Partie-1-Mecatronique

Programme pédagogique pédagogi que de mécatroni mécatronique que Partie I /III /III Formati ormation on professionnel professionnel l e / Technicien echnicien quali fié fi é

Auteur ut eur :

Illustr Ill ustrati ations ons : Maquette Maquett e :

Prof. rof . Dr.- Ing. Johannes Steinbru tei nbrunn nn Université Universit é des Sciences Sciences Appl Appliq iquées uées Kempten, Allemagne ll emagne Doris Schwarzenberger chwarzenberger 20.12.2005, 20.12.200 5, Maggie Schwarz

© Festo Didactic Didact ic GmbH GmbH & Co. Co. KG, KG, 73770 7377 0 Denkendorf/ Allemagne ll emagne,, 2005, 2005 , Site it e web : www.festo-di www.festo-didac dactitic.c c.com om Courriel : [email protected] La copie, copie, la distribut distr ibution ion et l’uti l’ utililisation sation de ce ce document, document, ainsi que la communication de son contenu à des tiers sans autorisation expresse sont interdi i nterdites. tes. Les Les contrevenants contrevenants seront passibles du paiement de dommages dommages et et intérêts. int érêts. Tous Tous droit s réservés réservés,, en particulier parti culier le l e droit d'utiliser brevet, maquette, ou l’enregistrement de la conception graphique.

Auteur ut eur :

Illustr Ill ustrati ations ons : Maquette Maquett e :

Prof. rof . Dr.- Ing. Johannes Steinbru tei nbrunn nn Université Universit é des Sciences Sciences Appl Appliq iquées uées Kempten, Allemagne ll emagne Doris Schwarzenberger chwarzenberger 20.12.2005, 20.12.200 5, Maggie Schwarz

© Festo Didactic Didact ic GmbH GmbH & Co. Co. KG, KG, 73770 7377 0 Denkendorf/ Allemagne ll emagne,, 2005, 2005 , Site it e web : www.festo-di www.festo-didac dactitic.c c.com om Courriel : [email protected] La copie, copie, la distribut distr ibution ion et l’uti l’ utililisation sation de ce ce document, document, ainsi que la communication de son contenu à des tiers sans autorisation expresse sont interdi i nterdites. tes. Les Les contrevenants contrevenants seront passibles du paiement de dommages dommages et et intérêts. int érêts. Tous Tous droit s réservés réservés,, en particulier parti culier le l e droit d'utiliser brevet, maquette, ou l’enregistrement de la conception graphique.

Avant-propos

Programm rogr ammee d’enseignement de la l a mécatr mécatronique onique Les limites de l’ingénierie classique sont devenues indiscernables avec l’avènement des nouvell nouvelles es technologies de l’infor l’ information mation et des science sciencess informa infor matitiques. ques. Cela Cela est d’autant d’aut ant plus plu s vrai dans les domaines domaines de la méca mécanique nique et de l’électroniqu l ’électroniquee où les applications actuelles consistent en une combinaison de ces deux disciplines. La technologie a élargi le domaine de l’électromécanique en donnant naissance à des spéciali spécialités tés interdisciplinair int erdisciplinaires es telle que la mécatroni mécatronique. que. Génie Génie relativem relati vement ent nouveau, nouveau, la mécatr mécatronique onique intègre int ègre la méca mécanique nique et l’élec l’ électr tronique, onique, s’appuyant sur l’usage intensif de l’informatique et utilisant une approche multidisciplinaire dans le but de concevoir des systèmes de production. De nos jours, les l es système systèmess d’ingé d’i ngénierie, nierie, mettant mett ant en jeu j eu diverses discipl disciplines, ines, nécess nécessititent ent des ingénieurs multidisciplinair multi disciplinaires es capables capables de s’adapter s’adapter aux différents di fférents systèmes. Aussi, les ingénieurs et les techniciens exerçant dans le domaine de la mécatroniq mécatronique ue n’échappent-il n’échappent-ilss pas à cett cettee règle. De De plus en plus d’ industries industri es de haute tec t echnologie hnologie délocalisent la l a fabrication fabricati on et l’ass l’ assemblag emblagee dans les pays émergents, si bien que la demande en main d’œuvre et en techniciens qualifiés est en constante constant e augmentation. augmentat ion. Cependant, les systèmes systèmes éducatifs éducati fs et de formati for mation on professionnelle dans plusieurs de ces pays pays sont loin l oin d’être d’ être en mesure de releve releverr les l es défis défi s industri indust riels els d’avenir d’ avenir dans le domaine domai ne de la mécat mécat ronique. roni que. l’I l ’IS SESCO et Festo Festo Didactic Allemagne Allemagne se sont sont rendu compte de l’ inadéquation qui existe existe entre ent re les demandes demandes industrielles industri elles et le savoir transm t ransmis is dans le domaine de la mécatroniq mécatronique ue aux différents diff érents niveaux de l’enseignemen l’enseignement,t, et se sont engagés engagés,, d’une d’ une part, à élaborer une série de programmes d’enseignement destinés à répondre aux besoins en ressources ressources humaines humaines dans dans le domaine de la mécatroniqu mécatroniquee et à contribuer, d’autre d’aut re part, à la l a création création d’exc d ’excellentes ellentes opportunit opport unités és dans dans les domaines domaines de l’industri l’ industrie. e. Les programmes d’enseignement en mécatronique intitulés « enseignement professionnel/ professionnel/ études de technicien/ technicien/ études de licence licence » font partie part ie de la série série de programmes programmes d’enseigneme d’enseignement nt de la mécatr mécatronique, onique, destinés à établi r la l a structure structu re principale du système mécatronique, la prévision des besoins d’enseignement actuels et futurs, une évaluation générale des modules nécessaires avancés, les besoins besoins en équipements équipements de laboratoires laboratoi res et enfin, les critères crit ères d’entrée et l’éva l’ évaluati luation on en fin de formation. f ormation. Le programme programme d’enseigneme d’enseignement nt se base sur sur l’acquisiti l ’acquisition on d’une d’u ne expérience expérience pratique prati que en formation profess prof essionnelle ionnelle et sur les opportunités opportuni tés de placement placement dans le secteur secteur industriel indust riel à travers l’implication l’i mplication dans divers projets internationaux.

© Festo Didactic GmbH GmbH & Co. Co. KG• Formation ormati on professionnelle prof essionnelle / Technicien Technicien quali fié fi é en mécatronique mécatroniq ue

3

Avant-propos

Nous espérons que cette série de programmes d’enseignement contribuera à la promotion promoti on de l’i l ’intégrati ntégration on de la mécatr mécatronique onique dans les systèmes systèmes d’enseigneme d’enseignement nt et de formati for mation on professionnel pro fessionnelle le dans les Etat Etatss membres membres de l’ISE l’ ISES SCO et facili f acilitt era l’acc l’ accès ès des instituts instit uts de formation formati on aux donnée donnéess et aux résult résultats ats scienti scientifiqu fiques es actualisés actualisés à même même d’établir d’ét ablir un environnement environnement pédagogique pédagogique moderne.

