Machine de decoupe laser a plat
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Machine de decoupe laser a plat
Sciences Industrielles de l’Ingénieur CPGE - Saint Stanislas - Nantes TD : Machine de découpe Laser à plat Présentation du système A- Mise en situation Pour découper à plat des matériaux tels que cartons, tissus, polymères, etc.., on utilise un laser positionné sur un chariot pouvant être déplacé dans les deux directions du plan → → horizontal ( X , Y ). Pour ces deux déplacements dont l’amplitude maximale est de 1,5 m, on a deux systèmes de déplacement linéaire, → longitudinal suivant Y , et transversal → suivant X . Nous nous intéressons ici au déplacement transversal du chariot portant le laser de découpe. B- Chariot transversal Le déplacement transversal est assuré par un moteur dont la tension d’alimentation est u(t). Ce moteur fait tourner via un réducteur une poulie motrice sur laquelle est enroulée une courroie synchrone. Cette courroie s’enroulant à l’autre extrémité sur une deuxième poulie non motorisée. Fixation x(t) Chariot longitudinal Poulie motorisée ωp(t) Laser de découpe Courroie Chariot transversal Le chariot transversal est fixé en un point de cette courroie et est guidé en translation dans la → direction X par rapport au chariot longitudinal. On note x(t) la position du chariot transversal par rapport au chariot longitudinal et ωp(t) la vitesse de rotation (en rad.s−1) de la poulie motorisée dont le rayon primitif est rp. = 20 mm. La machine est équipée d’un capteur incrémental qui après traitement du signal délivre une tension um(t) proportionnelle à la position x(t) du chariot transversal. Ce capteur a un gain kp = 10 V/m. La tension ainsi mesurée est comparée à la tension uC(t) image de la consigne de position du chariot donnée par le calculateur de la machine. Puis l’écart entre la msesure et la consigne est amplifiée par un correcteur qui est un gain pur kC. C- Objectif de l’étude On ne connait ni les caractéristiques électromécaniques du moteur ni celle du réducteur ni les caractéristiques d’inertie des pièces en mouvement. Pour déterminer la fonction de transfert du moto réducteur (Moteur + réducteur) on effectue un essai. Le but de l’exercice est de déterminer en exploitant les résultats de la mesure, le gain kC du correcteur qui permettra un déplacement rapide du chariot sans dépassement de la consigne. Machine de decoupe laser a plat.doc page 1/2 Sciences Industrielles de l’Ingénieur CPGE - Saint Stanislas - Nantes Travail demandé 1- Exploitation de la mesure Afin de déterminer la fonction de transfert du moto réducteur on place un capteur tachymétrique sur la poulie motrice. Puis on alimente le moteur avec un échelon de tension de 24 V démarrant à la date t = 0. Enfin on relève l’évolution de la vitesse de rotation de la poulie en fonction du temps. On obtient la courbe ci-contre. Dire en justifiant la réponse, à quel type de système linéaire peut être assimilé la fonction de transfert H1(p) du moto réducteur. H1(p) = Ωp(p) U(p) Puis déterminer numériquement les paramètres de cette fonction de transfert. 2- Fonction de transfert du système poulie courroie Après avoir établi la relation entre v(t) la vitesse de translation du chariot transversal et ωp(t) la X(p) vitesse de rotation de la poulie motrice, déterminer H2(p) = la fonction de transfert du système de Ωp(p) transformation de mouvement poulie courroie. 3- Fonction de transfert de l’asservissement 3.1- Construire le schéma bloc de l’asservissement, Puis en déduire en fonction de kC et de p sa X(p) . Les autres constantes seront exprimées numériquement. fonction de transfert : H(p) = UC(p) 3.2- A quel type de système linéaire peut être assimilé cette fonction de transfert ? Déterminer en fonction du gain kC les paramètres caractéristiques de ce type de système linéaire. 4- Détermination de gain de l’amplificateur 4.1- On souhaite avoir un déplacement rapide mais sans dépassement de la valeur de consigne. Quel doit être la valeur du facteur d’amortissement ? En déduire le gain kc du correcteur permettant cela. 4.2- En vous aidant de l’abaque ci-contre donner le temps de réponse à 5% du système. Machine de decoupe laser a plat.doc page 2/2