Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre
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Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre



  1. #1
    bratak

    Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre


    ------

    Bonjour,

    Je dispose d'un accéléromètre triaxial. j'ai effectué des mesures d'accélération sur un système oscillant en régime transitoire.
    Est-il possible à partir des signaux d'accélération de déterminer l'énergie dissipée par le système en question sachant que les oscillations sont non périodiques?

    Par avance merci.

    Bratak

    -----

  2. #2
    lucas.gautheron

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    Bonjour,

    Les oscillations sont non périodiques ? Par curiosité, quelle est la forme des signaux d'accélération ?

    A+,

  3. #3
    bratak

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    Bonjour,

    Non les signaux sont transitoires et non périodiques. voici le type de signal que je souhaite étudier.

    P1.jpgP5.jpg

    Merci de votre aide.

    Bratak

  4. #4
    LPFR

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    Bonjour.
    L'accélération ne suffit pas.
    En fors l'énergie du système élémentaire (au minimum de son énergie potentielle) est ½mV². Vous pouvez calculer V à partir de l'accélération (avec quelques hypothèses simplificatrices) et regarder de combien diminue cette énergie maximale d'un passage par zéro à l'autre. Mais il vous faut aussi, des informations supplémentaires. Ici la masse du système (pour un système élémentaire).
    Au revoir.

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    bratak

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    Bonjour,

    Sachant que j'ai la masse du système, de quelles hypothèses parlez-vous s'il vous plait? J'imagine qu'il ne me suffit pas d'intégrer simplement mon signal d'accélération pour trouver la valeur de la vitesse.

    D'autre part, est-ce qu'une DSE peut me donner des informations quant à l'énergie dissipée par les vibration?

    Merci!

    Bratak

  7. #6
    LPFR

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    Citation Envoyé par bratak Voir le message
    Bonjour,

    Sachant que j'ai la masse du système, de quelles hypothèses parlez-vous s'il vous plait? J'imagine qu'il ne me suffit pas d'intégrer simplement mon signal d'accélération pour trouver la valeur de la vitesse.

    D'autre part, est-ce qu'une DSE peut me donner des informations quant à l'énergie dissipée par les vibration?

    Merci!

    Bratak
    Re.
    L'accélération étant la dérivée de la vitesse, il suffit de l'intégrer pour obtenir la vitesse. Seule manque la borne inférieure de l'intégrale. C'est là où il faut faire des hypothèses raisonnables.

    Je ne sais pas ce qu'est une DSE. Je n'utilise pas des abréviations parce que je trouve que c'est impoli vis à vis de mes lecteurs. Donc, ça ne m'intéresse pas d'apprendre leur signification. Il ne coute pas bien cher d'écrire tous les mots en toutes lettres. Et c'est plus lisible et plus poli.
    A+

  8. #7
    bratak

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    Bonjour,

    Merci pour le informations. Effectivement j'ai écrit Densité Spectrale d’Énergie (DSE) en abrévié par habitude puisque c'est ainsi qu'on le voit écrit dans la littérature.

    Quoi qu'il en soit, je vais réfléchir à ce que vous m'avez dit en espérant arriver à ce que je souhaite.

    Merci encore pour l'aide !

    Bratak

  9. #8
    albanxiii
    Modérateur

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    Bonjour,

    Citation Envoyé par bratak Voir le message
    Effectivement j'ai écrit Densité Spectrale d’Énergie (DSE) en abrévié par habitude puisque c'est ainsi qu'on le voit écrit dans la littérature.
    En français, cela veut surtout dire "développement en série entière", et on parle plutôt de DSP pour "densité spectrale de puissance". Par étonnant que je n'ai pas compris votre message précédent.

    Et si LPFR vous conseille telle ou telle méthode, vous pouvez, tout en restant critique, lui faire confiance.

    Bonne soirée.
    Not only is it not right, it's not even wrong!

  10. #9
    phuphus

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    Bonsoir,

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    L'accélération ne suffit pas.
    En fors l'énergie du système élémentaire (au minimum de son énergie potentielle) est ½mV². Vous pouvez calculer V à partir de l'accélération (avec quelques hypothèses simplificatrices) et regarder de combien diminue cette énergie maximale d'un passage par zéro à l'autre. Mais il vous faut aussi, des informations supplémentaires. Ici la masse du système (pour un système élémentaire).
    Le système élémentaire en question est un système à 1 degré de liberté, en vibrations libres, peu amorti. En dehors de ce cas, la méthode proposée ne fonctionnera pas. On peut à la limite reconnaître un tel cas entre les échantillons 5000 et 10000 de l'image "P5.jpg" donnée par bratak, mais pas pour tout le reste des enregistrements.

    @ bratak : quel est exactement ton système ? Es-tu en vibrations libres ou forcées ? Où est placé ton accéléromètre ? Comment est-il fixé ? Comment sont les accélérations sur chaque axe ?

  11. #10
    pesdecoa

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    puisqu'il s'agit de signaux transitoire et si on peut faire l'hypothèse d'une décroissante exponentielle au cours du temps (caractéristique d'un amortissement visqueux) alors l'mortissement est éterminé par
    où T_60 est le temps pour que l'amplitude du signal soit divisée par 1000.
    f est la fréquence.

