Gestion de projet

Console de commande – Electronique – Ep1

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Cet article présente la conception électronique du prototype de commande de la console de commandes du diorama de la Batcave du projet BATLab112.

  1. Introduction
  2. Schéma électronique
  3. Maquette
  4. Test de fonctionnement
  5. Cartes électroniques
  6. Conclusion
  7. Voir aussi

Introduction

La réalisation du diorama technique du projet BATLab112 requiert la mise en œuvre d’une infrastructure de commande fiable, didactique et cohérente avec les fonctions attendues du dispositif final. La console de commande, élément central de l’interface opérateur, constitue à ce titre un module critique. Elle assure l’articulation entre les commandes manuelles, les systèmes d’automatisation futurs et l’ensemble des actionneurs mécaniques, notamment le moteur de la plateforme rotative.

Après validation du concept mécanique de la console et de l’agencement des composants électroniques (écrans, boutons, commutateurs, microcontrôleurs), une première étape de prototypage électronique a été entreprise. L’objectif de cette phase est de vérifier la pertinence des choix techniques, d’évaluer l’ergonomie des modes de commande et de valider les comportements fonctionnels avant passage à une intégration définitive.

Le présent document propose une description détaillée de cette première version électronique, de son architecture générale aux essais menés sur maquette, en adoptant une démarche rigoureuse conforme aux standards de conception en électronique appliquée.

+ d’infos sur la conception préliminaire de la console de commande :

Schéma électronique

Architecture générale du système

La structure électronique de la console de commande repose sur un schéma de principe élaboré à l’aide du logiciel libre KiCad, choisi pour sa flexibilité, sa richesse fonctionnelle et sa compatibilité avec les environnements de prototypage rapide.

batlab112-control-desk-electronic-schema-v0Télécharger

L’architecture est organisée en deux sous-systèmes principaux :

  1. Le module de gestion des commandes manuelles, intégrant les commandes de l’opérateur (boutons, commutateurs, voyants).
  2. Le module d’interface de puissance, assurant la mise en forme et la distribution des signaux vers le moteur à courant continu responsable de la rotation de la plateforme.

Cette séparation fonctionnelle répond à un impératif de lisibilité du schéma mais également à une logique de modularité favorisant les évolutions ultérieures.

KiCad

Ce schéma électronique est réalisé avec la suite logicielle KiCad distribuée librement.

Voir la page dédiée à KiCad

Sous-système de gestion des commandes

La partie supérieure du schéma se divisent en 5 parties dédiées à la gestion des commandes. La partie inférieure du schéma est dédiée à l’interface entre les commandes et l’alimentation du moteur de rotation de la plateforme.

Mise sous tension – arrêt général

La mise sous tension générale est réalisée au moyen d’un relais à auto-maintien, solution fréquemment adoptée dans les environnements industriels.

Le principe consiste à maintenir l’alimentation du circuit tant que le relais reste excité, l’opérateur pouvant interrompre cette excitation via un bouton poussoir d’arrêt.
Cette architecture garantit la sécurité fonctionnelle du dispositif tout en simplifiant le comportement de remise en service.

Sélection du mode Auto / Manuel

Un commutateur à deux positions permet de choisir entre un mode automatique et un mode manuel. Ce choix conditionne la provenance des signaux de commande :

  • En mode manuel, les boutons opérateur commandent directement les relais gérant le sens de rotation.
  • En mode automatique, ces mêmes relais sont pilotés par l’unité d’automatisation (qui sera intégrée dans une phase ultérieure du projet).
  • BP_ON : Bouton poussoir de commande du relais K1
  • K1 : Relais dont un contact est utilisé pour assurer son auto-maintien. Le deuxième contact est utilisé pour mettre sous tension tout le reste du montage.
  • BP_OFF : Bouton poussoir de coupure de l’alimentation du relais K1.
  • Led_ON : Led dont l’allumage dépend du deuxième contact du relais K1.
  • SWITCH AUTO/MAN : Commutateur permettant d’alimenter soit les relais K2, K3 et la Led Led_AU, soit la Led Led_MA seule.
  • K2 : Relais dont un des contacts autorise la mise sous tension de la suite du montage.
  • K3 : Relais dont les contacts aiguilles vers l’interface de puissance du moteur, les commandes manuelles ou les commandes automatiques.
  • Led_AU : Led dont l’allumage est commandé par le commutateur SWITCH AUTO/MAN en position AUTO.
  • Led_MA : Led dont l’allumage est commandé par le commutateur SWITCH AUTO/MAN en position MAN.

Sélection du mode Switch / Pulse

La sélection entre le mode switch et le mode pulse est assurée par un commutateur à 2 positions.

  • SWITCH PULSE/SWITCH : Commutateur permettant d’alimenter soit K4 et Led_Pulse, soit K5 et Led_Switch.
  • K4 : Relais dont un contact va autoriser les commandes manuelles en mode pulse.
  • K5 : Relais dont un contact va autoriser les commandes manuelles en mode switch.
  • Led_Pulse : Led dont l’allumage est commandé par le commutateur en position Pulse.
  • Led_Switch : Led dont l’allumage est commandé par le commutateur en position Switch.