Dr. Abdulaziz Ot hman Altwaij lt waijriri Directeur Direct eur General, eneral , ISESC ISESCO Organisation rganisat ion islamique isl amique pour l’E l’ Education, ducati on, les Sciences et la Cult ul t ure, Maroc

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Theodor Niehaus Directeur Direct eur General Festo Didactic id actic GmbH & Co. KG Allemagne ll emagne

© Festo Festo Didactic Didacti c GmbH GmbH & Co. Co. KG• Formation ormati on professionnelle prof essionnelle / Technicien Technicien qualifi quali fiéé en mécatroni mécatronique que

Introduction

La mécatronique est devenue une matière-clé pour beaucoup de produits et processus divers. Les systèmes modernes ont atteint un tel niveau de sophistication qu’il aurait été difficile d’imaginer l’utilisation des méthodes traditionnelles. La mécatronique intègre les domaines classiques de l’ingénierie mécanique, électrique, informatique et de la technologie de l'information [cf Fig.1] pour établir les principes de base d’une méthodologie contemporaine de conception de l’ingénierie. Un secteur de concentration de la mécatronique dans le programme d'études techniques devrait favoriser l' intégration synergique de la mécanique de précision, des commandes électroniques et des systèmes d’intelligence artificielle dans la conception, la mise en marche, l’exploitation, la maintenance et la réparation des produits et des processus "intelligents" . L'importance de la mécatronique ira encore en grandissant en raison de la demande du consommateur, ce qui produira d'excellentes opportunités d'emploi pour les ouvriers, les techniciens et les ingénieurs qualifiés. En conséquence, plusieurs instituts de formation professionnelle et de technologie dans le monde entier ont adopté de nouveaux programmes d'études de mécatronique afin d’ offrir les cours appropriés.

Electromécanique

Génie mécanique Mécanique

Electrotechnique / Electronique

Mécatronique Superviseurs de micro-ordinateurs

CAO/FAO

Informatique

Fig.1: Composants principaux de la mécatronique

6

© Festo Didactic GmbH & Co. KG• Formation professionnelle / Technicien qualifié en mécatronique

Structure d' un système mécatronique

Il est important de préciser qu'un système mécatronique est clos et ' intelligent'. Il a donc besoin de capteurs pour mesurer les valeurs physiques et d’actionneurs pour intervenir sur les grandeurs physiques d'un processus physique/ technique. La question essentielle est comment y intervenir, et cette tâche est effectuée dans un ordinateur par un logiciel. La structure générale d'un système mécatronique est donnée par la fig. 2. De cette structure apparaît clairement le contenu essentiel pour une formation professionnelle.

L’homme

Alarme (optique, acoustique)

Intervention manuelle (urgence) Ordinateurs pour traitement de l’information

Actionneurs (intervention)

Capteurs (mesures)

Processus physiques / techniques

Fig. 2: Structure de principe d'un système mécatronique

Les processus physiques / techniques sont définis en fonction de l' environnement industriel. Il peut s’agir de processus chimiques, électriques, biologiques, etc. Dans le cas présent, il s’agit de processus mécaniques, qui prévalent dans la vie quot idienne. Les exemples en sont les robots, les machines-outils, les équipements automobiles, les dispositifs optiques et médicaux, les équipements de fabrication, les machines d’emballage, les machines à insérer les composants, les appareils électroniques grand public, etc.


7

Formation en mécatronique

Les capteurs mesurent des valeurs physiques comme la température, la pression, les tensions, les distances, etc. et les traitent électroniquement. Les actionneurs conservent ou changent les états du processus et interviennent par des dispositifs comme les commandes électriques, les semi-conducteurs, les commutateurs, les vannes pneumatiques ou hydrauliques, etc. Les ordinateurs sont respectivement des appareils autonomes ou des microprocesseurs à simple puce et des systèmes superviseurs de micro-ordinateurs, qui tournent avec des programmes informatiques sophistiqués. Néanmoins l’homme subsiste. Il est le facteur présentant le plus de risque dans la structure, suivant la Fig. 2, mais demeure nécessaire, car il est le seul élément qui puisse prendre les bonnes décisions dans un état exceptionnel du processus. Les explications ci-dessus démontrent les qualités nécessaires pour les employés travaillant dans le domaine de la mécatronique. Ils ont besoin de connaissances interdisciplinaires sur les matières essentielles dans ce domaine basé sur la théorie exigée dans les disciplines techniques fondamentales afin de fabriquer, assembler, vendre et surtout offrir aux clients un service de haute qualité. Toutefois, ceci inclut également la maintenance et la réparation bien organisée pour une large gamme de produit s et d'équipements mécatroniques à succès. Dans cette perspective, le contenu d'un « cours de mécatronique » sanctionné par un diplôme de technicien qualifié peut être clairement défini comme suit : 1. Des connaissances fondamentales en Mathématiques Physique Génie mécanique et mécanique électrotechnique et électronique Technologie des matériaux • • • • •

Afin de comprendre, assembler et faire marcher les produits mécatroniques, et pour mesurer et agir sur leur rendement. Il est également important d’avoir des connaissances fondamentales en ingénierie informatique, c.-à-d. en programmation avec un langage évolué, et pouvoir faire un bon usage des ordinateurs comme outils très utiles pour résoudre les problèmes techniques. 2. Des connaissances approfondies en Systèmes d'automatique / et de commande Etudes informatiques [Technologies API] Systèmes mécatroniques Technologies de fabrication Maintenance et service • • • • •

Pour pouvoir analyser et évaluer des produits mécatroniques donnés, et afin d’entretenir et réparer les dispositifs et les équipements de façon fiable et rentable.

8


Formation en mécatronique

3. Travail de laboratoire sur différents thèmes relatifs aux 1. Et 2. Il est de la plus haute importance d’effectuer des expériences guidées dans des laboratoires bien équipés pour une formation professionnelle dans le domaine de la mécatronique, afin d’assimiler et d’approfondir les concepts théoriques enseignés et transposer la théorie en des applications axées sur la pratique. Les exposés théoriques seront appuyés par des cours modernes d'enseignement en ligne, d'une manière interactive et didactique.

4. Thèmes spéciaux dans différents domaines de mécatronique [sujets facultatifs]

5. Cours d’intérêt général langues projets sociaux et rapports humains sports etc. • • • •

6. Travail sur le projet final travail en équipe de préférence •


9

Programme pédagogique

1. Bases requises pour l e cours régulier [étudiants]

Les techniciens en mécatronique sont les experts les mieux qualifiés ayant des connaissances approfondies en sciences fondamentales. Ils possèdent la compétence pour résoudre de manière prati que les problèmes techniques et pour assurer ainsi une fonction vitale à l’interface entre la planification et la production. Etudiants

Techniciens qualifiés dans d’autres domaines techniques

Cours régulier

Formation continue

2,5 années de cours théoriques et 0,5 année de travail de projet

0,5 année de modules compacts de 20 h. environ et 4-5 jours chacun et 0,5 année de travail de projet

2 semestres par année 18- 2O semaines par semestre

2 semestres par année 18-20 semaines par semestre

6-8 h. par jour 6h. de sujets de mécatronique 2 h. de cours d’int érêt général

6-8 h. par jour 6-8 h. de sujets de mécatronique

Techniciens qualifiés en mécatronique

Fig. 3 : Conditions générales requises pour la formation professionnelle des étudiants et des techniciens qualifiés dans d'autres domaines techniques

1. Le cours comporte 2,5 années avec un travail de projet addit ionnel de 0,5 année. 2. Une année est divisée en 2 semestres de 18 – 20 semaines chacun. 3. Des exposés et des travaux de laboratoire sont prévus durant 5 jours par semaine de 6 – 8 h par jour; 85 – 90% environ sont des sujets de mécatronique, le reste de 10 – 15% sont des sujets d’i ntérêt général tels que les langues, les projets sociaux, les sports, etc.

