Upload
ngodan
View
258
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg
Mémoire de Projet de Fin d’Etudes
INSA Spécialité MECATRONIQUE
Conception d’un chargeur automatique de
média
Présenté en Septembre 2011 par Florian ALLARD
Réalisé au sein de l’entreprise : Merck Millipore
39 Route Industrielle de la Hardt
67120 Molsheim
Directeur de PFE : Tuteur école :
Luc FELDEN Renaud KIEFER
Ingénieur Conception
Confidentialité
Le contenu de ce mémoire est confidentiel. Le lecteur s'engage de considérer et de traiter comme
strictement confidentielles aussi bien la teneur et l’existence du présent contrat que toutes les
données et informations acquises, au titre de son exécution, que ces données et informations soient
ou non, lors de leur communication, revêtues de la mention «CONFIDENTIEL» ou autrement
identifiées comme telles, et de n’utiliser ces données et informations à aucune autre fin que
l’exécution du présent contrat ou la mise en œuvre de ses dispositions.
Il convient de limiter strictement la communication des dossiers techniques aux seuls membres du
jury ayant à en connaître, à savoir :
- Luc Felden
- Renaud Kiefer
- Marc Vedrines
Remerciements
J’aimerai particulièrement remercier M. Luc FELDEN, ingénieur conception produits
au sein du pôle « Lab solutions – BioMonitoring » de Merck Millipore ainsi que tuteur de
mon projet, pour m’avoir permis de transformer ce stage en une réelle expérience
professionnelle.
De même, merci à M. Joseph PIERQUIN, responsable du « Product Development »
ainsi qu’à toute l’équipe du laboratoire R&D - BioMonitoring pour leur accueil et pour
m’avoir rapidement intégrer au sein de l’entreprise.
Merci à Jean Jacques RICHTER, technicien prototypiste pour la réalisation de pièces
de qualités et pour m’avoir apporté son expérience de l’usinage.
Enfin, je tiens à remercier Emre SALMANOGLU, élève ingénieur et Sylvain RIBALLET,
ingénieur conception mécanique et consultant de la société Maia R&D technical consulting,
ainsi que le reste de mes collègues du laboratoire pour leur collaboration et leurs conseils
sur le sujet du stage.
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
1
Table des matières Remerciements ....................................................................................................................................... 0
Introduction ............................................................................................................................................. 3
Partie I – Merck Millipore ........................................................................................................................ 4
I.1. Contexte et Historique .................................................................................................................. 4
I.2. Organisation de Merck Millipore .................................................................................................. 5
I.3. Quelques produits ......................................................................................................................... 7
I.4. Déroulement du projet .................................................................................................................. 8
I.5. Moyens mis à disposition .............................................................................................................. 8
Partie II – MilliFlex Quantum phase 2 ................................................................................................... 11
II.1. Présentation du sujet ................................................................................................................. 11
II.1.1. Protocol manuel .................................................................................................................. 11
II.1.2. Consommables à traiter ...................................................................................................... 13
II.2. Démarche de l’étude .................................................................................................................. 15
II.3. Etat de l’art ................................................................................................................................. 16
II.4. Analyse Fonctionnelle ................................................................................................................ 17
II.4.1. Enoncé du besoin ................................................................................................................ 17
II.4.2. Environnement du produit recherché ................................................................................. 17
II.4.3. But de l’étude ...................................................................................................................... 18
II.4.4. Analyse fonctionnelle .......................................................................................................... 19
II.4.5. Proposition de séquences et d’agencements spatiaux ....................................................... 20
II.5. Etudes préliminaires ................................................................................................................... 22
II.5.1. Homogénéité de température dans une pile ...................................................................... 23
II.5.2. Banc de test de technologies de chauffe ............................................................................ 24
II.6. Conception mécanique des modules ......................................................................................... 25
II.6.1. Architecture du système global ........................................................................................... 25
II.6.2. Transferts ............................................................................................................................. 26
II.6.3. Stockage, chargement et indexation des Milliflex incubés ................................................. 28
II.6.4. Stockage, chargement et indexation de la languette des MFX liquides neufs ................... 35
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
2
II.6.5. Pelage du Tyvek ................................................................................................................... 37
II.6.6. Diffusion et déchargement des MFX traités ........................................................................ 40
II.7. Commande du système et câblage ............................................................................................ 42
II.8.1. Grafcet linéaire .................................................................................................................... 42
II.8.2. Grafcet optimisé .................................................................................................................. 43
II.8.3. Programmation XPc Target ................................................................................................. 43
II.8.4. Commande moteur ............................................................................................................. 44
II.8.5. Contrôle des positions ......................................................................................................... 44
II.8.6. Régulation de la température dans la diffusion .................................................................. 45
II.8.7. Câblage ................................................................................................................................ 45
II.8. Résultats ..................................................................................................................................... 47
Discussion et Conclusion ....................................................................................................................... 48
Table des illustrations ............................................................................................................................ 49
Bibliographie ......................................................................................................................................... 51
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
3
Introduction
Ce mémoire de projet de fin d’étude présente une étude de conception d’un chargeur automatique
de média ou plus précisément de supports d’agar permettant la culture de micro-organismes. Ce
chargeur s’incorpore dans un système plus général permettant le marquage fluorescent automatisé
de bactéries déposées sur membrane ainsi que l’énumération automatique de ces derniers.
Ce stage en entreprise s’est déroulé au sein du site alsacien de Merck Millipore. Cette entité, issu du
récent rachat de Millipore S.A.S. par le groupe Merck KGaA, est orienté dans le domaine des sciences
de la vie. Le laboratoire de Recherche et Développement de Molsheim fait partie de l’unité « Lab
solutions – BioMonitoring » de Merck Millipore et l’équipe « Hardware & Software » que j’ai pu
intégrer est issu du département « Product Design and Development » de cette unité.
Soucieux de développer son activité pour conquérir de nouvelles parts de marché et consolider sa
clientèle, Millipore se lance dans la conception de nouveaux produits. A travers les différents projets
en cours, l’entreprise marque une tendance à l’automatisation de nouveaux produits ou des
produits existants.
C’est dans cette optique que le projet Quantum phase II a été initié. Il s’agit de la seconde génération
du Milliflex Quantum, un appareil de détection quantitative rapide non destructive de micro-
organismes basé sur une technologie de marquage fluorescent. L’objectif de ce stage sera alors de
concevoir un système réalisant une partie du protocole actuel de façon automatisée dans le but de
libérer du temps aux personnels de laboratoire. Après une recherche d’antériorité, cette étude devra
permettre d’identifier les fonctions et les séquences que le système réalisera puis de prouver la
faisabilité et le fonctionnement des solutions imaginées. Ceci résultera sur la fabrication d’un
prototype fonctionnel mais non représentatif du système final faisant état de la faisabilité du produit
dans le but de convaincre les sponsors internes de poursuivre le développement du projet.
La première partie de ce rapport présente l’entreprise Merck Millipore, son organisation, la
démarche d’un projet et les moyens disponibles. Dans un second temps, l’étude de conception en
expliquant la démarche suivie et les différentes étapes entreprises sera détaillée. Enfin, les résultats
obtenus seront présenté.
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
4
Partie I – Merck Millipore
I.1. Contexte et Historique Merck Millipore (ou EMD Millipore en Amérique du Nord) est une entité issue du rachat de
l’entreprise Millipore S.A.S. par le groupe Merck KGaA.
Figure 1 : Darmstadt, siège de Merck
Merck est une entreprise familiale allemande fondée en 1688 par Friedrich Jacob Merck. Cette
société internationale dont le siège est à Darmstadt a des secteurs d’activités orientés vers les
industries pharmaceutiques et chimiques. Cette entreprise aux revenus de 10,5 milliards de dollars
en 2009, emploie près de 33 000 personnes dans 64 pays. Elle reste aussi détenue majoritairement
dans le patrimoine familial (70%).
Millipore est quant à elle une entreprise d’origine américaine fondée en 1954 par Jack Bush. Cette
société, elle aussi international, dont le siège est à Billerica (MA USA) est orienté dans l’industrie des
sciences de la vie. Elle est largement connue pour sa production de filtres aux micropores. Cette
entreprise aux revenus de 1,6 milliards de dollars en 2009, emploie 6 000 personnes.
Figure 2 : Millipore à Molsheim
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
5
Millipore devient depuis 2010 la division science de la vie du secteur chimique de Merck et devient
Merck Millipore. Cette entité est dirigée par Bernd Reckmann qui sera relayé par Robert Yates au 1er
septembre 2011. Ainsi, la restructuration suite au rachat de l’entreprise permet de dresser une
nouvelle carte de Merck Millipore. Elle emploie 10 000 personnes à travers le monde et possède plus
de 40 000 produits qu’elle vend dans 64 pays à plus d’1 million de clients. C’est l’un des 3 plus grand
investisseurs industriels en R&D du secteur et a un revenu en 2009 de 2,1 milliards de dollars.
Figure 3 : Merck Millipore dans le monde
(Hall, 2009) (Merck, 2011) (Wikipedia, 2011)
I.2. Organisation de Merck Millipore Comme énoncé précédemment, Merck Millipore est la division « Life science » du secteur chimique
de Merck.
Figure 4 : Division Merck Millipore
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
6
Mais cette division est encore séparée en trois unités (« business units ») qui sont :
- Biosciences : produits utilisés par les laboratoires spécialisés en sciences de la vie. Elle
représente 20% de l’activité de la division.
- Lab solutions : produits et équipements de laboratoire pour des applications en sciences de
la vie et sur des marchés industriels. Elle représente 40% de l’activité de la division.
- Process solutions : produits employés en production de médicaments pharmaceutiques et
biopharmaceutiques. Elle représente 40% de l’activité de la division.
BioMonitoring
MERCK GROUP
Merck Chemical
Merck Millipore
Bioscience
Lab Essentials Lab Water
Product Design & Development Applications Predevelopment, Technologies & Collaboration Design Validation
Lab SolutionsProcess solutions
Devices
Hardware & Software
Media/Reagent
PAC & Transfert to MFG
Applied Microbiology
Molecular Biology
Immonological Microbiology
Biotech Application
Biopharma Molecular Biology
Systems
Microbiology
Rapid Microbiology
Food&Bev
Quality
Validation
BioMonitoring R&D BioMonitoring MFG
Figure 5 : Organisation de la « business fields » BioMonitoring et positionnement du stage
Le stage s’est déroulé au sein du service « Product Design & Development (PDD) » du « business
fields » BioMonotoring dans le département « Hardware and software » sous la tutelle de Luc
FELDEN, ingénieur conception produits.
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
7
I.3. Quelques produits Le département BioMonitoring propose les gammes de produits suivantes :
- Surveillance de l'air
- Filtre et Membranes
- Dispositifs de filtration
- Incubateurs
- Tests microbiens
- Culture microbiologique
- Test Mycoplasma
- Boîtes de Pétri & Pads
- Systèmes de détection rapide
- Tests de stérilité
Le schéma suivant montre le rôle de certains de ces produits.
Figure 6 : Produits du BioMonitoring
Parmi, ces différents systèmes conçus et développés par Millipore, on
retrouve les systèmes de détection rapide comme le Milliflex
Quantum dans lequel s’inscrit mon PFE. En effet, une étude de
faisabilité d’une seconde génération de ce produit a été menée. Figure 7 : Lecteur Milliflex Quantum
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
8
I.4. Déroulement du projet Au sein de Merck Millipore, le déroulement d’un projet suit un schéma établi par la direction.
Ce schéma décompose le projet en plusieurs parties distinctes dans le temps :
- une investigation préliminaire (Preliminary Investigation ou PI)
- une investigation détaillée (Detailled Investigation ou DI)
- le développement (DEV)
- la validation (VALID)
- la commercialisation (COM)
Chaque entrée dans une nouvelle phase est précédée par un jalon appelée « porte » (G0, G1, G2, …).
