Emballage, imprimerie, agroalimentaire,
 Pompes pour l’eau et la pétrochimie,
 Énergie, ferroviaire, et les très hautes
vitesses,
 Marine, levage et convoyage,
 Les machines de travaux publics et agricoles.
III
Accouplement des arbres :
1) Définition d’un accouplement :
Les
accouplements
mécaniques
servent
principalement à établir la liaison entre deux
arbres
en
rotation,
placés
dans
le
prolongement l'un de l'autre afin d'assurer la
transmission du couple.
Certains
accouplements,
comme
les
accouplements flexibles et élastiques, sont
également utilisés afin de corriger les défauts
d'alignement des arbres.
10
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GENIE MECATRONIQUE
2) Utilisations :
Les accouplements mécaniques sont utilisés dans l'industrie pour des applications variées.
Voici les utilisations les plus communes :






Pour entraîner en rotation un élément récepteur à partir d'un élément moteur ;
Pour réaliser un raccordement rapide entre deux éléments d'un système (par exemple entre
un moteur et une pompe) et pouvoir effectuer facilement des travaux d'entretien sur ces
éléments ;
Pour pallier un désalignement axial, radial ou angulaire ;
Pour ajouter plus de flexibilité dans le système ;
Pour amortir les vibrations ;
Pour ajouter une protection contre les pics de couple.
3) Les types des accouplements :
On distingue généralement 3 familles d'accouplements :
a) Accouplements Rigides :



Simples et économiques.
Exigent un parfait alignement des arbres à accoupler
(n'acceptent aucun défaut d'alignement des arbres).
Ne filtrent pas les vibrations.
Entraînement par Obstacle :
 Manchon et Goupilles :
11
Symbole Normalisé
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 Manchon et Clavettes :
 Plateaux clavettes et Boulons :
Entraînement par Adhérence :
12
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b) Accouplements Elastiques :



Un ou plusieurs éléments intermédiaires sont élastiques.
Tolèrent plus au moins certains défauts d'alignement des arbres.
Symbole Normalisé
Amortissent et filtrent les vibrations.
Types de défauts d’alignement entre les arbres :
Exemples de construction :
 Accouplement Flector :
1
2
3
4
5
Manchon (Coté Moteur)
Boulon
Elément Elastique en Caoutchouc naturel
Manchon (Coté Récepteur)
...........................................
13
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GENIE MECATRONIQUE
 Manchon à gaine flexible :
Elément élastique gaine flexible (5) en Caoutchouc.
c) Accouplement Flexible :
Proches des accouplements élastiques, Ces accouplements ont une rigidité en torsion
importante.


Acceptent certains défauts d'alignement à l'exception de l'écart angulaire de torsion.
Ne filtrent pas les vibrations.
 Panamech, Multi-Beam :
Elément élastique Métallique en forme de profilés hélicoïdaux, générés par usinage d'une
gorge en hélice débouchant dans un tube cylindrique.

14
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 Accouplement à denture interne :
Les deux plateaux sont des roues dentées à denture bombée qui engrènent avec la
denture interne d’un manchon.
 Joint d’OLDHAM :




Arbres avec Ecart Radial.
Accouplement non homocinétique.
Arbres avec Ecart Radial.
Arbres avec Ecart Angulaire.
15
Projet Conception et fabrication produit
GENIE MECATRONIQUE
 Accouplement par joint de cardan :