10



2. Bases requises pour la Formation continue

Les techniciens qualifiés ayant reçu une formation professionnelle dans différents domaines techniques peuvent poursuivre ou opter pour une Formation continue en mécatronique. Cette formation est profitable aux diplômés qui viennent de finir leur formation professionnelle et veulent augmenter leurs chances de trouver un travail prometteur. D' autre part, elle est recommandée pour les techniciens qualifiés qui sont déjà employés dans différents domaines techniques au sein des entreprises et veulent mettre à jour leurs connaissances dans une technique de pointe, pour augmenter leurs chances de trouver un travail hautement qualifié et donc mieux rémunéré. La condition générale pour cette formation professionnelle est également illustrée en Fig. 3. La durée est de 1 année [2 semestres] comprenant le travail de projet de 0,5 année [18 à 20 semaines environ]. Le cours est bâti en une structure modulaire. Chaque module comporte environ 30 h. et dure 4 à 5 jours, à raison de 6 à 8 h par jour. Il ne comporte pas de cours d’intérêt général. La durée d'un semestre est de 18 à 20 semaines, c.-à-d. qu’un nombre égal de modules est nécessaire pour finir la formation supplémentaire avec le diplôme de technicien qualifié en mécatronique. En outre, la structure modulaire présente un avantage pour les étudiants recevant un certificat pour chaque module suivi avec succès, même lorsqu'ils ne terminent pas complètement le cycle de Formation continue. Munis des certificats pour les modules suivis, les étudiants peuvent se prévaloir d’une qualification supérieure auprès de leurs employeurs.

3. Sujets du cours régulier

L’objectif de ce programme d'études est la formation de la compétence, ce qui revient à allier la théorie à des applications pratiques adéquates, soit au sein de l' Institut de formation professionnelle, soit le cas échéant au sein d’une entreprise. Il est très important que les teneurs des différents modules [domaines d'étude] soient dispensées de manière à aboutir à une qualification professionnelle et à une compétence réelle. Des cours de mathématiques, de sciences naturelles et de langues étrangères [anglais] ainsi que certains aspects de l'économie, de l' écologie et de la sécurit é du travail doivent être dispensés comme partie intégrante du programme.


11


Le programme d'études vise la réalisation des objectifs suivants : Étudiants

•

•

•

•

•

•

• •

appliquer les règles et les directives techniques relatives aux emplois dans les systèmes mécatroniques. effectuer les calculs basiques comportant des grandeurs techniques et opérationnelles et utiliser à cet effet les tables et les formules. prendre en considération les aspects ergonomiques, économiques, écologiques et sociaux dans l’organisation et l’accomplissement du travail. réduire au minimum les effets négatifs et les nuisances du processus opératoire sur l' environnement, en utilisant des matériaux appropriés, en menant des actions responsables et en respectant les instructions de lutte contre la pollution. assurer le bon fonctionnement des équipements et des systèmes en respectant les instructions de maintenance; le souci de qualité permet de suivre les normes de qualité et de trouver les solutions économiquement rentables. mettre au point des procédures bien fondées pour la détection des erreurs et l' élimination des parasites, et tirer les conclusions des diagnostics d’erreurs pour l'élimination des erreurs. utiliser l’ordinateur comme outil de travail. rédiger et assimiler les descriptions, les manuels et toutes autres informations spécifiques à la profession en anglais et les préparer pour le client dans un style compréhensible.

Les tableaux suivants montrent la répartition des horaires et des crédits du 1er au 6ème semestre. Le dernier semestre [6ème] sert de phase axée sur la pratique. S’il n'y a pas suffisamment d' endroits disponibles dans les entreprises appropriées, les travaux de projet sont menés dans les laboratoires de l’Institut professionnel. Un placement en entreprise est profitable tant aux étudiants qu’aux entreprises. Il donne aux deux parties l'occasion de se connaître mutuellement, de trouver les emplois propices ou de recruter la main-d' oeuvre qualifiée en mécatronique. Le contenu du programme pédagogique est articulé sur différents modules suivant le système allemand avec des « domaines d'études ». Les sujets sont tirés de la structure de principe d'un système mécatronique dans la fig. 2. Le nombre total d' heures est de 200 [40 h. par semaine] et les crédits sont de 184 points. Notez que les exposés sont crédités entièrement tandis que les heures de formation pratique [travail de laboratoire] sont créditées en partie. La liste des sujets des ‘matières spéciales en mécatronique’, au module n°13', peut être mise à jour chaque semestre, c.-à-d. que de nouveaux sujets importants peuvent être ajoutés et d' autres enlevés au besoin. Un moyen très efficace de transfert du savoir-faire industriel effectif aux étudiants est l'emploi d’experts qualifiés issus des entreprises comme enseignants affectés à l' Institut de formation professionnelle.

12



N°

Matières

1

2

3

h

cr

h

cr

4

4

2

2

3

3

4

h

cr

2

2

2

2

h

cr

2

2

2

2

3

3

2

2

3

1

3

1

1

Mathématiques

1.1

Mécanique de base

1.2

Conception technique et communication

1.3

Mécanique appliquée

2

Electrotechnique et électronique

2.1

électrotechnique

2.2

Electronique industrielle

2.3

Travail de laboratoire

3

Cours d’informati que

3.1

Cours d’informatique de base

3.2

Cours supérieurs d’informatique

4

Technologie des matériaux

5

Technologie de fabrication

5.1

Processus de fabrication

5.2

Conception Assistée par Ordinateur

5.3


6

Ingénierie informatique appliquée

6.1

Programmation API

6.2

Systèmes et mise en réseau API

7

Technologie des capteurs

7.1

Notions de base en métrologie

7.1.1


7.2

Systèmes appliqués de capteurs

3

3

7.2.1


3

1

8

Technologie des actionneurs

8.1

Pneumatique et hydraulique

3

3

3

3

8.1.1


3

1

3

1

8.2 8.2.1

4

6

4

4

6

4

2

2

3

1

3

3

5

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

1

1

h

6 cr

3

3

2

2

Servocommandes électriques

3

3


3

1

3

1

3

1

3

3

3

2

2

3

1

3

3

3

2

2


H

cr

s e n i a m e s 0 2 e s i r p e r t n e n e t n e m e c a l p u o t e j o r p e d l i a v a r T

13


N°

Matières

1 h

9

Automatique

9.1

Principes de commande

9.2

Systèmes de commande analogiques et numériques

9.3


10

Systèmes mécatroni ques

10.1

Technologie CNCet robotique

10.2

2 cr

h

3 cr

4

5

h

cr

h

cr

3

3

2

2

3

3

1

h

cr

3

3

3

1

3

3

Systèmes Intégrés de production

3

3

10.3


3

1

11

Maintenance des systèmes mécatroniques

11.1

Assemblage et mise en marche

2

2

11.2

2

2

2

h

cr

s e n i a m e s 0 2 : e s i r p e r t n e n e t n e m e c a l p u o / t e j o r p e d l i a v a r T

2

2

Technologie des circuit s

2

2

11.3

Essai et dépannage

4

4

11.4

Compatibilité électromagnéti que CEM

2

2

11.5

Règles et normes de sécurité

2

2

12

Contrôl e de qualité et gestion du coût

2

2

13

Matières spéciales en mécatroni que

14

Cours d’intérêt général

14.1

Langues

4

4

4

4

2

14.2

Cours d’int érêt général

6

6

5

5

6

15

Travail en équipe sur le projet final

16

Total d’heures et de crédits

16.1

Total d’heures

200

16.2

Total de crédits

184

14

2

3

6

2

2

2

2

2

2

2

2

2

6

5

5 10

40

36

40

32

40

36

40

36

40

34

10



On peut présumer que les laboratoires et l' équipement de référence pour les thèmes de base tels que la physique, la mécanique, l’électrotechnique, etc. sont déjà disponibles, au moins en partie. La mise au point et, au besoin, le perfectionnement de nouvelles expériences pratiques sur ces sujets fondamentaux reste l’affaire de l'institut professionnel intéressé. Les appareillages expérimentaux importants pour la formation, qui servent de supports pédagogiques aux cours théoriques, en particulier en mécatronique, comme les cours d’informatique, la technologie des capteurs et des actionneurs, les systèmes mécatroniques, l'automatique, etc. doivent encore être définis, conçus, achetés et mis en œuvre par le corps enseignant avec l’aide de la société fournisseuse. Naturellement cela implique des instructions et des explications écrites, des manuels de formation, etc. à l’intention des étudiants. Les dispositifs, l' équipement, les installations, etc. pour les expériences doivent respecter l' environnement industriel. Il est recommandé de ne pas acquérir de ‘’l’équipement ludique" afin d'éviter les situations de fonctionnement compliquées ou même dangereuses dans tous les cas. Les étudiants professionnels, en particulier dans les semestres supérieurs, doivent s’habituer à l'équipement qu'ils auront à utiliser plus tard en tant que techniciens qualifiés. Avant tout, il est hautement recommandé que les étudiants puissent manipuler, et faire fonctionner par eux-mêmes l'équipement expérimental. Cela signifie que les expériences doivent être conçues de telle manière qu'elles soient bien agencées et pas trop compliquées, afin d'éviter qu'elles soient juste effectuées pour la démonstration. Les systèmes complexes de matériel mécatronique, comme l’équipement industriel géré en réseau, doivent présenter une structure modulaire où chaque module peut être actionné comme unité séparée et indépendante de la totalité de l’appareillage complexe.