A l’initiation d’un projet se trouve une « Concept Brief » rédigée par le service marketing. Celle-ci
décrit brièvement les besoins auxquels le système devra répondre. Cette phase permet d’effectuer
des études de faisabilités accompagnées de preuves des concepts qui semblent délicats à réaliser.
Elle débute par une recherche d’antériorité suivie d’une analyse fonctionnelle dans le but de rédiger
un cahier des charges fonctionnel.
C’est dans cette première phase d’investigation que s’est déroulé mon PFE. Pour atteindre les
livrables attendus à la fin de cette étape, un planning d’actions à mener a été établi. Il est présenté
dans le chapitre présentant la démarche du projet.
I.5. Moyens mis à disposition Pour concevoir et valider de nouveaux produits, l’équipe de conception dispose de moyens logiciels
et matériels.
La conception mécanique s’effectue à l’aide du logiciel de CAO, Pro Engineer.
Un atelier d’usinage comprenant des machines conventionnelles et numériques est à disposition
pour l’usinage des pièces assuré par un technicien prototypiste. De même, une machine
d’’impression 3D (stéréolithographie) permet la réalisation rapide des pièces générées par la CAO.
Les outils logiciels Matlab et Simulink sont disponibles pour effectuer des calculs mais surtout comme
moyen de prototypage rapide (commande temps réelle embarquée) à l’aide de la boite à outil xPC
Target et de ses cartes d’entrée/sortie.
Matlab, pour Matrix LABoratory, est un outil logiciel puissant développé par The Math Works Inc.
Destiné au calcul scientifique et à la visualisation, Matlab a la particularité d’introduire une approche
matricielle et dispose de son propre langage de programmation. Ce logiciel dispose d’un grand
nombre d’outils spécifiques à certains domaines (toolbox) et intègre un environnement de
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
9
modélisation, Simulink, basé sur les schémas blocs permettant entre autre la simulation de systèmes
dynamiques linéaires ou non linéaires.
L’environnement de développement temps réel, « Real-Time Workshop » (RTW) génère un code à
partir d’un modèle Simulink permettant de lancer des applications dans des systèmes temps réel et
autonomes. Associé à un environnement tel que xPC Target ou dSPACE, il permet d’intégrer la partie
matérielle dans le processus de prototypage rapide de la commande (Hardware-in-the-loop).
Figure 8 : Procédure de prototypage rapide avec RTW
(Math Works Inc., 1999)
Enfin, xPC Target, associé à l’environnement RTW et à un PC cible incluant des modules
d’entrée/sortie numériques ou analogiques mais aussi de génération et de capture d’impulsions,
réalise l’interface entre le programme Simulink et la partie matérielle. Il sera alors possible de créer
un système temps réel autonome ou interactif lorsqu’il est lié à l’ordinateur hôte. En plus des
fonctions de bases de Simulink, une bibliothèque spécifique à cet environnement est disponible. Elle
permet par exemple de modéliser et de paramétrer les cartes d’entrée/sortie ou d’inclure des
graphiques dans le système autonome permettant d’enregistrer ou d’afficher en temps réel sur un
écran cible les valeurs souhaitées du modèle.
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
10
Figure 9 : Composition de l'environnement de prototypage xPC Target
(Math Works Inc., 2011)
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
11
Partie II – MilliFlex Quantum phase 2
II.1. Présentation du sujet Ce projet de conception d’un chargeur automatique de médias1 s’inscrit
dans le cadre du développement d’une nouvelle génération du produit
Milliflex (MFX) Quantum.
Ce produit est un système de détection quantitative rapide non
destructive de micro-organismes basé sur une technologie de marquage
fluorescent.
Actuellement, le protocole de détection est entièrement manuel, le but de ce projet est
d’automatiser une partie des étapes du protocole. Ainsi, l’objet de mon stage est la conception d’un
« chargeur automatique de médias » permettant le stockage de plusieurs supports de médias à
l’entrée du système puis d’effectuer les transferts automatiques internes et les prétraitements
nécessaires.
II.1.1. Protocol manuel
Le schéma suivant montre brièvement le processus d’analyse d’un produit avec le MFX Quantum
actuel et met l’accent sur les étapes automatisées par le chargeur automatique de média :
Figure 11 : Protocol Quantum 1
Le détail du protocole existant permet de comprendre le fonctionnement du produit actuel.
1 En microbiologie, on entend par « media » un milieu de culture de micro-organismes. Ainsi, le chargeur
automatique de média a pour vocation l’insertion automatisée de support contenant du média et des micro-organismes dans un système d’analyse.
Figure 10 : Milliflex Quantum
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
12
La première étape est la filtration du produit à analyser dans le but de déposer
uniquement les micro-organismes sur une membrane. Cette membrane est
alors emmanchée à un support2 de média liquide ou solide permettant la
croissance les bactéries à l’aide de l’outil « Milliflex Quantum transfer tool ».
Ensuite, une première incubation permet la culture de ces bactéries. Ainsi, un
micro-organisme va se multiplier et former une colonie.
Afin de visualiser ces colonies encore non visibles à l’œil nu, un marquage fluorescent est réalisé.
Cette technique permet de gagner du temps sur l’incubation initiale puisque les colonies sont
identifiables avant que leur taille soit suffisamment grande pour être visible à l’œil nu. En cas de
contamination de l’échantillon, et ceux au bout de 24h, les colonies sont identifiables par des points
sur la membrane.
L’outil, appelé « Removal rack » permet de séparer la
membrane de son support de média afin d’ajouter un PAD neuf
imbibé de réactif. Lors de cette étape de reconnection entre la
membrane et le support neuf, l’outil « membrane transfer tool »
impose un vide sous le support pour donner une forme convexe
à la membrane afin d’éviter la formation de bulles d’air entre la
membrane et le pad.
Enfin, comme le montre la figure 13, après une diffusion du fluorophore de 30min dans les bactéries,
la membrane est lue par une caméra et le comptage des colonies se fait manuellement par le biais
d’un logiciel. Compter le nombre de colonies permet de connaitre le nombre de micro-organismes
présents initialement dans l’échantillon filtré.
Figure 14 : Principe de marquage fluorescent
2 Dans la suite du document, on nommera par « Milliflex », « supports » ou « consommable » l’élément
plastique traité, utilisé comme support de média ou de pad à imbiber de réactif.
Figure 12 : Membrane transfer tool
Figure 13 : Removal Rack
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
13
Ce principe de détection par marquage fluorescent a été breveté par Millipore (« Device for
microbiological analysis », US patent N° 0075409 A1, Millipore Corporation, 2010). Un fluorophore
est déposé sur les bactéries et réagit avec une enzyme contenue dans les micro-organismes. Ce
marqueur est ensuite excité par une lumière de longueur d’onde 470nm. Ce dernier renvoi alors une
lumière de 570nm (cf. Figure 14). Enfin, un filtre permet d’atténuer les longueurs d’onde plus faibles
que celle à observer.
Figure 15 : Spectre d'excitation du fluorophore
II.1.2. Consommables à traiter
Le chargeur automatisé devra alors permettre l’insertion des deux types de support de média fournis
par Millipore : les cassettes Milliflex solides et liquides, chacune pouvant contenir respectivement
un media solide ou liquide. Ces supports ont des caractéristiques géométriques différentes et se
découpent en plusieurs parties détachables :
- Le couvercle transparent et de diamètre supérieur à celui du support
Couvercles
Membranes
Support liquide
Support solide
Couvercle de fond
Figure 16 : Vue éclatée des Supports liquides et solides
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
14
- La membrane contenant les microorganismes à marquer qui est emmanchée sur le support - Le support de média différent s’il s’agit d’un média liquide ou solide. Le support solide,
contrairement au liquide est composé de deux oreilles permettant sa préhension et est cylindrique. Le support liquide est quant à lui conique et de hauteur légèrement plus faible.
- S’il s’agit d’un support solide, il faut ajouter un couvercle de fond permettant de refermer le consommable. Si c’est un support liquide, il possède un bouchon en son fond permettant de remplir le support de média liquide.
Une fois les deux types de consommables assemblés, appelé cassette
incubée cal ils sont insérés dans un incubateur avant d’être introduit
dans le système, d’autres différences peuvent être notées. Ainsi, la
hauteur totale du support liquide est plus faible de 1,4 mm par rapport
à la hauteur de la cassette solide. De même, la profondeur du fond du
support liquide est plus grande que celle du support solide (11,3 mm
pour le support liquide contre 4,3 mm pour le solide)
Enfin, ces deux types de consommables sont empilables entre eux. De ce fait, il est impossible
d’utiliser les systèmes de chargement existants dans la littérature permettant le traitement de boites
de pétri (lisses sur le fond et sur le haut donc non empilable).
De plus, le support liquide peut se trouver sous la forme de cassette neuve dans le système. Il s’agit
alors du bas du Milliflex liquide incubé. Appelé support neuf, il est constitué :
- d’un Tyvek3 à retirer
- d’un pad à imbiber de réactif
- du support conique.
Le MilliFleX liquide neuf a les particularités suivantes :
- Il ne s’empile pas. Contrairement aux Milliflex solide et liquide incubées, les supports liquides neufs ne « s’emboite » pas entre eux pour former une pile stable.
- Il est conique. - La languette peut être dans différentes positions (cf.
pelage)
3 Le nom « Tyvek » est une marque déposée de E. I. DuPont de Nemours & Co. C’est un matériau synthétique
non-tissé fabriqué à partir de fibres de polyéthylène. On utilise ce nom pour désigner la protection munie d’une languette présente sur les cassettes neuve.
Figure 17 : Cassette solide incubée
Figure 18 : Support liquide neuf
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
15
II.2. Démarche de l’étude
La première étape a été la réception d’un « Concept Brief » émis par le service Marketing. C’est un
document de 4 pages décrivant le projet et exprimant le désir du service Marketing (Expression du
besoin client, quelques données financières, stratégie commerciale, …).
Plusieurs étapes sont ensuite différenciées dans le déroulement du projet puis effectué un planning
mettant en évidence la démarche entreprise :
- Analyse de l’existant : A travers une analyse de la concurrence, un état de l’art et une démarche de Reverse Engineering sur certains produits, on pourra identifier des solutions partielles déjà mises en place dans les produits existants.
- Formulation du besoin : En suivant la méthode de l’analyse fonctionnelle décrite dans les normes AFNOR NF X 50-1004 et NF X 50-1515, on pourra identifier l’environnement ainsi que les fonctions principales, contraintes et complémentaires du système auxquelles un critère à atteindre sera attribué. Des outils tels que la « bête à corne » et le « diagramme pieuvre » seront alors utiliser pour représenter les interactions entre le système et son milieu extérieur. Cette approche a été choisie puisque c’est la méthode de conception la plus rependue et qu’elle est utilisée dans les projets de R&D de Millipore. Cette étape donne lieu à l’ébauche d’un cahier des charges fonctionnel.
- Recherche de solutions : A l’aide des observations apportées par l’analyse de l’existant ainsi qu’avec des outils de réflexion et de création d’idée en groupe (brainstorming / méthode des 6 chapeaux), des solutions adaptées au cahier des charges concernant des points délicats du projet sont mises en avant. En parallèle, en utilisant l’outil du « diagramme FAST », un ensemble de solutions répondant à chaque fonction pourra être représenté en essayant d’être le plus exhaustif possible.