    Pour connaitre l'énergie ou la puissance dissipée, il faut a priori connaitre la masse du système.
    Sans connaissance ou hypothèse supplémentaire sur le système, l'amortissement est le seul indicateur extractable de tes signaux.

    L'amortissement est déjà un indicateur très intéressant pour connaitre la capacité d'un système à dissiper de l'énergie...

  12. #11
    bratak

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    Bonjour à tous, désolé pour la réponse tardive, j'ai voulu répondre hier mais au moment de poster mon compte s'était déconnecté et j'ai perdu ce que j'avais écrit.... Donc je recommence !


    Citation Envoyé par albanxiii Voir le message
    Bonjour,



    En français, cela veut surtout dire "développement en série entière", et on parle plutôt de DSP pour "densité spectrale de puissance". Par étonnant que je n'ai pas compris votre message précédent.

    Et si LPFR vous conseille telle ou telle méthode, vous pouvez, tout en restant critique, lui faire confiance.

    Bonne soirée.
    Bonjour,

    Je sais que LPFR est très bon, je lui fais entièrement confiance .


    Citation Envoyé par phuphus Voir le message
    Bonsoir,


    Le système élémentaire en question est un système à 1 degré de liberté, en vibrations libres, peu amorti. En dehors de ce cas, la méthode proposée ne fonctionnera pas. On peut à la limite reconnaître un tel cas entre les échantillons 5000 et 10000 de l'image "P5.jpg" donnée par bratak, mais pas pour tout le reste des enregistrements.

    @ bratak : quel est exactement ton système ? Es-tu en vibrations libres ou forcées ? Où est placé ton accéléromètre ? Comment est-il fixé ? Comment sont les accélérations sur chaque axe ?
    Bonjour,

    Le système est une plaque carrée équipé d'un accéléromètre 3 axes collé en son centre. Cette plaque est manipulée par un robot qui effectue plusieurs types de mouvement. La plupart des vibrations sont libres puisque la plaque est la plupart du temps posée sur 4 appuis. Les vibrations sont donc générées suite à une accélération, lorsque le mouvement s'arrête, la plaque entre en vibration (un peu comme si vous placiez une plaque sur 3 ou 4 appuis et que vous l'excitiez avec un marteau, elle entre en vibration suite au choc).
    Les signaux que je vous ai montré représentent 1 seul axe, et chacun représente un mouvement différent. Je ne vous ai mis qu'un axe car j’estime dans un premier temps que l'énergie est essentiellement dissipée par cet axe en raison des faibles accélérations relevées selon les autres directions.

    Par ailleurs, j'ai lu que ce sont les vibrations dont l'amplitude de mouvement est la plus importante qui dissipent le plus. Les vibrations très rapides (haute fréquences) ne déplacent que très peu le système, et donc dissipent peu. Vous confirmez?


    Citation Envoyé par pesdecoa Voir le message
    puisqu'il s'agit de signaux transitoire et si on peut faire l'hypothèse d'une décroissante exponentielle au cours du temps (caractéristique d'un amortissement visqueux) alors l'mortissement est éterminé par
    où T_60 est le temps pour que l'amplitude du signal soit divisée par 1000.
    f est la fréquence.

    Pour connaitre l'énergie ou la puissance dissipée, il faut a priori connaitre la masse du système.
    Sans connaissance ou hypothèse supplémentaire sur le système, l'amortissement est le seul indicateur extractable de tes signaux.

    L'amortissement est déjà un indicateur très intéressant pour connaitre la capacité d'un système à dissiper de l'énergie...
    Bonjour,

    J'ai justement réfléchi à la possibilité de prendre le modèle d'amortissement visqueux, mais comme la fréquence de mon signal n'est pas constante dans le temps (plus les vibrations diminuent en amplitude, plus la fréquence diminue), je me dit que le modèle ne tient plus.


    Merci pour votre aide à tous.

    Je vais continuer à réfléchir à la méthode à appliquer.

    Bratak

  13. #12
    FlyingDeutschmann

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    Si tu as une résolution temporelle suffisante, tu peux tenter une analyse temps-fréquence, mais ça demande du travail.

    L'idée est de faire des transformées de Fourier sur des intervalles de temps petits devant le temps de ton signal. Tu peux alors avoir le spectre de puissance à (enfin autour) un instant donné et ainsi tracer sa variation au cours du temps et la dérivée sera la perte d'énergie totale du système.
    Une boite à outil Matlab est disponible ici

    L'avantage est que ça ne fait pas d'hypothèse sur la forme de ton signal, l'inconvénient c'est que ça consiste probablement à sortir un bazooka pour tuer une mouche.

  14. #13
    LPFR

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    Bonjour.
    Je ne retrouve pas dans les courbes, la description du système.
    Ce que l'on voit ne sont pas les oscillations libres de la plaque quand le mouvement s'arrête, mais la réponse de la plaque en oscillations forcées aux stimuli créés par le robot.
    Grosso modo, en regardant les courbes, j'entends grincer le robot.
    Et je ne vois pas ce que l'on peut tirer comme données intéressantes de ces courbes.
    Que désirez-vous mesurer ?
    Au revoir.

