STATION DE RADIOGRAPHIE SYSTEME DE MISE AU POINT DE L'IMAGE

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1 STATION DE RADIOGRAPHIE SYSTEME DE MISE AU POINT DE L'IMAGE PRESENTATION GENERALE DE LA STATION DE RADIOGRAPHIE Le sysème AFM es uilisé dans les hôpiaux pour réaliser des radiographies de différenes paries du corps humain. Le paien es allongé sur la able d'examen (T). Un arceau (A) déplace l'émeeur de rayons X (E) e le récepeur d'images (R) auour du malade. Bras (B) Tx X : axe du récepeur d'images Suppor du récepeur d'images Z : axe de roaion de l'arceau par rappor au bras Récepeur d'images (R) Arceau (A) Bâi Ry Rz Emeeur de rayons X (E) Ty Table d'examen (T) Y : axe horizonal de roaion du bras par rappor au bâi Dossier ravail Page 1/8

2 Le médecin commande, à parir d'un pupire, des mouvemens de : ROTATION (Ry) : le bras peu ourner auour de l'axe Y avec un débaemen de 360. ROTATION (Rz) : l'arceau supporan l'ensemble émeeur récepeur peu ourner auour de l'axe Z avec un débaemen de 150. TRANSLATION (Ty) : la able peu se déplacer le long de l'axe Y sur une course de 500mm. TRANSLATION (Tx) : le récepeur d'images peu se déplacer le long de l'axe X sur une course de 450mm. L'éude qui va suivre porera uniquemen sur la moorisaion du déplacemen du récepeur d'images (ranslaion Tx). DESCRIPTION GENERALE SYSTEME DE MISE AU POINT DE L'IMAGE L'axe X du récepeur d'images es verical en posiion iniiale e correspond à la posiion la plus courammen uilisée en foncionnemen (voir figure ci-dessous) : Poulie 1 Courroie cranée Poulie Moeur Suppor du récepeur d'images Frein Générarice achymérique Arceau A Codeur Gales Chario : cee parie es fixe e solidaire de l'arceau A Translaion Tx Rails de guidage Capeur de recalage Capeur de fin de course hau Vis à billes Corps Dossier ravail Page /8

3 Le chario à quare gales es solidaire de l'arceau (A). C'es le corps supporan le récepeur d'images qui se déplace en ranslaion (Tx) afin d'effecuer une mise au poin correce de l'image DESCRIPTION DU FONCTIONNEMENT Foncion ransmere la puissance Elle es principalemen assurée par : Un moeur à couran coninu commandé par un variaeur, équipé d'un frein élecromécanique (ype frein à manque de couran), d'une générarice achymérique e d'un codeur pour la posiion. Les caracérisiques de ce servomoeur son données en annexe 1 du dossier echnique page DT1/3. Un réduceur à poulies e courroie cranée. Un sysème vis écrou à billes. Foncion conrôler la posiion Le posiionnemen du récepeur d'images sur l'axe X doi êre réalisé de façon rès précise. Un codeur de ype incrémenal a donc éé prévu e moné sur l'arbre du moeur. La remise en posiion iniiale du récepeur d'images se déroule en deux phases : - une monée du récepeur d'images jusqu'au capeur de recalage. - une recherche du premier "op zéro" du codeur. Les déplacemens exrêmes son limiés par des capeurs de fin de course. Dossier ravail Page 3/8