- Affinement du besoin : Suite à cette génération d’idées, les solutions répondant au mieux au cahier des charges sont identifiées à l’aide d’un prototypage de la solution et/ou la modélisation de celle-ci. Si suite aux études de principes certains critères ne semblent pas être atteignable sans compromettre l’existence d’autres fonctions (entre autre le coût), il sera nécessaire de réévaluer le cahier des charges.
- Préconception : des choix de solutions techniques seront effectués permettant d’atteindre les critères d’évaluations imposés par le cahier des charges puis une démarche d’Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de leur Criticité (AMDEC) sera entreprise.
4 NF X 50-100 : « Analyse fonctionnelle - caractéristiques fondamentales », 1996
5 NF X 50-151 : «Analyse de la valeur, Analyse fonctionnelle – Expression fonctionnelle du besoin et cahier des
charges fonctionnel », 1991
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
16
- Conception d’un ou plusieurs prototypes intégrant les solutions retenues pour prouver le fonctionnement (critères atteints) du système dans sa globalité.
- Optimisation du prototype puis écriture des dossiers techniques
Le tableau en annexe 1 montre le planning du projet respectant les étapes décrites auparavant.
II.3. Etat de l’art Pour les deux principaux systèmes du chargeur automatique de media (système de transfert et
système de stockage), une recherche de propriété intellectuelle est effectuée à l’aide de la base de
données de “MicroPatent”. Ces recherches s’effectuent à l’aide des différents mots clés cités en
annexe 2 pour chaque système et regroupe les principaux brevets depuis 1971. Pour chaque brevet
retenu, on précisera dans le document complet en annexe 2 son nom, son numéro, sa date de
demande, le nom du demandeur ainsi que le statut (en cours de demande, valide ou ancien). Enfin,
les revendications pouvant concerner notre sujet seront synthétisées et une image représentative du
système sera exposée.
La recherche de propriété intellectuelle illustre les points suivants :
- Dans la plus part des brevets, le système de stockage et/ou le système de chargement sont revendiqués comme sous-système d’un appareil ayant une fonction principale différente.
- Les carrousels, les pinces et les convoyeurs linéaires sont souvent utilisés comme outil de transfert et de stockage.
- Aucun brevet ne concerne un système de stockage modulable pouvant s’adapter à de multiples tailles de boite.
- De même, aucun brevet ne revendique un système de stockage adapté à la mise en incubateur.
- Une large gamme de chargeurs de « Printed Circuit Board » non brevetés est présente dans l’industrie électronique.
- Enfin, l’étude comparative des produits vendus dans le commerce montre deux classes de systèmes en termes de capacité. Les appareils à grande capacité dépassent les 300 supports alors que ceux à capacité réduite (comme le système étudié ici) permettent de stocker environ 20 supports.
Finalement, l’analyse bibliographique concernant les dispositifs de chargement automatique et de
stockage de boite de pétri ou d’autres supports révèle une liberté quant aux choix de solutions
techniques pour réaliser ces fonctions et m’a permis d’identifier les mécanismes couramment
utilisés pour répondre au besoin.
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
17
II.4. Analyse Fonctionnelle
Le « concept brief » émis par le service Marketing énonce comme but principal pour le sous-système
chargeur automatique de média la phrase suivante :
«Rack loader to process multiple membranes (10/15/20) in less than 1 hour with no operator
involvement during this operation ».
Cette phrase laisse une très grande liberté quant aux fonctions à réaliser. Il sera donc nécessaire à
partir du document du Marketing d’apporter plus de précision sur le besoin et d’effectuer ensuite
une analyse fonctionnelle du système.
II.4.1. Enoncé du besoin
Le service Marketing a énoncé dans le « concept brief » V1.0 du 03 Février 2011, les besoins
concernant le chargeur automatique de médias suivants :
- Traitement (Lecture) de plusieurs médias (10/15/20) en moins d’une heure sans intervention de l’utilisateur.
- Gestion de la traçabilité - Facile à utiliser (manipulation limitée) - Compatible avec tous les MFX média (solide ou liquide) fournis par Merck Millipore - Compatible avec les membranes pour le marché Food & Beverage (Petri dish,…) - Ne pas augmenter le risque de faux positif - Facile à maintenir - Facile à valider
II.4.2. Environnement du produit recherché
Ci-après la liste exhaustive des éléments de l’environnement du système et leurs caractéristiques est
établit:
Eléments de l’environnement Caractéristique K7 Milliflex Liquide incubées Bouchon jaune, pad, dimensions
K7 Milliflex Solide incubées Oreilles, gélose, dimensions
Autres membranes Type, dimensions
Station de marquage Entrée/Sortie
Station de lecture Entrée/Sortie
Utilisateur Compétences
Norme 21CFR11 Directives (traçabilité)
Bactéries à compter Quantité, type
Technicien de maintenance Time to repair, Mean time between failure
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
18
Déchets biologiques Médias incubés
Déchets banals Tyvek, média propre
Environnement de laboratoire Paillasse, PSM, Température, Humidité,
Bactéries et particules environnantes
Produits chimique Effets (corrosion, toxicité,…)
Autres instruments CEM
Energie Fréquence, AC/DC
Coût Coût max
II.4.3. But de l’étude
Le schéma suivant met en évidence le but du système étudié et permet de contrôler la validité de
l’étude.
A qui rend-il service ? Sur quoi agit-il ?
Utilisateur Médias
Chargeur automatique
de médias
Permettre le stockage de N médias et leur
transfert automatique vers les stations de
marquage et de lecture.
Dans quel but ?
Pourquoi ce but ? Grande quantité d’échantillon à traiter par jour.
Pour quoi ? (Besoin) Réduire le « Hand-on Time » (Temps de
manipulation)
Pour quoi ? (Cause) Libérer du temps à l’opérateur
Remise en cause des choix amonts /
Changement d’orientation
stratégique
(cf. service Marketing)
Evolutions possibles
K7 MFX Liquide incubée
K7 MFX Solide incubée
Support MFX Liquide neuf
Opérateur de laboratoire QC ou
laboratoire microbiologique
dans l’industrie pharmaceutique
et/ou du « Food & Beverage »
Figure 19 : "Bête à corne"
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
19
II.4.4. Analyse fonctionnelle
Seule la phase de marche normale est prise en compte dans l’étude fonctionnelle du système
« Chargeur automatique de média ».
Les différents éléments extérieurs du système sont regroupés sur la figure suivante et la liste des
fonctions principales (FP) qui sont la raison d’être du produit, des fonctions complémentaires (FCP)
qui permettent de compléter le service rendu et les fonctions contraintes (FC) qui sont les exigences
d’un élément du milieu extérieur contraignant le système est effectuée.
Le tableau en annexe 3 (Cahier des charges fonctionnel) énumère les différentes fonctions du
système et établi un critère qualitatif et/ou quantitatif pour chacune d’entre elles.
Chargeur
automatique
de médias
Déchets
Biologique
s
Déchets
Banals
Utilisateur
Produits
chimiques
Energie
Autres
instrument
Station de
lecture E/S
Technicien de
maintenance
K7 MFX L
incubées
K7 MFX S
incubées
Support MFX L
neuf
Média
Bactéries à
compter
Norme
21CFR11 Environnement
de labo
Station de
marquage E/S
FP1
FP2 FC14
FC3-15
FC1
FC13
FC12
FC10
FC11
FC2
FC6
FC7
FC4-8-9
FC5
FCP5-7-8-9
FCP1-2-3-4
FCP6
Coût
FC16
FP3
Autres
membranes
FC17
Figure 20 : "Diagramme pieuvre"
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
20
Ainsi, suite à l’analyse fonctionnelle de ce sous-système, les sous fonctions principales que devra
remplir le chargeur automatique de médias sont les suivantes :
- sFP1 : Stocker 10 cassettes incubées liquides ou solides - sFP2 : Stocker 10 cassettes liquides neuves - sFP3 : Charger les cassettes incubées et neuves une par une dans le système - sFP4 : Transférer chacune des cassettes aux différents postes de travail - sFP5 : Indexer les oreilles des cassettes incubées solides - sFP6 : Indexer la languette du Tyvek des cassettes neuves - sFP7 : Peler le « Tyvek » des cassettes neuves - sFP8 : Empiler les cassettes marquées (en les séparant car une étude préliminaire énoncé au
chapitre II.5 montre l’intérêt de laisser un espace entre deux cassettes pour l’étape de diffusion)
- sFP9 : Effectuer la diffusion du réactif (à température donnée)
II.4.5. Proposition de séquences et d’agencements spatiaux Pour les sous fonctions principales 1 à 4 un ensemble de séquences possibles permettent d’une part
de décomposer ces fonctions en sous fonctions correspondant à des actions simples et d’autre part
d’estimer l’agencement de ces actions dans le temps.
Pour chaque cas, un schéma explicatif auquel s’applique la légende ci-dessous est exposé et un
diagramme montre les temps du système et les actions de l’utilisateur au cours du temps en
supposant un système contenant 5 médias. Les stocks maximaux et le « Hand On Time » (HOT :
temps perdu en manipulation) et le « Keep On Mind » (KOM : temps qui doit être respecté entre
deux manipulations) sont les limitations de la séquence.
Légende
Fonction du système de chargement
Fonction non remplie par le système de chargement
Transfert automatique
Transfert manuel
Goulet de stockage
- M : Temps de chargement + marquage
- D1 : Temps d’attente avant transfert à
température ambiante
- I : Temps d’incubation à 32.5°C pour la
diffusion du marqueur
- D2 : Temps d’attente avant transfert à
température ambiante
- L : Temps de lecture + déchargement - N : Nombre de média stockable
Les valeurs maximales et minimales des temps I, D1 et D2 sont aussi introduits. En prenant comme
critère le fait de ne pas dépasser un temps D1max, D2max ou Imax tout en respectant les temps
D1min et Imin nécessaires, le nombre de média stockable au maximum peut être calculé.
L’ensemble des séquences imaginées est disponible dans le cahier des charges fonctionnel en annexe
3.
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
21
Parmi les 12 séquences proposées, un cas idéal pour l’utilisateur retient notre attention :
Cas F
Incubateur
≈30 min
Station de
marquage
Station de
Lecture
Incubateur interne
Transfert auto « 1 par 1 »
QII
M
M
M
M
M D1
D1
Chargement Déchargement
Actions de
l’opérateur
D1
D1
D1
I
I
I
I
I
L
L
L
L
L
Limitation :
- Stock max : Illimité. Taille minimum de l’incubateur = I/(M+D1)
- HOT : 2 manipulations
- KOM : 1 manip au bout de N*M+D1+I+L
Finalement, une séquence, se rapprochant des cas F et E, a été retenue.
Ainsi, le cas F correspondra à une utilisation du système. On souhaite alors réaliser un système
entièrement automatique du chargement jusqu’à la lecture en passant par le marquage. Le
chargement, la diffusion (incubation intermédiaire) et le déchargement se font en continu. Ceci
constitue la séquence retenue pour le modèle du Quantum 2. (cf. figure 22)
Cas E
Station de
marquage
Station de
Lecture
Incubateur interne
Transfert auto « 1 par 1 » en sortie
QII
Incubateur
≈30 min
M
M
M
M
M D1min
D1max
D1
D1
D1
Imin
I
I
I
Imax
L
L
L
L
L
Chargement Déchargement
Actions de
l’opérateur
Limitation :
- Stock max : N ≤ min [ (D1max – D1min)/M +1 ; (Imax – Imin)/L+1 ] - HOT : 2 manipulations - KOM : 1 manip au bout de 5*M+D1min+Imin+5*L
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
22
Cependant, on souhaite aussi séparer en deux le système Quantum 2 pour pouvoir bénéficier de
l’apport du système de marquage (entouré en rouge dans le cas E) sans avoir le système de lecture
mais en gardant une lecture manuelle par le système existant Quantum 1. Cette seconde séquence
sera nommée Quantum 1+. (cf. figure 21)
Ainsi, le marquage unitaire de chaque MilliFlex est effectué. Une fois tous les consommables traités,
la séquence de diffusion (incubateur interne au système) est lancée pour l’ensemble des supports.
