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Module 1. Machines et systèmes mécatroniques

1.1. Systèmes de transformation du mouvement

1.1.1. Transformation circulaire complète : circulaire alternatif
1.1.2. Transformation circulaire complète : rectiligne continue
1.1.3. Mouvement intermittent
1.1.4. Mécanismes en ligne droite
1.1.5. Mécanismes d'arrêt

1.2. Machines et mécanismes : transmission du mouvement

1.2.1. Transmission du mouvement linéaire
1.2.2. Transmission du mouvement circulaire
1.2.3. Transmission par éléments flexibles : courroies et chaînes

1.3. Charges des machines

1.3.1. Charges statiques
1.3.2. Critères de défaillance
1.3.3. Fatigue dans les machines

1.4. Engrenages

1.4.1. Types d'engrenages et méthodes de fabrication
1.4.2. Géométrie et cinématique
1.4.3. Trains d'engrenages
1.4.4. Analyse des forces
1.4.5. Résistance des engrenages

1.5. Axes et arbres

1.5.1. Contraintes dans les arbres
1.5.2. Conception des arbres et des axes
1.5.3. Rotodynamique

1.6. Roulements et paliers

1.6.1. Types de roulements et paliers
1.6.2. Calcul des roulements
1.6.3. Critères de sélection
1.6.4. Techniques d'assemblage, de lubrification et de maintenance

1.7. Ressorts

1.7.1. Types de ressorts
1.7.2. Ressorts à boudin
1.7.3. Stockage de l'énergie au moyen de ressorts

1.8. Éléments d’accouplements mécaniques

1.8.1. Types d’accouplements mécaniques
1.8.2. Conception des connexions non permanentes
1.8.3. Conception des connexions permanentes

1.9. Transmissions au moyen d'éléments flexibles

1.9.1. Ceintures
1.9.2. Chaînes à rouleaux
1.9.3. Câbles métalliques
1.9.4. Arbres flexibles

1.10. Freins et embrayages

1.10.1. Classes de freins/embrayages
1.10.2. Matériaux de friction
1.10.3. Calcul et dimensionnement des embrayages
1.10.4. Calcul et dimensionnement des freins

Module 2. Fabrication assistée de composants mécaniques dans les systèmes mécatroniques

2.1. Fabrication mécanique dans les systèmes mécatroniques

2.1.1. Technologies de fabrication mécanique
2.1.2. Fabrication mécanique dans l’industrie mécatronique
2.1.3. Progrès de la fabrication mécanique dans l'industrie mécatronique

2.2. Procédés d'enlèvement de matière

2.2.1. Théorie de la coupe des métaux
2.2.2. Procédés d'usinage traditionnels
2.2.3. CNC et automatisation dans la fabrication

2.3. Technologies de formage de la tôle

2.3.1. Technologies de découpe de la tôle : laser, eau et plasma
2.3.2. Critères de sélection des technologies
2.3.3. Pliage de la tôle

2.4. Procédés d'abrasion

2.4.1. Techniques de fabrication par abrasion
2.4.2. Outils abrasifs
2.4.3. Procédés de grenaillage et de sablage

2.5. Technologies avancées dans la fabrication mécanique

2.5.1. Fabrication additive et ses applications
2.5.2. Microfabrication et nanotechnologie
2.5.3. Fabrication par électroérosion

2.6. Techniques de prototypage rapide

2.6.1. Impression 3D dans le prototypage rapide
2.6.2. Applications du prototypage rapide
2.6.3. Solutions d'impression 3D

2.7. Conception pour la fabrication dans les systèmes mécatroniques

2.7.1. Principes de conception orientés vers la fabrication
2.7.2. Optimisation topologique
2.7.3. Innovation en matière de conception pour la fabrication de systèmes mécatroniques

2.8. Technologies de formage des plastiques

2.8.1. Procédés de moulage par injection
2.8.2. Moulage par soufflage
2.8.3. Moulage par compression et par transfert

2.9. Technologies avancées de mise en forme des plastiques

2.9.1. Métrologie
2.9.2. Unités de mesure et normes internationales
2.9.3. Instruments et outils de mesure
2.9.4. Techniques avancées de métrologie