Arbres avec désalignement Angulaire).
Permet aux arbres d’avoir une liberté angulaire variable et importante au cours du
fonctionnement.
 Transmission homocinétique :
(ωe = ωs) est assurée par deux joints de cardan tel que:
16
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GENIE MECATRONIQUE
Modélisation Accouplement sur CATIA
17
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Drafting
18
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GENIE MECATRONIQUE
PARTIE II:
Fabrication
Métallique
19
Projet Conception et fabrication produit
GENIE MECATRONIQUE
I
Principal opération de fabrication des pièces métallique :
Un procédé de fabrication est un ensemble de techniques visant l'obtention d'une pièce ou
d'un objet par transformation de matière brute. Obtenir la pièce désirée nécessite parfois
l'utilisation successive de différents procédés de fabrication. Ces procédés de fabrication font
partie de la construction mécanique.
Les techniques d'assemblage ne font pas partie des procédés de fabrication, elles interviennent
une fois que les différentes pièces ont été fabriquées. On parle de procédé de fabrication pour
tous les objets.
1) Obtention par enlèvement de matière :
Consiste à obtenir la forme finale par arrachements de petits morceaux de matière (copeaux).
De manière générale on appelle usinage ces procédés. On y distingue :
 Le tournage :
Est un procédé d'usinage par enlèvement de matière qui consiste en l'obtention de pièces de
forme cylindrique ou/et conique à l'aide d'outils coupants sur des machines appelées tour.
La pièce à usiner est fixée dans une pince, dans un mandrin, ou entre pointes.
 Le fraisage :
Est un procédé de fabrication où l'enlèvement de matière sous forme de copeaux résulte de
la combinaison de deux mouvements : la rotation de l'outil de coupe, d'une part, et l'avancée
de la pièce à usiner d'autre part.
 Le perçage :
Est un usinage consistant à faire un trou dans une pièce. Ce trou peut traverser la pièce de
part en part ou bien ne pas déboucher. On parle alors de trou borgne.
 La perforation :
Est un procédé de fabrication par poinçonnage ou découpage qui permet de réaliser un trou
dans un matériau de faible épaisseur.
 La rectification :
Est un procédé mécanique d'usinage de surface plane ou cylindrique pour améliorer l'état
de surface de la pièce.
 L'électroérosion :
Appelée aussi EDM (Electrical Discharge Machining), est un procédé d'usinage qui
consiste à enlever de la matière dans une pièce en utilisant des décharges électriques.
20
Projet Conception et fabrication produit
GENIE MECATRONIQUE
 Le découpage :
Est un procédé de fabrication de pièces qui consiste à diviser un sous-produit en plusieurs
parties. Différentes techniques permettant le découpage :

Le découpage par cisaillement : sont envisagés, le cisaillage, le poinçonnage,
le grignotage... ;

Le découpage mécanique par enlèvement de matière : sont envisagés le sciage, le jet
d'eau hyperbare ;

Le découpage électrique par enlèvement de matière : l'Electro-érosion au fil ;

Le découpage thermique par enlèvement de matière : oxycoupage, plasma, laser, etc.
2) Obtention par déformation :
Consiste à déformer plastiquement le matériau jusqu'à obtention de la forme désirée.














Estampage
Matriçage
Tréfilage
Forgeage
Hydroformage
Laminage
Filage
Cintrage
Emboutissage
Pliage
Extrusion
Thermopliage
Thermoformage
Repoussage
3) Obtention par fusion :



Frittage
Moulage; voir aussi Fonderie.
Le Forgeage liquide

Le Soudage consiste à fusionner deux pièces en les rendant localement liquide; ce
procédé peut aussi être considéré comme une technique d’assemblage.
21
Projet Conception et fabrication produit
GENIE MECATRONIQUE

La fabrication additive désigne les processus de mise en forme par fusion, ainsi que les
processus chimiques : polymérisation ou réticulation.
4) Obtention par assemblage :






II
Soudage
Collage
Boulonnage
Rivetage
Agrafage
Frettage
Moulage et Fonderie :
Le moulage est un procédé qui consiste à réaliser une pièce en coulant du métal en fusion
(fluide) dans un moule présentant l’empreinte de la pièce. Ce procédé permet d’obtenir des
pièces de formes compliquées avec un cout relativement intéressant. Néanmoins, il nécessite
beaucoup de précaution à l’emploi (choix des formes des pièces, Massel otage, coulé etc.). Afin
d’éviter les défauts de fonderie qui sont néfastes de la mise en service des pièces.
1) Les étapes du moulage semblent simples :
1. Fondre le métal
2. Le verser dans le moule
3. Le laisser refroidir
2) Les catégories de procédés de moulage :
Les deux grandes familles de procédés de moulage :
 Procédés à moule non permanent
– On utilise un moule qui doit être détruit pour extraire la pièce.
– Matériau constituant le moule : sable, plâtre et matériaux semblables, plus des liants.
 Procédés à moule permanent
– On utilise un moule permanent qui peut être utilisé plusieurs fois pour produire
plusieurs pièces.
– Fabriqué en métal ou plus rarement en céramique réfractaire.
22
Projet Conception et fabrication produit
GENIE MECATRONIQUE
3) Avantages et inconvénients du moulage :
Avantage :