Enfin, chaque média est lu un à un par le système de lecture Quantum 1 (entouré en vert dans le cas
E) et le transfert entre ces deux systèmes se fait manuellement.
II.5. Etudes préliminaires Suite à l’analyse fonctionnelle du système, certaines informations complémentaires sont nécessaires.
Ainsi, avant de faire des choix de solutions répondant aux fonctions énoncées, il s’avère intéressant
d’effectuer des études préliminaires concernant l’étape de diffusion du réactif. Ainsi, ces études
nous donnent les informations manquantes quant à la disposition optimale des consommables pour
cette étape de chauffe et quant aux technologies de chauffage les plus performantes.
Figure 22 : Système Quantum 2 Figure 21 : Système Quantum 1+
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
23
II.5.1. Homogénéité de température dans une pile
L’objectif est de comparer le comportement thermodynamique des supports initialement à
température ambiante insérés dans un incubateur réglé à une température supérieure. Le but est de
comparer l’évolution de température lorsque les consommables sont empilés, séparés en hauteur ou
répartis sur un plateau.
Pour chaque Milliflex l’évolution de la température dans le temps en fonction de son emplacement
est observée. On prendra comme critère le temps de réponse à 5% et l’erreur statique de chaque
mesure pour une consigne de température de 32.5°C.
L’ensemble de l’étude est disponible en annexe 4.
Pour conclure, il faudra veiller à ce que tous les Milliflex aient les mêmes nombres de surfaces
permettant le transfert thermique.
Ainsi, ce schéma indique quelles surfaces du consommable sont principalement en jeu dans le
transfert thermique suivant les dispositions :
De plus, on peut établir un tableau récapitulatif des performances de chaque disposition :
Prenons comme base le protocole Quantum 1 où une incubation de 24h et une diffusion de 30min
est nécessaire avec une précision de ± 2,5°C. Dans les deux cas, supports empilés ou séparés, la
précision est respectée. Cependant, il faut faire un choix quant à la cinétique. Le tableau suivant
montre les temps d’établissement en fonction de la disposition ainsi que le ratio face au temps
d’incubation et de diffusion.
Disposition Temps de réponse % face au temps
d’incubation (24h) % face au temps de
diffusion (30min)
Empilé 1000s 1,15% 55%
Séparé 260s 0,3% 14%
Isolé (protocole actuel) 360s 0,4% 20%
Ainsi, le fait d’empiler les consommables semble acceptable pour l’incubation mais reste délicat
pour la diffusion. On pourrait ainsi proposer une diffusion avec Milliflex séparés mais une incubation
empilé tout en prenant en compte les Milliflex aux extrémités.
Enfin, l’essai 2 (cf. annexe 4) montre l’intérêt d’utiliser un rack ayant une résistance thermique faible
pour se rapprocher des cas sans rack (utiliser un rack ouvert sur les côtés).
Empilé Séparé Isolé
(Prot
ocole
actue
l)
Flux thermique en jeux
MilliFleX
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
24
II.5.2. Banc de test de technologies de chauffe
Lors de la conception de la seconde génération du MFX Quantum, et
plus particulièrement lors de l’étude de la partie « Chargeur
automatique de médias », une des contraintes du système s’est
imposée : « Effectuer la diffusion du réactif de marquage ».
Une solution possible pour répondre à cette fonction est de
concevoir un système de chauffage permettant de fournir une
température homogène de 32,5°C ± 2.5 °C à tous les supports.
Le problème qui se pose est le suivant : lors du protocole du Milliflex
Quantum 1, il est conseillé de ranger les médias horizontalement (pas de pile) dans un incubateur
pour assurer que tous soient à la bonne température (32.5 ± 2.5 °C). On souhaite donc obtenir une
répartition de température homogène et se rapprocher du comportement d’un incubateur.
Le but de cette étude est de mesurer la température des Milliflex en fonction de la technologie de
chauffage choisie et de la disposition des consommables.
On testera alors les performances de plusieurs technologies de chauffage en termes de répartition
homogène de la température au sein d’une pile de MilliFleX ainsi que de rapidité d’établissement.
Les critères seront donc l’erreur statique (répartition homogène) et le temps d’arrivée dans la plage
souhaitée (rapidité).
L’ensemble de l’étude est disponible en annexe 5.
Parmi les technologies de chauffage testées :
- Convection forcée par le dessous de la pile - Rayonnement - Convection forcée par le côté de la pile - Câble chauffant autour de la pile
Une technologie se dégage du lot, la convection forcée par le côté. Cette méthode est celle qui est le
plus souvent employé dans un incubateur de laboratoire et permet d’atteindre les meilleures
performances.
En ajustant les caractéristiques (puissance de l’élément chauffant, débit du ventilateur, …) une
meilleure cinétique que dans un incubateur traditionnel peut être facilement obtenue et ainsi tendre
plus rapidement vers la température désirée. Il faudra tout de même tenir compte des observations
de l’étude préliminaire précédente concernant les dispositions des Milliflex dans l’incubateur
(empilés ou séparés). Cependant, si la rapidité du système est suffisante, l’utilisation de supports
empilés peut être acceptable dans notre application.
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
25
II.6. Conception mécanique des modules
Suite aux résultats de ces deux études préliminaires, on peut alors énoncer les différentes solutions
imaginées pour répondre aux fonctions du cahier des charges fonctionnel. On pourra alors mettre en
œuvre certains concepts pour prouver leur fonctionnement et leur robustesse. On effectue bien une
étude de faisabilité qui s’accompagne de preuves de principe des solutions proposées. Cette
conception reste donc une partie de la phase de PI (investigation préliminaire). Cette phase
s’accompagne ici de l’assemblage d’un prototype fonctionnel mais non représentatif du produit
final. Une fois que l’ensemble des solutions réalisées et retenues, on pourra d’une part les optimiser
puis intégrer les concepts pour réaliser un prototype représentatif (phase de DI).
Pour mettre en œuvre les preuves de principe et réaliser un prototype fonctionnel non représentatif,
on choisit de concevoir un système constitué de plusieurs modules répondant à des fonctions
simples. Cela permet de pouvoir modifier la réalisation d’une fonction sans avoir à reconsidérer le
système dans son ensemble.
Un dossier justificatif de conception reprenant l’ensemble des concepts imaginés est disponible en
annexe 6. Pour chacun des modules, on ne détaillera pas tous les concepts proposés mais seulement
la solution retenue.
II.6.1. Architecture du système global
Le sous-système de chargeur automatique de média devra répondre aux problématiques de
stockage, chargement, déchargement mais aussi de prétraitement des supports (pelage, indexation)
et de diffusion (incubateur).
Pour remplir l’ensemble des fonctions mises en évidence dans l’analyse fonctionnelle, tout en restant
compatible avec les fonctions contraintes (cf. annexe 6), un certain nombre de solutions a été retenu.
Nous avons alors découpé le système global en plusieurs sous-systèmes (cf. Figure 23) :
1- Rack d’entrée incubé (sFP1). 2- Chargeur et indexeur de supports incubés (sFP3 et sFP5) 3- Outil de transfert incubé (sFP4) 4- Pinces (éléments qui ne font pas partis du chargeur de média mais permettant le traitement
des cassettes : déconnexion/reconnexion de la membrane et enlèvement du couvercle) 5- Station de marquage (ne fait pas parti du chargeur et permet le marquage : imbibation du
pad et spray de la membrane) 6- Rack liquide neuf (sFP2, sFP3 et sFP6) 7- Rack de diffusion (sFP8 et sFP9) 8- Pelage du Tyvek (sFP7) 9- Outil de transfert neuf (sFP4).
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
26
Un schéma général de ce système est représenté ci-après :
Figure 23 : Architecture du système
Concernant la gestion des déchets, on en retrouve trois types :
- Les supports liquides ou solides munis de leur média mais sans la membrane. C’est le seul
déchet biologique qui devra être introduit dans une poubelle spécifique (danger biologique).
- Le réactif de marquage et le liquide de rinçage de la pompe qui seront éjectés lors de
l’amorçage du système et de son nettoyage.
- Le Tyvek jeté lors du pelage.
On propose de concevoir une poubelle en trois parties se glissant sous
les modules le nécessitant.
II.6.2. Transferts
Le choix de la méthode de transfert des supports entre les différents modules de la station de
marquage automatisé découle du choix de l’agencement spatial proposé dans le cahier des charges
fonctionnel (cf. annexe 6).
Ainsi, trois agencements dans l’espace ont été proposés :
- Linéaire (les supports sont transférer de module en module selon un axe linéaire) - Circulaire (un outil de transfert au centre distribue les consommables aux différentes
stations) - Mixte (mélange des deux séquences précédentes)
Finalement, puisque le système devra distribuer deux types de consommables (support incubé ou
neuf) et qu’on devra transférer ces deux types de consommable au module de pince réalisant la
déconnexion de la membrane de son support, on retient une séquence en cercle.
Ainsi, on conçoit deux bras de transfert ce qui permet de découpler les différentes contraintes
issues de l’adaptation entre l’outil de transfert et les autres modules.
1- 2
3
4
5
6
7
8
9
Figure 24 : Poubelle
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
27
Le premier a pour fonction de transférer les supports incubés liquides ou solides du rack d’entrée
jusqu’à la pince de déconnexion en passant par un poste d’indexation permettant de placer les
oreilles des cassettes solides (cf. indexation). Ce module a pour principales contraintes de s’adapter à
la fois au système de chargement et au système de déconnexion. Ainsi, le bras devra permettre le
passage d’un piston accompagnant la descente des cassettes dans le bras (cf. chargement). Il devra
aussi amener les consommables au système de déconnexion avec la contrainte que quel que soit le
type de cassettes solides ou liquides, le bas du support soit toujours à la même hauteur.
Figure 25 : Bras de transfert des supports incubés
Le second bras a pour fonction de transférer le support neuf de la station de chargement jusqu’aux
pinces en passant par le système de pelage du Tyvek et de marquage. De plus, il devra amener la
cassette marquée et reconnectée jusqu’au rack de sortie et de diffusion. Enfin, sa principale
contrainte est la nécessité d’imposer un vide à l’intérieur de la cassette pour l’étape de reconnexion.
Un système d’étanchéité sera alors conçu sur le bras. Ce système permet de compresser un joint V-
Ring à l’aide d’un levier actionné par un moteur et une vis. Une fois le joint compressé, on peut
imposer le vide sous la cassette. De plus, en plus de réaliser l’étanchéité, le joint permet de maintenir
le support sur le bras pendant l’étape de pelage.
Joint
Parties fixes sur
l’axe vertical
Parties en mouvement
linéaire sur l’axe vertical
Figure 26 : Bras de transfert des supports neufs
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
28
Les efforts les plus importants à fournir par le bras de transfert interviennent lors du chargement des
cassettes neuves (cf. stockage, chargement et indexation des supports neufs). Connaissant d’une part
la longueur du bras et d’autre part l’effort à fournir (lié à la raideur du ressort utilisé lors du
chargement), on peut calculer le couple nécessaire. On choisit le moteur UBD1004 de Mellor Electric
imposant un couple de 390N.cm et une vitesse de 80tr/min accompagné d’un engrenage de rapport
1/3,5 (engrenage droit en acier de module 1 à 16 et 56 dents) pour un coût total de 125€.
II.6.3. Stockage, chargement et indexation des Milliflex incubés
Ce module, correspondant au rack d’entrée des cassettes incubées, à son chargeur et à l’indexation
des supports solides, devra répondre aux fonctions principales FP1, FP3 et FP5.
