Acquisition de systèmes pédagogiques pour la section sti2D du Lycée Mireille Grenet








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date de publication06.12.2016
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Acquisition de systèmes pédagogiques pour la section STI2D du Lycée Mireille Grenet
CAHIER DES CHARGES

LOTS 1 à 7

Consultation en procédure adaptée en application

de l’article 28 du Code des marchés publics


ACQUISITION DE SYSTEMES PEDAGOGIQUES POUR LA SECTION STI2D


1- Objet du marché :

Dans le cadre de la mise à niveau du parc technologique, le Lycée Mireille GRENET souhaite procéder à l’acquisition de systèmes pédagogiques pour la préparation au Bac STI2D :
- Machine de prototypage rapide de type « IMPRIMANTE 3D » (lot 1) ;
- Un équipement pour banc didactique de résistance des matériaux (lot 2) ;
- un kit de projet de conception multidisciplinaire à dominante SIN (lot 3) ;
- un compacteur solaire communicant didactique (lot 4) ;
- un robot entraineur de tennis de table didactique (lot 5) ;
- un robot humanoïde autonome et programmable (lot 6) ;
- un matériel de simulation du comportement vibratoire des structures légères (lot 7).

 LOT 1 : Machine de prototypage rapide de type « IMPRIMANTE 3D »
CAHIER DES CHARGES
Objectif de la machine :

Réalisation rapide et dans des conditions de bureau d’études d’un modèle physique d’une pièce conçue en CAO ou numérisée en 3D.

Caractéristiques demandées :
- dimension maximum de la machine : possibilité d’être installée dans une
salle ordinaire (passage 0,90 m hauteur 2,00 m).
- taille de la pièce réalisée (x,y,z) : 150 x 200 x 150 mm minimum.
- précision minimum : +/- 0,2 mm sur les plus grandes dimensions de pièces réalisables par la machine en une fois
- matériau : matière plastique « bonne matière » type ABS, produite par extrusion thermoplastique de type FDM (dépôt de filament en fusion par ajout de matière), manipulable par les élèves sans traitement particulier.
- Chambre de fabrication hermétiquement fermée et thermo-régulée permettant
une qualité optimale pour la fabrication des pièces.
- Réalisation automatique du modèle en mode plein ou allégé type nid d’abeille pour diminuer les couts de fabrication.
- Auto Chargement des matériaux.
- alimentation électrique : 200/240 VAC, 50/60 Hz.
- format fichier : au moins « stl ».
- possibilité de pilotage via un réseau informatique.
- le procédé doit permettre de réaliser n’importe quelle forme de pièce.
- si la technologie employée nécessite un support temporaire, celui-ci doit être réalisé de manière automatique par le logiciel pilotant la machine et pourra être retiré automatiquement par solubilisation, dans un dispositif autonome avec évacuation directe sur le réseau d’eaux usées.
- Le dispositif nécessaire pour ce retrait automatique devra être fourni. Le retrait du support soluble devra être entièrement automatisé et sécurisé. 


- la machine devra être garantie 1 an, livrée, installée et incluant la formation aux utilisateurs. La garantie inclura toutes les pièces sans limite d’utilisation.
Cette garantie complète devra pouvoir être reconduite au moins 5 ans.
LOT 2 : Equipement pour banc didactique de résistance des matériaux.
CAHIER DES CHARGES
A-1 : Fonctions globales du système

Le banc proposé est une maquette didactique permettant une approche pédagogique des connaissances de résistance des matériaux et de calcul des structures.
Le banc devra permettre l’application de sollicitations contrôlées sur des structures simples (poutre) ou complexes (portique), de dimensionner et d’étudier les contraintes et déformations dans une structure et les réactions aux liaisons.
Le produit pourra être utilisé en transversal sur plusieurs sections (voir exploitations pédagogiques)
A-2 : Caractéristiques techniques :
Banc didactique de résistance des matériaux

Modularité : L’interface mécanique devra permettre de brider des structures sur des glissières horizontales et verticales pour appliquer des efforts contrôlés. La possibilité de pouvoir exercer des efforts avec 2 vérins : un horizontal et l’autre vertical, en simultané et indépendamment. Différents appuis et liaisons devront être possibles.

Traverse réglable en hauteur avec blocage par goupilles hauteur mini 100mm, maxi

800mm (sous capteur)

Une interface graphique doit permettre l’acquisition et la saisie des relevés.

