Version du 8 décembre 2015 à 10:43

Placeur de composants sur PCB

Présentation du projet

Durant le début de l'été, nous avons eu l'idée de proposer un projet de soudure automatique. Ce projet avait pour but de concevoir un système permettant l'automatisation des soudures sur une carte électronique à composants traversants. Après des échanges avec le responsable des projet de 5éme année, M. Vantroys, nous avons finalement abandonné notre projet au profit d'un autre projet assez proche.

L'idée du nouveau projet est de proposer un système de Pick & Place de composants CMS sur une carte électronique sur laquelle de la crème à braser est préalablement déposée sur les pastilles. Pour mener à bien ce projet, nous avons été épaulé par M. Redon, M. Vantroys et M. Boé. En plus de nos encadrants école, nous avons travaillé en étroite collaboration avec M. Flamen, responsable du service électronique de Polytech Lille ainsi qu'avec M. Astori, enseignant en Conception Mécanique et responsable du FabLab de Polytech Lille.

Définitions des objectifs

• Prendre un composant
  • Stocker les composants à déposer sur la carte et identifier leur position
  • Maintenir le composant par aspiration
• Repérer la position et l’orientation de la carte
• Déplacer le composant
  • Le déplacer en translation selon les axes X, Y et Z
  • L’orienter correctement sur les pastilles (rotation autour de Z)
• Déposer le composant
  • S’assurer que l’outil d’aspiration n’endommage ni la carte, ni le composant lors de la dépose -> détecter le contact entre le composant et la carte
• Connaître la position désirée pour la dépose du composant
  • Récupérer les fichiers provenant du logiciel de CAO et les transformer en déplacement de la machine
  • Permettre à l’utilisateur d’avoir une interface visuelle (sur ordinateur) indiquant l’état des éléments de la machine et permettant leur calibrage

Liste des tâches

• Créer l’infrastructure mécanique de la machine (châssis)
  • Fabrication du châssis
  • Design des pièces mobiles et impression 3D de ces pièces au FabLab (chariot comportant l’outil d’aspiration et “guides tubes” assurant la transformation de la rotation des moteurs en mouvement de translation (glissières) sur des barres métalliques)
  • Assembler l’outil d’aspiration au chariot
• Concevoir la commande d’aspiration par pompe
• Organiser la commande des moteurs du système pour l’asservissement en position de la machine
  • Étude et prise en main des drivers pour les moteurs Pas à Pas
• Réalisation de l’interface commande-puissance
• Réaliser la conversion des données de position (relatives) de l’emplacement souhaités des composants en mouvements pour la machine
  • Concevoir l’interface de récupération des données du fichier Gerber de l’utilisateur
  • Caractérisation des différents repères (repère de la machine, repère de l’outil et repère de la carte) et établir le lien entres eux
  • Détecter l’origine du repère de la carte au moyen d’une caméra fixe

Planning prévisionnel de répartition du travail

Retour sur les directives des encadrants

M. Flamen

Exemple de composants CMS

Dans un premier temps, pour mieux définir les objectifs de notre projet, nous avons pris rendez vous avec M. Flamen. M. Flamen est le responsable du service électronique de PolytechLille. Il est le principal intéressé par notre projet car celui-ci (le projet) permettrait de disposer de la chaîne complète de fabrication de cartes électroniques CMS (composants montés en sufrace).

Cette rencontre avec M. Flamen nous a permis de déterminer certaines précisions, comme:

• La précision maximale demandé n'excédera pas 0,2 mm (précision de classe 5, qui est celle de la graveuse de carte du service EEI).

Liste de matériel

Matériel disponible

• Support
  • 3 Tiges de 1 mètre [Reçu le 2015-10-12]
  • 1 Tasseau de 2m70 (découpé pour fabriquer les supports des tiges) [Reçu le 2015-10-12]
  • 1 Planche en bois pour effectuer le support du projet [Reçu le 2015-10-12]
• Motorisation
  • 2 Moteurs Pas à Pas type NEMA 17 (pour axes X et Y) [1][Reçu le 2015-11-09]
  • 1 Moteur Pas à Pas (pour rotation autour de Z) [2][Reçu le 2015-11-09]
  • 1 Moteur Pas à Pas avec glissière intégrée (pour translation selon Z) [3][Reçu le 2015-11-09]
  • 4 drivers pour moteur Pas à Pas bipolaire [4][Reçu le 2015-11-09]
• Outil d'aspiration
  • Aiguille manipulant le composant [5][Reçu le 2015-11-09]
  • Tube flexible [6][Reçu le 2015-11-09]
• Châssis mécanique
  • 2 Courroies crantées [7][Reçu le 2015-11-09]
  • 4 Poulies crantées [8][Reçu le 2015-11-09]

Matériel manquant

• 2 Courroies crantées plus grandes (commandées le 25 novembre 2015)

Création du logiciel

Définition du cadre

Un des buts de ce projet est de concevoir une application permettant de contrôler les différents éléments du projet. Pour cela nous, l'application doit être capable de lire des fichiers standards de création de carte électronique (aussi appelés fichiers Gerber). De plus, nous souhaitions que l'application puisse être utilisé sur n'importe quelle plateforme. Pour cela, nous avons choisi de la développer sous Qt. L’environnement de travail Qt nous permet d'utiliser des objets permettant l'accès à n'importe quel type de matériel sans se soucier de la plateforme de destination. Pour la communication avec les éléments de commande (comme les morteurs) nous avons choisi de n'envoyer des ordres qu'à travers l'Arduino Mega.

La communication entre le logiciel et l'Arduino Mega

Création du prototype