FP1 : Stockage des supports incubés
Parmi les différentes solutions évoquées lors de l’écriture des diagrammes FAST (cf. annexe 3) et
détaillé dans le dossier justificatif de conception (cf. annexe 6), la solution la plus évidente sera alors
celle retenue, un stockage des cassettes sur une pile.
De plus, le système de stockage doit répondre à des contraintes supplémentaires. Ainsi, on souhaite
que ce système puisse être insérer dans un incubateur en plaçant les consommables à l’envers
comme le préconise le protocole actuel.
Ainsi, une solution est proposée permettant le retournement
du rack contenant les consommable. Le but est donc de
pouvoir refermer le rack pour le sécurisé et pour retenir les
cassettes présentes et ce quelques soit le nombre de
consommable dans le rack.
Figure 27 : Rack de stockage des consommables incubés
Figure 28 : Couvercle de maintien des supports incubés
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
29
La solution proposée est un couvercle muni d’un système de levier à expansion qui comprime un
joint sur les parois du rack pour bloquer le couvercle.
FP3 : Chargement des cassettes incubées
A partir des solutions possibles décrites dans le cahier des charges fonctionnel (cf. annexe 3) et plus
particulièrement à partir des solutions consistant à utiliser au moins en partie la gravité pour le
chargement des consommables, un ensemble de 7 concepts a été modélisés. Ces derniers sont
décrits dans le dossier justificatif de conception (cf. annexe 6).
La difficulté majeure pour répondre à ce problème de chargement est que les supports sont
empilables. Il n’est donc pas possible d’effectuer une action latérale pour les décharger. On sera
donc obligé de séparer (verticalement) le consommable à charger de la pile avant de le transférer.
Une seconde difficulté est le fait que le rack de stockage doit être détachable du système. Il devra
donc pouvoir libérer les Milliflex quand il est introduit dans le système mais les maintenir lorsqu’il est
détaché.
Enfin, une fonction complémentaire est de permettre à l’utilisateur de retirer le rack avant la fin du
traitement des consommables.
C’est à partir de ces observations et toujours dans le cadre des solutions consistant à utiliser la
gravité que plusieurs déclinaisons sont présentées en annexe 6.
Cependant, parmi tous les concepts présentés en annexe 6, aucun ne sera entièrement retenu.
En effet, certaines solutions incluent une pince permettant de monter la pile de consommable. Elles
sont jugées non adéquates puisqu’il n’est pas nécessaire de fournir des efforts supplémentaires pour
soulever une pile de 10 cassettes lorsqu’on peut utiliser la gravité.
De plus, toutes les solutions proposées entrainent une chute « libre » des cassettes plus au moins
importante. Cette chute est jugée trop dangereuse (pas suffisamment robuste) pour être acceptée.
En effet, les supports pourraient se retourner ou se mettre dans une position non désirée.
Ainsi, pour remédier à ces problèmes, une dernière solution est en cours de modélisation. Elle
consiste à utiliser un piston pour accompagner la descente des cassettes à tout moment.
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
30
FP5 : Indexer les oreilles des cassettes solides
Le but de cette fonction est de faciliter la déconnexion de la membrane du support à l’aide d’une
pince. Connaissant l’emplacement des oreilles, on pourra d’une part les éviter lors de la préhension
de la membrane et d’autre part les utiliser pour maintenir le support de membrane.
Comme on peut l’observer sur la photo suivante, la difficulté de cette indexation est le fait que les
oreilles à indexer sont inscrites sous le couvercle et dépassent d’à peine 2mm du fond. Ainsi, cela
rend impossible un simple Poka Yoke6 dans le rack et par conséquent, nous oblige d’utiliser un
moyen d’orientation automatique. Il faudra aussi penser à l’arrivée de la cassette dans le module
d’indexation (par le dessus, le dessous, le côté).
Figure 29 : Oreilles de cassettes solides incubées
Connaissant ces particularités, on peut alors approfondir la recherche de solutions sous forme de
diagramme FAST concernant la détection/orientation pour réaliser l’indexation.
6 Poka Yoke est un terme japonais utilisé pour désigner un système « anti erreur », détrompeur.
Oreilles à
indexer
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
31
Les différents moyens de détection et d’orientation ont été mise en œuvre et sont détaillés dans le
dossier justificatif de conception (cf. annexe 6). Une estimation du coût est aussi réalisée :
Type
d’indexation
Avantages Inconvénients Nombre
d’actionneurs
Estimation
du coût
Manuelle Pas d’actionneur Impossible de dépiler 0 20€
Mécanique -Ce système ne nécessite pas de
capteurs.
-Nombre d’actionneur
-Problème si le doigt
arrive en même temps que
l’oreille.
-Maintien difficile
2 à 3 Entre 50 et
100€
Micro Rupteur -Résout le problème présent quand
le doigt arrive en même temps
qu’une oreille est présente.
-Nombre d’actionneur
-Peut gêner la rotation de
la K7
2 60€
Optique -Pas d’actionneur supplémentaire
Pas de contact
-Impose une bonne
précision de placement du
capteur.
1 35€
Finalement, pour éviter la gêne de la rotation de la K7 et supprimer le
besoin d’un actionneur supplémentaire pour l’avancé du micro rupteur,
on choisit d’utiliser une détection à distance tel qu’un capteur optique.
On peut facilement trouver des phototransistors avec LED à faible coût.
On peut soit capter l’oreille par le côté ou par le dessous (ou en biais).
Par le côté, l’épaisseur de 1mm de l’oreille rend difficile le
positionnement du capteur. Par le dessous, il est nécessaire d’être
suffisamment éloigné du fond pour éviter la réflexion sur ce dernier mais
il reste 2mm pour détecter l’oreille. On notera qu’il est nécessaire dans
Indexer K7
solides Détecter
Orienter
“Mécanique”
Optique
Micro rupteur
Mise en rotation
de la K7
Mise en rotation
de la base
Manuel (Poka Yoke)
Figure 31 : Indexation optique
Figure 30 : FAST pour l'indexation
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
32
ces deux cas de choisir un capteur qui ne détecte pas trop loin (« myope ») afin d’éviter de détecter
le couvercle ou le corps de la K7.
Pour étudier ce principe, on a utilisé deux types de capteurs :
- CNY70 qui a des « yeux » suffisamment fin (entre 1 et 1,5mm de diamètre) pour une bonne détection.
- OPB 704, plus gros mais dont les « yeux » sont focalisés pour détecter un point et qui permet de détecter à une distance plus grande. Ce capteur s’avère plus adapté à notre situation.
Avantage : - Pas d’actionneur supplémentaire - Pas de contact
Inconvénient : - Impose une bonne précision de placement du capteur.
Concernant la mise en rotation de la cassette, la solution la plus simple et la plus robuste est de
s’appuyer sur le couvercle de fond de la cassette pour la faire tourner.
Le problème qui se pose alors est celui de l’adaptation entre le système de transfert et le système
d’indexation. On peut par exemple inclure l’indexation dans le bras de transfert et faire monter soit
via un piston soit via une came le moteur d’indexation pour mettre la cassette en rotation.
Figure 33 : Indexation dans le bras de transfert
Bras Support moteur
Came 1
Came 2
Plateau tournant
Support capteur
Bras de transfert
Bâti
Support moteur
Plateau indexeur
Bâti - CAME
Figure 32 : Schéma cinématique du bras de transfert de supports incubés
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
33
Solution retenue pour ce module
La solution retenue s’appuie sur les différents concepts proposés.
Concernant le stockage, on retient un système de rack formé de barres
auquel on ajoute un couvercle en croix venant se serrer sur les barres
pour effectuer le maintien des cassettes lors du retournement.
Concernant le maintien des cassettes hors du système, on retient une
trappe formée de trois doigts sous le rack, maintenues fermées par des
ressort en flexion. C’est en insérant le rack que l’utilisateur ouvre ces
trappes.
Concernant le chargement, on ne souhaite pas soulever la pile mais seulement la maintenir. De plus,
on souhaite éviter toute chute de consommables dans le rack. Il sera donc nécessaire d’utiliser un
moyen pour accompagner la descente des Milliflex.
Pinces de
maintien
Moteur
d’indexation Actionneur
linéaire
Actionnement des pinces
(bielle manivelle)
Plateau
d’indexation
Figure 34 : Rack de cassettes incubées
Figure 35 : Chargeur de supports incubés
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
34
On utilise donc un actionneur linéaire auquel on assemble un moteur permettant la mise en
rotation de la cassette et un capteur optique pour l’indexation. On utilise aussi un système bielle
manivelle pour la mise en mouvement symétrique des pinces.
De plus, il faudra adapter la forme du bras de transfert pour pouvoir transferer un consommable du
piston jusqu’au bras.
La principale différence par rapport aux autres solutions proposées est qu’on ne maintien pas la pile
à partir du second support mais toute la pile. Ainsi, la séquence de chargement est la suivante :
- Insertion du rack et ouverture mécanique de la trappe. Le piston est en haut et retient la pile. - Descente du piston de la hauteur d’une cassette. La pince est alors en face de la seconde
cassette. - Fermeture de la pince. - Descente du piston puis indexation de la cassette. - Descente du piston dans le bras puis départ du bras - Remonté du piston jusqu’à la première cassette. - Ouverture des pinces puis retour à la seconde étape.
Bâti
Piston
Plateau indexeur
Pinces de
maintien
Bielles Manivelles
(double)
Liaisons
actionnées
Figure 36 : Schéma cinématique de la solution de chargement et indexation des supports incubés
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
35
II.6.4. Stockage, chargement et indexation de la languette des MFX liquides neufs
Dans la phase de conception du système de chargement automatique du Milliflex Quantum phase II,
on a identifié des fonctions principales du système : « Stocker N médias (liquide neuf) » et « Charger
N médias (liquide neuf) » dans le système. De plus, une fonction contrainte du système, dû à la
méthode de pelage choisie est « Indexer la languette du Tyvek des MFX liquide neufs ».
Là encore, plusieurs solutions ont été proposées et sont détaillées dans le dossier justificatif de
conception (cf. annexe 6).
Finalement, pour répondre aux trois fonctions citées auparavant, on retient un stockage par pile
dans un rack avec une fente pour une indexation manuelle et un chargement à l’aide d’une trappe
avec un ressort de rappel actionnée par le contact du bras de transfert.
Pour la mise en œuvre de cette solution, l’usinage des pièces est réalisé et le choix d’un ressort est
effectué. La raideur doit être suffisamment importante pour permettre de vaincre le frottement de la
trappe et ainsi garantir son retour mais elle ne devra pas être trop grande pour ne pas nécessité un
actionneur trop encombrant et couteux pour le mouvement du bras. Ainsi, on choisit une raideur de
1 N.mm et une longueur de 110 mm pour le ressort sachant que la longueur de travail est de 75mm.
Connaissant les caractéristiques du ressort, on peut calculer le couple nécessaire au moteur
actionnant la rotation du bras de transfert.
On rencontre cependant quelques difficultés avec cette solution. En effet, les supports neufs étant
légèrement conique, un risque de coincement est possible. Pour remédier à ce problème, un
ajustement précis est nécessaire ainsi que l’ajout de chanfreins dans le rack et sur la trappe.
