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25 octobre 2012 |
La Revue POLYTECHNIQUE 10/2012 |
Flash
Une balance multiaxiale pour mesure des forces aérodynamiques
La balance MALAFI est un projet développé par l’institut d’Automatisation industrielle (iAi) rattaché à la Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud (HEIG-VD). Elle permet la mesure des forces appliquées sur un corps dans tous les six axes de libertés, c’est-à-dire les trois forces pratiquées dans les trois dimensions x,y, et z, ainsi que les trois moments correspondants aux trois axes de rotation. Pour ce faire, le plateau est maintenu en lévitation par des forces électromagnétiques, sans aucun contact mécanique avec le support. Ce point est réalisé grâce à six actuateurs électrodynamiques développés à cette occasion. Ils sont composés de bobines fixées sur le support et d’aimants permanents sur la partie mobile.
La mesure de position du plateau est réalisée à l’aide de six capteurs laser. La régulation de position du plateau est effectuée par un PC Speedgoat, qui est équipé du système d’exploitation en temps réel xpctarget. La mesure et la régulation de courant sont effectuées par une carte munie d’un processeur DSP TI TMS320F2806. Les différentes variables entre le PC temps réel et le système sont échangées par EtherCAT à une fréquence de 1 kHz.
La mesure de force est basée sur le principe des balances à compensation par des forces électromagnétiques, c’est-à-dire que le plateau est maintenu dans une position initiale, malgré les forces appliquées sur le système. En mesurant ensuite les courants circulant dans les actuateurs, il est possible de calculer les forces et moments dans les différents axes.
Cette balance est principalement utilisée dans pour des essais en soufflerie, afin d’améliorer le design d’objet. Les essais ont été effectués sur des souliers de ski, des casques de vélos, etc. Ce projet est à la recherche d’un financement pour en faire un produit commercialisable.
Les caractéristiques principales ce cette balance sont les suivantes:
- une régulation numérique de courants: DSP TI TMS320F2806, 20 kHz;
- une régulation numérique de position: PC temps réel Speedgoat, 1 kHz;
- une communication par EtherCAT avec une bande passante de 10 Hz;
- une mesure de force allant de 0,03 à 45 N;
- une mesure de couple allant de 0,003 à 4,75 Nm;
- une résolution de la position de 10 mm;
- des courants maximaux de 4 A.