2.10. Contrôle de la qualité

2.10.1. Méthodes de mesure et techniques d'échantillonnage
2.10.2. Contrôle statistique des processus (SPC)
2.10.3. Réglementations et normes de qualité
2.10.4. Gestion de la Qualité Totale (TQM)

Module 3. Capteurs et actionneurs

3.1. Capteurs

3.1.1. Sélection de capteurs
3.1.2. Capteurs dans les systèmes mécatroniques
3.1.3. Exemples d'application

3.2. Capteurs de présence ou de proximité

3.2.1. Interrupteurs de fin de course : principe de fonctionnement et caractéristiques techniques
3.2.2. Détecteurs inductifs : principe de fonctionnement et caractéristiques techniques
3.2.3. Détecteurs capacitifs : principe de fonctionnement et caractéristiques techniques
3.2.4. Détecteurs optiques : principe de fonctionnement et caractéristiques techniques
3.2.5. Détecteurs à ultrasons : principe de fonctionnement et caractéristiques techniques
3.2.6. Critères de sélection
3.2.7. Exemples d'application

3.3. Capteurs de position

3.3.1. Codeurs incrémentaux : principe de fonctionnement et caractéristiques techniques
3.3.2. Codeurs absolus : principe de fonctionnement et caractéristiques techniques
3.3.3. Capteurs laser : principe de fonctionnement et caractéristiques techniques
3.3.4. Capteurs magnétostrictifs et potentiomètres linéaires
3.3.5. Critères de sélection
3.3.6. Exemples d'application

3.4. Capteurs de température

3.4.1. Thermostats : principe de fonctionnement et caractéristiques techniques
3.4.2. Sondes à résistance : principe de fonctionnement et caractéristiques techniques
3.4.3. Thermocouples : principe de fonctionnement et caractéristiques techniques
3.4.4. Pyromètres à rayonnement : principe de fonctionnement et caractéristiques techniques
3.4.5. Critères de sélection
3.4.6. Exemples d'application

3.5. Capteurs pour la mesure de variables physiques dans les processus et les machines

3.5.1. Principe de fonctionnement de la pression
3.5.2. Débit : principe de fonctionnement
3.5.3. Niveau : principe de fonctionnement
3.5.4. Capteurs pour d'autres variables physiques
3.5.5. Critères de sélection
3.5.6. Exemples d'application

3.6. Actionneurs

3.6.3. Sélection des actionneurs
3.6.4. Actionneurs dans les systèmes mécatroniques
3.6.5. Exemples d'application

3.7. Actionneurs électriques

3.7.1. Relais et contacteurs : principe de fonctionnement et caractéristiques techniques
3.7.2. Moteurs rotatifs : principe de fonctionnement et caractéristiques techniques
3.7.3. Moteurs pas à pas : principe de fonctionnement et caractéristiques techniques
3.7.4. Servomoteurs : principe de fonctionnement, caractéristiques techniques
3.7.5. Critères de sélection
3.7.6. Exemples d'application

3.8. Actionneurs pneumatiques

3.8.1. Vannes et servovalves : principe de fonctionnement et caractéristiques techniques
3.8.2. Cylindres pneumatiques : principe de fonctionnement et caractéristiques techniques
3.8.3. Moteurs pneumatiques : principe de fonctionnement et caractéristiques techniques
3.8.4. Préhension par le vide : principe de fonctionnement, caractéristiques techniques
3.8.5. Critères de sélection
3.8.6. Exemples d'applicatio

3.9. Actionneurs hydrauliques

3.9.1. Vannes et servovalves : principe de fonctionnement et caractéristiques techniques
3.9.2. Cylindres hydrauliques : principe de fonctionnement et caractéristiques techniques
3.9.3. Moteurs hydrauliques : principe de fonctionnement et caractéristiques techniques
3.9.4. Critères de sélection
3.9.5. Exemples d'application

3.10. Exemple d'application de la sélection de capteurs et d'actionneurs dans la conception d'une machine

3.10.1. Description de la machine à concevoir
3.10.2. Sélection de capteurs
3.10.3. Sélection des actionneurs

Module 4. Conception de systèmes mécatroniques

4.1. La CAD dans l'ingénierie

4.1.1. CAD dans l'Ingénierie
4.1.2. Conception paramétrique en 3D
4.1.3. Types de logiciels disponibles sur le marché
4.1.4. SolidWorks. inventeur