4 PREMIERE PARTIE PROBLEME TECHNIQUE Déerminer les caracérisiques du moeur élecrique e permere une évoluion du produi dans le cadre d'un changemen du récepeur d'images. DONNEES Loi de commande : 75 mm/s Viesse de ranslaion ACC VC DEC Phase 1 (accéléraion) : ACC = 0,5s Phase (viesse consane) : VC = s Phase 3 (décéléraion) : DEC = 1s Phase 4 (repos) : RP = 5s T RP Phase 1 Phase Phase 3 Phase 4 Masse oale du récepeur d images : M = 10 kg. Accéléraion de la pesaneur : g = 9,81 m/s². Viesse maximale de ranslaion (Tx) : V MAX = 75 mm/s. Poulies courroie cranée : poulie 1 à 17 dens e poulie à 45 dens. rendemen de la ransmission : η PC = 98% pour le poin de foncionnemen considéré. Vis écrou à billes : pas de 5 mm. rendemen de la ransmission : η VE = 89% pour le poin de foncionnemen considéré. Première éude : régime permanen correcpondan au foncionnemen du moeur pendan la "Phase " de la loi de commande. Quesion 1. Calculer la viesse de roaion maximale du moeur (N MOTEUR MAX ) en r/min. Quesion. Calculer la puissance mécanique nécessaire au niveau du chario récepeur d'images (P UTILE RECEPTEUR ) afin de pouvoir déplacer le récepeur d images à sa viesse maximale. Quesion 3. En déduire la puissance mécanique uile que doi fournir le moeur (P UTILE MOTEUR ). Quesion 4. Calculer le couple uile du moeur (T UTILE MOTEUR ) en régime permanen. Quesion 5. Au vu des résulas précédens, déerminer le coefficien de sécurié du moeur en erme de puissance. Quesion 6. A parir du dossier echnique donné en annexe 1 (page DT1/3), déerminer la consane de couple du moeur choisi T Donner la relaion enre le couple uile (T UTILE MOTEUR) e le couran (I MOTEUR ). Dossier ravail Page 4/8

5 Deuxième éude : Le régime permanen donne des informaions, mais il es nécessaire de prendre en compe la phase de démarrage : "Phase 1" de la loi de commande. Quesion 7. Calculer l'accéléraion "a" e monrer que le couple nécessaire au démarrage es : T DEMARRAGE = 1, Nm On sai ici que l'inerie équivalene es : J éq = kg.m Quesion 8. Déerminer l'inensié de démarrage e la comparer à l'inensié nominale donnée dans le dossier echnique en annexe 1 (page DT1/3). Troisième éude : Pour faire évoluer le produi, il es envisagé de remplacer le récepeur d'images exisan par un aure don la nouvelle masse es de 400 kg. Il fau donc vérifier si le dimenionnemen du moeur exisan sur le syème es oujours convenable. Le profil du couple en foncion de la loi de commande es le suivan : Viesse de ranslaion 75 mm/s Phase 1 (accéléraion) : ACC = 0,5s Phase (viesse consane) : VC = s Phase 3 (décéléraion) : DEC = 1s Phase 4 (repos) : RP = 5s ACC VC DEC T RP Phase 1 Phase Phase 3 Phase 4 Couple moeur 1,85 Nm 1,35 Nm -1,6 Nm Quesion 9. Comparer le couple de démarrage e le couple en régime permanen par rappor à ceux du moeur choisi (annexe 1 du dossier echnique page DT1/3). Quesion 10. Calculer le couple hermique équivalen (T h ) e conclure sur la possibilié ou non de conserver ce moeur avec ce nouveau récepeur d'images. Rappel : T h = 1.T T Dossier ravail Page 5/8