  15. #14
    phuphus

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    Bonjour,

    Citation Envoyé par FlyingDeutschmann Voir le message
    Si tu as une résolution temporelle suffisante, tu peux tenter une analyse temps-fréquence, mais ça demande du travail.

    L'idée est de faire des transformées de Fourier sur des intervalles de temps petits devant le temps de ton signal. Tu peux alors avoir le spectre de puissance à (enfin autour) un instant donné et ainsi tracer sa variation au cours du temps et la dérivée sera la perte d'énergie totale du système.
    Une boite à outil Matlab est disponible ici

    L'avantage est que ça ne fait pas d'hypothèse sur la forme de ton signal, l'inconvénient c'est que ça consiste probablement à sortir un bazooka pour tuer une mouche.
    Un sonagramme "conserve" l'énergie du signal, ça ne sert donc à rien d'aller chercher du temps-fréquence. Cela peut être pédagogique pour voir les fréquences propres de la plaque et leur amortissement, mais dans ce cas un waterfall sera plus parlant pour un non initié. En outre, la commande specgram de Matlab fait des sonag de base (elle fait partie de la toolbox "signal processing", il me semble), pas besoin d'aller chercher des toolbox faits par des tierces parties. Ou même, Audacity est capable de le faire, mais ça demande un peu de recul si on veut interpréter cela en termes physiques.

    Citation Envoyé par bratak
    Le système est une plaque carrée équipé d'un accéléromètre 3 axes collé en son centre. Cette plaque est manipulée par un robot qui effectue plusieurs types de mouvement. La plupart des vibrations sont libres puisque la plaque est la plupart du temps posée sur 4 appuis. Les vibrations sont donc générées suite à une accélération, lorsque le mouvement s'arrête, la plaque entre en vibration (un peu comme si vous placiez une plaque sur 3 ou 4 appuis et que vous l'excitiez avec un marteau, elle entre en vibration suite au choc).
    Les signaux que je vous ai montré représentent 1 seul axe, et chacun représente un mouvement différent. Je ne vous ai mis qu'un axe car j’estime dans un premier temps que l'énergie est essentiellement dissipée par cet axe en raison des faibles accélérations relevées selon les autres directions.
    Cela confirme l'allure des signaux, et du coup nous sommes d'accord avec LPFR : difficile de tirer quoi que ce soit de ces signaux.

    Pour compléter la demande de LPFR : quel est l'enjeu de cette estimation de dissipation ? Quelle est la matière de la plaque ? Sur les graphes enregistrements, peux-tu replacer :
    - les moments où le robot tient la plaque
    - les instants ou le robot lâche la plaque
    - les instants où la plaque subit des chocs

    Enfin, peux-tu joindre dans un prochain message les enregistrements bruts, que je puisse voir ce qu'ils ont dans le ventre ? Hors problèmes de confidentialité, bien sûr.

    Citation Envoyé par bratak
    Par ailleurs, j'ai lu que ce sont les vibrations dont l'amplitude de mouvement est la plus importante qui dissipent le plus. Les vibrations très rapides (haute fréquences) ne déplacent que très peu le système, et donc dissipent peu. Vous confirmez?
    Non

    Dans le cas d'un amortissement de type visqueux, et l'amortissement structural d'une plaque est de ce type, la dissipation d'énergie est proportionnelle à la vitesse vibratoire. Donc il ne faut pas regarder le débattement mais la vitesse, et là tout va dépendre de la manière dont la plaque a été excitée et de la répartition d'énergie sur ses modes. Car comme tu le dis, les vibrations haute fréquence sont "rapides" : même avec des débattements peu importants, la vitesse vibratoire peut être grande (vitesse = jw * débattement...).

    Citation Envoyé par bratak
    mais comme la fréquence de mon signal n'est pas constante dans le temps
    Il y a certainement une erreur d'interprétation de ta part sur les signaux (sur un signal composite, tu ne peux pas déterminer une seule fréquence en fonction des passages par 0). Je t'en dirai plus si tu les fournis. Des glissements en fréquences ne sont pas impossibles, mais dans ton cas ce serait étonnant.

    Je continuerai en fonction de tes réponses, mais il y a de grandes chances pour que ce ne soit pas trivial. C'est pour cela qu'il nous faut absolument la finalité de ton étude, pour pouvoir adapter le niveau de profondeur de nos réponses.
    Dernière modification par phuphus ; 06/07/2012 à 13h02.

  16. #15
    pesdecoa

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    La formule que j'ai proposé ne marche en réalité que dans deux cas :soit si l'on est à une fréquence de résonance soit si l'on est en champ diffus ou réverbéré. Dans ces deux cas seulement, l'amortissement est prédominant donc mesurable....