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
36
Figure 37 : Chargeur de cassettes neuves
Bâti
Bras de
transfert
Trappe
(CAME)
Figure 38 : Schéma cinématique du chargement des cassettes neuves
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
37
II.6.5. Pelage du Tyvek
Dans la phase de conception du système de chargement automatique du Milliflex Quantum phase II,
on a identifié une fonction contrainte du système : « Apporter les cassettes « prêt à l’emploi » aux
stations de travail ». Cette fonction a comme sous fonction « Effectuer le pelage des MFX liquides
neuves ». Lors de la recherche de solutions et suite à la séance de brainstorming initié par Emre
Salmanoglu, on peut regrouper les solutions proposées et leurs notes obtenues lors de la réunion
dans le tableau suivant :
Solutions Détection Mise en place Dessus Coté Seul Votes
Fonte de la soudure NON OUI X NON III
Découpage du Tyvek par lame NON NON X NON
I Découpage du Tyvek par emporte-
pièce NON OUI X NON
Insertion d’un élément tranchant OUI OUI X NON I
Ajout d’une languette additionnelle
(sticker) NON NON X OUI II
Aspiration/Ventouse OUI X OUI III
Préhension du bord OUI NON X OUI
IIIIII Préhension de la languette OUI NON X OUI
Figure 39 : Solutions de pelage
Certaines des solutions énoncées ont été mise en œuvre pour finalement retenir celle qui aura fait
l’unanimité des participants à la session de créativité, la préhension de la languette.
Suite à l’étude de l’angle possible formé par la languette (cf. annexe 6), on en déduit la trajectoire
idéale que le moyen de préhension doit réaliser pour attraper la languette à chaque fois :
Il faut donc coupler les mouvements tracés par les deux
flèches rouges.
Le but maintenant est de réaliser un mouvement le plus proche de cette trajectoire idéale tout en
limitant le nombre d’actionneurs et en favorisant la simplicité du mécanisme. On proposera pour
cela trois concepts, le premier est une solution approchant la trajectoire idéale et le second une
solution réalisant exactement cette trajectoire. Le dernier concept envisagé est une préhension
manuelle de la languette dans le rack.
On retiendra finalement le second concept puisqu’il sera le plus robuste quant à la préhension de la
languette et que le pelage reste simple avec uniquement un actionneur.
Figure 40 : Position de la languette
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
38
Cette solution permet de réaliser la trajectoire optimale présentée plus haut. Un système bielle
manivelle permet d’entrainer la partie basse de la pince dans un mouvement vertical. Une came
formant un angle de 35 degrés avec l’axe vertical permet de convertir le mouvement vertical de la
pince du bas en un mouvement horizontal pour entrainer la partie haute de la pince. Il suffira alors
de faire tourner l’outil de transfert pour peler le Tyvek.
Cependant, ce mécanisme ne permet pas d’apporter la force nécessaire à la préhension de la
languette pour le pelage. Ainsi, un système composé d’un aimant et d’un mécanisme à ressort
apportera la force adéquate à la préhension.
L’aimant, placé dans la partie haute de la pince, va attirer
la vis de la partie basse de la pince lorsque celles-ci sont
fermées et la languette sera maintenue.
Lors de l’ouverture de la pince, un ressort permet de faire
rentrer la vis dans la pince. Enfin, l’écrou permet de
régler la compression du ressort et donc de diminuer la
force de maintien de la languette pour que le décrochage
de l’aimant se fasse plus aisément.
Aimant
Système Vis,
Ecrou et Ressort
Actionnement
Trajectoire de la pince
Figure 41 : Système de pelage
Figure 42 : Optimisation du système de pelage
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
39
Figure 43 : Fonctionnement du système de pelage
On utilise un moteur 12V de
Micromotors (RH158-12-250 ) assurant
un couple maximal de 1N.m et une
vitesse de 21 tr/min pour un coût
d’environ 35€. (Puissance nominale de
8W)
Le couple nécessaire à décrocher les
aimants et faire bouger la pince à été
mesuré à l’aide d’un capteur de force.
Bâti
Manivelle
Bielle
Pince vertical
Système Vis,
Ecrou et Ressort
Came
Pince
horizontal
Aimant
35°
Figure 44 : Schéma cinématique du système de pelage
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
40
II.6.6. Diffusion et déchargement des MFX traités
Dans la phase de conception du système de chargement automatique du Milliflex Quantum phase II,
on a identifié des fonctions principales du système : « Décharger la station de marquage », « Stocker
N médias (traités) » et « Charger la station de lecture ». De plus, une fonction contrainte du système
est « Permettre la diffusion du réactif de marquage ». Ainsi, deux fonctions complémentaires du
système ont été identifié « Effectuer la diffusion du réactif de marquage » et « Effectuer le
monitoring de la température ».
Ainsi, il a fallu, avant de concevoir un système réalisant ces fonctions, effectuer des études
préliminaires concernant d’une part la disposition optimale des consommables pendant l’étape de
diffusion et d’autre part les différentes technologies de chauffage existantes. (cf. annexe 4 et 5).
Ainsi, concernant le choix de la technologie de chauffage à mettre en œuvre, une convection forcée
effectuée à l’aide d’une résistance chauffante et de ventilateurs a été retenue. La température est
alors contrôlée à l’aide de thermocouples.
De plus, le choix de la séquence réalisé par le système global impose d’effectuer la diffusion dans le
système. Ainsi, la conclusion établie dans l’étude préliminaire concernant l’homogénéité de
température impose une séparation des supports.
Enfin, le protocole actuel propose de retourner les supports pour une meilleure imprégnation du
réactif. Par conséquent, cette séparation (et retournement) peut être effectuée par le système de
déchargement et de stockage. On cherche alors une solution globale répondant à toutes les
fonctions énoncées pour ce module.
Comme auparavant, un diagramme FAST regroupant différentes
solutions est détaillé dans le dossier justificatif de conception (cf.
annexe 6).
La solution alors retenue permettant d’effectuer le déchargement, de
la station de marquage, le retournement des supports, la diffusion et
le chargement automatique de la station de lecture ou l’enlèvement
manuel des supports par un utilisateur est l’utilisation d’une chaine à
palette munie de pinces.
On utilise une chaine à palette CAP820-82 de HPC accompagné de sa
roue et son pignonPT820 et PR820.
Le couple d’entrainement nécessaire est mesuré à 2N.m. On pourra
alors choisir un moteur de couple 3.9N.cm et de vitesse de 80tr/min
(moteur UBD1004 de Mellor Electric) munie d’un entrainement par
courroie de rapport 1/10.
Figure 45 : Rack de diffusion et de sortie
Roue d’entraînement
de la chaine
Maillon de
chaine à palette
Pince
Emplacement pour
résistance de chauffe et
ventilateur
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
41
D’autre moyens de transfert sont possibles (double chaine, tasseaux, …). Cependant, la chaine à
palette en plastique à l’avantage d’effectuer un retournement « en douceur » et de ne pas avoir
besoin de graissage. Par contre, la chaine peut de détendre et il peut être nécessaire d’inclure un
système rattrapant ce jeu.
Concernant la pince, elle permet de maintenir le support
liquide en vue de son retournement. Ainsi, en se refermant,
elle retient le bas de la cassette.
La pince, dans le mouvement de monté de la chaine
récupère la cassette posée sur le bras de transfert et se
referme à l’aide d’une came. Elle est alors maintenue
fermée grâce à un mécanisme de clips à ressort.
A la fin de la séquence de diffusion, l’utilisateur ou le
système de lecture peut libérer le consommable en exerçant
une pression sur le mécanisme de fermeture de la pince.
Deux ressorts placés à l’arrière de la pince permettent alors
son ouverture.
La solution précédemment évoquée a l’avantage de répondre parfaitement à toutes les fonctions
souhaitées et permet même un transfert automatique avec la station de lecture. Ainsi, cette dernière
serait muni d’un outil de transfert permettant l’ouverture de la pince (sans actionnement mais à
l’aide de la descente de la pince) et le transfert vers une caméra effectuant la lecture sous la
cassette. Cependant, ce système reste très encombrant en hauteur (plus d’un mètre de haut).
De plus, aujourd’hui, la volonté n’étant plus de relier la station de marquage à la station de lecture,
une contrainte est libérer et une autre solution est envisagée pour réduire l’encombrement vertical.
Ainsi, on imagine une autre solution s’appuyant sur les concepts évoqués sur les diagrammes FAST
correspondant en annexe 6. On souhaite effectuer une première étape de retournement unitaire des
supports pour les déposer sur un plateau en rotation où est effectuée la diffusion. A la fin de l’étape
de chauffe, un actionneur linéaire pousse chaque support vers le haut dans un rack pour former une
pile. Cette solution est en cours de modélisation.
Mécanisme de
verrouillage
Pinces
Support fixe
Emplacement des
ressorts d’ouverture
Emplacement du
ressort de
verrouillage
Figure 46 : Pince de diffusion
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
42
II.7. Commande du système et câblage La commande du système complet s’effectue à l’aide de la boîte à outil xPC Target du logiciel
Matlab/Simulink. Plusieurs cartes d’entrée/sortie permettent l’acquisition des informations fournies
par les capteurs et la commande des actionneurs.
Un programme Simulink permet de transcrire
l’action d’un grafcet.
II.8.1. Grafcet linéaire
Un grafcet simplifié, réalisant les actions une après
l’autre (linéaire) est rédigé.
Ainsi, comme le montre le diagramme ci-contre, on
commence par une étape d’initialisation. Ensuite, le
système incrémente le nombre de consommables
traités, charge et indexe une cassette incubée et
effectue la déconnection. Puis, on charge un support
neuf, le maintien sur le bras, le pèle, l’imbibe de
réactif et reconnecte la membrane et enlève le
couvercle. Enfin, on spray, remet le couvercle et
effectue la diffusion. Suivant l’état du système, on
recommence à l’étape 2 ou on termine le cycle.
Les différentes séquences détaillées sont disponibles
en annexe 7.
Plateau de
diffusion
Cassette
Pince de
retournement
Piston
Rack de sortie
Figure 47 : Concept de diffusion et déchargement par plateau
0
Mise en route
1 Initialiser
Schéma Principal
=1
3 Charger K7 incubée
=1
4 Indexer
=1
5 Déconnecter
=1
6 Charger K7 Neuve
=1
8 Peler
=1
9 Imbiber
=1
10Reconnecter et
enlever le couvercle
=1
7 Maintenir
=1
11 Sprayer
=1
12 Remettre le couvercle
=1
13 Diffuser
=1
2 GL_Nb_K7 := GL_Nb_K7 + 1
15 Finaliser (Chauffer +
Nettoyage final)
( RI_K7_P + RN_K7_P + GL_Nb_K7>=10 ) + IHM_IA_P(RI_K7_P + RN_K7_P )
x IHM_IA_P x
GL_Nb_K7 < 10
=1
=1
14 Nettoyer
Etapes
unifiées (34)
0
Mise en route
1 Initialiser
Schéma Principal
=1
3 Charger K7 incubée
=1
4 Indexer
=1
5 Déconnecter
=1
6 Charger K7 Neuve
=1
8 Peler
=1
9 Imbiber
=1
10Reconnecter et
enlever le couvercle
=1
7 Maintenir
=1
11 Sprayer
=1
12 Remettre le couvercle
=1
13 Diffuser
=1
2 GL_Nb_K7 := GL_Nb_K7 + 1
15 Finaliser (Chauffer +
Nettoyage final)
( RI_K7_P + RN_K7_P + GL_Nb_K7>=10 ) + IHM_IA_P(RI_K7_P + RN_K7_P )
x IHM_IA_P x
GL_Nb_K7 < 10
=1
=1
14 Nettoyer
Etapes
unifiées (34)
Figure 48 : Grafcet linéaire
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
43
II.8.2. Grafcet optimisé
On peut aussi concevoir un grafcet optimisé puisque
plusieurs actions peuvent être réalisées en même
temps.
Par exemple, on peut à la fois effectuer le cycle de
traitement des cassettes incubées et celui des
supports neufs (car les bras de transfert sont
découplés). Il faudra alors considérer la pince comme
une ressource partagée.