4.2. Environnement de travail

4.2.1. Environnement de travail
4.2.2. Menus
4.2.3. Visualisation
4.2.4. Paramètres par défaut de l'environnement de travail

4.3. Organisation et structure du travail

4.3.1. Conception assistée par ordinateur en 3D
4.3.2. Méthodologie de conception paramétrique
4.3.3. Méthodologie de conception des assemblages. Assemblages

4.4. Croquis

4.4.1. Base de la conception du croquis
4.4.2. Création d'un croquis en 2D
4.4.3. Outils d'édition de croquis
4.4.4. Dimensionnement des croquis et relations
4.4.5. Création d'un croquis en 3D

4.5. Opérations de conception mécanique

4.5.1. Méthodologie de conception mécanique
4.5.2. Opérations de conception mécanique
4.5.3. Autres opérations

4.6. Surfaces

4.6.1. Création de surfaces
4.6.2. Outils de création de surfaces
4.6.3. Outils d'édition des surfaces

4.7. Assemblages

4.7.1. Création d'assemblages
4.7.2. Les relations de position
4.7.3. Outils de création d'assemblages

4.8. Normalisation et tables de conception. Variables

4.8.1. Bibliothèque de composants. Toolbox
4.8.2. Dépôts en ligne/fabricants d'éléments
4.8.3. Tableaux de conception

4.9. Tôle pliée

4.9.1. Module de tôle pliée dans un logiciel de CAD
4.9.2. Opérations de tôlerie
4.9.3. Développements pour la découpe de tôles

4.10. Génération de plans

4.10.1. Création de plans
4.10.2. Formats des dessins
4.10.3. Création de vues
4.10.4. Dimensionnement
4.10.5. Annotations
4.10.6. Listes et tableaux

Module 5. Contrôle des axes, systèmes mécatroniques et automatisation

5.1. Automatisation des processus de production

5.1.1. Automatisation des processus de production
5.1.2. Classification des systèmes de contrôle
5.1.3. Technologies utilisées
5.1.4. Automatisation des machines et/ou des processus

5.2. Systèmes mécatroniques : éléments

5.2.1. Systèmes mécatroniques
5.2.2. L'automate programmable en tant qu'élément de contrôle d'un processus discret
5.2.3. L'automate en tant qu'élément de contrôle pour les processus continus
5.2.4. Contrôleurs d'axes et de robots en tant qu'éléments de contrôle de la position

5.3. Contrôle discret à l'aide d'automates programmables industriels (API)

5.3.1. Logique câblée et logique programmée
5.3.2. Contrôle avec des automates programmables
5.3.3. Champ d'application des automates programmables
5.3.4. Classification des automates programmables
5.3.5. Critères de sélection
5.3.6. Exemples d'application

5.4. Programmation des automates programmables

5.4.1. Représentation des systèmes de contrôle
5.4.2. Cycle de fonctionnement
5.4.3. Possibilités de configuration
5.4.4. Identification des variables et attribution des adresses
5.4.5. Langages de programmation
5.4.6. Jeu d'instructions et logiciel de programmation
5.4.7. Exemple de programmation

5.5. Méthodes de description des automatismes séquentiels

5.5.1. Conception d'automatismes séquentiels
5.5.2. GRAFCET comme méthode de description des automatismes séquentiels
5.5.3. Types de GRAFCET
5.5.4. Éléments de GRAFCET
5.5.5. Symbologie standard
5.5.6. Exemples d'application

5.6. GRAFCET structuré

5.6.1. Conception et programmation structurées des systèmes de contrôle
5.6.2. Modes de fonctionnement
5.6.3. Sécurité
5.6.4. Diagrammes hiérarchiques GRAFCET
5.6.5. Exemples de conception structurée

5.7. Contrôle continu par des contrôleurs

5.7.1. Régulateurs industriels
5.7.2. Champ d'application des régulateurs. Classification
5.7.3. Critères de sélection
5.7.4. Exemples d'application

5.8. Automatisation des machines

5.8.1. Automatisation des machines
5.8.2. Contrôle de la vitesse et de la position
5.8.3. Systèmes de sécurité
5.8.4. Exemples d'application