15


4. Programme d'étude suivant les modules du chapitre 3

N° 1 Mathématiques

Objectif

Transfert des connaissances, des principes et des méthodes des systèmes mécaniques appliqués en mécatronique. 1.1 Mécanique de base

Contenu

• • • • • •

Statique des corps solides. Systèmes de forces. Résistance des matériaux [loi de Hooke]. Cinétique et cinématique [loi de Newton]. Oscillations. Frottement.

1.2 Conception technique et communication Contenu

• • • • • • •

Conception : représentation normalisée des pièces de machine. Tolérances et ajustage. Dessins techniques. Schémas simples et schémas d'ensemble. Description de la conception et listes des pièces. Plan d’assemblage, éléments de jonction. Outils logiciels.

1.3 Mécanique appliquée Contenu

• • • • • • •

16

Exigences pour les installations techniques. Comportement à long terme des matériaux [relâchement, retardement]. Paramètres d'un système mécatronique. Accouplements à friction, forme de fermeture, matériau de fermeture. Schémas fonctionnels. Signal, substance et flux d’énergie. Aspects écologiques et économiques.



N°2 Electrotechnique et électronique Objectif

Les étudiants ont des connaissances sur l' effet de l' énergie électrique dans des processus techniques limités. Ils connaissent les circuits fondamentaux de l' électrotechnique et comprennent leur mode de fonctionnement. Ils peuvent choisir les moyens de fonctionnement électriques et effectuer les calculs en utilisant des tables et des formules pour la résolution des problèmes. Ils sont conscients des dangers pour les êtres humains et pour l'équipement technique qui peuvent se produire par l’utilisation de l'énergie électrique.

2.1 Electrotechnique Contenu

• • • • • • • •

Courant continu [loi d’Ohm, loi de Kirchhoff]. Champs électriques et magnétiques. Courant alternatif [diagramme de vecteur de phase, etc.]. Courant triphasé. Transformateur. Puissance, énergie, rendement. Composants des circuits de C.C. et de C.A. Semi-conducteurs.

2.2 Electronique industrielle Contenu

• • • • • • • • • •

Electronique de puissance. Circuits microélectroniques. Composants et circuits logiques et numériques. Commande de conjoncteur. Choix des câbles et des fils pour la transmission de l' énergie et de l'information. Installation des modules et des composants du matériel électrique/ électronique. Essai des moyens électriques de fonctionnement. Surtensions et tensions parasites, leurs implications et les contre-mesures. Compatibilité électromagnétique [CEM]. Mesures de sécurité et de protection.

2.3 Travail de laboratoire Contenu

•

Différentes expériences dirigées au Centre de Mécatronique; les exposés sont appuyés par des méthodes modernes d'enseignement en ligne, dans un style interactif et didactique [voir chapitre 6].


17


N°3 Cours d’informatique Objectif

Les étudiants décrivent l' application des systèmes de traitement de données [les ordinateurs], les structures des systèmes en réseau, et les conditions de sécurité qui en découlent. Ils analysent les ordres de fabrication, fournissent des informations opérationnelles, les préparent et les documentent au moyen du logiciel usuel approprié dans l’industrie.

3.1 Cours d’informatique de base Contenu

• • • • • •

Communication avec les systèmes de traitement de données. Programmation en Word, Excel, Visual Basic. Production des documents. Systèmes de fonctionnement. Application des outils logiciels industriels. Configurations matérielles.

3.2 Cours supérieur d’informatique Contenu

• • • • •

18

Mise en œuvre et t est des composants informatiques matériels et logiciels. Topologies des réseaux. Protection et sécurité des données. Commande des processus opérationnels au moyen du traitement de données. Aspects ergonomiques des postes d'ordinateurs.



N°4 Technologie des matériaux Objectif

Contenu

Les étudiants ont connaissance des structures, des caractéristiques, de la production et des champs d’application des matériaux métalliques, organiques, inorganiques et non métalliques. Ils connaissent les matériaux employés en mécatronique, leurs contraintes, leur rendement économique et leur compatibilité écologique. • • • • •

Métaux : déformations, alliages, diagrammes d'état, alliages ferreux et non ferreux. Matériaux de contact; altération des matériaux. Plastique : production et traitement; caractéristiques et domaines d’application. Matériaux magnétiques : structure, caractéristiques et applications. Autres : matériaux composites, céramiques, verres, matériaux semi-conducteurs.

N°5 Technologie de fabri cati on Objectif

Les étudiants connaissent les principales méthodes de fabrication en mécatronique et leur choix technique et économique. Ils apprennent l' application des outils logiciels modernes pour la conception et la production des pièces et des équipements mécatroniques sur les machines à commande numérique par ordinateur (CNC). 5.1 Processus de fabrication

Contenu

• • • • •

Outils de repérage et d’agencement. Découpage manuel et mécanique, morcellement et modelage. Méthodes de découpage des métaux et de fabrication du plastique. méthodes de façonnage [à froid, à chaud]. Assemblage, [boulonnage, soudage, brasage, collage].

5.2 Conception Assistée par Ordinateur Contenu

•

• •

Applications de base des outils logiciels modernes pour la Conception Assistée par Ordinateur [CAO, Auto CAD, etc..]. Conception des composants et des dispositifs mécatroniques. Simulations sur ordinateur.

5.3 Travail de laboratoire Contenu •



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N°6 Ingénierie informatique appli quée Objectif

Les étudiants possèdent l’aptitude nécessaire pour évaluer les domaines d'application de la technologie de la Commande Logique Programmable [API] pour la commande en boucle ouverte. Ils comprennent la structure et les notions de base de la programmation ainsi que la constitution hiérarchique des différents composants mécatroniques mis en réseau sur les bus. Ils peuvent manipuler les systèmes de diagnostic et interpréter les visualisations des processus. Ils connaissent l’implantation des outils logiciels et l’exécution des procédures de test.

6.1 Programmation par API Contenu

• •

• •

• •

• • • • •

Montage et mise en œuvre des mini-régulateurs numériques. Programmation des mini-régulateurs numériques (fonctions ET-, OU-, NON-, de mémoire-, de temporisation et de comptage). Notions de base [configuration matérielle]. Langages de programmation avec CEI 1131 (Commission électrotechnique internationale). Montage et mise en œuvre d'une API. Programmation avec liste d’instructions, diagramme itératif, organigramme de fonctions. Applications de la commande logique. Applications de la commande sérielle. Implantation et essais des logiciels. Détection d’erreurs, analyse des perturbations, documentation des erreurs. Service de réparation et de logiciel.

6.2 Systèmes API et mise en réseau Contenu

• • • • • •

20

Programmation avancée par API [institution des hiérarchies]. Mise en réseau des différents processus de fabrication [interfaces]. Bus [Profibus, Ethernet, ASI, etc.] Paramétrage des bus. Visualisation du processus, systèmes de diagnostic. Télédiagnostic par Internet, GSM, etc.