Switch & Pulse Commands

Les commandes manuelles en mode pulse sont assurées par des boutons poussoirs classiques. Il est nécessaire de maintenir l’appui sur le bouton poussoir maintenir la commande.

Les commandes manuelles en mode switch sont assurées par des boutons poussoirs à maintien de position. un premier appui bloque le bouton poussoir en position pour activer la commande. Un second appui, libère la position du bouton poussoir est arrête la commande.

  • PB1_PULSE: Bouton poussoir de commande de la rotation du moteur dans un sens.
  • PB2_PULSE : Bouton poussoir de commande de la rotation du moteur dans l’autre sens.
  • PB1_SWITCH : Bouton poussoir à maintien de position pour commander la rotation du moteur dans un sens.
  • PB1_SWITCH : Bouton poussoir à maintien de position pour commander la rotation du moteur dans l’autre sens.

Controller commands

Les contacts du relais K3 permettent d’aiguiller vers le moteur, soit les signaux des commandes manuelles soit ceux des commandes automatiques.

LED_R1 : Led dont l’allumage est commandé par une commande pulse ou switch pour un même sens de rotation du moteur.

LED_R2 : Led dont l’allumage est commandé par une commande pulse ou switch pour un même sens de rotation du moteur.

DC Motor controller

L’interface de puissance qui assure le pilotage du sens de rotation du moteur à partir des signaux de commandes numériques manuelles ou automatiques est une carte électronique basée sur un L298N.

Maquette

Afin de valider ces choix, une maquette physique du circuit a été réalisée. Le câblage sur plaque expérimentale (protoboard) a permis :

  • de vérifier la cohérence des connexions ;
  • de confirmer la compatibilité électrique entre les éléments ;
  • d’effectuer une série de tests fonctionnels (mise sous tension, bascules de modes, commandes moteurs).

Cette démarche de prototypage intermédiaire est conforme aux bonnes pratiques de l’ingénierie électronique, permettant de déceler d’éventuelles incohérences avant la production d’un circuit imprimé ou l’intégration dans l’environnement mécanique définitif.

Test de fonctionnement

Cartes électroniques

Conclusion

Cette première itération électronique de la console de commande du diorama BATLab112 constitue une étape structurante du projet. Elle permet de valider l’ensemble des fonctions de base : gestion de la mise sous tension, sélection des différents modes de commande, pilotage du moteur de la plateforme rotative et évaluation de l’ergonomie opérateur.

L’architecture modulaire mise en place offre une marge significative pour les développements ultérieurs, notamment :

  • l’intégration d’un système de contrôle automatisé basé sur Arduino ou équivalent,
  • la mise en place d’un affichage en temps réel via un écran TFT 2,8’’,
  • la migration vers un câblage définitif en adéquation avec les contraintes mécaniques du diorama.

En ce sens, ce prototype représente un jalon essentiel dans la transition entre la conception préliminaire et la validation fonctionnelle du dispositif final, illustrant une démarche académique structurée et reproductible.

Voir aussi

Articles – Console de la commande

Articles – Conception des équipements industriels

Articles – Timeline du diorama

Architecture du Diorama – Modèle 1

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Résumé :

Cet article présente la réalisation du modèle opérationnel de la structure du diorama pédagogique de la Batcave, à l’échelle 1/12, du projet BATLab112.

+ d’infos :

Méthode de gestion du projet BATLab112

Actualisé :

Mots clés :

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Sommaire :

  1. Introduction
  2. Vue générale
  3. Vues de détails
  4. Modélisation 3D
  5. Voir aussi

Introduction

La réalisation du prototype de la structure du diorama de la Batcave fait suite à la conception préliminaire de cette structure.
Voir l’article …

Présentation générale

Ce modèle de la structure de l’atelier du diorama de la Batcave est réalisé à partir du prototype. 

Le design des 4 piliers principaux est repris conformément à la conception préliminaire. Cette évolution du prototype permet de réduire très efficacement la transmission des vibrations tout en améliorant la rigidité de la structure principale. La plateforme du local électrique est présente sur le niveau le plus bas. L’ensemble est peint d’une couleur gris mat.

Voir aussi

Articles – Architecture du Diorama

Articles – TimeLine du Diorama

Pont roulant bipoutre – Prototype

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Résumé :

Cet article présente la réalisation du prototype du pont roulant bipoutre du diorama pédagogique de la Batcave, à l’échelle 1/12, du projet BATLab112.