5.9. Contrôle de la position au moyen d'une commande d'axe

5.9.1. Contrôle de position
5.9.2. Champ d'application des contrôleurs d'axes. Classification
5.9.3. Critères de sélection
5.9.4. Exemples d'application

5.10. Exemple d'application de la sélection des équipements dans la conception des machines

5.10.1. Description de la machine à concevoir
5.10.2. Sélection de l'équipement
5.10.3. Application résolue

Module 6. Calcul structurel des systèmes et composants mécaniques

6.1. Méthode d'éléments finis

6.1.1. Méthode d'éléments finis
6.1.2. Discrétisation du maillage et convergence
6.1.3. Les fonctions de forme Éléments linéaires et quadratiques
6.1.4. Formulation des éléments. Méthode matricielle de rigidité
6.1.5. Problèmes non linéaires. Sources de non-linéarité. Méthodes itératives

6.2. Analyse statique linéaire

6.2.1. Prétraitement : géométrie, matériau, maillage, conditions aux limites : forces, pressions, charges à distance
6.2.2. Solution
6.2.3. Post-traitement : cartes de contraintes et de déformations
6.2.4. Exemples d'application

6.3. Préparation de la géométrie

6.3.1. Types de fichiers d'importation
6.3.2. Préparation et nettoyage de la géométrie
6.3.3. Conversion en surfaces et poutres
6.3.4. Exemples d'application

6.4. Maillage

6.4.1. Éléments unidimensionnels, bidimensionnels et tridimensionnels
6.4.2. Paramètres de contrôle du maillage : maillage local, croissance du maillage
6.4.3. Méthodologies de maillage : maillage structuré, balayage
6.4.4. Paramètres de la qualité du maillage
6.4.5. Exemples d'application

6.5. Modélisation des matériaux

6.5.1. Matériaux élastiques-linéaires
6.5.2. Matériaux élasto-plastiques. Critères de plasticité
6.5.3. Matériaux hyperélastiques. Modèles en hyperélasticité isotrope : Mooney Rivlin, Yeoh, Ogden, Arruda-Boyce
6.5.4. Exemples d'application

6.6. Le contact

6.6.1. Contacts linéaires
6.6.2. Contacts non linéaires
6.6.3. Formulations de résolution de contact : Lagrange, pénalité
6.6.4. Prétraitement et post-traitement du contact
6.6.5. Exemples d'application

6.7. Connecteurs

6.7.1. Joints boulonnés
6.7.2. Poutres
6.7.3. Couples cinématiques : rotation et translation
6.7.4. Exemples d'application. Charges sur les connecteurs

6.8. Solveur. Résolution du problème

6.8.1. Paramètres de résolution
6.8.2. Convergence et définition des résidus
6.8.3. Exemples d'application

6.9. Post-traitement

6.9.1. Cartographie des contraintes et des déformations. Isosurfaces
6.9.2. Forces dans les connecteurs
6.9.3. Coefficients de sécurité
6.9.4. Exemples d'application

6.10. Analyse des vibrations

6.10.1. Vibrations : rigidité, amortissement, résonance
6.10.1. Vibrations libres et vibrations forcées
6.10.3. Analyse dans le domaine temporel ou dans le domaine fréquentiel
6.10.4. Exemples d'application

Module 7. Robotique appliquée à l'Ingénierie Mécatronique

7.1. Le robot

7.1.1. Le robot
7.1.2. Applications des robots
7.1.3. Classification des robots
7.1.4. Structure mécanique d’un robot
7.1.5. Spécifications d'un robot

7.2. Composants technologiques

7.2.1. Actionneurs électriques, pneumatiques et hydrauliques
7.2.2. Capteurs internes et externes au robot
7.2.3. Systèmes de vision.
7.2.4. Sélection des moteurs et des capteurs
7.2.5. Éléments terminaux et pinces

7.3. Transformations

7.3.1. Architecture d'un robot
7.3.2. Position et orientation d'un solide
7.3.3. Angles d'orientation d'Euler
7.3.4. Matrices de transformation homogènes

