Une nouvelle fenêtre de l'Avent animée

Une nouvelle fenêtre de l'Avent animée

Si vous suivez ce blog depuis quelques temps, vous vous souvenez peut-être de notre Fenêtre de l'Avent de 2014, pour laquelle nous avions créé un paysage animé en ombres chinoises. Cette année, nous avons refait une fenêtre de Noël animée, mais sur un principe différent: le dessin aux UV sur une surface phosphorescente, à l'aide d'un embryon de table traçante robotisée.





Les modules Yoctopuce disponibles à ce jour ne permettent pas la réalisation d'une véritable table traçante: il manque à notre assortiment de produits un contrôleur de moteurs pas-à-pas. C'est justement pour valider ce développement en cours que nous avons décidé de réaliser ce projet un peu ambitieux, afin de nous assurer que l'électronique que nous avions conçue était utilisable en grandeur nature. Cette fenêtre de l'Avent sera donc notre banc de test géant.

Autant vous le dire tout de suite, il reste encore du travail de développement logiciel avant que ce nouveau module apparaisse sur notre shop. Mais du point de vue de l'électronique, les tests sont concluants.

Voici le résultat:

  



Quelques explications


Le système fonctionne à l'aide de trois contrôleurs de moteur pas-à-pas, qui travaillent pour ce projet de manière indépendante les uns des autres.

  • Le premier moteur contrôle le déplacement horizontal via deux rails de positionnement linéaires de 2m70, l'un au dessus de la fenêtre et l'un au dessous.
  • Le deuxième moteur pilote le déplacement vertical, via un rail de positionnement linéaire de 80cm fixé perpendiculairement aux deux rails horizontaux.
  • Le dernier moteur fait tourner une roue où sont découpés une dizaine de motifs différents, qui sont utilisés comme masques pour dessiner sur la peinture photosensible.

Derrière la roue de masquage, nous avons placé une source de lumière quasi-UV faite d'une centaine de LEDs. Elle peut être allumée et éteinte à volonté, via la sortie auxiliaire de l'un des contrôleurs de moteur pas-à-pas, de sorte à pouvoir illuminer la surface photosensible à travers le masque choisi.


Schéma de l'installation
La partie mobile Vue explosée de la tête d'impression UV
Schéma de l'installation



Les modules Yoctopuce sont raccordés via un YoctoHub-Ethernet, car le PC de contrôle n'est pas juste à côté de l'installation. En plus des contrôleurs de moteurs, nous avons ajouté un Yocto-Knob et un Yocto-Color-V2 pour que les passants puissent lancer l'animation en pressant sur un bouton lumineux. Voici quelques photos de l'installation:


Vue d'ensemble Les moteurs pas-à-pas des axes X et Y
La tête d'impression Les prototypes de contrôleur de moteur pas-à-pas Yoctopuce



Le tout est piloté par un programme en C# qui envoie à chaque moteur la position à atteindre, attend que le mouvement soit terminé, et pilote la lampe UV. Comme il s'agit de mécanique relativement lourde, les contrôleurs de moteurs calculent automatiquement des rampes d'accélération et de décélération, car il ne serait pas possible de lancer d'un coup les moteurs à la vitesse désirée.

La bonne nouvelle, c'est qu'en l'état, ça marche déjà plutôt bien. Notre contrôleur de moteur pas-à-pas est capable de piloter tous les moteurs que nous avons essayé, en micro-stepping et avec régulation du courant. Il supporte une alimentation jusqu'à 45V.

Alors, pourquoi ne pas mettre ce nouveau module en vente dès maintenant ? Parce que pour l'instant, les axes sont indépendants et les déplacements ne sont pas liés les uns aux autres: on repasse par l'état arrêté entre chaque mouvement. En liant les mouvements sans s'arrêter, on pourrait gagner énormément en vitesse et surtout réduire le stress mécanique de la machine. Mais pour cela, il faudra effectuer une planification bidimensionnelle du mouvement, et calculer une courbe très précise pour remplacer l'angle vif entre chaque paire de trajectoires consécutives, en fonction des tolérances choisies, et en tenant compte des contraintes mécaniques. Cela demande des maths supplémentaires, et surtout un synchronisation très précise des axes.

Un dessin sur peinture photosensible; notez l'absence de courbes
Un dessin sur peinture photosensible; notez l'absence de courbes



Et ensuite ?


Nous avons prévu d'ajouter durant les prochains mois la planification multidimensionnelle des mouvements. Les contrôleurs de moteurs sont d'ailleurs équipés à cet effet de connecteurs Picoflex permettant de les chaîner les uns aux autres, et ils sont capables de synchroniser très précisément leurs horloges pour exécuter des séquences de manière totalement synchrone. Nous avons aussi prévu la possibilité d'exécuter automatiquement des trajectoires non-linéaires, en évitant toute variation brusque de l'accélération et sans repasser par l'arrêt lors des changements de direction.

Patience donc... et bonnes fêtes de Noël !

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