+ d’infos :

Méthode de gestion du projet BATLab112

Actualisé :

Mots clés :

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Sommaire :

  1. Introduction
  2. Présentation générale
  3. Vues de détails
  4. Test fonctionnel
  5. Validation du design technique
  6. Validation du design fonctionnel
  7. Validation de la résistance mécanique
  8. Test de la motorisation du système
  9. Conclusion
  10. Voir aussi

Introduction

La réalisation du prototype du pont roulant bipoutre du diorama de la Batcave fait suite à la conception préliminaire de cet équipement.
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Présentation générale

La structure du pont roulant est fabriquée en bois pour des raisons de facilité d’usinage, essentielle lors de cette phase de prototypage, et de maîtrise de l’impact environnementale du projet. Compte tenu des dimensions de certaines pièces constituant cet équipement, il n’était de toute façon pas envisageable de les imprimer avec une imprimante grand public. La perspective d’une fabrication en résine ou par impression professionnelle n’était pas non plus compatible avec le budget prévisionnel du projet.

Les pièces d’assemblage sont imprimées pour des raisons de faisabilité technique et de précision de fabrication. Les principaux sous-ensembles du pont roulant bipoutre sont assemblés par boulonnage (M2).

Les photos utilisées dans cet article ont été prises avant la phase de ponçage et de finition !

Vues de détails

Pièces en bois

Ces pièces ont d’abord été conçues sous le logiciel de modélisation 3D FreeCAD V19 pour être ensuite fabriquées par le 8FABLAB à Crest dans la Drôme.

Pièces d’assemblages

Ces pièces ont d’abord été conçues sous le logiciel de modélisation 3D FreeCAD V19 pour être ensuite imprimées par Benoit, membre de la communauté du projet BATLab112.

Platine d’assemblage poutre et sommier du pont roulant.

Deux platines d’assemblage sont collées à chaque extrémité des poutres. Ces trois pièces constituent un sous-ensemble. La platine permet le montage et démontage de ce sous-ensemble sur les sommiers du pont roulant par boulonnage.

Les contraintes de réalisation de cette pièce sont relatives à la précision d’impression ainsi que sa rigidité pour assurer un montage le plus ajusté possible.

Support de fixation des micros moteurs

Cette pièce est boulonnée via des tiges filetées ancrées dans le sommier. Sa forme permet de maintenir un micro moteur 6VDC. Un système de fixation supplémentaire reste à l’étude pour le moteur.

Les contraintes de réalisation de cette pièce sont relatives à la précision d’impression ainsi que sa rigidité pour assurer un maintien du moteur.

Plaque de protection

Cette pièce est boulonnée via des tiges filetées ancrées dans le sommier. Aucune contrainte particulière n’est requise pour la réalisation de cette pièce, destinée à protéger et maintenir en place l’axe de la roue libre. 

Test fonctionnel

Cette vidéo a été réalisée en mode expérimentale, à partir d’une structure principale incomplète. Son objectif était de montrer le fonctionnement général du pont roulant bipoutre.

Validation du design technique

Ce prototype doit tout d’abord permettre de s’assurer de la faisabilité technique du design issu de la conception préliminaire.

Conception préliminaire

Même si la plateforme rotative a fait l’objet d’une phase de conception préliminaire en 3D avec le logiciel FreeCad, ce prototype permet de faire des ajustements nécessaires suite aux contraintes d’assemblage rencontrées .

Prototype n°1

La fabrication des pièces principales en bois est satisfaisante même si leur poids reste important. Les différents éléments constituant les poutres du pont roulant ont été assemblés par collage. L’ensemble est plutôt solide et peut être manipulée avec un minimum de soin. La faisabilité technique de la structure est donc validée.

Validation du design fonctionnel

Ce prototype doit permettre de s’assurer de la fonctionnalité du design issu de la conception préliminaire.

Conception préliminaire

Le point fonctionnel critique sur ce prototype est la liaison pivot des axes de rotation des roues. Il est impératifs que ces liaisons soit la plus fluide possible pour autoriser l’utilisation de micro moteur. Le poids non négligeable de la structure en bois étant déjà un handicap il est impératif de contrôler cette fonction.

Prototype n°1

L’essieu d’entrainement est réaliser à partir d’un axe en aluminium, des roulements à billes de guidage et une poulie à gorge en V pour la roue. L’essieu de roue libre est réalisé à partir d’un axe et d’une poulie à gorge en V.

Validation de la résistance mécanique

Ce prototype doit permettre de contrôler la capacité de la plateforme à supporter le poids des deux bras robotiques ainsi que du Trolley sur lequel ils sont fixés. Cependant, les bras robotiques étant en cours de fabrication ce test n’a pu être réalisé.

Toutefois ce test a mis en évidence la trop grande souplesse de la structure supportant les rails de guidage du pont roulant.

Test de la motorisation du système

Ce prototype est aussi l’occasion de mettre en oeuvre la motorisation et la transmission du mouvement de rotation pour valider leurs dimensionnements issus de la conception préliminaire.

Transmission mécanique

Le couplage de l’axe des roues motrices avec les moteurs est assuré par un assemblage « en force » entre l’axe du moteur et l’axe de la roue.

La prochaine version de cette transmission devra assurer un couplage entre l’axe du moteur et celui de la roue plus durable.