  17. #16
    bratak

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Bonjour.
    Je ne retrouve pas dans les courbes, la description du système.
    Ce que l'on voit ne sont pas les oscillations libres de la plaque quand le mouvement s'arrête, mais la réponse de la plaque en oscillations forcées aux stimuli créés par le robot.
    Grosso modo, en regardant les courbes, j'entends grincer le robot.
    Et je ne vois pas ce que l'on peut tirer comme données intéressantes de ces courbes.
    Que désirez-vous mesurer ?
    Au revoir.
    Bonjour,

    Oui effectivement tu as raison je vous ai mis le signal d'un mouvement complet, donc difficile à décrire. Je vous met ici deux partie plus détaillées d'un mouvement:

    Ici la plaque est en appuie sur deux liaisons linéaires rectilignes et est descendue brutalement d'environ 1 cm. Je vous ai mis les 3 axes (noir = X, rouge = Y, vert = Z). Comme je vous l'avais dit, les autres axes ont assez peu de signal puisque le mouvement se fait selon l'axe Z. le peu de signal détecté sur ces axes est du à un léger déplacement de la plaque selon X et Y mais rien de bien méchant.

    Descente X.jpgDescente Y.jpgDescente Z.jpg

    Ce signal (Axe Z) a été mesuré lorsque le robot a réalisé un retournement sur 180°. La première partie (jusqu'à 7000) n'est pas très utile puisque c'est le robot qui prend la plaque avec des ventouses. De 7000 à 28000 c'est la rotation sur 180° selon l'axe Z. Enfin les oscillations représente l'arrêt du mouvement, et donc ce que j'avais décrit plus tôt, des oscillations amorties. Le signal situé après 36000 représente le moment où le robot lâche la plaque.

    Retournement jusqu'à arrêt du mouvement Z.jpg

    Ce que je souhaite mesurer, c'est les sollicitations générées par le robot sur la plaque pour vérifier que celles-ci ne soient pas trop importante par rapport à ce que j'attends.


    Citation Envoyé par phuphus Voir le message
    Bonjour,


    Un sonagramme "conserve" l'énergie du signal, ça ne sert donc à rien d'aller chercher du temps-fréquence. Cela peut être pédagogique pour voir les fréquences propres de la plaque et leur amortissement, mais dans ce cas un waterfall sera plus parlant pour un non initié. En outre, la commande specgram de Matlab fait des sonag de base (elle fait partie de la toolbox "signal processing", il me semble), pas besoin d'aller chercher des toolbox faits par des tierces parties. Ou même, Audacity est capable de le faire, mais ça demande un peu de recul si on veut interpréter cela en termes physiques.


    Cela confirme l'allure des signaux, et du coup nous sommes d'accord avec LPFR : difficile de tirer quoi que ce soit de ces signaux.

    Pour compléter la demande de LPFR : quel est l'enjeu de cette estimation de dissipation ? Quelle est la matière de la plaque ? Sur les graphes enregistrements, peux-tu replacer :
    - les moments où le robot tient la plaque
    - les instants ou le robot lâche la plaque
    - les instants où la plaque subit des chocs

    Enfin, peux-tu joindre dans un prochain message les enregistrements bruts, que je puisse voir ce qu'ils ont dans le ventre ? Hors problèmes de confidentialité, bien sûr.


    Non

    Dans le cas d'un amortissement de type visqueux, et l'amortissement structural d'une plaque est de ce type, la dissipation d'énergie est proportionnelle à la vitesse vibratoire. Donc il ne faut pas regarder le débattement mais la vitesse, et là tout va dépendre de la manière dont la plaque a été excitée et de la répartition d'énergie sur ses modes. Car comme tu le dis, les vibrations haute fréquence sont "rapides" : même avec des débattements peu importants, la vitesse vibratoire peut être grande (vitesse = jw * débattement...).


    Il y a certainement une erreur d'interprétation de ta part sur les signaux (sur un signal composite, tu ne peux pas déterminer une seule fréquence en fonction des passages par 0). Je t'en dirai plus si tu les fournis. Des glissements en fréquences ne sont pas impossibles, mais dans ton cas ce serait étonnant.

    Je continuerai en fonction de tes réponses, mais il y a de grandes chances pour que ce ne soit pas trivial. C'est pour cela qu'il nous faut absolument la finalité de ton étude, pour pouvoir adapter le niveau de profondeur de nos réponses.
    Bonjour,

    L'enjeu consiste à déterminer quel mouvement génère le plus de sollicitations sur la plaque (métallique, je crois que c'est de l'acier) pour estimer si l'un des mouvements peut causer des dégradations aux objets que le robot porte en temps normal en fonction de leurs propriétés mécaniques.
    Je suis désolé, mais je ne peux pas fournir de signal brut.
    Pour ce qui est de la fréquence qui varie (selon moi) je parlais du signal illustré en image 3. J'ai mesuré la fréquence sur les oscillations en début et fin de signal, la fréquence diminue en fonction du temps. In arrive même à s'en rendre compte sur l'image.


    Citation Envoyé par pesdecoa Voir le message
    La formule que j'ai proposé ne marche en réalité que dans deux cas :soit si l'on est à une fréquence de résonance soit si l'on est en champ diffus ou réverbéré. Dans ces deux cas seulement, l'amortissement est prédominant donc mesurable....
    C'est noté, merci pour cette précision.