L’espace de travail doit être modulaire, des appuis, des actionneurs et des capteurs de déplacement seront interchangeables et amovibles.
La charge appliquée devra être de 1kN et la plage de mesure de 0,01 à 1kN.
Le banc doit avoir un meuble de rangement avec verrouillage par clefs, le tout monté sur roulettes.
Hauteur de la chambre d’essais mini 1500mm

Largeur de la chambre d’essais mini 900mm

Poids maxi 400kg.
A-3 : Acquisition :

Les actionneurs et capteurs seront « plug and play », reliés via USB à l’unité de pilotage.

Les actionneurs sont pilotés en force ou déplacement à l’aide d’un logiciel de pilotage

Les mesures de forces, moments, déformation doivent être possibles.

Une exploitation des saisies et des résultats sous formes numériques doit être permise à l’aide d’un logiciel avec une possibilité de modification.
B – Exploitations pédagogiques :

Toutes les documentations techniques en français seront fournies :

- Documentation technique originale du banc (fonctionnement, maintenance…)

Les possibilités d’études sont les suivantes :
- Poutre en flexion simple ou composée sur plusieurs appuis.

- Poutre en traction ou compression.

- Etude de portique ou potence.

- Etude des sollicitations composées.

- Activités pédagogiques fournies :
Au moins 5 études de cas STI 2D comprenant des activités élèves, des fiches guides pour les enseignants, tous les corrigés des TP et TD orientés.
C- Options :

Il pourra être proposé en option plusieurs accessoires compatibles sur le banc d'essai tels que :

Capteur de déplacement

Appui simple avec capteur de force

Maquettes : bois, treillis

Appui de charge répartie

Garantie : Une garantie d'un an pièces et main d'œuvre est demandée.
 LOT 3 : Kit de projet de conception multidisciplinaire à dominante SIN
CAHIER DES CHARGES
Le lot comprend:

- 6 kits « fonction-projet » permettant le développement des fonctions du Robot Pompiers dans le cadre de mini-projets menés par plusieurs élèves ou groupes d’élèves.

- 1 kit Robot Pompiers permettant de concevoir et assembler la version finale du robot

- Les activités pédagogiques (TP et Projets), Plans mécaniques, Schémas électroniques et

Programmes des microcontrôleurs, microprocesseur ARM9 et PC
 Détail des 6 Kits:

- Kit n°1 Faire déplacer le robot:

            * Mini-châssis

            * Carte microcontrôleur Arduino

            * Deux types de cartes moteurs (Pilotages différents)

            * Potentiomètre

            * Pile 9V avec support

 

- Kit n°2 Se diriger suivant une ligne:

            * Mini-châssis

            * Carte microcontrôleur Arduino

            * Carte moteur

            * Carte d’interface capteurs

            * Capteurs de suivi de ligne (x3) avec pièces d’adaptation mécanique sur mini-châssis

            * Potentiomètre

            * Pile 9V avec support

 

- Kit n°3 Détecter les obstacles:

            * Mini-châssis

            * Carte microcontrôleur Arduino

            * Carte moteur

            * Carte d’interface capteurs

            * Capteur ultrasonore (x1) et mini-bumpers (x2) avec pièces d’adaptation mécanique sur mini-châssis

            * Potentiomètre

            * Bouton poussoir

            * Pile 9V avec support

 

- Kit n°4 Localiser le foyer de l’incendie:

            * Mini-châssis

            * Carte microcontrôleur Arduino

            * Carte moteur

            * Carte d’interface capteurs

 * Capteurs de température CTN (x2) avec pièces d’adaptation mécanique sur mini-châssis

            * Potentiomètre

            * Pile 9V avec support

 

- Kit n°5 Communiquer:

            * Carte microcontrôleur Arduino

            * Modules de communication RF 868MHz

            * Plaque support de fixation

 

- Kit n°6 Alerter et éteindre le feu:

            * Carte microcontrôleur Arduino

            * Carte 4 relais

            * Carte 1 relais

            * Carte d’interface capteurs

            * Carte LEDs, Mini-carte LED

            * Mini-gyrophare

            * Mini-électrovanne

            * Buzzer

            * Bouton poussoir

            * Plaque support de fixation

 

- Kit Projet final ROBOT POMPIER:

            * Châssis VEX Robotics

            * Moteurs (x4)

            * Bras articulé pour mini-lance à incendie

            * Batterie NiMH avec chargeur et adaptateurs de tension

            * Jeu de pièces mécaniques

            * Carte microprocesseur ARM9 Foxboard

            * Cartes bornier à vis (x5)

            * Caméra USB avec mécanisme pan/tilt

            * Tourelle avec servomoteurs

            * Thermopile

            * Mini-extincteur avec électrovanne et mini-lance à incendie

            * Clé USB WiFi

            * Bumpers (x2)

 Le système sera livré avec une formation permettant d'acquérir ou de revoir les bases de programmation nécessaires à la mise en œuvre de ce projet avec les élèves.
Garantie : Une garantie d'un an pièces et main d'œuvre est demandée.

