3. Réalisation du dispositif final

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Caroline Vinet
il y a 7 ans
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constructeur spécifiant l angle de sortie du plan, aucun dimensionnement ne sera donc nécessaire pour ce dispositif, il suffira de trouver une lentille avec le bon angle. 3.

1 constructeur spécifiant l angle de sortie du plan, aucun dimensionnement ne sera donc nécessaire pour ce dispositif, il suffira de trouver une lentille avec le bon angle. 3. Réalisation du dispositif final Au début du second quadrimestre, la phase de recherche étant terminée, il faut mettre au point un dispositif compact, attractif et simple d utilisation pour une personne non qualifiée. L idée est donc de pouvoir manipuler dans l espace un volume et/ou un plan laser de section, de les fixer dans une position désirée et de pouvoir effectuer si possible des mesures directement sur le dispositif. A Les volumes Bien qu au départ, il a été question de disposer de volumes dépliables (un volume étant défini par différentes faces que les élèves assembleraient avec du papier collant à chaque utilisation), un souci de solidité et d étanchéité a fait dévier ce choix vers des formes déjà réalisées à acheter dans un magasin spécialisé. D un autre côté, si les formes ne sont pas trop grandes, leur rangement dans une boite ne posera pas de problème. De plus, il sera pédagogiquement plus intéressant pour l élève de savoir au premier coup d œil à quelle forme il a affaire, le but premier étant bien de visualiser les sections dans un volume et non de pouvoir reconstruire ce volume. De plus, lors de l'étude préalable, certains types de matériaux avaient été choisis. Après expérience, il apparait que tous les matériaux en plastique et transparents conviennent au montage. Enfin, le choix de formes déjà réalisées est conforté par la difficulté à construire un volume possédant des faces courbes comme un cône par exemple. Après recherches sur des sites proposant du matériel didactique, un lot de formes convenant parfaitement à notre application a été acheté (disponible au magasin Gai savoir). Les avantages de ces formes sont multiples : Photo : lot de formes 19

Leur transparence Leur solidité Leur taille de 10cm convenant parfaitement au but recherché (visualisation et compacité) Une face amovible pour un nettoyage simple à l eau (l encens salit rapidement

2 Leur transparence Leur solidité Leur taille de 10cm convenant parfaitement au but recherché (visualisation et compacité) Une face amovible pour un nettoyage simple à l eau (l encens salit rapidement les faces) Une pastille amovible sur une des faces convient parfaitement à l insertion de la fumée d encens B Le laser Le dimensionnement du laser nous a permis de trouver une puissance maximum de la puissance de celui-ci. Cependant, après plusieurs expériences, il est apparu qu'une puissance inférieure était suffisante. Ce critère ne sera donc pas déterminant dans le choix du laser. Bien que l'étude était réalisée pour un laser pointeur, des lasers plan de chantier disponibles dans des magasins de bricolage tel que BRICO conviennent assez bien à l objectif recherché. Bien que possédant un rayonnement situé dans le rouge, des tests ont montré que la visualisation du plan dans la fumée était de bonne qualité si l éclairage n est pas trop fort. L avantage de ce type de laser réside dans sa facilité de fixation (ils possèdent un pas de vis sous le boitier) ce qui s avère très utile si on veut solidariser le laser avec un bras mobile. Le choix s est porté sur le Niveau laser manuel à bulle LZR310 (Black&Decker) C Le support Photo : laser plan Le support qui soutiendra le dispositif est une plaque transparente de PVC 500x500 mm et de 6mm d épaisseur. Sur cette plaque sont boulonnés quatre pieds sur les milieux des cotés pour éviter une trop grande flexion. Des lamelles imitation bois sont apposées sur les cotés dans un soucis de finition. Un quadrillage est tracé sur la plaque afin de matérialiser les coordonnées x et y de l espace de travail (la coordonnée z sera visualisée au moyen d un baguette verticale graduée que 20

par exemple). La plaque sert également de couvercle à la boite de rangement du dispositif démonté.

3 l on peut déplacer sur le support). On choisira comme unité de ce quadrillage 2.5cm de façon à ce que quatre unités correspondent à la longueur caractéristique d une forme (comme le coté de 10cm du cube par exemple). La plaque sert également de couvercle à la boite de rangement du dispositif démonté. Quatre trous aux coins de la plaque servent à boulonner celle-ci sur la boite au moyen d écrous papillons faciles à dévisser. Photo : support et baguettes graduées Figure : plan Catia du support 21

D Les bras de fixation L objectif est de pouvoir fixer le volume dans l espace de travail dans une position désirée et de pouvoir faire de même pour le plan laser (position, orientation et

Dans un premier temps, un bras flexible a été imaginé afin de permettre à l utilisateur une utilisation la plus intuitive possible.