    Je me rends compte avec le temps et les documents que je lis sur internet que la caractérisation de tels signaux n'est pas une mince affaire. Je pensais au début qu'une FFT et des densités spectrales de puissance ou d'énergie pourraient me fournir des informations utiles, mais ce n'est pas aussi simple...

    Merci pour votre aide à tous.

    Bratak

  18. #17
    LPFR

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    Citation Envoyé par bratak Voir le message
    ...
    Ce que je souhaite mesurer, c'est les sollicitations générées par le robot sur la plaque pour vérifier que celles-ci ne soient pas trop importante par rapport à ce que j'attends...
    Bonjour.
    Méfiez-vous des "densités spectrales de puissance". En général l'axe des 'y' n'est pas en W/Hz.
    Le qualificatif "puissance" est donné simplement car la courbe correspond au carré de l'amplitude, qui est proportionnelle à la puissance. Mais il ne s'agit pas de puissance au sens propre.

    Si ce que vous voulez déterminer sont les contraintes imposées à la plaque, l'accélération de la plaque ne suffit pas. Même en admettant que la partie tenue par le robot ne bouge pas (robot rigide), il faut calculer la déformation au niveau du capteur (en intégrant l'accélération) est vérifier, avec les caractéristiques géométriques et élastiques de la plaque que vous ne dépassez pas les contraintes de rupture. Ce n'est pas simple.
    Au revoir.

  19. #18
    bratak

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    Bonjour,

    Oui je vais surement tenter de voir ce que donnent comme informations des jauges d'extensométrie. Le problème est que je ne sais pas vraiment où les positionner sur la plaque pour obtenir des informations correctes. Quoi qu'il en soit ceci est un autre problème.
    Pour info, oui le robot est rigide.

    Bratak

  20. #19
    phuphus

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    Bonsoir,

    ok, je commence à comprendre.

    Tu as un robot industriel qui est amené à manipuler des objets (plaques de verre ? Pâtisseries ? Est-ce si fragile que cela ?), et tu veux savoir s'il n'y aura aucune dégradation lors des manipulations. En première approximation, ce n'est pas un problème de vibrations, mais juste de RDM. Les vibrations seront à prendre en compte si tu vois qu'un traitement type RDM de ton problème ne permet pas des prédictions assez fiables.

    Si j'avais à faire l'étude moi-même, je me poserais déjà la question de la meilleure méthode à employer : essais réels ou essais type "simulation".

    1 - Essais réels
    Tu prends tout simplement tes objets finaux, tu en sélectionnes quelques-uns (2 nominaux, et 2 à chaque extrémité de la gaussiennes en termes de dimensions sensibles pour la résistance), et tu fais des essais de fatigue : un certain nombre de cycles enchaînés (10 ? 100 ? 1000 ?) de manipulations réelles par le robot. Si ça casse au bout de 1000 cycles, tu as de la marge. Eventuellement, inspire-toi des courbes de Wöhler.

    2 - Essais type "simulation"
    C'est ce que tu as choisi, et j'ai déjà eu l'occasion de faire des essais similaires dans mon domaine. Pour le coup, j'avais comme toi équipé d'accéléromètres des "objets cobayes", en prenant bien soin que ces cobayes respectent :
    - les dimensions
    - la masse
    - l'inertie
    - la rigidité
    de mes objets réels.

    Les mesures accélérométriques m'ont servi à déterminer l'accélération max subie par mes cobayes. Exemple : 50 g (g = 9.81 m/s²). En considérant mes objets comme des corps rigides, j'en ai déduit un test statique consistant à brider les objets de manière similaire à leur prise pendant le process (dans ton cas : des ventouses aux mêmes endroits que ce que fait le robot), et j'ai chargé ces objets avec 50 fois leur poids. Ca n'a pas tenu, j'ai modifié un peu la géométrie, et ça a été OK. Et depuis, cela fonctionne parfaitement, je ne déplore aucune casse. Mon test statique était donc bien représentatif des contraintes subies en dynamiques par mes objets.

    Dans ton cas, si ta plaque test est plus souple que tes pièces finales, ta mesure d'accélération sera sous-estimée. Si ta plaque test est trop rigide, ta mesure sera sur-estimée, cela te fera implicitement un coefficient de sécurité. Si ta pièce est trop lourde et ton robot juste dimensionné, ta mesure ne veut plus rien dire. Etc.

    Mais je pense que ton cas est relativement simple : si ton robot est correctement dimensionné, il ne se laissera pas entraîner par tes pièces et ce sont les commandes du robot qui vont imposer les accélérations à tes pièces. Si tu connais la commande de ton robot, tu connais donc implicitement les accélérations max subies par tes pièces, pas besoin d'instrumentation. Et s'il y a problème, la solution peut être simple : une simple modification de la commande du robot (décélérations progressives plutôt que brutales, sachant que quelques dixièmes de seconde à droite à gauche seront déjà très significatives, ton temps de cycle ne sera que très peu impacté).