Moteur

Ce test de motorisation a été réalisé avec deux micro-moteur 6V à courant continu et un variateur de tension. Ce variateur est utilisé pour contrôler de manière identiques les tensions d’alimentation des moteurs et ainsi ajuster leurs vitesses de rotation à des valeurs identiques. Le couple de ces moteurs est suffisant pour entrainer l’ensemble ; pont roulant + charge. Le test de motorisation est donc validé.

Conclusion

Même si ces premiers tests ont été réalisés dans des conditions non optimales, ce premier prototype du pont roulant bipoutre équipant l’atelier de la Batcave du projet BATLab112 permet de valider la conception préliminaire de cet équipement. Il est raisonnable de penser que le fonctionnement de cet équipement sera amélioré sur une structure complète et plus aboutie.

Les points d’amélioration identifiés seront pris en compte dans la prochaine version de ce prototype.

Voir aussi

Articles – Pont roulant bipoutre

Articles – Prototype

Architecture du Diorama – Prototype

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Résumé :

Cet article présente la réalisation du prototype de la structure du diorama pédagogique de la Batcave, à l’échelle 1/12, du projet BATLab112.

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Méthode de gestion du projet BATLab112

Actualisé :

Mots clés :

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Sommaire :

  1. Introduction
  2. Vue générale
  3. Vues de détails
  4. Modélisation 3D
  5. Voir aussi

Introduction

La réalisation du prototype de la structure du diorama de la Batcave fait suite à la conception préliminaire de cette structure.
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Comme le montre la photo d’en-tête, le prototype de la structure du diorama est réalisée après les prototypes du pont roulant bipoutre et du pont élévateur quatre colonnes. Disposer de ces deux éléments permet de vérifier le bon agencement de la structure tout garantissant leurs intégration.
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Présentation générale

Un diorama réalisé en bois

Le prototype de la structure est fabriqué entièrement en bois. Les raisons de ce choix sont systématiquement les mêmes pour tout le projet BATLab112. Tout d’abord pour des raisons mécanique. En effet, même si la mousse polyuréthane est souvent utilisée dans la fabrication de diorama, car légère et facile à travailler, le bois assure une meilleure rigidité compte tenu des dimensions et des besoins de précision de fabrication. Ensuite, pour la disponibilité de l’outillage nécessaire. Pour rappel le projet de diorama pédagogique est un projet développé sur fonds propres et donc dans un cadre financier serré. Enfin pour la faciliter d’approvisionnement comparé à des profilés en aluminium par exemple. Pour autant, la qualité des profilés en bois disponibles dans la région de développement du projet BATLab112 n’est pas toujours au rendez-vous, ce qui induit des imprécisions au montage.

Un diorama démontable

Les quatre piliers principaux sont vissés par dessous le plateau pour en garantir le démontage sans compromettre l’esthétique du diorama. Les traverses de renfort, elles aussi réalisée en bois, sont fixées par des tourillons en bois.

Voir aussi

Articles – Structure du diorama

Articles – Prototypes d’équipements industriels

Architecture du diorama – Conception préliminaire

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Résumé :

Cet article présente la conception préliminaire de la structure du diorama pédagogique de la Batcave, à l’échelle 1/12, du projet BATLab112.

+ d’infos :

Méthode de gestion du projet BATLab112

Actualisé :

Mots clés :

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Sommaire :

  1. Introduction
  2. Vue générale
  3. Vues de détails
  4. Modélisation 3D
  5. Voir aussi

Introduction

La conception préliminaire de la structure du diorama de la Batcave fait suite à la modélisation de l’intégration des systèmes industriels présents dans le diorama.
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La conception préliminaire de la plateforme rotative est réalisée à partir des spécifications techniques et fonctionnelles du cahier des charges.
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Vue générale

Vues de détails

FreeCAD – Batcave Diorama – Main structure – Screenshot 001
FreeCAD – Batcave Diorama – Main structure – Screenshot 002

Screenshot 001 – La structure principale est composée d’un plateau sur lequel viennent se fixer les quatre piliers principaux à chaque angle. Ce plateau correspond au niveau 0, celui le plus bas du diorama. Le design des piliers est conçu pour soutenir le plateau du niveau 0, correspondant au niveau d’entrée de la Batmobile dans la Batcave, les chemins de roulements du pont roulant bipoutre, ainsi que le plateau de niveau 0.

Screenshot 002 – Le module du local électrique se glisse entre les piliers du fond du diorama, sur le plateau du niveau 0. Ce module se décompose en deux parties : Une plateforme surélevée et un panneau vertical correspondant au mur de fond.

FreeCAD – Batcave Diorama – Main structure – Screenshot 003
FreeCAD – Batcave Diorama – Main structure – Screenshot 004

Screenshot 003 – Le module du pont élévateur est posé sur le plateau du niveau 0. Ce module se décompose en un plateau et quatre piliers, ainsi que des renforts pour supporter les quatre axes verticaux du pont élévateur. Ce module est lui aussi conçu pour être démontable, même si sa taille doit permettre de le manipuler d’une seule pièce.