Pour ce faire, on découpe le programme en 8 taches
simples et linéaires. A partir de là, on effectue un
tableau des autorisations permettant d’identifier à
quel moment une tache peut débuter. On peut alors
écrire et simplifier le grafcet optimisé. (cf. annexe 8)
II.8.3. Programmation XPc Target
On programme les grafcet sous Simulink. Le code peut se découper en 4 parties :
- Déclaration des variables (entrée/sortie/interne). On utilise des variables globales pour simplifier la lecture du programme.
- Mode de sécurité (Failsafe). Ce mode de sécurité permet soit d’arrêter totalement le programme (bouton d’arrêt d’urgence), soit de le mettre en pause (bouton marche/arrêt). Suivant le temps d’appui du bouton marche/arrêt, on pourra soit recommencer la séquence où elle s’est arrêtée, soit redémarrer au début du cycle.
- Affichage. Permet d’afficher des graphiques sur un écran pendant le cycle.
- Grafcet. On peut réaliser les séquences du grafcet à l’aide des blocs « case » de Simulink comme le montre la figure ci-contre illustrant le sous grafcet d’initialisation.
3
4
=1
5
8
9
10
11
12
0
Mise en route
1 M1: Initialisation
T1
P1
P2
P3
T2
T3
P4
T4
=1
=1
=1
=1
=1
=1
=1
Schéma global simplifié & optimisé
13 FIN
2 Nb:=Nb+1
6 Rien
Nb>10 + PK7 + PK7N
PK7 + PK7N
Nb>10 + PK7 + PK7N
PK7 * PK7N7 Degagement du bras
=1
3
4
=1
5
8
9
10
11
12
0
Mise en route
1 M1: Initialisation
T1
P1
P2
P3
T2
T3
P4
T4
=1
=1
=1
=1
=1
=1
=1
Schéma global simplifié & optimisé
13 FIN
2 Nb:=Nb+1
6 Rien
Nb>10 + PK7 + PK7N
PK7 + PK7N
Nb>10 + PK7 + PK7N
PK7 * PK7N7 Degagement du bras
=1
Autorise/ Fin de T1 T2 T3 T4 P1 P2 P3 P4
T1 x x
T2 x
T3 x
T4 x
P1 x x
P2 x
P3 x x
P4 x
Légende
T1 /
T2 / / / Peler / Imbiber
T3 /
T4 /
P1 /
P2 /
P3 / /
P4 /
Charger K7 neuve
Charger K7 incubée
Passage Diffusion
Refermer le couvercle
Indexer
Maintien K7
Monter
Enlèvement couvercleVide
Diffusion
Prendre cassette
Déconnecter
Reconnecter
Sprayer
Figure 49 : Grafcet optimisé
Figure 50 : Programmation du sous grafcet initialisation
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
44
II.8.4. Commande moteur
Les moteurs à courant continu utilisés sont contrôlés à partir d’un signal à modulation de largueur
d’impulsion (Pulse Width Modulation). Ce signal carré de fréquence fixée à 50Hz permet d’imposer
une tension moyenne allant de 0 à Umax aux bornes de l’actionneur.
Simulink ne dispose pas de fonction permettant d’imposer une valeur variable de PWM7. Ainsi, on doit utiliser une fonction d’une boite à outil de Matlab, la fonction square(t,duty,period)avec le temps t tel que : t=2*pi*1/period*t pour obtenir un signal carré de type PWM. En fournissant en entré de ce bloc, le temps t du modèle, la valeur en pourcentage de la largeur
d’impulsion (duty cycle) et la période de la PWM, on pourra alors contrôler la vitesse du moteur.
Enfin, l’intégration d’une constante (la pente) permet de créer une rampe de vitesse pour limiter le
pique de courant au démarrage du moteur.
Figure 51 : Schéma Simulink de la commande des moteurs
II.8.5. Contrôle des positions
Le contrôle de la position des actionneurs se fait à l’aide de micro rupteurs (en fin de course) et
de capteurs optiques. Ces deux types de capteurs sont disponibles à faible coût. La plus part des
micro rupteur utilisé sont les capteurs Omron D3V-16-1A4 de force
d’actionnement de 1.96N.
Les capteurs optiques (CNY70) sont disposés sur chaque module et
permettent d’identifier la présence du bras de transfert. On mesure le
signal analogique en sortie du capteur à l’aide de la carte I/O101 disposant
de convertisseurs analogiques numériques. On impose alors un seuil qui
permet d’adapter ce composent en capteur de présence « tout ou rien ». Le
capteur OPB 704 utilisé pour l’indexation des cassettes solides est câblé de la
même manière.
Cependant, en utilisant ce type de capteur, l’inertie du moteur entraine
7 La fonction « Pulse Generator » permet de fournir une valeur fixe de PWM.
5V
I/O 101
Figure 52 : Câblage d'un CNY70
t=2*pi*1/period*t; % If no duty specified, make duty cycle 50%. if nargin < 2 duty = 50; end if any(size(duty)~=1), error(generatemsgid('SignalErr'),'Duty
parameter must be a scalar.') end % Compute values of t normalized to (0,2*pi) tmp = mod(t,2*pi); % Compute normalized frequency for breaking
up the interval (0,2*pi) w0 = 2*pi*duty/100; % Assign 1 values to normalized t between
(0,w0), 0 elsewhere nodd = (tmp < w0); % The actual square wave computation s = 2*nodd-1;
Fonction écrite à partir de la fonction
square de Matlab :
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
45
une erreur de positionnement. Pour cette raison, il peut être intéressant d’utiliser un codeur
angulaire (ou un moteur pas à pas) permettant de connaitre la position de l’actionneur à chaque
instant. On réduirait alors la vitesse du moteur à l’approche de la position à atteindre
(commande de type PID, asservissement en position).
II.8.6. Régulation de la température dans la diffusion
Pour effectuer la régulation de la température lors de l’étape de diffusion, on utilise un
thermocouple de type K associé à un amplificateur spécifique 0-10V (DSCA37). Le programme
Simulink effectue une moyenne de l’acquisition du signal analogique du capteur par la carte IO101.
Une transformation non linéaire est alors nécessaire pour convertir le signal du thermocouple en une
valeur de température en degré Celsius. Trois fonctions polynomiales d’ordre 9 dépendant de la
valeur mesurée permettent d’approcher avec une très bonne précision cette transformation.
Concernant la régulation, on réalise une commande à hystérésis à l’aide du bloc « Relay » de
Simulink. Lorsque la température dépasse un seuil haut (34°C), on coupe la résistance chauffante et
le ventilateur et la température diminue. Lorsque la température passe en dessous d’un second seuil
bas (31°C), on relance les éléments de chauffage et la température remonte. Cette régulation est
suffisante car le protocole actuel impose une température comprise entre 30 et 35¨C.
II.8.7. Câblage
Les capteurs utilisés seront soient de type « tout ou rien » (micro rupteur) imposant une tension de 0
à 24V en entrée de la carte soient de type analogique (capteur optique ou résistance linéaire) dont la
carte, munie d’un convertisseur analogique numérique, mesure une tension entre 0 et 5V.
Concernant les actionneurs, on les commande par le biais de relais reed à plusieurs entrées/sorties.
Leur câblage, en pont en H, permet l’inversion du sens des moteurs à courant continu. Suivant la
puissance des moteurs, ils peuvent être directement connectés à la carte d’acquisition (au maximum
0,5A par broche) ou devront être alimenté par un second relais ou par un contrôleur à pont en H
réalisant à la fois l’inversion du sens et le découplage de puissance.
On utilise, comme le montre la figure suivante trois cartes d’entrée/sortie. La carte IO 101, disposant
d’entrée analogique permet l’acquisition des capteurs optiques et du thermocouple. La carte IO 205
est utilisée pour commander les moteurs 12V alors que la carte IO 204 permet l’acquisition des
micro-rupteurs et la commande des actionneurs 24V.
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL 46
Figure 53 : Schéma de câblage du système
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
47
47
II.8. Résultats Finalement, en partant d’un document présentant
brièvement le but du projet, cette étude a permis d’une
part d’identifier les fonctions que le produits devra
réaliser et les séquences qu’il devra suivre et d’autre part
de mettre en œuvre différents concepts pour en prouver
leur fonctionnement.
Aujourd’hui, deux tiers du système a été prototypé : la
pince de déconnexion ainsi que le chargement et le
traitement des supports neufs. Ce prototype rempli les
fonctions pour lesquelles il a été conçu mais ne
correspond pas à un système final intégré, facilement
usinable et assemblable. Il reste encore plusieurs
itérations à réaliser pour optimiser les concepts évoqués
et les rendre plus performants et robustes.
On peut enfin établir un récapitulatif des composants standards utilisés dans les différents modules
et ainsi obtenir une estimation du coût lié à ces
produits :
Système Fonction Composant Référence Nb Caractéristiques CoûtCoût
système
Retournement lors du stockage Levier à expansionSouthco (RS 245-
5553)1 5,61 €
Accompagnement de la
descente des supportsActionneur linéaire - 1 Estimation du coût 100,00 €
Actionnement des pinces Motoréducteur CC - 1 Estimation du coût 35,00 €
Fin de course actionneurs Micro rupteurs Omron D3V-16-1A4 6 0.98N (actionnement) 0,93 €
Indexation Motoréducteur CCMicromotors L149-
12-1881 14N.cm ; 14tr/min ; 12V, 0.5A 25,00 €
Indexation Capteur optique Omron OPB704 1 Distance nominale 3.8mm 5.68€
Outil de transfert
incubéRotation du bras Motoréducteur CC
Micromotors L149-
12-1881 14N.cm ; 14tr/min ; 12V, 0.5A 25,00 € 25,00 €
Rotation du bras Motoréducteur CCMellor Electric
UBD10041 390N.mm ; 80tr/min ; 24V 58,23 €
Rotation du bras Engrenage droit RS STS10/18B 1 18 dents module 1 acier 16,95 €
Rotation du bras Engrenage droit RS STS10/56B 1 56 dents module 1 acier 49,20 €
Chargement Ressort RS 121-242 1110mm à vide ;K= 0.99N.mm ;
25.5mm minimum4,21 €
Fin de course Micro rupteurs Omron D3V-16-1A4 1 0.98N (actionnement) 0,16 €
Actionnement des pinces Motoréducteur CCMicromotors RH158-
12-2501 1N.mm ; 21tr/min ; 8W 35,10 €
Fin de course Micro rupteurs Omron D3V-16-1A4 2 0.98N (actionnement) 0,31 €
Arrêt du bras au poste Capteur optique Vishay CNY70 1 Distance nominale <0.5mm 0,20 €
Transport Chaine à palette HPC CAP820-82 1 76,38 €
Transport Roue libre HPC PR820-21-24 1 20 dents 27,00 €
Transport Pignon HPC PT820-21-25 1 21 dents 27,00 €
Rotation de la chaine Motoréducteur CC - 1 Estimation du coût 60,00 €
Rotation de la chaine Engrenage droit - 2 Estimation du coût 70,00 €
Arrêt de la chaine Capteur optique Vishay CNY70 1 Distance nominale <0.5mm 0,20 €
Arrêt du bras au poste Capteur optique Vishay CNY70 1 Distance nominale <0.5mm 0,20 €
DiffusionRésistance
chauffanteRittal 3115000 1 30W 80,60 €
Diffusion Ventilateurs RS OD9225-24HS 62.6W ; 88.4m3/h ; dim.