Permet de réaliser des pièces de formes complexes,

Permet de réaliser des formes intérieures et extérieures,

Suivant les procédés de moulage on peut obtenir des pièces dont les dimensions sont
plus ou moins proches de la pièce finie,

On peut réaliser des pièces de très grande dimension,

Certains procédés de moulage permettent une production en très grandes séries.
Inconvénients :
Les inconvénients dépendent des procédés de moulage :

Limitation des propriétés mécaniques des pièces (matériau),

Faible précision dimensionnelle et mauvais état des surfaces pour certains procédés
(ex : moulage en sable),

Procédés dangereux du fait de la manipulation de métaux en fusion,

Problèmes environnementaux (fumées…).
4) Les pièces réalisées par moulage :

Grandes pièces : carters moteur pour les véhicules, les poêle à bois, les bâtis de
machine, les roues ferroviaires, les canalisations, les cloches d'église, les grandes
statues…

Petites pièces : couronnes dentaires, bijoux, petites statues, et poêles.

Tous les métaux peuvent être coulés : les ferreux et les non ferreux.
5) Le moule de fonderie :
Il contient une cavité dont la géométrie donne la forme de la pièce obtenue

Les dimensions et la géométrie de la cavité doivent être légèrement
surdimensionnées pour tenir compte du retrait du métal pendant la solidification

Les moules peuvent être faits dans différents type de matériaux : sable, plâtre,
céramique et métal…
23
Projet Conception et fabrication produit
GENIE MECATRONIQUE
III
L’usinage photochimique :
1) Définition :
L'usinage chimique est une technologie qui permet d’obtenir des pièces découpées et/ou
gravées, très précises et sans bavure, dans du métal. La découpe photochimique présente des
avantages considérables comparés aux autres technologies présentes sur les marchés tels que la
découpe mécanique, l’étampage, l’électroérosion à fil ou la découpe laser.
Les deux éléments principaux du procédé d’usinage photochimique sont les :
 Solutions d’attaques chimiques.
 Les résines photosensibles (ou photorésist).
De manière simplifiée, cette méthode de fabrication peut être décomposée en quatre phases :
• La préparation de surface qui consiste à optimiser la surface du matériel afin d’obtenir la
meilleure adhérence avec le photorésist.
• L’opération de photolithographie.
• La phase de gravure chimique.
• Le strippage qui consiste à retirer le photorésist et assurer le nettoyage final des pièces.
2) Aventages de l’usinage photochimique :
- Pratiquement tous les métaux peuvent être usinés,
- Aucune bavure,
- Haute précision,
- Aucune atteinte aux propriétés chimiques et physiques du métal,
- Géométrie de forme illimitée,
- Le procédé peut être utilisé pour des feuilles de métal allant de 0.01mm à 2mm,
- Réalisation de pièces en vrac (sans attache),
24
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- Réalisation de l'outillage rapide et peu coûteux,
- Délais de livraison de 3-4 semaines pour des prototypes ou des nouvelles commandes.
Schéma des différentes étapes du procédé :
25
Projet Conception et fabrication produit
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Quelques exemples d’applications :
26
Projet Conception et fabrication produit
GENIE MECATRONIQUE
IV
Usinage par laser :
L’usinage
par
laser est
un procédé
de
fabrication qui consiste à usiner la matière
grâce à une grande quantité d’énergie générée
par un laser et concentrée sur une très faible
surface.
Cette
technologie
est
majoritairement destinée aux chaînes de
production industrielles, mais peut également
convenir aux boutiques, aux établissements
professionnels
et
aux tiers-lieux
de
fabrication.
1) Principe :

La focalisation d'un rayon laser permet d'élever la température d'une zone réduite de
matière, jusqu'à vaporisation. La puissance d'un laser varie en fonction du matériau à
usiner et de son épaisseur.