Screenshot 004 – Le demi plateau du niveau 0, correspondant au niveau de l’atelier automatisé de la Batcave, est posé sur la partie basse des deux piliers principaux ainsi que les deux piliers du module du pont élévateur. Le design de ce plateau est conçu pour intégrer l’arrondi de la plateforme rotative au plus prêt, afin de permettre l’accès piéton à la plateforme.

FreeCAD – Batcave Diorama – Main structure – Screenshot 005
FreeCAD – Batcave Diorama – Main structure – Screenshot 006

Screenshot 005 – Le plateau du niveau 0 est posé sur les quatre piliers principaux de la structure.  

Screenshot 006 – Le mur du fond est composé des panneaux verticaux du local technique et de la zone de contrôle. Les trois autres murs sont non définis jusque là ; les deux murs latéraux du diorama ainsi que le mur en face avant. Comme ces murs n’ont qu’un rôle esthétique, leurs designs n’est pas étudiés dans cette phase de conception préliminaire dont l’objectif consiste à focaliser sur les aspects fonctionnels du diorama.

Modélisation 3D

FreeCAD

La modélisation de la structure de l’atelier de la Batcave du projet BATLab112 a été réalisé avec le logiciel FreeCad V0.19.

Voir la page dédiée à FreeCAD

Python

L’animation 3D de présentation de la structure de l’atelier de la Batcave du projet BATLab112 a été réalisé par macros en langage Python sous FreeCad V0.19

Voir la page dédiée à Python

Voir aussi

Articles – Architecture

Articles – Conception préliminaire

Plateforme rotative – Prototype

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Résumé :

Cet article présente la réalisation du prototype de la plateforme rotative du diorama pédagogique de la Batcave, à l’échelle 1/12, du projet BATLab112.

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Méthode de gestion du projet BATLab112

Actualisé :

Mots clés :

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Sommaire :

  1. Introduction
  2. Présentation générale
  3. Vues de détails
  4. Validation fonctionnelle
  5. Conclusion
  6. Voir aussi

Introduction

La réalisation du prototype de la plateforme rotative du diorama de la Batcave fait suite à la réalisation du prototype de cet équipement.
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Présentation générale

La structure de la plateforme a été fabriquée en bois pour des raisons économiques mais aussi de facilité et rapidité de mise en oeuvre, le montage ayant pu être réalisé par simple collage. La plaque de couverture a été fabriquée en carton. La liaison pivot est assurée par un roulement à bille de type Lazy Susan, généralement utilisé pour des plateaux tournant de table.

La réalisation de ce premier prototype de la plateforme rotative de la Batcave du projet BATLab112 poursuit plusieurs objectifs. Il s’agit dans un premier temps de valider le design issu de la conception préliminaire et dans un deuxième temps de tester la motorisation de ce système.

  • Valider le design technique
  • Valider le design fonctionnel
  • Valider le design mécanique
  • Tester la motorisation du système

Vues de détails

Design technique

Ce prototype doit tout d’abord permettre de s’assurer de la faisabilité technique du design issu de la conception préliminaire.

Conception préliminaire

Même si la plateforme rotative a fait l’objet d’une phase de conception préliminaire en 3D avec le logiciel FreeCad, ce prototype permet de faire des ajustements nécessaires suite à des différences de côtes rencontrées lors de la réception de pièces manufacturées.

Prototype n°1

Les différents éléments ont été assemblés par collage. La fabrication de la structure en bois est plutôt satisfaisante. Même si les imperfections des pièces de bois utilisées ne permettent pas une précision au millimètre, cette structure présente une surface d’appui pour le plateau suffisamment plane. Elle est plutôt solide et peut être manipulée avec un minimum de soin. La faisabilité technique de la structure est donc validée.

Pour améliorer la précision de fabrication, une solution consisterait à rectifier toutes les pièces de bois avant assemblage ou d’opter pour des profilés aluminium.

Design fonctionnel

Ce prototype doit permettre de s’assurer de la fonctionnalité du design issu de la conception préliminaire.

Conception préliminaire

Le poids total, de la plateforme et du modèle réduit de la Batmobile, doit être le plus faible possible, pour autoriser l’utilisation d’un micro-moteur pour la rotation, afin d’être conforme avec les exigences d’échelle 1/12 du projet. Il s’agit donc ici de contrôler particulièrement si l’utilisation de matériaux légers est compatible avec l’assemblage du roulement à bille plus lourd.

Prototype n°1

L’assemblage de la structure en bois sur le roulement à billes de type Lazy Susan est réalisé grâce à 1 cercle de carton. Ce cercle est collé sur la structure. Les pions (en blancs sur la photo) fixent l’ensemble sur le roulement à billes. Cet assemblage est satisfaisant pour solidariser la structure en bois avec la couronne extérieure du roulement à billes. Il autorise la rotation de l’ensemble par rapport à la couronne intérieure. Le design fonctionnel est donc validé.

