Braille rap

 
Tutoriel
Comment transformer une imprimante 3D en embosseuse Braille.
  • Difficulté : Moyen
  • Durée réalisation : une heure
  • Budget : 0-10 euros
 

Principe de braillerap

Braille rap est un projet expérimental consistant à utiliser la cinématique d’une imprimante 3D pour embosser du papier ou du carton dans le langage Braille.
Il a été développé en moins de trois jours lors du Fabrikarium, sprint de prototypage organisé par My Human Kit avec Airbus SAS, par une équipe de volontaires constituée de :

  • Hugues Aubin, coordinateur MyHumanKit
  • Arthur Masson, collectif Indiens Dans La Ville
  • Damien Canac, équipe Saint Gobain
  • Simon Descarpentries, ingénieur en informatique, gérant d’Acoeuro.com
  • Yassine El Yacoubi, BNP Paribas (pôle innovation, incubateur parisien startup)
  • Élodie Fourment, élève au Lycée Airbus
  • Arezki Gastaud, danseur classique puis, élève ingénieur en informatique en alternance via CapGemini
  • François Le Berre, Airbus Safran (Les Mureaux), R&D surveillance de l’espace

Il faut disposer d’une imprimante 3D capable d’interprèter du Gcode standard (par exemple une reprap), pour pouvoir tester ou améliorer ce prototype.

Le principe est simple : nous allons d’abord imprimer une pièce adaptée à notre machine, puis y insérer un clou préalablement limé pour avoir le  bout arrondi. Cette pièce additionnelle, une fois fixée sur la buse froide de la machine, va la transformer en embosseuse.

Une page web dédiée permettra ensuite de calculer le code de pilotage (ou GCode) qui déplacera le pointeau pour embosser le texte cible sur du papier.

 

Fabrication de l'outil d'embossage

Prenez les dimensions de la buse d'impression de l'imprimante 3D. Regardez sur internet en fonction de votre modèle, ou alors mesurez le pan hexagonal de la buse. Autre méthode possible, prenez un jeu de petites clés plates et regardez laquelle permet de dévisser la buse. Lors du prototypage nous avions une buse de 6mm de pan.

Vous allez générer vous-même un modèle de support de pointeau adapté à votre machine, avec le logiciel libre OPENSCAD.

Téléchargez Openscad puis le fichier braillerap-buse.scad créé par Arezki Gastaud à l'aide des liens situés en colonne de droite sur cette page.

Installez Openscad, lancez-le, puis ouvrez le fichier Braille_buse.scad.

Dans la fenêtre de gauche du logiciel, des paramètres peuvent être modifiés. Celui qui nous intéresse est taille_pan.
Modifiez sa valeur avec celle de votre buse en mm en ajoutant un peu de marge pour pouvoir enficher l'objet ensuite.

Nos tests sont concluants avec un ajout de 0.6 mm. Par exemple pour une buse de 6mm de pan, tapez 6.6 en valeur pour taille-pan.

Cliquez sur le bouton "rendu" : votre volume est calculé !
Cliquez ensuite sur "Ficher"/"Exporter"/"fichier .stl".
Enregistrez votre support de buse imprimable en 3D sur votre disque dur.

Une fois le support de pointeau généré ou téléchargé au format stl, imprimez-le en 3D à 40% de remplissage : il nous reste à fabriquer le pointeau qui ira sur cette pièce, à l'aide d'un clou.

Prenez un clou de petite dimension à tête plate (1mm de diamètre, 2cm de long par exemple). Coupez le clou en gardant environ 15 mm de longueur. Limez-en l'extrémité pour l'arrondir. L'objectif est non pas de transpercer mais de frapper le papier pour fabriquer un relief en dessous. La pointe doit être impérativement arrondie.

Chauffez l'extrémité du clou avec une flamme et faites-le passer dans l'orifice ou la marque située dans le milieu du support de pointeau imprimé en 3D. Ceci adaptera le diamètre pour insérer proprement le clou par le creux hexagonal du support de pointeau.

Retirez le clou, puis posez une goutte de super-glue sous sa tête et cette fois-ci enfoncez-le au fond de l'orifice hexagonal du support de pointeau. Attendez 30 secondes : votre pointeau est prêt !

Arrêtez votre imprimante 3D ou laissez-la refroidir. Braille rap fonctionne à froid. Une fois votre buse d'impression froide, enfoncez votre support de pointeau directement sur la buse : votre machine est prête !

 
 

Calcul du Gcode en fonction du texte à embosser

Ensuite nous allons générer le Gcode (code de déplacement de la machine) en fonction du texte que nous voulons embosser.

Pour cela aller sur le générateur Braille Rap développé par Arthur Masson et Yacine El Yacoubi et disponible ici : https://arthursw.github.io/BrailleRap/

Son code source est également disponible dans ce dépôt de code, sous licence MIT.

Son utilisation est extrêmement simple, saisissez le texte voulu dans la 1ère case de texte. À chaque lettre saisie, la représentation Braille du texte est affichée dans le cadre situé dessous. Le 3e cadre présente le G-Code à communiquer à l’imprimante 3D.