    Citation Envoyé par bratak
    Pour ce qui est de la fréquence qui varie (selon moi) je parlais du signal illustré en image 3. J'ai mesuré la fréquence sur les oscillations en début et fin de signal, la fréquence diminue en fonction du temps. In arrive même à s'en rendre compte sur l'image.
    Sur l'image 3, je compte un poil plus que 7 périodes à la fois entre 10000 - 20000, 20000-30000, 30000-40000, 40000-50000, 50000-60000, 60000-70000 et 80000-90000. Ca diminue après ??
    Avant le "temps 10000" (quelle unité ? Axe gradué en échantillons ? Quelle fréquence d'échantillonnage ?), on est sur des transitoires, l'énergie se répartit sur les modes de la plaque, donc ça ne compte pas.

    J'en profite pour clarifier ce sujet. Imagine une plaque de métal, prise par un robot, et manipulée comme un robot industriel peut savoir le faire (il y en a qui vont très vite !). Certaines décélérations sont équivalentes à des chocs, comme on le voit après le retournement à 180° sur les graphes que tu as joints. Ce choc communique une certaine énergie à la plaque, énergie emmagasinée sous forme de vibrations (ou dissipée tout de suite en énergie interfaciale si rupture). En vibrations libres, l'intégralité de cette énergie sera de toutes façons dissipée, à la fois par amortissement structural et par rayonnement acoustique. Le rayonnement acoustique est clairement négligeable dans la grosse majorité des cas. Si au contraire la plaque est excitée en continu par le robot, la situation est très différente, nous avons deux systèmes couplés avec de l'énergie réactive en jeu, je ne détaillerai pas. Mais le critère de rupture, c'est la contrainte max, pas l'énergie emmagasinée. Très peu d'énergie peut conduire à une rupture locale si cette énergie est concentrée.

    La question ici n'est pas de savoir quelle énergie est dissipée par la plaque, elle n'est pas non plus de savoir quelle énergie est emmagasinée par la plaque (même si c'est un peu moins faux que de parler de dissipation), elle est de savoir à quelles contraintes sont soumises tes pièces.

    Et pour une même accélération d'excitation (imposée par le robot), deux pièces de natures différentes vont réagir de manières très différentes. Pas la peine de poser des jauges d'extenso ou des accéléromètres sur une plaque d'acier si celle-ci n'est pas représentative de tes pièces finales. Une petite illustration pour te donner une idée : entre un char d'assaut lancé à 50 km/h sur un mur et une voiture obtenant 5 étoiles à un crash test quelconque lancée à la même vitesse contre le même mur, dans quel véhicule préfères-tu être ? Pas la peine d'instrumenter un char d'assaut si au final tu utilises des véhicules personnels.

    En résumé : tests de fatigue et / ou tests statiques à partir des relevés accélérométriques, ce sont deux méthodes relativement simples qui vont déjà résoudre 95% de ton problème. Les 5% restants, tu les verras en situation lorsque la prod sera lancée.

  21. #20
    phuphus

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    PS : sur ton image 3, ce sont les ventouses qui dissipent, pas la plaque

  22. #21
    bratak

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    Merci pour tous ces détails qui me sont très utiles.


    Citation Envoyé par phuphus Voir le message
    Bonsoir,

    ok, je commence à comprendre.

    Tu as un robot industriel qui est amené à manipuler des objets (plaques de verre ? Pâtisseries ? Est-ce si fragile que cela ?), et tu veux savoir s'il n'y aura aucune dégradation lors des manipulations. En première approximation, ce n'est pas un problème de vibrations, mais juste de RDM. Les vibrations seront à prendre en compte si tu vois qu'un traitement type RDM de ton problème ne permet pas des prédictions assez fiables.
    Oui c'est exactement ce que je cherche à savoir

    Citation Envoyé par phuphus Voir le message
    Si j'avais à faire l'étude moi-même, je me poserais déjà la question de la meilleure méthode à employer : essais réels ou essais type "simulation".

    1 - Essais réels
    Tu prends tout simplement tes objets finaux, tu en sélectionnes quelques-uns (2 nominaux, et 2 à chaque extrémité de la gaussiennes en termes de dimensions sensibles pour la résistance), et tu fais des essais de fatigue : un certain nombre de cycles enchaînés (10 ? 100 ? 1000 ?) de manipulations réelles par le robot. Si ça casse au bout de 1000 cycles, tu as de la marge. Eventuellement, inspire-toi des courbes de Wöhler.
    J'ai d'ores et déjà testé sur un grand nombre de cycle. Visiblement ça ne casse pas sur la plupart des pièces, mais il suffit qu'une pièce présente un défaut (même minime) pour qu'elle casse.