Une amélioration consisterait à réaliser le cercle d’assemblage entre la structure en bois et le roulement à billes dans un matériau plus rigide que du simple carton d’emballage ce qui éviterait les éventuelles déformations.

Résistance mécanique

Ce prototype doit permettre de contrôler la capacité de la plateforme à supporter le poids du modèle réduit de la Batmobile.

Conception préliminaire

Le plateau de la plateforme doit être d’une épaisseur très mince (inférieure à 2mm), pour des raisons de cohérence avec l’échelle 1/12 du projet. Il est nécessaire de s’assurer d’une part que sa réalisation puisse se faire dans un matériau suffisamment léger (ici du carton) pour ne pas rendre l’ensemble trop lourd pour la capacité des moteurs du pont élévateur et de la plateforme. D’autre part, il est aussi nécessaire de s’assurer que ce plateau ne se déforme pas sous le poids du modèle réduit de la Batmobile.

Prototype n°1

Le plateau de la structure est découpé dans une plaque de carton d’emballage d’épaisseur 1mm. Dans un premier temps, ce plateau est simplement posé sur la structure en bois. L’ensemble structure et plateau supporte tout à fait le poids du modèle réduit de la Batmobile. Le plateau ne se déforme pas sous le poids de la Batmobile. L’architecture de la structure de la plateforme associé à un plateau de faible épaisseur est donc validée.

Une amélioration consisterait à réaliser le plateau par découpe laser pour obtenir une découpe plus précise.

Motorisation

Ce prototype est aussi l’occasion de mettre en oeuvre la motorisation et la transmission du mouvement de rotation pour valider leurs dimensionnements issus de la conception préliminaire.

Transmission mécanique

L’engrenage de transmission est réalisé avec une poulie montée sur l’axe du moteur et une courroie GT2 5mm entourée autour du diamètre extérieur du roulement à billes. La courroie n’a pas été collée mais juste maintenue par du ruban adhésif. Le moteur est lui aussi simplement maintenu par du ruban adhésif contre un des supports provisoires de la plateforme. Le test est concluant malgré un montage sommaire. Cependant, ce montage ne permet pas de réaliser une rotation complète de la plateforme à cause de la présence du ruban adhésif.

La prochaine version de cette transmission devra intégrer le collage définitif de la courroie ainsi qu’une fixation plus appropriée du moteur.

Moteur

Ce test de motorisation a été réalisé avec un micro-moteur 6V à courant continu et un variateur de tension. Ce variateur est utilisé pour contrôler la tension d’alimentation du moteur et ainsi ajuster la vitesse de rotation de la plateforme. Le couple du moteur associé au rapport de réduction de l’engrenage suffit pour entrainer l’ensemble ; plateforme et modèle réduit de la Batmobile. Le test de motorisation est donc validé.

Validation fonctionnelle

Conclusion

Ce premier prototype de la plateforme rotative de la Batmobile équipant l’atelier de la Batcave du projet BATLab112 permet de valider la conception préliminaire de cet équipement. Les points d’amélioration identifiés seront pris en compte dans la prochaine version de ce prototype.

Voir aussi

Articles – Plateforme rotative

La Batmobile à l’échelle 1/12 du projet BATLab112

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Cet article présente le modèle à l’échelle 1/12 de la Batmobile utilisé comme prototype pour réaliser le diorama pédagogique du projet BATLab112.… Lire la suite →

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Sommaire

  1. Introduction
  2. Le choix d’un modèle réduit
  3. Conclusion
  4. Revue de détail
  5. Voir aussi

Cet article contient des références à des marques commerciales. Ceci n’est en aucun cas un placement de produit ou de la publicité. Ces produits sont cités au titre de la référence qu’ils représentent dans la recherche de solutions techniques dans le contexte du projet BATLab112.

Introduction

Il est important de souligner que si cette article est publié alors que le projet entre dans sa phase de conception détaillée, cette analyse du « prototype » de la Batmobile du projet BATLab112 date des tous premiers instants du projet. En effets, le choix du modèle et de la taille de la Batmobile sont des éléments déterminants nécessitant d’être pris en compte dès le début du projet.

La phase de définition des besoins à souligner l’importance de la Batmobile, une icône indissociable du personnage de Batman et de la Batcave. Le modèle de la Batmobile, pris en référence pour la réalisation du projet BATLab112, a été défini dans un précédent article, pour dimensionner les équipements de la Batcave du projet. Le modèle de la Batmobile du projet Batlab112 est celle des films de Zack Snyder ; Batman vs Superman, Dawn of Justice de 2016, et Justice League de 2017-2021.

Le choix d’un modèle réduit

Il existe de nombreux modèles réduits de la Batmobile des films de Zack Snyder, mais seulement deux sont présentés comme compatibles à l’échelle 1/12. Ce sont des modèles réduits relativement onéreux à l’achat et plutôt destinés à des collectionneurs.