92x92x2544,04 €
Contrôle température Thermocouple K RS 621-2170 1 précablé 5,73 €
Contrôle température Amplificateur Dataforth DSCA37 1 Conditionneur thermocouple K 70,00 €
Commande moteurs Relais TQ2-12V 4 Relais haute fréquence 12V 21,00 €
Commande résistance Relais GNA5 1 Relais de puissance 21,40 €
Commande moteurs Driver LMD18200T 2 Driver MCC 26,26 €
885,72 €
Rack d'entrée incubé
Outil de transfert neuf
Rack d'entrée neuf
Pelage
Diffusion
Commande
Coût total
166,54 €
124,38 €
4,37 €
35,61 €
461,16 €
68,66 €
Figure 54 : Prototype final
Figure 55 : Récapitulatif des éléments standards et coût
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
48
48
Discussion et Conclusion
Finalement, ce projet de fin d’étude a permis d’initier l’étude de faisabilité et de conception du
projet Quantum phase 2. La recherche d’antériorité suivie de l’analyse fonctionnelle ont pu poser les
bases de l’étude. De même, des études préliminaires font parties des piliers sur lesquels s’appuie
maintenant le projet. De plus, la phase de conception accompagnée de nombreuses itérations a
permis d’élaborer des solutions fonctionnelles répondant en grande partie au cahier des charges
rédigé en début de projet. On aura pu à travers les différentes étapes de la démarche faire des choix
techniques raisonnés en ce qui concerne la séquence à automatiser, les concepts des multiples
modules ou l’intégration du système global.
Cependant, au vu de la complexité du système, l’objectif de réalisation d’un prototype fonctionnel
robuste mais non représentatif permettant de convaincre de la faisabilité du produit n’est pas
entièrement atteint. En effet, premièrement, le système n’a pas été entièrement prototypé. Bien que
plusieurs itérations aient été réalisées et que certains principes aient été démontrés, le système de
chargement des supports incubés est encore en cours de conception et de réalisation. De même, le
système est encore sous une forme modulaire et n’est pas complétement assemblé. Ainsi, les pinces
de déconnexion sont aujourd’hui détachées du système de chargement, de prétraitement et de
marquage des supports neufs. Enfin, le prototype existant n’est pas totalement optimisé et robuste.
On espère cependant qu’une réalisation plus industrielle, de meilleure qualité permettra d’atteindre
les performances attendues.
Ainsi, les travaux restants, pris en charge par Luc Felden et Sylvain Riballet, concernent la
reconception des concepts démontrés durant ce stage permettant de réaliser un prototype plus
performant et plus représentatif d’un système final. Il faudra alors d’une part rédiger un cahier des
charges à destination d’un partenaire industriel et d’autre part réaliser une Analyse des Modes de
Défaillance, de leurs Effets et de leur Criticité du système afin d’améliorer les performances et la
sécurité. Cependant, le projet est actuellement figé et son avenir reste incertain. Le projet pourra
redémarrer ultérieurement mais il est possible qu’il ne soit jamais commercialisé.
Enfin, ce projet s’étalant sur près de six mois m’a donné goût au travail d’équipe sur un sujet
technique de conception d’un produit mécatronique alliant créativité par la recherche de solution et
intérêt technique par la conception et le dimensionnement mécanique, l’usinage, la réalisation
électronique et la commande. Bien que faisant partie d’un groupe de 40 000 personnes et étant sur
un site comptant près de 1 000 employés, le laboratoire de R&D, détaché de la production, reste à
échelle humaine et l’équipe de conception Hardware and Software est composé que de très peu
d’ingénieurs. C’est dans ce contexte qu’il est possible de travailler sur des sujets pluridisciplinaires et
que j’ai eu la chance de participer à la vie d’un projet complet à partir de son lancement. De plus, le
cadre d’une grande entreprise internationale permet d’avoir les moyens nécessaires au bon
déroulement d’une étude technique. Ce fut une réelle expérience industrielle de conception
mécatronique.
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
49
49
Table des illustrations Figure 1 : Darmstadt, siège de Merck...................................................................................................... 4
Figure 2 : Millipore à Molsheim ............................................................................................................... 4
Figure 3 : Merck Millipore dans le monde ............................................................................................... 5
Figure 4 : Division Merck Millipore .......................................................................................................... 5
Figure 5 : Organisation de la « business fields » BioMonitoring et positionnement du stage ................ 6
Figure 6 : Produits du BioMonitoring ...................................................................................................... 7
Figure 7 : Lecteur Milliflex Quantum ....................................................................................................... 7
Figure 8 : Procédure de prototypage rapide avec RTW ........................................................................... 9
Figure 9 : Composition de l'environnement de prototypage xPC Target ............................................... 10
Figure 10 : Milliflex Quantum ................................................................................................................ 11
Figure 11 : Membrane transfer tool ...................................................................................................... 12
Figure 12 : Removal Rack ...................................................................................................................... 12
Figure 13 : Principe de marquage fluorescent ....................................................................................... 12
Figure 14 : Spectre d'excitation du fluorophore .................................................................................... 13
Figure 15 : Protocol Quantum 1 ............................................................................................................ 11
Figure 16 : Cassette solide incubée........................................................................................................ 14
Figure 17 : Vue éclatée des Supports liquides et solides ....................................................................... 13
Figure 18 : Support liquide neuf ............................................................................................................ 14
Figure 19 : "Bête à corne" ...................................................................................................................... 18
Figure 20 : "Diagramme pieuvre" .......................................................................................................... 19
Figure 21 : Système Quantum 1+ .......................................................................................................... 22
Figure 22 : Système Quantum 2 ............................................................................................................ 22
Figure 23 : Architecture du système ...................................................................................................... 26
Figure 24 : Poubelle ............................................................................................................................... 26
Figure 25 : Bras de transfert des supports incubés................................................................................ 27
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
50
50
Figure 26 : Bras de transfert des supports neufs ................................................................................... 27
Figure 27 : Rack de stockage des consommables incubés ..................................................................... 28
Figure 28 : Couvercle de maintien des supports incubés ....................................................................... 28
Figure 29 : Oreilles de cassettes solides incubées ................................................................................. 30
Figure 30 : FAST pour l'indexation ......................................................................................................... 31
Figure 31 : Indexation optique ............................................................................................................... 31
Figure 32 : Schéma cinématique du bras de transfert de supports incubés .......................................... 32
Figure 33 : Indexation dans le bras de transfert .................................................................................... 32
Figure 34 : Rack de cassettes incubées .................................................................................................. 33
Figure 35 : Chargeur de supports incubés ............................................................................................. 33
Figure 36 : Schéma cinématique de la solution de chargement et indexation des supports incubés ... 34
Figure 37 : Chargeur de cassettes neuves ............................................................................................. 36
Figure 38 : Schéma cinématique du chargement des cassettes neuves ................................................ 36
Figure 39 : Solutions de pelage .............................................................................................................. 37
Figure 40 : Position de la languette ....................................................................................................... 37
Figure 41 : Système de pelage ............................................................................................................... 38
Figure 42 : Optimisation du système de pelage .................................................................................... 38
Figure 43 : Fonctionnement du système de pelage ............................................................................... 39
Figure 44 : Schéma cinématique du système de pelage ........................................................................ 39
Figure 45 : Rack de diffusion et de sortie............................................................................................... 40
Figure 46 : Pince de diffusion ................................................................................................................. 41
Figure 47 : Concept de diffusion et déchargement par plateau ............................................................ 42
Figure 48 : Grafcet linéaire .................................................................................................................... 42
Figure 49 : Grafcet optimisé .................................................................................................................. 43
Figure 50 : Programmation du sous grafcet initialisation ..................................................................... 43
Figure 51 : Schéma Simulink de la commande des moteurs ................................................................. 44
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
51
51
Figure 52 : Câblage d'un CNY70 ............................................................................................................ 44
Figure 53 : Schéma de câblage du système ........................................................................................... 46
Figure 54 : Prototype final ..................................................................................................................... 47
Figure 55 : Récapitulatif des éléments standards et coût ..................................................................... 47
Bibliographie8 9
Ackland, M. R., 1987. Apparatus for detecting micro organisms. Grande Bretagne, Brevet
n° EP233024(B1).
Babson, A. L., 2005. carousel system for automated chemical or biological analyzers employing linear
racks. Unated State (NY), Brevet n° US7670553(B2).
Brelivet, N., 2010. Dispositif de distribution d'un produit dans une boite de petri. France, Brevet
n° FR2939444(A1).
Browne, D., 2006. Cassette containing growth medium. Unated State, Brevet n° US20070212747(A1).
Cariou, J. L., 2000. Automatic reading for petri dish provided with a lid. France, Brevet
n° WO2000049130(A1).
Downs, R. C., 2006. Gripping mechanisms, apparatus and methods. Unated State (CA), Brevet
n° US7422411(B2).
Gardener, J. H., 1990. Petri dish stack transfer. Unated State, Brevet n° US5160558(A).
Hall, K. M., 2009. Millipore History. [En ligne]
Available at: http://www.millipore.com/pressroom/files/press_kits/$file/MilliporeHIstory_d3.pdf
[Accès le 01 Septembre 2011].
Haslam, J. K., 2003. Apparatus for and methods of handling biological sample containers. United
States, Brevet n° US 2003/0044991 A1.
Inconnu, 2001. Petri dish stacker. Japon, Brevet n° JP2001113185(A).
Justin, M. J., 2008. Transport system for test sample carrier. Unated State (NC), Brevet
n° US7556770(B2).
8 Les brevets référencés dans la bibliographie sont cités dans l’analyse de l’état de l’art (cf. annexe 2).
9 Les références bibliographiques sont écrites selon la norme « Havard, Anglia 2008 »
Projet de fin d’Etude – Chargeur automatique de média
Florian ALLARD - Mécatronique
INSA Strasbourg | Merck Millipore | Septembre 2011
RAPPORT CONFIDENTIEL
52
52
Katsujiro, S., 1983. Automatic bacterial colony transfer apparatus. Japon, Brevet n° US4613573(A).
Math Works Inc., 1999. Real Time Workshop User's Guide. [En ligne]
Available at: http://www.clemson.edu/ces/crb/ece496/fall2000/rtw_ug.pdf
[Accès le 01 Septembre 2011].
Math Works Inc., 2011. xPC Target 5.0. [En ligne]
Available at: http://www.mathworks.fr/products/datasheets/pdf/xpc-target.pdf
[Accès le 01 Septembre 2011].
Merck, 2011. Historique du groupe Merck. [En ligne]
Available at: http://www.merck.fr/fr/company/the_merck_group/history/histoire.html
[Accès le 01 Septembre 2011].
Mutsumi, T., 2005. Automatic cell cultivation apparatus utilizing autoclave sterilization and method
for using the same. Unated State, Brevet n° US7883887(B2).
Roth, J. N., 1995. Method and apparatus for coating containers. Unated State, Brevet
n° US5698260(A).
Sharpe, A. N., 1971. Methods and apparatus for performing bacteriological tests automatically.
Grande Bretagne, Brevet n° GB1372847(A).
Tachi, H., 1998. Anaerobic incubator. Japon, Brevet n° US6063619(A).
Weselak, M. R., 2002. High throughput incubation devices. Unated State (CA), Brevet
n° US7329394(B2).
Wikipedia, 2011. Merck KGaA. [En ligne]
Available at: http://fr.wikipedia.org/wiki/Merck_KGaA
[Accès le 01 Septembre 2011].
Wikipedia, 2011. Millipore Corporation. [En ligne]
Available at: http://en.wikipedia.org/wiki/Millipore_Corporation
[Accès le 01 Septembre 2011].
Wyle, C., 19987. Methode and apparatus for streaking a culture medium. Unated State, Brevet
n° EP242114(B1).
Zauser, T., 1996. Haltevorrichtung für petrischalen. Allemagne, Brevet n° EP804540(B1).