7.4. Cinématique de la position et de l'orientation

7.4.1. Formulation de Denavit-Hartenberg
7.4.2. Problème de cinématique directe
7.4.3. Problème de cinématique inverse

7.5. Cinématique des vitesses et des accélérations

7.5.1. Vitesse et accélération d'un solide
7.5.2. Matrice jacobienne
7.5.3. Configurations singulières

7.6. Statique

7.6.1. Équations d'équilibre des forces et des moments
7.6.2. Calcul de la statique. Méthode récursive
7.6.3. Analyse statique à l'aide de la matrice jacobienne

7.7. Dynamique

7.7.1. Propriétés dynamiques d'un solide
7.7.2. Formulation de Newton-Euler
7.7.3. Formulation de Lagrange-Euler

7.8. Contrôle cinématique

7.8.1. Planification de la trajectoire
7.8.2. Interpolateurs dans l'espace articulaire
7.8.3. Planification de trajectoire dans l'espace cartésien

7.9. Contrôle dynamique linéaire mono-articulaire

7.9.1. Techniques de contrôle
7.9.2. Systèmes dynamiques
7.9.3. Modèle de fonction de transfert et représentation de l'espace d'état
7.9.4. Modèle dynamique d'un moteur à courant continu
7.9.5. Commande d'un moteur à courant continu

7.10. Programmation

7.10.1. Systèmes de programmation
7.10.2. Langages de programmation
7.10.3Techniques de programmation

Module 8. Simulation numérique des systèmes mécaniques

8.1. Mécanique du solide rigide

8.1.1. Mécanique plane du solide rigide
8.1.2. Orientation 3D
8.1.3. Mécanique tridimensionnelle du solide rigide

8.2. Systèmes multicorps

8.2.1. Systèmes multicorps
8.2.2. Mobilité et degrés de liberté
8.2.3. Couples cinématiques, types et effets
8.2.4. Redondance des contraintes

8.3. Cinématique des systèmes multicorps

8.3.1. Mouvement sous contrainte
8.3.2. Problème de position initiale
8.3.3. Méthode de Newton - Raphson
8.3.4. Déplacement fini

8.4. Vitesse et accélération dans les systèmes multicorps

8.4.1. Matrice jacobienne
8.4.2. Cinématique directe
8.4.3. Cinématique inverse

8.5. Outils avancés pour l'étude de la cinématique des systèmes 3D

8.5.1. Relations cinématiques en 3D
8.5.2. Matrices de transformation 
8.5.3. Représentation de Denavit Hartenberg

8.6. Dynamique générale des systèmes multicorps

8.6.1. Équations de Newton-Euler
8.6.2. Équations de Lagrange
8.6.3. Équations de contrainte

8.7. Outils de simulation pour les systèmes multicorps

8.7.1. Simulation à l'aide de méthodes explicites et implicites
8.7.2. Méthodes d'Euler
8.7.3. Famille de méthodes Runge-Kutta
8.7.4. Stabilité et précision

8.8. Détection des contacts et des collisions

8.8.1. Modèles de contact
8.8.2. Modèles de pénalité
8.8.3. Mise en œuvre du problème de contact en simulation

8.9. Simulation d'éléments flexibles

8.9.1. Cinématique des solides déformables
8.9.2. Équations d'équilibre
8.9.3. Principe des travaux virtuels

8.10. Outils d'optimisation appliqués aux systèmes multicorps

8.10.1. Formulation du problème d'optimisation
8.10.2. Méthodes d'optimisation appliquées aux systèmes multicorps
8.10.3. Synthèse de mécanismes par optimisation

Module 9. Systèmes embarqués

9.1. Systèmes embarqués en Ingénierie

9.1.1. Systèmes embarqués
9.1.2. Systèmes embarqués en Ingénierie
9.1.3. Importance des systèmes embarqués dans l'Ingénierie moderne

9.2. Microcontrôleurs

9.2.1. Microcontrôleurs
9.2.2. Différences entre les microcontrôleurs et les cartes de développement
9.2.3. Microcontrôleurs et cartes de développement
9.2.4. Langages de programmation pour microcontrôleurs

9.3. Capteurs et actionneurs

9.3.1. Capteurs industriels
9.3.2. Actionneurs industriels
9.3.3. Communication entre les capteurs et l'unité centrale
9.3.4. Contrôle des actionneurs dans les systèmes embarqués

9.4. Systèmes embarqués pour le contrôle en temps réel

9.4.1. Système temps réel dur (hard real time)
9.4.2. Systèmes à temps réel souple (soft real time)
9.4.3. Programmation des systèmes en temps réel