Ultimate Justice League Batmobile

Présentation générale

Ce modèle réduit est commercialisé par Mattel™. Ce modèle est aujourd’hui officiellement présenté comme un modèle réduit à l’échelle 1/10. Il faut préciser que lors de sa sortie commerciale, il était alors présenté comme un modèle compatible à l’échelle 1/12, comme l’attestait la figurine livrée avec. La taille de cette figurine était similaire à celle de figurines de marques célèbres à l’échelle 1/12.

Avantages de ce modèle

En terme de perspectives d’intégration dans le projet BATLab112, ce modèle réduit de Batmobile est très intéressant. Il dispose d’une qualité de fabrication très soignée, offrant un niveau de réalisme tout à fait satisfaisant avec les ambitions d’un diorama pédagogique. De plus, ce modèle radio-commandé très abouti, permet d’envisager son intégration dans les automatismes du projet BATLab112 de manière relativement directe et rapide.

Inconvénients de ce modèle

Même si à l’heure où cet article est publié, le prix de ce modèle réduit est en général inférieur, il était initialement d’un montant de l’ordre de 400€ pour un modèle neuf et de 200€ pour un modèle d’occasion. Ce montant représentait un inconvénient important pour le projet. En effet, ce modèle réduit devait être intégré très tôt, dès la phase de conception préliminaire, sans certitude sur la faisabilité du projet à cette échelle.

Comme évoqué lors de la présentation générale de ce modèle réduit, son échelle ne respecte pas le ratio 1/12. Sa capacité à être compatible avec des figurines à l’échelle 1/12, n’est pas un critère suffisant pour le projet BATLab112. Ses dimensions plus importantes que l’échelle 1/10 lui confère, est une source de difficultés d’intégration dans le projet.

DC Comics™ Justice League Multiverse Batmobile

Présentation générale

Ce modèle réduit est commercialisé par Mattel™. Ce modèle réduit est présenté comme respectant le ratio 1/12 et compatible avec des figurines à cette échelle. Ce modèle réduit est plutôt rare sur le marché français. Il est très apprécié par les collectionneurs comme modèle d’exposition pour sa conformité avec l’échelle 1/12.

Avantages de ce modèle

Ce modèle réduit dispose d’une qualité de fabrication soignée offrant un niveau de réalisme tout à fait satisfaisant avec les ambitions d’un diorama pédagogique. Le prix de ce modèle réduit est d’environ 80$ pour un modèle neuf et peut s’élever jusqu’à plus de 150$ pour un modèle d’occasion du fait de sa rareté.

Inconvénients de ce modèle

Ce modèle réduit n’est pas radio-commandé et ne dispose d’aucun équipement électrique.

Conclusion

Le choix de l’échelle de réalisation du projet BATLab112 étant fixé pour respecter des contraintes de dimensions finales du diorama, il n’est donc pas envisageable d’opter pour une échelle 1/10. Intégrer un modèle réduit au ratio 1/10 aurait donc soit des conséquences en terme d’esthétique sur le rendu réaliste, soit en terme de contrainte d’intégration pour respecter les objectifs de transportabilité du diorama. Par conséquent, le modèle réduit – Ultimate Justice League Batmobile, n’est pas retenu pour le projet.

Le modèle réduit – Multiverse Justice League Batmobile, est celui retenu pour la réalisation du diorama pédagogique du projet BATLab112. Même si ce dernier est dépourvu de commande électrique, sa conception est compatible avec une intégration à postériori de système de commande à distance, permettant de l’intégrer dans les automatismes du diorama.

Revue de détail

Le tableau suivant, compare les côtes attendues de ce modèle réduit de Batmobile avec celles du véhicule utilisé dans les films de Zack Snyder. Nous pouvons constater que les proportions ont été parfaitement respectées pour la longueur et la largeur. Il semble que la hauteur du modèle réduit soit légèrement plus grande que celle du véhicule réel.

Echelle 1:1Echelle 1:12MesureEcart
Longueur6100508515+ 1,4 %
Largeur3700308290– 5,8 %
Hauteur1500125140+ 12 %

Voir aussi

Intégration – Conception préliminaire

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Résumé :

Cet article présente l’intégration, la dernière étape de la conception préliminaire de la plateforme rotative du diorama pédagogique de la Batcave, à l’échelle 1/12, du projet BATLab112.

+ d’infos :

Méthode de gestion du projet BATLab112

Actualisé :

Mots clés :

, , , ,

Sommaire :

  1. Introduction
  2. Vue générale
  3. Vues de détails
  4. Simulation 3D
  5. Modélisation 3D
  6. Conclusion
  7. Voir Aussi

Introduction

La simulation de l’intégration des équipements industriels, consiste à rassembler tous les équipements industriels conçus séparément, dans une modélisation globale de l’atelier de la Batcave du projet BATLab112. Le premier objectif est de contrôler la cohérence du dimensionnement respectif de ces équipements, ainsi que la conformité de leurs interactions fonctionnelles. Le deuxième objectif est de définir la structure de l’architecture générale de l’atelier.

