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Le projet

L'objectif est de fabriquer un module qui, ajouté a une machine a coudre classique, la transforme en brodeuse.

Nous nous interdisons de modifier la machine a coudre pour des raisons d'acceptation et de simplicité de mise en oeuvre.

Le design est réfléchi pour être accessible et reproductible par le plus grand nombre (çàd avec de l'outillage grand public principalement).

L'ensemble du projet sera décrit ici même, sur cette page wiki.

Technique

Le système est assez simple:

un capteur pour connaître la position de l'aiguille et n'avancer que quand elle est sortie du tissus
deux axes de liberté avec des impératifs de précision assez faibles (le 10eme de mm est déjà très bien). En réalité les contraintes sur le cadre sont importantes, et la précision se voit abaisser selon le type d'accroche et le bras de levier selon la distance. Ces deux paramètres jouent sur la taille totale brodable. Pour l'instant le choix a été d'avoir une surface brodable maximale, une attention particulière sera portée à la précision et au réglages de la tension du fil.
une électronique de commande: deux solutions viables: celle des imprimantes 3D est facilement trouvable, fonctionne bien sans se poser trop de questions, mais est plus onéreuse. Une électronique moins chère est disponible chez les revendeurs chinois mais nécessite un peu plus de connaissances. Il est probable que l'Electrolab vende la base mécanique et électronique en kit, ce qui rendrait la 2e solution abordable.

Premier prototype

Effectué en fin d'année 2014, un premier prototype avec une singer plus vieille que Mathusalem nous a sorti des motifs encourageant.

Principaux problèmes:

hyperstatisme et donc pertes de couple, le châssis fait en bois (particulièrement vite) n'est pas optimal.
la vitesse maximale est largement en dessous de la vitesse machine. En ligne continue l'on coud 2 ou 3 points par secondes, la machine permet du 15/20 points par secondes. Le point vu ci-dessus est probablement aggravant, mais l'électronique est peut-être en cause également.
besoin d'un autotransformateur 220V pour ralentir le moteur (la commande à la pédale est trop imprévisible), ce qui est inconcevable dans la version finale.
le moteur n'apprécie pas du tout l'autotransfo et le facteur de marche imposé (20 minutes de marche continue), et le fait savoir en dégageant de non négligeables signaux de fumée et une odeur de plastique abominable.
la commande se fait à l'aide d'une carte arduino qu'il est obligé de reprogrammer (manque de temps). La version finale sera probablement avec une connexion USB et un envoi mignon avec un logiciel home made, voir sans fil/bluetooth si on cherche à s'amuser.

Les points positifs:

la précision est là, voir beaucoup trop même.
nous avons un process presque rodé et automatique qui brode des motifs à partir de fichiers svg.
il n'est pas si compliqué de faire un socle non destructif pour la machine d'origine.
la machine de proto est vraiment un vieux tromblon, il est probable que nombres de problèmes ci-dessus disparaissent avec une machine plus récente.
on n'a pas eu le temps de mettre en place une "pédale maison" afin de piloter la machine en full auto, la cadence étant donnée pédestrement (chaque grand saut doit être anticipé et géré humainement, le temps de laisser le cadre faire son déplacement).

A faire:

accélérer la mécanique pour pouvoir utiliser la machine à sa vitesse nominale et limiter son échauffement.
améliorer le soft pour envoyer les instructions sans avoir a reprogrammer l'arduino
améliorer le soft pour la création de patterns
faire une mécanique un peu plus propre, répétable et fiable (pas en bois quoi :p )
développer une carte électronique spécifique

Deuxieme prototype

en cours de fabrication, ses avantages sont:

la rigidité de sa structure
une mécanique plus propre avec des pièces standard (cornière alu, courroies, poulies,...) ou spécifiques faites a l'imprimante 3D et donc répétable (enfin... ça reste de l'impression 3D quoi :p) et sourçable facilement
un entraînement a base de courroies plutôt que de vis a billes ce qui devrait améliorer la vitesse au détriment de la précision (a ce niveau on s'en tape) et du couple moteur (est ce que le couple sera suffisant?)
une mécanique beaucoup plus compacte (et encloisonable dans un caisson)
la possibilité de l'adapter facilement sur des machines récentes
esthétiquement beaucoup plus propre

La machine utilisée pour cette version sera une Singer Curvy (modèle de milieu de gamme que nous avons en stock).