La zone affectée thermiquement (ou
ZAT) par le rayon
laser
est
relativement faible, ce qui explique
le peu de déformation subi par les
pièces usinées. La matière usinée
change de nature chimique au point
d’impact
du
laser
et
devient
généralement plus rugueuse. A titre
indicatif, la ZAT est de l’ordre de 0.3
mm sur une matière métallique.

Il est très courant d'utiliser un gaz additionnel (Argon, Azote, CO2) dans la zone
d’usinage pour en améliorer l’efficacité : soit pour repousser les débris de l’usinage
afin de maintenir une zone de travail propre, soit pour neutraliser la ZAT et éviter la
formation de flamme, soit pour favoriser l’usinage par oxydation.

Ce procédé permet un usinage précis, net et rapide de nombreux matériaux jusqu'à
25 mm.
27
Projet Conception et fabrication produit
GENIE MECATRONIQUE
2) Typologie :
Il y a plusieurs types de classification des technologies laser.
Les points communs permettant les regroupements en grandes familles sont :

leur puissance,

leur domaine de longueur d’onde couvert,

l’application qui les emploie,

la durée d’impulsion,

la fréquence,

la technologie de construction.
Les lasers employés dans l’industrie pour l’usinage sont principalement les lasers à source CO2,
à source YAG et à fibre.
Actuellement, les lasers à source CO2 sont largement majoritaires. Ils permettent en effet
d’usinage beaucoup plus de matériaux et à une vitesse plus élevée que les lasers pulsés.
3) Avantage & Limites :
L’usinage par laser présente de nombreux avantages :
- Rapidité de mise en oeuvre et de coupe
- Rendement intense puisqu'il n'y a pas de chauffe de la machine et peu de déformation de
la matière
- Précision de l’usinage. La précision est de l'ordre de 0.3 à 0.5 mm.
- Usinée des pièces suivant des fichiers DAO
- Certaines machine d’usinage laser utilisent en plus de l'oxygène de l'azote pour usiner.
Cela évite l'oxydation des matériaux.
- Gravage laser pour marquer des positions utiles au montage.
- Pas ou peu de déformation de matière.
- Pas de contact direct avec la matière.
- Pas d'usure d'outils et pas d'outillage.
Malgré de nombreux avantages, la technologie d’usinage par laser possède aussi certaines
limites.
- En effet, l'épaisseur limite de coupe est de 40mm. Au-delà, privilégiez une découpe plasma
28
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ou jet d'eau.
- Il n'est pas possible de découper des trous dont le diamètre est inférieur à l'épaisseur.
- Il existe deux types de technologies laser : Le laser miroir et le laser fibre optique. Le
premier ne permet pas, au risque de détériorer la machine, la découpe de matériaux
réfléchissants comme l'aluminium et le cuivre. Idem pour la découpe de matériaux cassants
comme le verre ou le cristal.
La technologie laser fibre optique comble se manque.
29
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PARTIE III :
Cahier
des charges
30
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Robot Suiveur de lignes
 Fonctions principales
 Démarrer.
 Suivre une ligne blanche (scotch ou peinture) sur un sol noire.
 S’arrêter.
 Fonctions liées aux règlements proposés
 Avoir des certaines dimensions par exemple : 30 cm (longueur) x 20 cm (largeur) x 40
cm (hauteur).
 Etre autonome en énergie : utiliser la batterie fournie pour la partie motorisation.
 Démarrer grâce au bouton poussoir.
 Détecter la présence de la ligne qui a suivie avec un capteur CNY70.
 Dérivation à droite.
 Dérivation à gauche.
 Retrouver la ligne en cas de sortie de piste.
 Faire un tour à un croisement.
 Détecter la présence d’un obstacle.
 Si présence d’un obstacle :

1ère fois


2ème fois  arrêter+ Détecter le passage du robot.