LOT 4 : Compacteur solaire Communicant
CAHIER DES CHARGES
Développement Durable : Système réel didactisé répondant aux attentes du référentiel BAC STI2D sur le développement durable : la rentabilité, l’efficacité et l’impact environnemental et économique du système devront être justifiés par des études de cas. Plusieurs exemples d’implantations du système de compactage autonome dans des villes Françaises seront communiqués.

Transversalité de l’exploitation pédagogique : Le système Compacteur solaire doit permettre une exploitation pédagogique dans le cadre du référentiel de BAC STI2D. Les trois axes du triptyque  Matière, Energie et Information devront être l’objet d’activités sur le système.
Instrumentation du système : L’ensemble des mesures caractéristiques du système (Tension et courant batterie, tension et courant moteur, température du panneau solaire, irradiation solaire, codeur…) devront être accessibles au travers d’un système d’acquisition intégré compatible avec LabView.

Les applications d’acquisitions devront pouvoir être utilisées sans licence LabView, elles devront également pouvoir fonctionner en réseau. Des mesures de vitesse et déplacement seront également possibles sur partie transmission mécanique.
Ressources pédagogiques : Des propositions d’activités devront être proposées aussi bien pour les Enseignements Transversaux que pour les spécialités SIN et ITEC.
Modélisation : La description SysML complète, la modélisation comportementale sur State FLOW (Mathlab) et la maquette  numérique du système  devront être fournies.
Caractéristiques techniques:

Compactage :

Force de compactage : entre 2500 N et 3500 N

Moteur : motoréducteur à courant continu

Voltage système : 12V DC

Entraînement par chaine simple à rouleau ANSI No 40 (non hydraulique)
Alimentation photovoltaïque :

Cellules de silicium poly cristallin

Puissance nominale : 30 Watts

Système d'absorption des chocs

Panneau photovoltaïque protégé par une bulle en polycarbonate

Batterie 12V antifuite, sans entretien

Charge maintenue par régulateur de charge

Unité autonome et sans fil ne nécessite aucun raccordement extérieur

Caractéristiques :

Hauteur: entre 1200 mm et 1400 mm

Largeur: entre 660 mm et 680 mm

Profondeur : entre 650 mm et 720 mm

Hauteur de la poignée : entre 1000mm et 1200mm

Poids : entre 100kg et 140kg

Dimensions de la trappe d'introduction : mini 150 x 420 mm

Volume du panier : entre 110 et 140 L
Le système sera facile à déplacer.
Garantie : Une garantie d'un an pièces et main d'œuvre est demandée.

 LOT 5 : Robot entraineur de tennis de table didactique
CAHIER DES CHARGES

Ce système doit permettre :

-       de s'entrainer sur des coups droits, des revers et des effets caractéristiques

-       de programmer des phases d'entrainement et des phases de récupération

-       de s'entrainer à renvoyer des balles difficiles

-       de travailler les renvois de balles sur des zones délimitées par des cibles
Il doit être fourni avec

•Une partie opérative équipée d’une détection de sortie de balles et d’un codeur sur l’axe de rotation de tête.

• Un pupitre de commande constitué :

- d’une carte de développement évolutive basée sur une architecture Arduino.

- de cartes reprogrammables de gestion des informations des cibles, des informations  de position de tête et de sortie de balle.

- d’un module batterie avec mesure de T° et gestion de charge


• 1 CD ressource incluant :
- Modélisations Sysml et maquette numérique de la partie opérative
- Sources de programmes
- Manuels utilisateur
• Dossier pédagogique : activités STI2D sur le tryptique MEI.
Garantie : Une garantie d'un an pièces et main d'œuvre est demandée.

LOT 6 : SYSTEME DIDACTIQUE ROBOT HUMANOIDE
CAHIER DES CHARGES
Descriptif :

Solutions technologiques

Le robot humanoïde devra mesurer 55 cm au minimum
Il intègrera les technologies suivantes :

- Au moins 25 degrés de mobilité pour le mouvement de la tête, des bras, des mains, des doigts et des jambes.