N°7 Technologie des capteurs Objectif

Les étudiants comprennent l'installation principale des capteurs et de leurs systèmes intégrés. Ils peuvent assembler les chaînes de mesure. Ils sont capables de mesurer les signaux des différents paramètres physiques à l’aide des capteurs appropriés. Ils évaluent les résultats par les procédures d'analyse d’erreurs. Ils installent et règlent les différents modules de capteurs, et peuvent mettre les capteurs en réseau par l’intermédiaire des structures de bus. 7.1 Notions de base en métrologie

Contenu

• • • • •

Notions de base en mesure des grandeurs électriques. Notions de base en mesure des grandeurs mécaniques. Notions de base en mesure des grandeurs optiques, acoustiques et thermiques. Analyse d’erreurs de mesure. Manipulation d'un système de mesure d'acquisition et de traitement de données.

7.1.1 Travail de laboratoire Contenu

•


7.2 Systèmes appliqués de capteurs Contenu

• • • • • •

Signaux et grandeurs dans les systèmes mécatroniques. Systèmes intégrés de capteurs. Contrôles d'erreurs et réglage des capteurs. Capteurs intelligents et miniaturisation. Mise en réseau des capteurs par l'intermédiaire des structures de bus [bus ASI]. Documentation des résultats des mesures.


•

Différentes expériences dirigées au Centre de mécatronique; les exposés sont appuyés par des méthodes modernes d'enseignement en ligne, dans un style interactif et didactique [voir chapitre 6].


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N°8 Technologie des actionneurs Objectif

Les étudiants ont les connaissances nécessaires pour constituer, réparer et évaluer les caractéristiques des actionneurs pour les installations mécatroniques. Ils ont l’aptitude pour choisir, assembler et tester les actionneurs pneumatiques et hydrauliques. Ils comprennent les dispositifs essentiels de fonctionnement des servocommandes. Ils connaissent les méthodes pour produire les énergies d’asservissement nécessaires. Ils appliquent avec sécurité les méthodes de mesure de base et sont conscients des dangers que présente la manipulation de l'équipement électrique, pneumatique et hydraulique. Ils comprennent les descriptions et les manuels des produits. Ils respectent les règles de la sécurité industrielle et de la protection de l'environnement. 8.1 Pneumatique et Hydraulique

Contenu

• • • • • • • • • •

•

Unités d'alimentation pour les systèmes pneumatiques et hydrauliques. Composants pneumatiques. Circuits de base dans les systèmes pneumatiques. Conception et simulation des circuits pneumatiques. Asservissements pneumatiques. Composants et pompes hydrauliques. Circuits de base dans les systèmes hydrauliques. Conception et simulation des circuits hydrauliques. Asservissements hydrauliques. Dangers dans la manipulation des modules d’énergie pneumatique et hydraulique. Aspects économiques, sécurité du travail et protection de l' environnement, méthodes de recyclage.


22

•




8.2 Servocommandes électriques Contenu

• • • • • • • • •

Circuits de base et principes de fonctionnement des commandes électriques. Installation et mise en service des commandes électriques. Notions de base sur les servocommandes. Commandes à C. C. avec convertisseurs commutés. Commandes à C. A. avec convertisseurs de fréquence. Moteur pas à pas. Moteur à C. C. sans balais. Commandes d'alimentation pour les machines et les robots à CNC. Les dangers que présente la manipulation des commandes électriques et mesures de protection.


•



23


N°9 Automatique Objectif

Les étudiants peuvent décrire les structures des pièces d’un système mécatronique par des schémas fonctionnels et des plans techniques. Ils connaissent les possibilités de réalisation des mouvements linéaires et rotatifs au moyen de composants électriques, pneumatiques et hydrauliques, et peuvent en outre mettre leurs connaissances en pratique dans la commande en boucle ouverte et fermée pour agir sur la direction du mouvement. Ils connaissent le fonctionnement stable et la détection d'erreurs dans les composants asservis. Ils connaissent les méthodes essentielles d'installation d’une commande analogique et numérique. 9.1 Principes des commandes

Contenu

• • • •

Caractéristiques des commandes à rétroaction [composants principaux]. Commande en boucle ouverte et boucle fermée, schémas fonctionnels. Stabilité, précision, erreur d' état d' équilibre. Représentations graphiques des ordres pour la commande en boucle ouverte et fermée.

9.2 Systèmes de commande analogique et numérique Contenu

• • • • •

Notions de base des amplificateurs opérationnels. Applications de commandes analogiques [régulateur de P -, PI -, de PID-] Notions de base des commandes numériques [structure de principe]. Convertisseurs analogiques/ numériques. Détection et correction des erreurs.

9.3 Travail de laboratoire Contenu

24

•




N°10 Systèmes mécatroniques Objectif

Les étudiants décrivent la structure et les caractéristiques du signal d'un système mécatronique qui consiste en plusieurs composants secondaires. Ils analysent l' influence des conditions variables de fonctionnement sur la séquence du processus. Ils détectent les erreurs par la recherche de signaux aux interfaces et éliminent les erreurs. Ils peuvent appliquer les méthodes de programmation. 10.1 Technologie à CNCet robotique

Contenu

• • • • • • • • • • •

Processus de position, degrés de libertés. Procédures de test et de mesure déterminant les positions. Pignons et accouplements. Notions de base en technologie CNC. Programmation et manipulation des machines à CNC. La communication en machines à CNC. Notions de base de robotique. Aire de travail. Programmation des robots [séminaire]. Applications du manipulateur. Mesures de sûreté et de protection.

10.2 Systèmes intégrés de production Contenu

•

• • • • •

Installation et intégration des différentes cellules de production et leur synchronisation. Analyse des séquences de producti on. Hiérarchies et structures modulaires. Programmation avec des outils logiciels. Mise en réseau avec les bus de champs. Détection des erreurs et documentation.


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N°11 Maintenance des systèmes mécatroniques Objectif

Les étudiants sont capables d’installer, d’assembler et de démonter les parties importantes d’un équipement et/ ou des équipements mécatroniques complets. Ils sont aptes à comprendre l'interaction entre différents composants, à faire tourner et à installer des équipements complexes. Ils testent et corrigent les progiciels et réparent ou remplacent avec efficacité les composants matériels. Ils peuvent analyser la fonction et le rendement des circuits analogiques et numériques simples. L'impact des champs électromagnétiques sur les dispositifs électroniques et les composants de la technologie de l' information sont bien assimilés. 11.1 Montage et mise en service

Contenu

•

• • • • • •

• • • •

Préparation des appareils, de l'équipement, des composants et des matériaux pour le montage. Moyens de transport, treuils de levage et accessoires de montage. Mesures de sécurit é et leurs contrôles. Opérations de réglage. Tolérances de forme et de positions. Conception, modification ou remplacement des composants. Vérification du fonctionnement et du comportement des composants mécaniques, électriques, et des logiciels en vue de la mise en service. Evacuation et recyclage des déchets pendant le démontage. Montage et mise en service d’un appareillage mécatronique de production Montage et mise en service d’un appareillage à CNC. Montage et mise en service d’un système robot.

11.2 Technologie des circuits Contenu

•

• • •

26

Conception des schémas des circuits électriques / électroniques avec les outils logiciels actuels. Détection des erreurs dans les circuits analogiques et numériques. Réparation et remplacement des pièces défectueuses. Mesures de protection et de sécurité.



11.3 Essai et dépannage Contenu

•

• • • • • • • • •

Préparation et mise en œuvre des listes de vérification d’essai de fonctionnement. Conception des stratégies pour le dépannage et la mise au point. Définition des causes typiques d'erreurs. Méthodes de détection d’erreurs dans les circuits pneumatiques et hydrauliques. Analyse des perturbations. Documentation des erreurs. Télédiagnostic. Dépannage d’un appareillage mécatronique de production. Dépannage d’une machine à CNC. Dépannage d’un robot.