On reste sur le principe de ne pas modifier la machine de base

La mécanique est déjà bien avancée (des photos vont suivre)

Il vas falloir concevoir et réaliser le capteur de position de l'aiguille. L'idée est de fabriquer un pied de machine spécifique pour ça.

Le cadre de broderie doit lui aussi être fait (impression 3d ou hack d'un cadre en bois du commerce?)

MÀJ 14/04/15:

Les premiers essais de pilotage de moteur avec le prototype de la carte driver de raoul sont plutôt encourageant en terme de vitesse et de puissance, il faudrait en faire une deuxième pour pouvoir valider la méca mais les 10 points/seconde semblent envisageables :)

Le moteur testé chauffe quand même un peu, il sera nécessaire de modifier légèrement le design et améliorer le soft de pilotage (pour le moment il n'y a pas de rampes d’accélération par exemple)

MÀJ 30/04/15:

Dans le but d'avoir un proto montrable au maker faire paris on a mis un petit coup de boost sur le projet avec raoul (aidé par vincent a l'impression 3D) cette semaine:

Fabrication d'une première version du pied capteur pour connaitre la position de l'aiguille
gravure et soudure du deuxieme driver
écriture de code de pilotage
impression 3d de nombreuses pieces (cadre, pied, clips de fixation de courroie,...)
...

Et enfin, hier soir (entre minuit et 5h :p ) la brodeuse V02 a fait ses premiers points :D

Mécanique:

On est bien, malgré quelques petits défauts mineurs (pièces un peu faibles mécaniquement ou a prévoir réglable pour s'adapter a tous les modèles de machine par exemple)

Certains d'entre eux sont déjà corrigé dans le fichier de CAO mais pas encore imprimé, il faudra modifier celles qui restent pour une future V03.

Il y a un peu de travail a faire sur le pied capteur qui doit pouvoir être franchement amélioré pour permettre des réglages fins (ça peut nous faire gagner quelques ms et ça commence a compter ;))

elec:

Les drivers ont parfaitement joués leur rôle sans surchauffe (faut voir la surface de refroidissement des monstres aussi :p) et l'alim délivrait au en pic aux alentours de 2A (2 moteurs en même temps) on est donc parfaitement dans les specs et on pourrait même envisager de monter encore si le besoin s'en fait sentir.

L’étape suivante sera de cleaner un peu l’ensemble.

Pour le moment l'elec est mise en place sur une breadboard avec plein de fils dans tous les sens, les drivers fixés sur un morceau de cornière alu, on utilise une alim de labo,...

Il reste aussi à faire une elec de contrôle de la vitesse de la machine pour pouvoir l’arrêter ou la ralentir entre deux paths (pour le moment c'est fait a la main)

Soft:

raoul nous a codé des accélérations/décélération sur les moteurs (qu'on a pas encore tunée) et on a joué avec une fonction qui générais une ligne droite de point de satin.

Il a même poussé le vice jusqu’à coder une version paramétrique du logo du lab qu'on a bien sur imprimé dans la foulée :p

Il reste encore beaucoup de travail sur cette partie, aussi bien sur le firmware de la brodeuse que sur un logiciel d’édition de motifs potable...

Résultat:

Globalement c'est très positifs. on arrive tout près de la vitesse nominale de la machine (autant dire que ca trace :)) sans avoir tuné finement les driver moteurs ni les paramètres d’accélération soft.

On devrais arriver a 10/12 point/secondes sans trop de difficultés.

On a pu voir quelques pertes de points dus au non entraînement du fil par la canette (l'aiguille plie? possible!)

Quelques pertes de pas lors de longs déplacements (plusieurs centimètres) lors des changements de paths. Le fil tirait probablement trop, c'est corrigeable en soft en faisant des points intermédiaires (tous les cm par exemple) pour relâcher les contraintes.

Cette machine ne permet pas de rétracter ses griffes :/ mais les griffes sorties et en mouvement n'on pas posées de problème puisque le tissus n’était pas pressé au sol.

Des photos devraient suivre des que j'aurai trouvé la motivation de m'en occuper ;)

MÀJ 05/05/15, post Maker Faire:

La brodeuse a fonctionné !