    Citation Envoyé par phuphus Voir le message
    2 - Essais type "simulation"
    Les mesures accélérométriques m'ont servi à déterminer l'accélération max subie par mes cobayes. Exemple : 50 g (g = 9.81 m/s²). En considérant mes objets comme des corps rigides, j'en ai déduit un test statique consistant à brider les objets de manière similaire à leur prise pendant le process (dans ton cas : des ventouses aux mêmes endroits que ce que fait le robot), et j'ai chargé ces objets avec 50 fois leur poids. Ca n'a pas tenu, j'ai modifié un peu la géométrie, et ça a été OK. Et depuis, cela fonctionne parfaitement, je ne déplore aucune casse. Mon test statique était donc bien représentatif des contraintes subies en dynamiques par mes objets.
    Lorsque ça n'a pas tenu, tu avais chargé aux endroits exactes sur lesquels ta pièce était maintenue? Si tel est le cas, la modification de la position de ta charge t'as permit de déterminer une meilleure façon de maintenir tes pièces? C'est bien ça?
    N'existe-il pas une différence à appliquer une contrainte équivalente à l'accélération (ici 50g) de manière statique par rapport à une contrainte dynamique (flambage oscillatoire de la plaque)?

    Citation Envoyé par phuphus Voir le message
    Sur l'image 3, je compte un poil plus que 7 périodes à la fois entre 10000 - 20000, 20000-30000, 30000-40000, 40000-50000, 50000-60000, 60000-70000 et 80000-90000. Ca diminue après ??
    Avant le "temps 10000" (quelle unité ? Axe gradué en échantillons ? Quelle fréquence d'échantillonnage ?), on est sur des transitoires, l'énergie se répartit sur les modes de la plaque, donc ça ne compte pas.
    Oui la période s'allonge légèrement au cours du temps (l'image ne le montre peut-être pas beaucoup, mais les mesures numériques de fréquences font ressortir une petite différence). Peut-être que cette fluctuation est totalement négligeable après tout.
    Pour le temps, ce sont des échantillons, il suffit de convertir en temps avec la fréquence d'échantillonnage mais je ne crois pas en avoir l'utilité pour le moment.

    Citation Envoyé par phuphus Voir le message
    Mais le critère de rupture, c'est la contrainte max, pas l'énergie emmagasinée. Très peu d'énergie peut conduire à une rupture locale si cette énergie est concentrée.
    La question ici n'est pas de savoir quelle énergie est dissipée par la plaque, elle n'est pas non plus de savoir quelle énergie est emmagasinée par la plaque (même si c'est un peu moins faux que de parler de dissipation), elle est de savoir à quelles contraintes sont soumises tes pièces.
    Existe-il un moyen de connaitre la concentration en énergie de ma structure? est-ce justement ce que fournit une analyse modale expérimentale?

    Citation Envoyé par phuphus Voir le message
    PS : sur ton image 3, ce sont les ventouses qui dissipent, pas la plaque
    Et non raté car ici la plaque est posée sur 2 appuies linéaires rectilignes. L'ensemble (plaque sur appuies) est descendu brutalement, donc pas de ventouses, simplement de l'amortissement par la plaque.
    Dernière modification par bratak ; 10/07/2012 à 10h46.

  23. #22
    phuphus

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    Bonsoir,

    Citation Envoyé par bratak
    Et non raté car ici la plaque est posée sur 2 appuies linéaires rectilignes. L'ensemble (plaque sur appuies) est descendu brutalement, donc pas de ventouses, simplement de l'amortissement par la plaque.
    En effet, j'ai confondu les images 3 et 4. Sur l'image 3, lorsque la plaque est un minimum libre, on met 50 000 échantillons à avoir une atténuation significative ; sur l'image 4, alors que la plaque est tenue, on met 10 fois moins de temps : ce sont bien les ventouses qui dissipent (ou tout autre élément amortissant du système de prise de pièce, couplé la pièce lors des manipulations).

    Citation Envoyé par bratak Voir le message
    J'ai d'ores et déjà testé sur un grand nombre de cycle. Visiblement ça ne casse pas sur la plupart des pièces, mais il suffit qu'une pièce présente un défaut (même minime) pour qu'elle casse.
    Donc je suppose que tu sais à quel moment du cycle une pièce est susceptible de casser. Si jamais tu prends le max de la valeur absolue de ton signal d'accélération, est-ce qu'il y a corrélation avec les moments de casse ?

    Si tu disposes de données expérimentales te permettant de savoir à quel moment du cycle la pièce est susceptible de casser, alors ça peut être simple :
    - regarde les pics d'accélération subis par ta plaque de test
    - vois si tu peux corréler ces pics avec les casses
    - fixe-toi en conséquence une accélération à ne pas dépasser
    - modifie ton process pour que cette accélération ne soit jamais dépassée (décélération progressive du robot, amortisseurs placés sur les supports de ta pièce lors des chocs (je pense notamment à la descente brusque de 1 cm), etc.)
    - refais un test avec ta plaque, pour vérification

    Petite question : as-tu identifié le facteur aggravant pour la rupture sur tes pièces ? Saurais-tu les trier pour isoler celles qui vont casser à coup sûr des autres ? Si oui, cela peut grandement accélérer la mise au point.