En haut à gauche, une fenêtre survole ces 3 cadres. Elle présente une série de paramètres ainsi qu’un bouton « download » permettant de télécharger le G-Code produit, dans l’hypothèse où cela faciliterait la transmission au logiciel de gestion de l’imprimante 3D visée.

Paramètres

Toutes les dimensions sont en millimètres.

  • Paper dimensions :
    • paperWidth : largeur de la feuille à imprimer
    • paperHeight : hauteur de la feuille à imprimer
    • marginWidth : marge lattérale à l’intérieur de la zone à imprimer
    • marginHeight : marge au dessus et en dessous du texte imprimé
  • Braille letter dimensions :
    • letterWidth : largeur des lettres
    • dotRadius : diamètre des points (dans la représentation Braille à l’écran)
    • letterPadding : marge autour des lettres
    • linePadding : écart entre les lignes
  • Printer settings :
    • headDownPosition : position basse du pointeau lors de l’embossage du papier
    • headUpPosition : position haute du pointeau entre deux points embossés
    • speed : vitesse de déplacement du pointeau entre deux points embossés (en millimètre par seconde)
    • delta : à cocher si l’imprimante utilisée est une imprimante delta (à trois colonnes) par opposition aux imprimantes à coordonnées cartésiennes (proche d’une table traçante)
  • language : type de Braille utilisé (lettres codées sur 6 ou 8 points, nouveaux ou anciens)

Dans cette même fenêtre survolante, à fond noir, la dernière ligne est en fait un bouton saveGCode, permettant de télécharger le G-Code produit sous forme de fichier importable ensuite dans le logiciel de pilotage de l’imprimante choisie.

L’objectif est d’enregistrer ce gcode sur votre disque dur pour pouvoir ensuite le lancer sur la machine.

Trois paramètres sont critiques :

headDownPosition doit correspondre à la hauteur de la buse équipée de l’embout une fois qu’elle a frappé . Cette valeur est par défaut de 2 mm en dessous de la surface à embosser.

headUpPosition correspond à la hauteur maximale de l’extrémité du pointeau au dessus de la surface à embosser, entre chaque frappe. L’amplitude par défaut est de 10 mm, nos tests sont concluants sans problème en baissant cette valeur à 5 mm.

La case à cocher « delta », en bas de cette zone de paramètres, n’est à cocher que si votre imprimante 3D est de ce type (généralement elle ressemble alors à une colonne de base triangulaire).

 

 

Préparation du plateau, installation du support de pointeau et fixation du Z de l'imprimante

De nombreux tests d’embossage ont été réalisés lors du Fabrikarium 2016. À différentes vitesses, et différentes profondeurs, sur différents supports…

Un élément clé pour un bon embossage, c’est de placer la feuille sur un support souple, non rémanent (qui va donc reprendre sa forme entre deux points embossés) :

  • couche de silicone, 3 millimètres d’épaisseur, comme un plat à tarte ;
  • feutrine, 3 millimètres d’épaisseur également (au moins) ;
  • couche de tapis de sol
  • Tapis de souris retourné…

Superposer une couche de feutrine sur une couche de silicone abouti à de bons résultats.

Vous pouvez poser cette épaisseur sur votre plateau d’impression (toujours à froid), puis mettre dessus la surface à embosser, puis fixer le tout avec des pinces à dessin, en faisant attention à ce que cela ne gène pas le déplacement de la machine.

 

Il est essentiel de paramétrer l’altitude de votre machine à zéro (Z=0), avec le pointeau affleurant la surface à embosser.

Pour cela, nous recommandons l’usage d’un logiciel libre et gratuit capable d’envoyer du Gcode à toute imprimante 3D : Pronterface (lien en colonne de droite).

Vous pouvez par exemple faire monter la tête de votre machine à 50mm de haut avec la commande G1 Z50, fixer les surfaces sur le plateau, installer le pointeau Braille Rap sur la tête hexagonale de votre machine, puis faire descendre la tête équipée du pointeau jusqu’à affleurer la surface à embosser.

 

Une fois cette position atteinte, forcez la position Z à zéro en tapant G92 Z0 dans la console de Pronterface.

 

Lancement du Gcode sur l'imprimante 3D avec Pronterface

Nous recommandons l'usage d'un logiciel libre et gratuit capable d'envoyer du Gcode à toute imprimante 3D, ou si votre imprimante est équipée d'un lecteur de carte SD, le lancement du Gcode depuis ladite carte SD.

Pour faire éxécuter le gcode depuis un logiciel, télécharger Pronterface (lien en colonne de droite si vous lisez cette page sur ordinateur).

- Connectez-vous à votre imprimante 3D avec un cable USB, sélectionnez le port série correspondant et cliquez sur "connecter".
- Cliquez sur "load file", parcourez votre disque dur et allez chercher le gcode généré par Braillerap.
- Cliquez sur "Print" : la machine embosse !

 
 

Vidéo de démonstration d'embossage de Braille

Voici le comportement d'une machine exécutant Braille Rap en vitesse lente :-)

 

Testeurs bienvenus !

ATTENTION : il s’agit d’un prototype. Toute amélioration,et tests, sont bienvenus !