Redémarrer et reprendre le suivi de piste.
faire un demi-tour.
 Si absence d’un obstacle  accélérer.
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Projet Conception et fabrication produit
GENIE MECATRONIQUE
I
Analyse Fonctionnelle
1) Expression fonctionnelle du besoin :
2) Identification des fonctions de service :
FP1 : Distraire l'utilisateur en suivant automatiquement l'objet défini au départ.
FC1 : Etre autonome en énergie électrique.
FC2 : Etre esthétique et ergonomique.
FC3 : Etre commercialisé à un prix raisonnable.
FC4 : Respecter les normes de sécurité pour les utilisateurs.
FC5 : Pouvoir être monté sur le robot baladeur.
Le diagramme pieuvre
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Projet Conception et fabrication produit
GENIE MECATRONIQUE
3) Organigramme général :
4) Organigramme détaillé :
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Projet Conception et fabrication produit
GENIE MECATRONIQUE
5) Diagramme F.A.S.T :
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GENIE MECATRONIQUE
II
Etude mécanique :
1) Le châssis :
Le châssis est en plastique de couleur blanche, les roues sont également en plastique et
positionnées au centre du robot afin d'équilibrer celui-ci, on nous a fourni des pions en
plastiques positionnes à l'avant ainsi qu'à l'arrière.
2) Le bloc moteur :
Les moteurs fonctionnent en 5 volts au maximum de leur puissance, après quelques tests nous
avons remarqué que les moteurs avaient besoin de 1 A en charge pour fonctionner. Donc pour
avoir une vitesse max nous appliquons une tension de 5V et pour arrêter les moteurs une tension
de 0V.
Principales caractéristiques :
– Tension d'alimentation nominale: 5 V
– Courant d'alimentation maximale : 1 A
5 Volts
100 %
0 Volts
0%
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GENIE MECATRONIQUE
Directions possibles en fonctions de tensions motrices
Nous aurons c'est 3 cas possibles aller tout droit tourner à gauche ou tourner à droite.
Nous ferons en sorte que le robot aille le plus vite possible en ligne droite, il faudra donc
alimenter les 2 moteurs au maximum (5 Volts), et lorsque l'on tournera, l'un des 2 moteurs
restera constamment au maximum et nous règlerons la vitesse de l'autre moteur afin de faire
varier la vitesse en fonction du degré du virage.
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Projet Conception et fabrication produit
GENIE MECATRONIQUE
III
Etude électronique :
1) Présentation des composants utilisés :
Pour la réalisation du projet, de nombreux composants ont été indispensables, tel que le batterie
LIPO 7v pour l'alimentation, ainsi que le LIPO 11v
pour notre seconde alimentation
nécessaire pour les moteurs.
Le BTS 7960 nous permet de gérer les moteurs, bien sur Arduino méga qui gère les diverses
informations du montage, les capteurs qui détectent au sol la direction du parcours, et enfin
diverses résistances, capacités, inductances et autres diodes utiles au bon fonctionnement du
montage.
a) Arduino Méga :
Arduino méga
b) Capteur détecteur de ligne :
Capteur détecteur de ligne
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GENIE MECATRONIQUE
c) Le BTS7960 :
BTS 7960
d) Batteries:
Pour rendre le robot autonome il faut bien entendu deux batteries (7.2 Volts – 1,2 Ah & 11.1
Volts – 5 Ah), Ces batteries à l'avantage de fournir la puissance nécessaire aux besoins de notre
carte Arduino et les moteurs et d'avoir l'autonomie adéquate pour la durée du parcours,
cependant elle est encombrante et pesante.
Batteries
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Projet Conception et fabrication produit
GENIE MECATRONIQUE
IV
La programmation :
La programmation a été pour nous la partie la plus important. Programmer sur Arduino est
nouveau pour nous, il a donc fallu lire les documentations et solliciter nos camarades.
Pour la programmation de notre Arduino méga, nous utiliserons le logiciel « ARDUINO », c'est
un logiciel servant à créer des programmes en les langages C/C++, a les compiler, puis à
envoyer le programme vers la carte Arduino méga rentre en paramètres.
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