Technique

Présentation fonctionnelle du projet :

Le but de la tricotisseuse est de répondre à une demande de Jeanne Vicerial, qui souhaite que notre outil automatise la plupart des tâches rébarbatives de son processus de création vestimentaire.

Rentrons dans les détails. Chaque conception de produit vestimentaire par la tricotisseuse se divise en 2 grandes tâches :

Le planté des épingles

Ensuite, on détermine la position des épingles. Fort de cette analyse, on dispose les épingles sur le plateau. Pour la recharge de la tête en épingles, ces dernières sont mises à disposition par le biais d'un chargeur (appelé communément le magasin). Pour une pièce commune, on a besoin de planter une bonne centaine d'épingles.

Le tissage du fil sur le parcours

Enfin, on déduit du set up des épingles le parcours de la tête de tissage. On suit ce parcours en pratique, jusqu'à l'étape de finition, qui, elle, peut sans problème être effectuée à la main.

Le planté des épingles

Les aiguilles sont plantées aux positions souhaitées par l’artiste. Ce planté peut se réaliser manuellement par une intervention humaine ou de manière semi automatique. Pour cette dernière méthode, c’est par l'intermédiaire de l’interface homme-machine que l’utilisateur vient rentrer les coordonnées de l’aiguille à planter et son sens d’inclinaison (s’il en souhaite un). La machine nécessite d’être chargée à la main et va ensuite précisément planter, de manière autonome, selon les renseignements indiqués.

La pince

La pince se compose de deux pièces 3D. Asymétriques, leur géométrie permet de maintenir et de retenir les épingles pendant le planté mais aussi pendant les déplacements de la tête de tissage. Elles se composent d’une rigole de section triangulaire permettant de coincer la partie longue de l’épingle et d’un retrait retenant la tête d’épingle. Enfin, une pince présente une légère extension qui empêche la pince de translater selon l’axe z croissant lors du planté.

La tête pneumatique

Le planté repose sur l’utilisation de deux vérins pneumatiques contrôlant la descente et la montée de la pince d’une part et l’ouverture et la fermeture de l’autre. Pour réaliser un planté, une série d’instructions sont envoyées depuis la carte Arduino Mega jusqu’aux deux distributeurs qui actionnent les vérins par le biais de deux relais.

Nous utilisons deux distributeurs monostables 4/2 c’est-à-dire à quatre orifices (pression, sortie 1 , sortie 2, échappement) et à deux positions. Ces distributeurs sont alimentés par un compresseur 8 bar et contrôlent les entrées d’air dans la chambre des vérins.

Les servomoteurs

Deux servomoteurs permettent de piloter le positionnement du vérin selon 2 axes normaux. Le servo 1 est fixé par une plaque métallique à la plateforme qui bouge selon les deux glissières. Le servo 2 est fixé par une pièce imprimée en 3D au servo 1. Le vérin est fixé par une pièce imprimée en 3D au servo 2. Ils sont alimentés par le 5V de l’ordinateur.

Carte Arduino Mega

En ce qui concerne le contrôle des vérins pneumatiques, est utilisée une Arduino Mega reliée à une carte 4 relais. Cette dernière permet de transmettre l’information initialement en 5V aux deux distributeurs fonctionnant en 24V. Les relais ouvrent ou ferment le circuit en fonction de l’information envoyée par l’Arduino.

L’Arduino Mega reçoit également l’information de deux capteurs magnétiques, précédemment présentés, transmise par l’intermédiaire d’un convertisseur qui réalise l’opération inverse des relais.

Socle :

Des test ont été réalisés pour améliorer l'enfoncement des épingles dans le socle et nous avons remarqué qu’en superposant plaque de liège et plaque de polystyrène, les épingles se plantent mieux. C'est donc cette solution qui a été choisie pour le tricotissage.

Le tissage

Une fois le planté des aiguilles effectué, la tête de tissage va se déplacer afin de faire passer le fil entre les épingles, et de ce fait, tricotisser. Cette tête doit pouvoir se déplacer de manière entièrement automatique selon 2 axes de translation afin de pouvoir atteindre tous les points du plan de travail. Elle doit pouvoir passer entre 2 épingles sans les toucher. Ainsi, la machine doit être capable de réaliser seule tout le tricotissage, excepté la couture finale, qui nécessite une intervention humaine pour faire un nœud.

Moteurs

Deux moteurs pas à pas assurent le déplacement des courroies X et Y, permettant le déplacement du chariot soutenant la tête de tissage. Ils sont pilotés par les drivers (description en section 5.1.2). Chaque moteur est accouplé à l’axe de sa courroie par un joint d’accouplement flexible (8mm-8mm).

Les moteurs pas à pas assurant le déplacement du chariot font partie de deux kits d’asservissement : chaque moteur est commandé par un driver en boucle fermée avec un codeur incrémental directement sur l’axe moteur. Les drivers reçoivent ainsi l’alimentation 24V, la consigne de la carte Arduino et le retour du codeur incrémental.

Une unité de réglage intelligente permet de régler les paramètres de l’asservissement pour atteindre une précision souhaitée sur le déplacement et éviter au maximum les sauts de pas.

Carte Arduino Uno

Une carte Arduino Uno commande les moteurs pas à pas assurant le déplacement du chariot par l’intermédiaire des drivers.

Chemin du fil

Le fil part de la bobine tenue par un dérouleur en bois, ensuite il est soutenu par une structure plafonnière au-dessus du cadre de tissage puis il descend dans le tube en cuivre et en ressort en bas.

Afin de guider le fil verticalement vers la surface de support, un tube de cuivre est placé sur la tête de la Tricotisseuse avec en ses extrémités deux pièces imprimées en 3D pour éviter la friction aux embouchures.

Pour avoir une qualité constante dans le tricotissage, il est important que le fil subisse une tension constante. Pour cela, un régulateur de tension (d’une machine à coudre) est entreposé sur la tête de tissage en amont du tube conducteur.

Interface Homme Machine (IHM)

L'interface homme machine que nous avons implémenté se décompose en quatre parties de commandes :

planté manuel : avec de nombreuses fonctions sous forme de boutons telles position hausse, position basse, position gauche et position droite, remettre les servomoteurs au point 0, planter aiguille.
déplacement manuel : l'utilisateur peut donner les coordonnées de déplacement de la tête de tissage en X et en Y grâce à l'interface.
planter semi-automatique : les commandes de cette partie permettent de charger le fichier des coordonnées des aiguilles et de lancer la commande du planté des aiguilles semi-automatique.
tissage et affichage : cette dernière partie a pour fonctionnalités de créer le trajet du tissage grâce au code établi, de visualiser ce trajet dans une fenêtre qui s'ouvre dès que le bouton est pressé, et de lancer la commande du tissage.

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