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7 RE mm, Graphie Brushes, 50 Wa maxon DC moor M 1:4 Sock program Sandard program Special program (on reques) Par Numbers Moor Daa Values a nominal volage 1 Nominal volage V No load speed rpm 3 No load curren ma 4 Nominal speed rpm 5 Nominal orque (max. coninuous orque) mnm 6 Nominal curren (max. coninuous curren) A 7 Sall orque mnm 8 Saring curren A 9 Max. efficiency % Characerisics 10 Terminal resisance Ω 11 Terminal inducance mh 1 Torque consan mnm/a 13 Speed consan rpm/v 14 Speed / orque gradien rpm/mnm 15 Mechanical ime consan ms 16 Roor ineria gcm Specificaions Operaing Range Commens Thermal daa 17 Thermal resisance housing-ambien 1.3 K/W 18 Thermal resisance winding-housing 1.9 K/W 19 Thermal ime consan winding 13 s 0 Thermal ime consan moor 960 s 1 Ambien emperaure C Max. permissible winding emperaure +15 C Mechanical daa (preloaded ball bearings) 3 Max. permissible speed 5500 rpm 4 Axial play a axial load < 5 N 0 mm > 5 N 0.1 mm 5 Radial play preloaded 6 Max. axial load (dynamic) 70 N 7 Max. force for press fis (saic) 40 N (saic, shaf suppored) 1000 N 8 Max. radial loading, 15 mm from flange 350 N Oher specificaions 9 Number of pole pairs 30 Number of commuaor segmens 6 31 Weigh of moor 100 g Values lised in he able are nominal. Explanaion of he figures on page 71. Indusrial version wih radial shaf seal ring (resuling in increased no-load curren) n [rpm] Coninuous operaion In observaion of above lised hermal resisance (lines 17 and 18) he maximum permissible winding emperaure will be reached during coninuous operaion a 5 C ambien. = Thermal limi. Shor erm operaion The moor may be briefl y overloaded (recurring). Assigned power raing maxon Modular Sysem Overview on page 0-5 Planeary Gearhead 81 mm 0-10 Nm Page 76 Recommended Elecronics: ESCON 50/5 Page 31 ESCON Module 50/5 31 ESCON 70/10 31 EPOS 50/5 331 EPOS 70/ EPOS3 70/10 EherCAT 337 Noes Encoder HEDS CPT, 3 channels Page 306 Encoder HEDL CPT, 3 channels Page 308 Indusrial Version IP54 Encoder HEDL 9140 Page 311 Brake AB 44 Page 35 End cap Page 353 June 013 ediion / subjec o change maxon DC moor 107

8 Spécificaions Caracérisiques echniques Spécificaions.1 Caracérisiques echniques ESCON 70/10 (4969) Tension nominale de service +V CC VDC Tension de service absolue +V CC min / +V CC max 8 VDC / 76 VDC Caracérisiques élecriques Tension de sorie (max.) Couran de sorie I con / I max (<0 s) Fréquence de modulaion de largeur d'impulsion Fréquence d'échanillonnage régulaeur de couran PI Fréquence d'échanillonnage régulaeur de viesse PI 0,98 x +V CC 10 A / 30 A 53,6 khz 53,6 khz 5,36 khz Rendemen maximum 98% Enrées e sories Tension de sorie Poeniomère Raccords moeur Viesse max. moeur DC Viesse max. moeur EC Self de lissage inégré Enrée analogique 1 Enrée analogique Sorie analogique 1 Sorie analogique Enrée numérique 1 Enrée numérique Enrée/sorie numérique 3 Enrée/sorie numérique 4 Signaux capeur à effe Hall Signaux codeur Tension auxiliaire de sorie Tension d'alimenaion capeur à effe Hall Tension d'alimenaion codeur Poeniomère P1 (sur circui imprimé) Poeniomère P (sur circui imprimé) Moeur DC Moeur EC limiée par la viesse maximum admise (moeur) e la ension maximum de sorie (conrôleur) r/min (1 paire de pôles) 3 x 15 μh; 10 A résoluion 1 bi; V; différenielle résoluion 1 bi; 4 +4 V; par rappor à GND +,4 +36 VDC (R i = 38,5 kω) +,4 +36 VDC (R i = 38,5 kω) / max. 36 VDC (I L <500 ma) H1, H, H3 A, A\, B, B\, (max. 1 MHz) +5 VDC (I L 10 ma) +5 VDC (I L 30 ma) +5 VDC (I L 70 ma) 40 ; linéaire + moeur, moeur bobinage du moeur 1, bobinage du moeur, bobinage du moeur 3 Inerface USB.0 mode rapide (1 Mbi/s) maxon moor conrol Servo-conrôleur ESCON Réf. documen: rel310-7 Documenaion Hardware ESCON 70/10 Édiion: Mars maxon moor. Sous réserve de modificaions.