Le logiciel a été fait sur le salon, samedi midi. Les premiers tests de remplissages sont prometteurs.

La mécanique tient le coup visiblement, nous allons donc prochainement pouvoir mettre à disposition l'ensemble des modèles.

Nous avons eut un petit problème de chauffe moteur au bout d'un certain temps (dû a un mauvais réglage de la puissance injectée) mais rien de grave . Cette surchauffe a eu pour effets de diminuer le couple et faire perdre des pas sur un des axe.

L'électronique fonctionne sans encombres, une mise au propre sera nécessaire mais le prototype est validé.

Lors des tests sur le salon le tissus était brodé sans thermocollant pour le rigidifier, il faudra faire des tests avec pour voir le gain en qualité. (lien fabricant de films à broder hydrosoluble http://fr.madeira.de/fournitures/films-a-broder y compris pour guipure/dentelle chimique/Schiffli, distributeur http://www.rascol.com/broderie/avalon-madeira)

Et comme promis quelques photos:

MÀJ post CCC:

http://blog.electrolab.fr/2015/08/20/electrolabccc2015/

Pendant le CCC Nous avons principalement travaillé sur le logiciel d'édition de broderie.

Celui qui est téléchargeable en bas de page est une version mi-CCC, il est fournis dans l'état mais de très nombreuses améliorations y ont été portée depuis.

Si vous souhaitez une version plus récente n’hésitez pas a nous contacter par l’intermédiaire du lab.

Une mise en ligne du code source sur un serveur git sera disponible des que possible (quand le serveur git du lab sera opérationnel en fait :p A)

Une grosse avancée a aussi été faite sur le pied de la machine en choisissant de hacker un pied du commerce pour y placer notre capteur.

Plusieurs avantages:

pas cher
piece standard et facile a sourcer
hack minime et facile a réaliser
on a enfin un pied presseur!!!

Ce nouveau pied a fortement amélioré la qualité et la vitesse de broderie.

Nous y avons aussi recu l'aide d'un visiteur pour rétrofitter le pied de la machine a coudre mais ce modèle a l'air particulièrement difficile a contrôler (l’électronique interne à la machine a des réactions difficiles a anticiper...). Il est probable qu'une machine plus bas de gamme serait plus simple a piloter (moins d’électronique interne)

Enfin nous avons pu y conduire de très nombreux tests de broderie dont un essai d'appliqué plutôt réussi et plusieurs dizaines de démos de la machine dont une filmée (visible sur le lien au dessus) qui nous ont permis d'affiner notre connaissance de la broderie (utilisation des supports en intissé, rétractation du tissus,...).

Il faut dire que nous n'avons jamais touché de brodeuse avant de faire la notre, nos connaissances dans ce domaine sont donc lacunaires :p

Toute aide de personnes habituée a ces machines sera donc la bienvenue. Notamment pour distinguer les limites liés a notre mécanique et ceux liés a la broderie elle même (vitesse, etat de surface, tension du tissus,...)

Fichiers

Le code de la version CCC du logiciel OpenEmbroider (version tres basique, utilisable uniquement pour les tests, pas d'interface utilisateur, compilation hazardeuse): OpenEmbroider
Le firmware N'est pas encore accessible car certains drivers ne sont pas libres et demandent une réécriture.
Fichiers CAO, il n'y a pas le pied capteur (Le nouveau modèle est de toute facon complètement différent). Tous les fichiers Stl pour l'impression 3D (environ 10h d'impression en tout).
Nos slides pour notre lightning talks au CCC2015 (en anglais).

A faire:

pilotage électronique pour remplacer la pédale
amélioration du logiciel embarqué (sans dépendances avec arduino)
Continuer le logiciel dédié à la broderie.

références & inspirations

Mots clefs de recherche: diy embroidery machine

http://edutechwiki.unige.ch/en/Computerized_embroidery (still active page, lot of information)
http://www.cnczone.com/forums/general-other-machine-discussion/170492-cnc.html
https://wiki.techinc.nl/index.php/Embroidery_machine
http://scanlime.org/2010/01/diy-sewing-machine-retrofit/

projets fonctionnels

brodeuse mécanique

http://www.cnczone.com/forums/cnc-wood-router-project-log/57404-software-19.html

software:

dev possible: https://www.biicode.com/lasote/nanosvg

Projets:Lab:brodeuse

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