4 D Les bras de fixation L objectif est de pouvoir fixer le volume dans l espace de travail dans une position désirée et de pouvoir faire de même pour le plan laser (position, orientation et inclinaison). Idéalement ces bras sont identiques pour faciliter la reproduction. Dans un premier temps, un bras flexible a été imaginé afin de permettre à l utilisateur une utilisation la plus intuitive possible. L idée était de s inspirer de certains trépieds flexibles permettant de fixer un appareil photo sur n importe quel support. Ce bras était constitué de plusieurs fils de fer rassemblés à l intérieur d une gaine. Malgré une grande simplicité, ce dispositif avait le désavantage d être trop limité et pas assez précis dans le placement du volume. Photo : bras flexible Il a donc été décidé de réaliser des bras d aspect plus mécaniques et possédant des degrés de liberté bien séparés. L utilisateur peut faire varier ceux-ci au moyen de vis à desserrer et à resserrer lorsque la position lui convient. Photo : bras articulé 22

Figure : plan Catia du bras articulé Le bras

l angle entre les deux axes peut varier grâce

rotation des rondelles Les deux rondelles

5 Figure : plan Catia du bras articulé Le bras est inspiré d une grue de chantier mais dont l angle entre les deux axes peut varier grâce à deux rondelles de bois pivotant sur un même petit axe. Figure : mise en évidence du degré de rotation des rondelles Les deux rondelles peuvent être translatées sur le grand axe vertical et pivoter par rapport à celui-ci. 23

Ce mécanisme est réalisé avec des gonds de porte pivotant l un par rapport à l autre. L un est solidaire de l axe et l autre du volume (ou laser).

6 Le second grand axe est solidaire d une des deux rondelles et peut tourner par rapport à celle-ci. Il peut également être translaté dans les deux sens. Au bout du second axe se trouve un petit mécanisme permettant d orienter le volume (ou le laser). Ce mécanisme est réalisé avec des gonds de porte pivotant l un par rapport à l autre. L un est solidaire de l axe et l autre du volume (ou laser). Figures : mise en évidence du mécanisme au bout du bras Tous les degrés de liberté sont résumés schématiquement dans la figure ci-dessous. Figure : mise en évidence des différents degrés de libertés 24

La seule différence entre les deux bras (pour le volume ou pour le laser) réside dans la manière d attacher l objet.

Ainsi l on vient coller le volume sur la ventouse ce qui permet une utilisation très simple : dès que la manipulation est terminée, on décolle simplement le

E La boite Photos : les deux différents types de fixation Après plusieurs entrevues avec Jean Paternotte du design industriel, il est apparu que le dispositif

Le but est d avoir un dispositif facilement transportable et autosuffisant (tout ce dont l utilisateur a besoin se trouve dans la boite).

7 La seule différence entre les deux bras (pour le volume ou pour le laser) réside dans la manière d attacher l objet. Pour le volume, une ventouse colée à un écrou peut se visser sur le petit mécanisme. Ainsi l on vient coller le volume sur la ventouse ce qui permet une utilisation très simple : dès que la manipulation est terminée, on décolle simplement le volume de la ventouse. Quand au laser, le pas de vis sous le boitier permet un vissage direct sur le mécanisme. E La boite Photos : les deux différents types de fixation Après plusieurs entrevues avec Jean Paternotte du design industriel, il est apparu que le dispositif prendrait une dimension supplémentaire si une boite permettait un rangement de tout le matériel nécessaire au dispositif. Le but est d avoir un dispositif facilement transportable et autosuffisant (tout ce dont l utilisateur a besoin se trouve dans la boite). Comme dit plus haut, le support en PVC sert également de couvercle dévissable. La boite, faite de cinq planches en bois, a donc les dimensions du support (500x500 mm) et une hauteur de 140mm. A l intérieur, on prévoit des compartiments pour un rangement facilité des formes et du laser et afin que ceux-ci ne bougent pas trop lors des transports. Photos : la boite vide et remplie 25

8 Figure : plan Catia de la boite Photo : dispositif démonté et rangé 26

9 Photo : dispositif monté prêt à l utilisation F Liste des fournitures pour la construction Lot de formes en plastique transparent. Acheté via internet dans le catalogue du site de fournitures pédagogiques Prix : 45 euros. Niveau laser manuel à bulle LZR310 (Black&Decker). Magasin : BRICO. Prix : 47 euros. Plaque PVC transparente du support. Dimensions : 500mm x 500mm x 5mm. Magasin : BRICO. Prix : 16 euros. Planches en bois (sapin) pour la boite. Dimensions : 2100mm x 140 mm x 12mm. Magasin : HUBO. Prix : 6.50 euros. Ventouse pour le bras. Acheté au HUBO. Prix : 3.50 euros. Ecrous oreilles zinguées pour les bras. Métrique : 10. Nombre : 4. Magasin : BRICO. Prix : 10 euros. Ecrous oreilles zinguées pour le couvercle. Métrique : 8. Nombre : 4. Magasin : BRICO. Prix : 8 euros. Ecrous hexagonal zingués pour les bras. Métrique : 8. Nombre : 4. Magasin : BRICO. Prix : 10 euros Tube métallique pour les bras. Dimensions : 1000 mm, métrique 8. Magasin : BRICO. Prix : 7 euros. Tige filetée acier zinguée. Dimensions : 100mm, métrique 10. Magasin BRICO. Prix : 3 euros. Tige filetée acier zinguée. Dimensions : 1000mm, métrique 8. Magasin BRICO. Prix : 8 euros. Ecrou rallonge bichromaté pour la fixation du laser. Métrique : 6. Magasin : BRICO. Prix : 5 euros. Gonds à visser zingués pour le mécanisme au bout du bras. Métrique : 8. Nombre : 4. Magasin : BRICO. Prix : 10 euros. 27

10 Gonds à visser zingués pour le serrage sur les rondelle. Métrique : 8. Nombre : 4. Magasin : BRICO. Prix : 10 euros. Baguettes. Dimensions : 250 mm, métrique 4. Nombre : 3. Prix : 3 euros. Ecrous de rallonge pour les baguettes. Métrique : 4. Nombre : 3. Magasin : BRICO. Prix : 5 euros. 28

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