    Citation Envoyé par bratak
    Lorsque ça n'a pas tenu, tu avais chargé aux endroits exactes sur lesquels ta pièce était maintenue? Si tel est le cas, la modification de la position de ta charge t'as permit de déterminer une meilleure façon de maintenir tes pièces? C'est bien ça?
    Mes pièces étaient un peu spéciales : une armature fine supportant une masse (presque...) ponctuelle. Les mesures accélérométriques ont été faites sur la masse, comme pour toi dans la direction principale de mouvement. Ensuite, c'est sur cette masse que j'ai effectué le chargement, mais pas en réel, dans un modèle éléments finis ("EF") : une force volumique répartie sur la masse et ayant la bonne intensité. Pour la rupture, j'avais pris il me semble un critère simple : contrainte de Von Misès inférieure à la limite élastique. Il s'agissait donc d'un critère de non déformation, mais dans mon cas limite élastique et limite à la rupture étaient extrêmement proches.

    Citation Envoyé par bratak
    N'existe-il pas une différence à appliquer une contrainte équivalente à l'accélération (ici 50g) de manière statique par rapport à une contrainte dynamique (flambage oscillatoire de la plaque)?
    Il en existe forcément une, même si je ne saurais pas te dire en détail ce qu'elle représente. Pour un objet recevant un choc, l'accélération (ou plutôt la décélération) maximum avec chargement statique équivalent est une technique qui a fait ses preuves. Elle m'avait été conseillée par mon contact chez la société éditant le logiciel EF que j'utilise, et était mise en avant sur des exemples industriels d'utilisation dudit logiciel à propos de la résistance de coques en plastique de téléphones mobiles. Tu peux aller plus loin et faire des simulations temporelles avec excitation de tes pièces, mais c'est particulièrement chronophage et il n'est pas dit que tu gagneras franchement en précision. On est sur une bête loi 80 / 20, voire même 90 / 10 : la méthode statique représente 10% des efforts à fournir par rapport à une méthode irréprochable, mais te donne déjà des résultats justes à 90%. Pour combler les 10% restants, il te faudra faire 9 fois plus d'efforts.

    Pour ma part, cela a plutôt bien fonctionné : après quelques itérations dans le logiciel pour trouver la géométrie optimum de ma structure fine, et modifs sur la pièce réelle, j'avais encore des casses (mais pour des efforts plus violents que précédemment). Il s'est avéré que mon modèle n'était pas assez fin. Après affinage du modèle et re-modifs, cette fois j'ai définitivement supprimé les casses.

    Citation Envoyé par bratak
    Oui la période s'allonge légèrement au cours du temps (l'image ne le montre peut-être pas beaucoup, mais les mesures numériques de fréquences font ressortir une petite différence). Peut-être que cette fluctuation est totalement négligeable après tout.
    Pour le temps, ce sont des échantillons, il suffit de convertir en temps avec la fréquence d'échantillonnage mais je ne crois pas en avoir l'utilité pour le moment.
    OK !

    Citation Envoyé par bratak
    Existe-il un moyen de connaitre la concentration en énergie de ma structure? est-ce justement ce que fournit une analyse modale expérimentale?
    Une analyse modale te sert à connaître tous les modes propres de ta structure, et éventuellement à en construire une base modale. Tu peux, à partir de cette base modale et des excitations appliquées à ta structure, en déterminer les déformations. Et à partir des déformations remonter aux contraintes. Le problème, c'est que cette base modale dépend des conditions aux limites de ta pièce, et dans les cas où ta pièce n'est pas en lévitation il faut tenir compte des éventuels couplages avec l'environnement, et faire de la sous-structuration. C'est possible, ce n'est même pas forcément très difficile, mais à mon avis ça va chercher beaucoup trop loin pour ce que tu veux faire. Faire une simulation EF temporelle serait plus simple et donnerait de meilleurs résultats.

    La balle est dans ton camp, à toi de voir si les différentes méthodes que j'ai évoquées ici sont pertinentes / simples / rapides à mettre en oeuvre. J'espère t'avoir apporté quelques éléments pour faire avancer ton problème

  24. #23
    bratak

    Re : Extraire l'énergie dissipée par vibrations à partir d'un accéléromètre

    Citation Envoyé par phuphus Voir le message
    Donc je suppose que tu sais à quel moment du cycle une pièce est susceptible de casser. Si jamais tu prends le max de la valeur absolue de ton signal d'accélération, est-ce qu'il y a corrélation avec les moments de casse ?

    Petite question : as-tu identifié le facteur aggravant pour la rupture sur tes pièces ? Saurais-tu les trier pour isoler celles qui vont casser à coup sûr des autres ? Si oui, cela peut grandement accélérer la mise au point.
    Bonjour,

    Oui je sais approximativement à quels moments les pièces sont susceptibles de casser, mais le problème est que cela dépend énormément de la qualité de la pièce. Je ne peux donc pas corréler le moment de la casse avec le mouvement exacte en cours (je ne peux que constater à l'oeil nu ce moment).

    Oui, je connais également les facteurs aggravants, mais ceux-ci sont pour la plupart indétectables car trop petits.

    Quoi qu'il en soit je te remercie grandement pour ton aide. j'ai à présent plusieurs pistes pour tester la fiabilité de mon cycle.

    Bratak

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