Le week-end du 4 et 5 juillet dernier s’est tenu à Konk ar Lab un atelier de conception pour le futur système KOSMOS. Grâce à la mobilisation de bénévoles et de Dominique Pelletier, nous avons en deux jours gagné du terrain sur le défi que représente ce projet pour nous.
Un défi qui demande de la précision pour répondre à des besoins scientifiques, mais c’est aussi un défi puisque le milieu marin impose de nombreuses contraintes auquel le Fab Lab de Concarneau n’a pas l’habitude de répondre. Nous nous exerçons donc à rendre étanche un caisson à 100 mètres soit à une pression de 11 fois supérieure à celle que nous ressentons en bord de mer. Il faut aussi penser à adapter les matériaux à l’environnement marin qui à la fâcheuse tendance de corroder sévèrement les métaux.
C’est donc bien un défi, mais un défi que nous relevons par petits pas. Bien que ce week-end fut un pas de géant, nous apercevons enfin au loin un résultat qui sera notre système pour voir plus loin que la surface, pour voir le monde sous-marin.
Prochain atelier, le 15 Juillet à partir de 17h45 au Konk Ar Lab. N’hésitez pas à rejoindre l’équipe en réservant sur FabManager.
Où en sommes-nous ?
Du côté de l’électronique et de la programmation
Partis d’une carte Raspberry pi 4, nous avons dans un premier temps interfacé et cherché à préparer les modules périphériques avec le porte carte SD qui s’est vite trouvé être chronophage, nous avons donc décidé de stocker les données plutôt dans une clé USB dont le pilotage est déjà pris en compte par la carte Raspberry. De plus, nous avons aussi réussi à piloter le moteur à courant continu des actuels systèmes Ifremer en utilisant un module “motor driver” adapté à la raspberry. Ce module permet en outre de piloter un moteur DC qui serait alimenté par une tension plus importante que celle qu’utilise la raspberry. Ici nous pilotons un moteur DC en 12v.
Les bénévoles ont également essayé d’employer un module RTC qui nous semble nécessaire pour donner un temps absolu à notre système qui pourra ainsi renseigner correctement les fichiers vidéos et les données annexes (température, pression, Point GPS). Or le module que nous avons en notre possession causerait de nombreux problèmes à la communauté raspberry. Ainsi nous n’avons pas poursuivi nos tentatives pour faire fonctionner notre RTC.
Fig 1 : Raspberry pi 4 connecté à la Pi cam
Le dimanche, nous avons planché sur l’écriture de script python pour chaque composant, un pour le moteur, un autre pour la caméra. Ces scripts sont appelés par un script principal qui demande encore à être amélioré. Notre script parvient par exemple à piloter le moteur et filmer en continu. Le programme stocke par la suite les vidéos au format MP4 et au format YUV qui semble être un format RAW (brut) ce qui sera utile pour post-traiter la colorimétrie des images (ce qui est utile pour redonner des couleurs aux poissons et les identifier correctement). Le tout est enregistré directement sur une clé USB.
Vous auriez-bien voulu voir des images, nous aussi ! C’est le fournisseur à qui l’on a commandé les objectifs qui est très lent. On a de ce fait que des images sans optiques, c’est à dire de couleur unie. Dès que l’on aura reçu l’optique on vous fait un petit récap en image.
Jeudi dernier, un poignée d’irréductibles, sont revenus pour continuer les recherches et nous avons mis en marche un capteur de pression et de température qui nous permettra de calculer la profondeur du système. Ce capteur m’aura donné du fil à retordre, puisque par la suite, ce vendredi j’ai cherché à corriger une erreur de mesure et une sacré dérive de la donnée. J’ai donc poursuivi une erreur du code en vain. Le problème viendrait plutôt de l’absence d’un adaptateur de niveau logique. On a donc commandé un tel composant pour poursuivre les essais.
Nous aider en électronique :
Peut-être pourriez-vous nous éclairer ou documenter sur ces quelques questions qui restent en suspens aujourd’hui.
- Savez-vous utiliser un moteur Brushless avec une raspberry ?
- Avez-vous déjà paramétré un module RTC pour une raspberry ?
- Savez-vous inscrire les résultats d’un capteur sur un fichier CSV ?
- Comment ça marche un convertisseur de niveau ?
Du côté de la mécanique et de l’étanchéité
La partie mécanique du projet KOSMOS regroupe les questions autour de l’étanchéité, mais également de la motorisation du système. En effet, le caisson unique du KOSMOS devra pouvoir tourner de 60° toutes les 30 secondes. Pour y parvenir, les STAVIRO et MICADO étaient munis d’un moteur à courant continu installés dans un caisson et agissant sur un arbre qui traverse le caisson à l’aide d’un presse-étoupe. Nous avons alors dans un premier temps cherché à conserver le moteur à l’intérieur du caisson et par conséquent à conserver le presse-étoupe. Ce qui a conduit notre bénévole expert en mécanique à dessiner une V1 de KOSMOS (Fig 2). Cette solution serait une des plus robuste, et permettrait de frapper le bout de levage sur un anneau fixe en bout d’arbre. Nous ne retenons pas cette solution car elle demande une précision d’usinage hors de porté du FabLab mais elle pourrait être une bonne solution pour une version plus robuste pour des personnes ayant un bon usineur dans leurs relations.
Fig 2 : Plan mécanisme KOSMOS V1
La seconde solution apportée à la suite du week-end est d’utiliser un moteur de sous-marin brushless. Ces moteurs sont étanches et sont fait pour fonctionner en en immersion. Il sera ainsi placé à l’extérieur du caisson (Fig 3) mais solidaire à ce dernier et entraînera à l’aide d’une courroie ou d’un système d’engrenage un arbre rotatif qui cette fois ne traversera pas le caisson ainsi l’on ne risque d’atteindre la bonne étanchéité du caisson qui est garanti étanche à 100m. Avec cette solution technique on favorise sa construction possible dans un fablab et on ne s’éloigne pas trop de nos valeurs.
Fig 3 : Montage mécanique V2 pour KOSMOS
Le mécanisme proposé sur ce second plan ne précise pas nos réflexions récentes à propos de la réduction. Nous explorons deux possibilités tel que pignons et courroie ou roue et vis sans fin. L’avantage du second sur le premier serait bien évidemment de bloquer la rotation du caisson lorsque le moteur est à l’arrêt. Ce qui est essentiel, pour que le caisson reste fixe et ne pivote pas sous l’effet des courant. La vis sans fin nous évitera donc d’avoir à alimenter le moteur pour le bloquer pendant les phases d’arrêts. Toutefois, réaliser un bon couple roue et vis au fablab est plus difficile qu’il n’y paraît. Nous avons pour cela lancé des essais avec des engrenages imprimés à la SLA pour un maximum de précision. Le modèle que nous avons trouvé sur thingiverse (https://www.thingiverse.com/thing:3079719) est logé dans un carter ce qui protégerait le mécanisme des algues et autres débris emportés par les courants. Toutefois, la réduction n’est pas suffisante, il faudra alors si toutefois le jeu du mécanisme n’est pas trop grand, augmenter les tailles et le nombre de crans sur la roue principale.
Poursuivons le projet KOSMOS
Le projet avance à grand pas, mais nous sommes encore loin des premiers essais en mer. Nous poursuivons notre prototypage au cours des ateliers qui viennent et notamment le dernier qui se tiendra au FabLab Mercredi prochain de 17h45 à 20h00. Après cet atelier, nous nous retrouverons de manière moins formel pour prototyper durant les comices du faire qui se tiendront du 18 Juillet au 2 aout à Kervic.
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