11.4 Compatibilité électromagnétique [CEM] Contenu

• • • •

Impacts CEM sur les composants mécatroniques. Tests et mesures CEM [méthodes de tests]. Réduction des parasites. Méthodes de protection.

11.5 Règles et normes de sécurité Contenu

• •

•

• •

Causes des surtensions et des perturbations de tension, contre-mesures. Méthodes de test de sécurité et règles de sécurité dans les laboratoires et les départements industriels. Normes de sécurité dans les installations mécaniques, électriques, pneumatiques et hydrauliques. Normes interdisciplinaires. Normes pour les mesures de protection.


27


N°12 Contrôle de la qualité et gestion des dépenses Objectif

Contenu

Les étudiants connaissent les paramètres essentiels agissant sur un contrôle efficace de la qualité. Ils comprennent les différentes structures des projets mécatroniques, des méthodes du contrôle de leur qualité et des causes principales des dépenses. • • • • •

• • •

Pollution, fatigue, usure, rupture et leurs impacts. Fiabilité du système. Méthodes pour vérifier les dispositifs de sécurité. Normes de qualité ISO 9000/ 9001. Garantie de qualité et gestion de la qualité dans les séquences de fonctionnement. Types de dépenses et postes de dépenses. Planning du temps et surveillance du calendrier. Documentation.

N°13 Mati ères spéciales en mécatronique Objectif

Contenu

Les étudiants peuvent choisir dans un catalogue de modules soit 1 module de 4 crédits ou 2 modules de 2 crédits chacun. Il est également possible de choisir un module théorique de 2 crédits avec un travail de laboratoire de 2 crédits. La somme du crédit est toujours de 4 points. Le libre choix des modules est séduisant pour les étudiants parce que cela satisfait leurs différents intérêts d’une manière particulière. En outre, les modules peuvent être changés, ou de nouveaux peuvent être ajoutés pour se tenir facilement à jour des technologies nouvelles en mécatronique. • • •

•

• • • •

28

Automatique en travail de laboratoire. Bus en travail de laboratoire. Formation en API dans une installation de production modulaire [travail de laboratoire]. Mise en service et maintenance avancée des systèmes mécatroniques [travail de laboratoire]. Bases de données. Outils de visualisation du processus. Microcommandes. . ..



N°14 Cours d’intérêt général Objectif

La formation des étudiants professionnels doit aussi comprendre des modules non techniques, qui sont, outre les langues [Anglais], les domaines des affaires, de la gestion et des études sociales. La décision au sujet du nombre d' heures et de sa distribution relève de la compétence de l'Institut professionnel.

N°15 Travail en équipe sur le projet final Objectif

Objectif

Les étudiants ont l’aptitude nécessaire pour réaliser un projet typique d’une portée limitée, en grande partie d’une façon autonome, dans le domaine mécatronique. Ils travaillent en équipe avec une distribution claire des tâches. Une équipe se compose de 4 étudiants. Ils apprennent au cours de leur projet à exposer et à étayer les solutions, les erreurs et les résultats constructifs de façon systématique. Le langage de communication est principalement l'Anglais américain. • • • • • • • • • • • • • •

Définition de projet et conception des différents composants. Listes des pièces, spécifications. Achat [virtuel] des composants. Gestion des dépenses. Assemblage. Interfaçage. Mise en marche. Essais logiciels et matériels. Synchronisation des différents modules. Mesures de dépannage. Normes de sécurité et de protection. Documentation. Manuels et instructions de fonctionnement. Livraison au client [virtuel].


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5. Modules de Formation continue

Bien que les modules simples soient dans une large mesure indépendants, il est recommandé de suivre les modules dans l' ordre donné. Cela est de nature à assurer qu'il n'y a aucune lacune essentielle de connaissance ou d'expérience pour aborder un nouveau module. En outre, certains thèmes mécatroniques comportent deux modules en raison de la densité du contenu. Les exercices, les expériences pratiques, les cours d’enseignement en ligne et le travail de projet sont effectués dans les laboratoires, comme cela est défini au chapitre 6. Les techniciens expérimentés peuvent prendre les modules simples à leur convenance pour approfondir leur savoir-faire professionnel dans des domaines techniques particuliers. Ils reçoivent des certificats s'ils suivent les modules avec succès. Tous les différents modules ont une durée de 4 à 5 jours chacun. Ils peuvent être proposés de façon très flexible comme cours de jour ou comme cours du soir, ou même être fragmentés comme cours de fin de semaine. Les modules suivants sont importants pour le domaine mécatronique :

Module 1: Électrotechnique I

• • •

Travaux pratiques

• • • • •

Module 2: Électrotechnique II

• • •

Travaux pratiques

• • • • •

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Notions de base sur le C. C. Calcul des circuits de C. C. [loi d’Ohm, loi de Kirchhoff, etc..]. Impacts chimique et thermique des courants électriques. Champs électriques. Champs magnétiques. Puissance, énergie, rendement. Mesures de sécurité, équipement de protection. Composants [résistance, inductance, condensateur].

Notions de base sur le C. A. Calcul des circuit s du C. A. [diagramme de vecteur de phase, etc.]. Courants triphasés. Puissance, énergie, rendement. Champs magnétiques [champs alternatifs, tournants]. Transformateurs. Grandeurs non sinusoïdales. Redresseur.



Module 3: Mécanique et matériaux

• • • •

Travaux pratiques

• • • • • • • •

Module 4: Technologie des capteurs

• • •

Travaux pratiques

• • • • • •

Module 5: Technologie des actionneurs

• • •

Travaux pratiques

•

•

• •

Conception. Représentation normalisée des pièces de machine. Tolérances et ajustages. Schémas techniques. Outils logiciels CAO, AutoCAD, etc. Listes des pièces. Cinématique et cinétique. Oscillations. Résistance des matériaux [analyse des contraintes des pièces de machine]. Métaux : déformation et dommages; diagramme d'état; alliages. Plastique : production et traitement. Céramique, matériaux semi-conducteurs.

Physique des capteurs [capteurs optiques, acoustiques, tactiles]. Capteurs électriques, magnétiques, chimiques. Sensation des grandeurs électriques et mécaniques. Technologie des systèmes de capteurs. Mesure des signaux, amplification. Évaluation d’erreurs. Les capteurs dans les applications industrielles. Systèmes intégrés de capteurs, miniaturisation [capteurs intelligents]. Mise en réseau des systèmes de capteurs par l'intermédiaire des structures de bus.

Grandeurs pneumati ques : pression, forces, rendement, etc. Alimentation en air comprimé (production, distribution, réseaux d’air comprimé). Schémas des circuits (subdivisions, numérotation, symboles des circuits). Vannes (conceptions, vannes régulatrices directionnelles, clapets anti-retour, soupapes de pression, vannes régulatrices de débit, manifolds de vannes, éléments logiques). Organes d’entraînement (applications, actionneurs linéaires, actionneurs rotatifs). Réduction de bruit. Vannes à commande électromagnétique.


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• • •

• • •

•

• •

Module 6: Technologie des actionneurs II

• • • •

Travaux pratiques

• • •

Module 7: Electronique industri elle I

• • •

Travaux pratiques

• • •

• • • • • •

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Grandeurs hydrauliques : pression, forces, rendement, etc. Système hydraulique. Conception des systèmes (composants, principes de fonctionnement, conduites, dimensionnement). Bloc d’alimentation hydraulique (pompe, filtre, préparation). Organes d’entraînement (cylindres, moteurs). Vannes (caractéristiques de conception, vannes régulatrices directionnelles, clapets anti-retour, soupapes de pression, vannes régulatrices de débit). Schémas des circuits (classification, numérotation, désignation des orifices, symboles des circuits). Assemblage et connexions des circuits pneumatiques et hydrauliques. Techniques de mesure.

Servocommandes électriques. Notions de base sur les servocommandes C.C./ C. A. Moteur à induction. Moteur synchrone à excitation par aimant permanent. Moteur pas à pas. Moteur à C. C. sans balais. Commandes d'alimentation pour machines-outils.