- Des haut-parleurs (2) et des microphones (4) permettant de développer des applications de reconnaissance et de synthèse de la parole.

- Minimum 5 capteurs tactiles pour le contact avec l’utilisateur.

- Un ensemble de 51 LEDs pour interagir avec l'humain.

- 2 caméras pour regarder.

- Une centrale inertielle (Accéléromètre 3-axes et Gyromètre 2-axes).

- 4 capteurs de pression sous chaque pied pour l'équilibre du robot.

- 2 émetteurs et 2 récepteurs Ultrasons pour éviter des obstacles.

- 2 capteurs mécaniques pour détecter les chocs.

- Un capteur et un émetteur infrarouge.

- Des modules WiFi et Ethernet pour communiquer.

- une batterie permettant une autonomie d'au moins 50 minutes.

- Un processeur 1,6 GHz et une mémoire suffisante pour développer des applications embarquées non triviales.
Logiciel d’exploitation

Le robot humanoïde sera livré avec une suite de 3 logiciels ainsi qu'un SDK :

- Un logiciel de programmation graphique qui permet une programmation évènementielle, séquentielle et parallèle basée sur l’utilisation de boîtes comportementales. Le produit sera livré avec des boîtes préprogrammées et modifiables sans même avoir à rentrer dans la complexité du code. Ce logiciel doit être ergonomique et permettre une réalisation accessible pour des élèves ;

- Un logiciel de simulation 3D qui permet de tester les algorithmes et programmes dans un monde physique virtuel. L’environnement peut être modifié à volonté par les utilisateurs qui peuvent insérer et éditer des objets de différentes formes et poids dans l’environnement de simulation. Il permet de tester les programmes (comportements) avant de les implémenter sur le robot.

- Un logiciel d'acquisition de données qui permet de récupérer les informations des capteurs de NAO et des caméras. Ce logiciel donne accès à toutes les mesures de capteurs, autorisant ainsi des activités d’étude du comportement des capteurs et actionneurs.

- Le SDK permet de créer des comportements élaborés en Python, C++, .NET, JAVA

 OS supportés: Windows, Mac, Linux Ubuntu
La suite logicielle complète est fournie en licence monoposte.
Le robot sera également livré avec les documents pédagogiques permettant de réaliser les Travaux Pratiques.
Documentation

Ce produit est accompagné d’un dossier technique et pédagogique sous format numérique (projets, corrigés et ressources, schémas fonctionnels, fiches techniques de composants).

Cette documentation sera fournie en version CD exploitable avec les logiciels courants compatibles de type Pack Office et Acrobat.
Un minimum de quinze Travaux Pratiques sera proposé dans les domaines suivants: Mécanique, Electronique, Energie, Communications, Automatique...
Il pourra être proposé en option plusieurs sous-ensemble compatibles tels que :

- Sous-ensemble accessoires pédagogiques.

- Sous-ensemble mécanique "Pied+Cheville" avec modélisation 3D Solidworks.

- Sous-ensemble automatique "Pied+Cheville" permettant de réaliser des activités d'asservissement.
Garantie : Une garantie d'un an pièces et main d'œuvre est demandée.

LOT 7 : Matériel de simulation du comportement vibratoire des structures légères
CAHIER DES CHARGES
- Un banc sismique avec table vibrante de dimensions comprises entre 250x250 mm et de 350x350 mm

- Réglage de la fréquence de vibration par potentiomètre : spécifier la plage de fréquences et la tolérance sur la valeur de consigne ;

- Un dossier ressource sur les phénomènes sismiques serait un plus ;

- Un dossier Technique du matériel avec son manuel d’utilisation est attendu. En  préciser le nombre et en donner une description ;

   - Des activités pédagogiques sous forme de TD / TP sont attendues ;

   - Carte d’acquisition des signaux facilement connectable à un PC récent ;

   - Interface PC pour l’acquisition et le traitement des signaux ;

   - Connectique fournie ;

   - Blocs d’alimentation fournis ;

   - Système d’acquisition vidéo haute fréquence ;

- Logiciels d’acquisition et d’exploitation (modélisation, simulation, visionnage …). La compatibilité avec MathLab et LabView serait un plus.

   - Le transport facilité dans une mallette serait un plus.
Garantie : Une garantie d'un an pièces et main d'œuvre est demandée.


Dossier à déposer avant le jeudi 28 Novembre 2013 à 16h00



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