Polargraphe

Cette page est une fiche écrite dans le cadre de l'Inter Semestre ENIB 2017

Le contenu de cette fiche est en cours de rédaction, elle va s'étoffer pendant tout le mois de janvier !

Polargraphe

Qui n'a pas déjà voulu dessiner de magnifiques dessins, sans savoir dessiner, sans effort, tout ça grâce à une machine qui le fait à votre place? C'est ce qui est possible avec un polargraphe !

Un polargraphe est une machine qui dessine sur du papier une image numérique que nous lui aurons soumise en déplaçant un stylo grâce à deux moteurs en suivant une méthode qui ressemble à l'utilisation des coordonnées polaires (un angle et une distance), d'où son nom.

Auteurs

Ont participé à la rédaction de cette fiche (Groupe B):

• Romain
• Damien
• Robin
• Mohamed

Matériel

Liste du Matériel

• Un Arduino UNO

• Deux moteurs pas à pas hybrides : 600mA (0.6A). Mine were 400 steps per revolution (0.9 degree per step)
• Un cable usb alimentation
• Un rotor shield

• Deux poulies (dans notre cas : imprimées en 3D)
• « Une gondole » pour maintenir le stylo (attache en métal = pince à dessin)
• Des ficelles
• Un stylo (feutre ou crayon à papier)
• Un habitacle (pour le support)
• Un poids (pour maintenir le crayon)

Outils

• Colle à bois
• Scie à bois
• Scie sauteuse
• Crayon
• Bois
• Fer à souder

Réaliser le projet

Réaliser l'habitacle

Afin de réaliser l'habitacle, nous avons décidé de nous servir de la caisse à vin comme base pour les moteurs et les cartes, puis de rajouter une planche "lisse" comme support pour la feuille.

• Nous avons tout d'abord commencer par fabriquer un support pour les moteurs afin qu'il soit maintenu au cours de la réalisation d'un dessin, ou bien même lors du transport.

L'encadrement des moteurs est constitué de trois petites planches (deux de 4.45 cm pour les cotés, et une de 4.75 cm pour le haut [3 cm profondeur]). Pensez à faire un trou sur un des côtés pour que les fils du moteur puissent passer. La planche sur laquelle repose les encastrements a pour dimension (7 cm x 24.1 cm , l'épaisseur dépend du bois que vous utilisé). Là encore, penser à faire un trou à l'arrière (ici, il est de 1 cm x 12 cm), pour pouvoir passer les fils (voir photos ci dessous).

Sur ces photos, on peut apercevoir des "pattes" sous le support. Elles permettent la stabilité des moteurs lorsque le polargraphe sera en route (empêche d'éventuelles vibrations) et lors du transport de la caisse (ils ne se baladeront pas dans la boite, au risque de casser quelque chose).

• Ensuite, nous nous sommes occupé du couvercle. En plus de permettre de fermer la caisse à vin (pour le transport), il s'agit également du support de la feuille. Dimension : 25.75 cm x 33 cm (utilisation de médium 3 mm).

Pour la fermeture, le plus simple aurait été d'utiliser des charnières ou bien du velcro, mais nous avons opté pour une autre solution (moins coûteuse). Nous avons mis deux petites vis (qui ne sont pas totalement enfoncées : qui dépassent d'environ 3-4 mm [correspond à l'épaissaur de la planche support] )en bas de la caisse à vin. Ensuite, nous avons visser une vis (relativement grosse, et qui dépasse également, mais un peu plus) au centre d'un tasseau, et nous avons ensuite vissé ce dernier centré en haut de la caisse (coté intérieur et à ras le bord). Pour finir, nous avons percé deux encoches en bas de notre planche (correspondant aux vis du bas), puis nous avons percé un gros trou (a environ 1-2 cm en dessous de la vis) puis une rainure jusqu'à hauteur de la vis (Voir photos ci dessous). Pour fermer, il ne vous reste plus qu'à passer la grosse vis par le trou, de faire glisser la planche vers la bas, tout en faisant attention à bien caler les deux vis du bas dans les encoches prévues à cet effet.

Souder les composants sur le shield

On a monté le rotor shield grâce à une explication trouvée sur internet. Le rotor shield permet d'alimenter les moteurs avec une seule carte arduino et de les protéger.