Electronique analogique. Composants passifs et actifs. Composants semi-conducteurs. Caractéristiques électriques et thermiques. Amplificateurs opérationnels. Analyse des circuits. Electronique numérique. Circuits logiques de base. Encodeur, décodeur. Convertisseurs numérique/ analogique et analogique/ numérique. Circuits séquentiels. Conception des circuits.



Module 8: Electronique industrielle II

• • •

Travaux pratiques

• • • •

• • • •

Module 9: Automatique

• • •

Travaux pratiques

•

• • • • • • •

• • • •

Module 10: Ingénierie informatique I

• • •

Travaux pratiques

• • • • • •

Electronique de puissance. Composants semi-conducteurs et leurs caractéristiques. Convertisseurs [ponts]. Applications avec les commandes électriques. Installation. Choix des câbles et des fils pour la transmission de l' énergie et de l'information. Installation des modules et des composants des matériels électriques/ électroniques. Test des moyens électriques de fonctionnement. Surtensions et tensions parasites, leurs implications et les contre-mesures. Compatibilité électromagnétique [CEM]. Mesures de sécurité et de protection.

Technologie et automatique. Histoire de l’automatique. Technologie et société. Notions de base en automatique. Commandes analogiques. Notions de base des commandes en boucle ouvert e et fermée. Éléments de la boucle de commande. Commandes [P, PI, PID]. Structures en boucle fermée. Stabilité et précision. Point de consigne et contrôle des perturbations. Commandes numéri ques. Éléments de la boucle de commande. Microcommandes [structure]. Stabilité et précision.

Architecture et fonctionnement d'un système de traitement de données. Composants d’un PC. Systèmes d’exploitation. Configurations matérielles et logicielles. Installation et application des outils logiciels [Word, Excel, etc.]. Conception et services des pages Web. Gestion d'Internet. Programmation dans un langage plus évolué. Tests de logiciel.


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Module 11: Ingénierie informatique II

• • •

Travaux pratiques

• • •

• • •

• • • •

Module 12: Programmation API I

•

• • • • • • •

Module 13: Programmation API II

• • • • • • • • • •

34

Microprocesseurs. Architecture de base. Composants périphériques. Programmation en assembleur. Routines d’essai et de débogage. Notions de base sur les micro-ordinateurs et les superviseurs de microordinateurs. Commandes logi ques programmables [mini -régulateurs numériques, API] Montage et mise en œuvre des mini-régulateurs numériques. Programmation des mini-régulateurs numérique (fonctions ET-, OU-, NON-, de mémoire-, de temporisation et de comptage). Architecture d'un système de API; CPU. Installation des composants matériels et logiciels. Tests de logiciel. Cycles de fonctionnement. Langages de programmation [liste d’instructions, plan logique, diagramme en échelle]. Systèmes de commande en boucle ouvert e. Programmation structurée. Commandes logiques. Applications des commandes logiques. Commandes séquentielles. Applications des commandes séquentielles. Procédures de test du logiciel.

Communication de données. Mise en réseau; structures hiérarchiques. Systèmes de bus de champs. Structures de base des réseaux locaux [LAN]. Technologie Profibus. Technologie Int erbus S. Technologie du bus ASI. Technologie Ethernet industrielle. Montage, mise en service et configuration des bus. Applications industrielles [commandes électriques, etc.].



Module 14: Programmation API III

• • • • • • • • •

Module 15: Technologie de fabrication

• • •

Travaux pratiques

• • •

• • • •

Module 16: Systèmes mécatroniques I

• • •

Travaux pratiques

• • • • • • • • • • •

Programmation graphique. Applications. Fonctionnement et surveillance. Visualisation du processus [WinCC, InTouch]. Détection d’erreurs, analyse des perturbations, documentation des erreurs. Réparation du matériel et conseil en informatique. Communication par l'intermédiaire d'Internet. Télématique et télé service. Formation par projets de travail.

Outils de repérage et d’agencement. Découpage manuel et mécanique, morcellement et modelage. Méthodes de découpage des métaux et de fabrication des matières plastiques. Méthodes de modelage [à froid, à chaud]. Accouplement [boulonnage, soudage, brasage, collage]. Applications de base des outils logiciels modernes pour la Conception Assistée par Ordinateur [CAO, Auto CAO, etc.]. Conception des composants et des dispositifs mécatroniques. Simulations sur ordinateur. Traitement au laser. Traitement des matières plastiques.

Notions de base en mécatronique. Organisation de la production – Planification des projets. Acquisition de l’information. Interprétation des schémas de circuit pneumatiques, hydrauliques et électriques. Implantation du logiciel. Mise en service des composants matériels. Etalonnage des unités de capteurs. Branchement des unités de traitement des signaux. Interfaçage des composants matériels et logiciels. Réglage des unités de régulation. Intégration d’un système de visualisation de processus. Recherche des erreurs et des perturbations. Tests des matériels et des logiciels. Fabrication des produits simples [tournage, fraisage, forage, etc.].


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Module 17: Systèmes mécatroniques II

• • •

Travaux pratiques

• • • • • • • • • • •

Module 18: Maint enance et assurance qualité

• • • • • • • • • • •

• •

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Notions de base en robotique. Installation des robots industriels et des manipulateurs. Degré de libertés et aire de travail. Introduction à la commande de robots. Implantation des logiciels. Mise en œuvre des composants matériels. Etalonnage des unités de capteurs. Branchement des unités de traitement des signaux. Interfaçage des composants matériels et logiciels. Réglage des unités de commande. Programmation et mise en service des robots [méthodes en séminaire]. Intégration d'une unité de traitement d'image. Influence des erreurs et des parasites sur la précision de la position. Procédures des essais de fonctionnement et de dépannage.

Interprétation des protocoles de mise en service. Documentation des erreurs, protocoles de maintenance corrective. Méthodes de test et de mesure [compatibilité électromagnétique CEM]. Dépannage, procédures de débogage. Analyse des erreurs, correction des erreurs, élimination des défauts. Maintenance préventive. Méthodes d'inspection et d'essai pour l'usure, la fatigue et la pollution. Calendrier de maintenance, procédures de diagnostic, systèmes de maintenance Télé service [Internet, GSM]. Élaboration de la documentation pour les modifications et les remplacements. Gestion de la qualité suivant la norme ISO 9000 – 9004: méthodes d’assurance qualité, planification de qualité, vérifications de qualité, contrôle de qualité. Détection systématique des causes d'erreurs et des défauts de qualité. Élimination et documentation des défauts de qualité.



Réalisation d’un système complet de production modulaire [MPS] de FESTO. Module 19: Travail de projet en équipe Conception et planification de l’installation. [max. 4 personnes par Achat [virtuel] des différents composants, des unités de capteurs et d’actionneurs, équipe] des pièces de machine, des dispositifs, des composants électriques, des unités de API et de commande, etc. Assemblage. Mise en service. Interfaçage. Implantations des logiciels. Etalonnage et réglages. Vérifications standard. Opérations d'essai. Dépannage, homologation CEM. Documentation. Instructions de service et de maintenance. Règles de sécurit é. Gestion des dépenses. Livraison au client [virtuel]. Démontage et emballage pour l' expédition. • •

• • • • • • • • • • • • • •

6. Laboratoires et équipement pour le cours régulier

Les laboratoires nécessaires pour soutenir les exposés théoriques de la mécatronique découlent des différents sujets dans le programme d'études [voir le tableau ci-dessus] du cours régulier et des modules de Formation continue, c.-à-d. de leurs contenus programmés. Un enseignement et une instruction efficaces en mécatronique exigent les conditions préalables suivantes : • • • •

Matériel didactique [programmes d'études]. Equipement technique adéquat. Matériel d' étude [livres, manuscrits, instructions pour les expériences]. Solutions pour 'la formation des formateurs'.