9.5. Systèmes intégrés de traitement des signaux numériques

9.5.1. Traitement des signaux numériques (DSP)
9.5.2. Conception d'algorithmes DSP dans les systèmes embarqués
9.5.3. Applications DSP dans l'ingénierie utilisant des systèmes embarqués

9.6. Hardware dans les systèmes embarqués

9.6.1. Logique programmable et FPGA
9.6.2. Conception de circuits logiques de hardware programmable
9.6.3. Technologies de hardware programmable

9.7. Ordinateurs à carte unique (SBC)

9.7.1. Parties des ordinateurs à carte unique
9.7.2. Principales architectures
9.7.3. Ordinateurs à carte unique et ordinateurs de bureau

9.8. Systèmes embarqués pour l'Internet des Objets (IoT)

9.8.1. Internet of Things (IoT)
9.8.2. Intégration des systèmes embarqués en Iot
9.8.3. Capteurs et dispositifs IoT
9.8.4. Cas d'utilisation et applications pratiques

9.9. Sécurité et fiabilité des systèmes embarqués

9.9.1. Menaces et vulnérabilités dans les systèmes embarqués
9.9.2. Pratiques de conception et de codage sûres
9.9.3. Maintenance et mises à jour de sécurité

9.10. Maintenance et mises à jour de sécurité

9.10.1. Protocoles de communication pour les systèmes embarqués
9.10.2. Réseaux de capteurs et communication sans fil
9.10.3. Intégration avec l'internet et le cloud

Module 10. Intégration de systèmes mécatroniques

10.1. Systèmes de fabrication intégrés

10.1.1. Systèmes de fabrication intégrés
10.1.2. Les communications industrielles dans l'intégration des systèmes
10.1.3. Intégration des équipements de contrôle dans les processus de production
10.1.4. Nouveau paradigme de production : l'industrie 4.0.

10.2. Réseaux de communication industrielle

10.2.1. Communications industrielles. Évolution
10.2.2. Structure des réseaux industriels
10.2.3. Situation actuelle des communications industrielles

10.3. Réseaux de communication au niveau de l'interface avec le processus

10.3.1. AS-i : éléments
10.3.2. IO-Link : éléments
10.3.3. Intégration de l'équipement
10.3.4. Critères de sélection
10.3.5. Exemples d'application

10.4. Réseaux de communication au niveau du commandement et du contrôle

10.4.1. Réseaux de communication au niveau du commandement et du contrôle
10.4.2. Profibus : éléments
10.4.3. Canbus : éléments
10.4.4. Intégration de l'équipement
10.4.5. Critères de sélection
10.4.6. Exemples d'application

10.5. Réseaux de communication au niveau de la supervision centralisée et du commandement

10.5.1. Réseaux au niveau centralisé de contrôle et de commande
10.5.2. Profinet : éléments
10.5.3. Ethercat : éléments
10.5.4. Intégration de l'équipement
10.5.5. Exemples d'application

10.6. Systèmes de surveillance et de contrôle des processus

10.6.1. Systèmes de surveillance et de contrôle des processus
10.6.2. Interfaces homme-machine (IHM)
10.6.3. Exemples d'utilisation

10.7. Panneaux de commande

10.7.1. Le panneau de commande en tant qu'interface homme-machine
10.7.2. Panneaux à membrane
10.7.3. Panneaux tactiles
10.7.4. Possibilités de communication des tableaux de commande
10.7.5. Critères de sélection
10.7.6. Exemples d'application

10.8. Paquets SCADA

10.8.1. Paquets SCADA en tant qu'interface homme-machine
10.8.2. Critères de sélection
10.8.3. Exemples d'application

10.9. Industrie 4.0 Fabrication intelligente

10.9.1. Industrie 4.0
10.9.2. Architecture des nouvelles usines
10.9.3. Technologies de l'industrie 4.0
10.9.4. Exemples de fabrication basée sur l'industrie 4.0

10.10. Exemple d'application de l'intégration d'équipements dans un processus automatisé

10.10.1. Description du processus à automatiser
10.10.2. Sélection de l'équipement de contrôle
10.10.3. Intégration de l'équipement

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