Pour plus d’informations :

Vue générale

Les quatre équipements industriels sont intégrés ici dans leurs dernières versions issues de la conception préliminaire. La structure générale du diorama supportant ces équipements est symbolisée par les deux plans horizontaux. Cette mise en situation permet de contrôler si les dimensions du diorama prévues dans le cahier des charges sont respectées.

Vues de détails

Situation n°1
Situation n°2

Cette simulation de l’intégration des équipements permet de contrôler l’implantation verticale des équipements.

  • La situation n°1 représente le pont roulant positionné au dessus de la plateforme de la Batmobile en position basse. Les bras robotiques en position initiale, passent au dessus de la Batmobile.
  • La situation n°2 représente la plateforme de la Batmobile en position haute. Les dimensions du pont élévateur assure le bon positionnement verticale de la plateforme par rapport au sol du niveau supérieur. Le dégagement du pont roulant permet l’élévation de la plateforme.

Simulation fonctionnelle 3D

L’intérêt de la simulation fonctionnelle en 3D, autrement dit visualiser à ce stade de la conception du projet, la mise en mouvement coordonné des équipements industriels composants l’atelier robotique de la Batcave du projet BATLab112, est double. Si la conception 3D permet une mise en situation statique des objets, la simulation 3D permet une appréhension plus fine des comportements dynamiques de ces objets. Cette approche a permis notamment d’expérimenter différents types d’organisation de l’atelier sans avoir besoin de réaliser de prototypes.

Modélisation 3D

FreeCAD

La modélisation de l’atelier de la Batmobile équipant la Batcave du projet BATLab112 a été réalisé avec le logiciel FreeCad V0.19.

Voir la page dédiée à FreeCAD

Python

La simulation 3D des systèmes équipant la Batcave du projet BATLab112 a été réalisé par macros en langage Python sous FreeCad V0.19

Voir la page dédiée à Python

Conclusion

La simulation fonctionnelle 3D de la version présentée de la configuration de l’atelier est satisfaisante, notamment la cinématique de la Batmobile et de l’ensemble ; pont roulant et bras robotiques. La conception préliminaire de chacun des quatre équipements est donc validée.

Voir Aussi

Articles – Conception préliminaire

Voir tous les articles dédiés à la conception préliminaire du diorama
Voir la méthode de gestion de projet suivie pour réaliser le diorama

Pont élévateur 4 colonnes – Conception préliminaire

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Résumé :

Cet article présente la conception préliminaire pont élévateur 4 colonnes du diorama pédagogique de la Batcave, à l’échelle 1/12, du projet BATLab112.

+ d’infos :

Méthode de gestion du projet BATLab112

Actualisé :

Mots clés :

, , , ,

Sommaire :

  1. Introduction
  2. Vue générale
  3. Dimensionnement
  4. Vues de détails
  5. Modélisation 3D
  6. Voir aussi

Introduction

La conception préliminaire de la plateforme rotative fait suite à la phase d’étude des systèmes industriels existants.
Voir l’article …

La conception préliminaire de la plateforme rotative est réalisée à partir des spécifications techniques et fonctionnelles du cahier des charges.
Voir l’article …

Vue générale

Le concept du pont élévateur bipoutre 4 colonnes est l’association de deux concepts industriels, le pont élévateur 4 colonnes et le pont suspendu bipoutre. Les deux poutres se déplacent selon un axe vertical grâce aux actions synchronisées des 4 colonnes de levage. Chaque poutre est entrainée par 2 colonnes en vis-à-vis.

Dimensionnement

Le pont élévateur doit être en capacité de soulever la Batmobile dont la masse du modèle le plus lourd est de 3000 kg, ainsi que la plateforme rotative. dont la masse reste inférieure à 2000 kg. En prenant en compte un coefficient de sécurité et compte-tenu des normes en terme de capacité de levage constatée, le pont élévateur pris en référence pour le projet BATLab112 aura donc une capacité de levage d’environ 5 tonnes.

Design

Pour satisfaire aux objectifs de réalisme d’un diorama pédagogique, les designs des systèmes industriels de l’atelier du projet BATLab112 sont inspirés de designs de systèmes existants. Celui des poutres du pont élévateur 4 colonnes est inspiré de système tel que celui présenté dans la photo ci-contre.

Vues de détails

Modélisation 3D

FreeCAD

La modélisation du pont élévateur de la Batmobile équipant la Batcave du projet BATLab112 a été réalisé avec le logiciel FreeCad V0.19.

Voir la page dédiée à FreeCAD

GrabCAD

Les fichiers des modèles 3D utilisés lors de la conception préliminaire du pont élévateur équipant la Batcave du projet BATLab112 sont téléchargés à partir de la plateforme GrabCAD.

Voir la page dédiée à GrabCAD

Voir aussi

Articles – Pont élévateur

Articles – Conception préliminaire