Cinq laboratoires sont liés entre eux pour former un centre complet de mécatronique. Ces laboratoires sont : • • • • •

Travail du métal et not ions fondamentales d’électricité. Automatique industrielle et technologie de maintenance. Multimédia. Technologie CNC. CIM/ FMS.


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Ils sont équipés de la technologie de pointe et sont recommandés car représentant le fruit de plus de 40 ans d'expérience de Festo Didactic dans la formation professionnelle à travers le monde. L'équipement est axé sur la pratique et permet la définition de plusieurs expériences diverses avec un lien étroit avec les applications industrielles et les exigences de la demande. Les aspects de la sécurité en particulier sont, bien entendu, pris en considération. Les expériences pratiques et les cours didactiques d’enseignement en ligne soutiennent les exposés théoriques [voir le tableau ci-dessus] d'une manière unique et ils sont très importants dans une formation technique comme la mécatronique. Le nombre d'expériences, et donc la quantité d' équipement sont fonctions du nombre d'étudiants. On présume qu’une classe comprend 32 étudiants. Si on présume encore qu'un groupe de 4 étudiants est impliqué dans une expérience, 8 expériences [de préférence différentes !] doivent donc être réalisées simultanément pour la classe complète au cours d’une séance. En général, il est certainement possible de diviser la classe en deux groupes principaux de 16 étudiants. Dans ce cas, 16 étudiants seulement effectuent les expériences en même temps, et ainsi 4 expériences [de préférence différentes !] doivent être proposées pour le sujet particulier de mécatronique en une séance. La liste de la page 38 plus loin montre la constitution des laboratoires avec l'équipement de pointe qui convient parfaitement aux conditions industrielles requises pour une Formation continue qualifiée en mécatronique. Les quantités d'équipements, de systèmes de formation, de dispositifs, etc. doivent être adaptées aux budgets disponibles. Les fournisseurs locaux pourraient être sollicités. Cela concerne l'équipement de classe comme l’alimentation électrique, les postes de travail, les espaces de stockage, etc., l’équipement de traitement simple du métal comme les outils de perçage, de meulage, etc., et le matériel informatique [matériels, logiciels]. Chacun des cinq laboratoires est lié à un Centre de Mécatronique. Remarques

38

Il n'est pas nécessaire de fournir des salles séparées pour chaque laboratoire. Certains équipements peuvent être concentrés dans une salle, par exemple ceux devant servir pour les expériences d'électrotechnique et d’informatique ou des servocommandes pneumatiques et électriques, etc.



7. Conditions d’admission

Les étudiants qui entrent au cours régulier de formation professionnelle ont suivi un enseignement de 12 années d'école. En raison de la formation professionnelle astreignante dans le domaine de la mécatronique, seule les candidats menus de diplômes scolaires supérieurs à la moyenne devraient être admis. Les techniciens qualifiés ayant une expérience dans l'industrie et qui veulent accéder à la filière de la Formation continue doivent être soigneusement interviewés pour s’assurer de leur profil de qualification [attestations de leurs employeurs, etc.]. Il est recommandé d'effectuer des examens d'admission dans les deux cas, dans les matières fondamentales comme les mathématiques, la physique, la logique, etc.

8. Examens sur ces matières

La notation des matières dans les examens écrits du cours régulier [voir le tableau ci-dessus] est obligatoire. La notation des modules dans la Formation continue, avec un examen oral et un écrit pour chaque module, est obligatoire. Le déroulement et la durée des examens ainsi que les autres aspects y afférents obéissent aux règlements en vigueur dans chaque pays.


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Proposition d'équipement pour un centre de mécatronique

L'équipement suivant proposé pour les laboratoires • • • • •

Travail des métaux et notions fondamentales d’électricité Automatique industrielle et technologie de maintenance Multimédia Technologie CNC CIM/ FMS

est conçu pour 16 étudiants, du niveau professionnel.

Travail des métaux et notions de base d’électricité

•

• • • • • • • • •

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Équipements de salle de classe comprenant : – Alimentation électrique centrale – Poste de travail de l’instructeur – Postes de travail en électrotechnique pour 8 étudiants – Alimentations électriques – Postes de travail pour 8 étudiants en métallurgie – Espaces de stockage 8 systèmes de formation en " Installation électrique" 4 systèmes de formation en " Mesure de la sécurité électrique" 4 systèmes de formation en " Modèle de réseau secteur" Jeu d’équipement " limage" pour 8 utilisateurs Jeu d’équipement " perçage" Jeu d’équipement " meulage" Jeu d’équipement " travail du métal en feuilles" Jeu d’équipement " soudage et brasage" Jeu d’équipement " soudage au chalumeau de brasage"


Proposition d' équipement pour un centre de mécatronique

Automatique industrielle et technologie de maintenance

•

●

•

• • • • •

Équipements de salle de classe comprenant : – Réseau électrique central – Poste de travail de l’instructeur – Postes de travail pour 16 étudiants – Alimentations électriques – Espaces de stockage Notions de base sur les appareils électriques (4) – Banc d'essai machine (4) – Machines à C. C. (1) – Machines à C. A. + transformateurs (1) – Machines asynchrones (1) – Machines synchrones (1) L'électronique de puissance, technologie d' entraînement, contrôle automatique (8) – Convertisseurs Line com. (4) – Convertisseurs Self com. (4) – Commande automatique avec contacteurs (4) Notions de base d’automatique avec API (4) Technologie des capteurs et AS-I (4) Système de panneau de l’ingénierie pneumatique (2) Système de panneau de l’ingénierie hydraulique (2) Systèmes mobiles de production (4 différents)


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Multimédia

•

• •

• • •

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Équipements de salle de classe comprenant : – Alimentation électrique centrale – Poste de travail de l’instructeur – Postes de travail pour 24 étudiants – Espaces de stockage Ordinateurs pour 24 étudiants, ordinateur de l’instructeur, serveur, installation 12 kits "laboratoire de bureau" comprenant chacun : – 3 cours d'électrotechnique (3 x 12) – 3 cours de machines électriques (3 x 12) – Machines à C. C. – Machine triphasée – Moteurs synchrones à bagues – 8 cours d'électronique (4 x 8) – 4 cours de technologie numérique (4 x 8) – 1 cours de microprocesseurs (4) – 3 cours de microcontrôleurs (3 x 4) – 1 cours d’électronique de puissance (1 x 4) – 2 cours sur les systèmes en boucle fermée (2 x 4) – Fibres optiques – Câbles à 4 conducteurs 24 kit s de formateurs en ligne avec 50 cours différents Système de gestion de l' apprentissage, formation Logiciel de formation Multimédia ‘’Tournage et Fraisage’’ sur la base de 12 étudiants + 1 instructeur



Technologie CNC

•

•

•

CIM/ FMS

•

• • • • •

Équipements de salle de classe comprenant : – Alimentation électrique centrale – Poste de travail de l’instructeur – Rétroprojecteur – Postes de travail pour 16 étudiants – Tableau blanc – Espaces de stockage Equipement à CNCcomprenant – 1 TURN à CNC de bureau – 1 MILL à CNC de bureau – 1 TURN à CNC de taille industrielle – 1 MILL à CNCde taille industrielle – Logiciel Matériel informatique – Ordinateur de l’instructeur – 1 vidéo projecteur – 2 ordinateurs d'étudiants – Réseau, Installation Équipements de salle de classe comprenant : – Réseau électrique central – Poste de travail de l’instructeur – Rétroprojecteur – Postes de travail pour 16 étudiants – Tableau blanc – Espaces de stockage Sous-système FMS Contrôle CIM Logiciel Formation Matériel informatique – Ordinateur de l’instructeur – 1 vidéo projecteur – 16 ordinateurs d'étudiants – Réseau, installation – Espaces de stockage

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Partie-1-Mecatronique

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