Dessiner la poulie sur un logiciel de conception 3D

Nous avons fait nous-même la conception de la poulie sur FreeCAD, téléchargeable gratuitement et utilisable assez facilement. Cela nous a permis d'avoir les dimensions que nous souhaitons, notamment pour le dimensionnement de l'axe de la poulie.

Imprimer 2 poulies avec l'imprimante 3D

On a transformé le fichier créé sur FreeCAD en fichier stl pour pouvoir ensuite l'envoyer à l'imprimante 3D qui l'imprime.

Cela a pris environ 40 minutes à s'imprimer. Nous avons également du les imprimer en moitié de poulie puis les "coller". Pour cela nous avons fait fondre les deux moitiés (juste en passant rapidement une flamme de briquet) et nous les avons collées de cette façon.

Reste à faire

• Trous sur le couvercle

Afin de permettre aux moteurs de réaliser leur fonction (si il n'y a pas d'ouverture sur le couvercle : bon courage), il nous reste à faire deux trous sur le couvercle. Ils seraient de la taille des moteurs (voir un peu plus grand).

Le plus simple serai de les réaliser grâce à une découpeuse laser.

• Fixer un poids

Afin de pouvoir réaliser au mieux un dessin, comme ce dernier ce fait sur une surface verticale, il faut qu'il y ait un contre poids pour que le crayon reste droit.

Donc il faut trouver un poids pas trop encombrant et assez lourd pour l'équilibrage.

Par exemple : Billes en plomb (utilisées pour la pêche), ...

• Ficelle

Comme vous pouvez le deviner, le crayon ne tient pas aux moteurs par magie. Pour assurer un bon maintien, il faut que ce dernier soit retenu par une ficelle.

Nous sommes parti sur du fil de pêche, relativement épais et pas trop élastique.

N'ayant pas réussi à finaliser ce projet, nous n'avons pas pu le tester.

Comment ça marche ?

Observations

https://www.youtube.com/watch?v=ojcZ7kcklu4 Vidéo d'un dessin de spiderman par polargraphe

Explications

Un polargraphe est une machine qui dessine toute seule, utilisant un crayon, des moteurs et quelques ficelles. L'inventeur du polargraphe, Sandy Noble, l'a appelé de cette façon car lors de sa création, il pensait à utiliser un système de coordonnées bipolaires interne (un angle et une distance) plutôt que le système cartésien que nous sommes plus amenés à utiliser, tout comme les ordinateurs. En réalité, c'est plus une sorte de système de coordonnées à double triangulation (l'angle est contrôlé par la longueur des cordes) qu'un système où est spécifié un angle et une distance comme de vraies coordonnées polaires. Mais le nom "polargraphe" est surtout un terme évocatif plus qu'un terme précis.

Le polargraphe est inspiré de "Hektor, the spraycan robot" qui est un robot qui peint des graffitis. (plus d'infos : http://edition.cnn.com/2003/TRAVEL/08/08/hln.hot.eye.hektor/)

On contrôle le polargraphe par un code arduino sur ordinateur.

Plus d'explications

Pour plus d'informations, je vous invite à aller voir le code fourni par le créateur du polargraphe sur github ici : https://github.com/euphy

Ainsi qu'une explication en anglais plus détaillée ici :http://www.instructables.com/id/Polargraph-Drawing-Machine/

Et dans la vie de tous les jours ?

Dans la vie de tous les jours, si votre imprimante plante, le polargraphe peut la remplacer ! (Certe, c'est plus long, mais ça évite d'aller voir le voisin)

Le polargraphe peut être "amélioré" dans sa conception et pourrait être construit en plus grand, de manière à pouvoir dessiner non plus sur une feuille de papier mais sur un mur par exemple. Ainsi on pourrait faire des graffitis grâce à cette machine. Cela a notamment été fait sur le projet appelé "Hektor, the spray painting robot" (voir vidéo).

https://www.youtube.com/watch?v=OeI6kyDo_kc

Vous aimerez aussi

Si vous vous intéressez aux machines qui dessinent, je vous conseille l'exposition "Machines à dessiner" au musée des arts et métiers.

http://www.arts-et-metiers.net/musee/machines-dessiner