Flipper

L’objectif de ce projet est de créer un flipper qui soit le plus possible hand-made. Il s’inscrit dans le module Makers de la filière Informatique en deuxième année. La majorité du flipper a été créé à l’aide des imprimantes 3D et de la découpeuse laser de Eirlab. Il a été réalisé par Coralie Deplanne et Gaël Perron.

La réalisation de ce flipper s’est découpé en plusieurs parties :

Recherches sur les flippers

Flipper classique

La première étape de ce projet a été de se renseigner sur les flippers existants. Nous avons pu apprendre tous les modules présents dans les flippers classiques et pouvoir choisir ceux que nous voulions dans notre flipper et qui pourrait être réalisé seulement grâce a la découpeuse laser et l’imprimante 3D.

Flipper DIY

Pendant cette période de recherche, nous avons également cherché des exemples de flippers réalisé avec les même contraintes que nous. Nous avons trouvé un exemple intéressant explique en détail la réalisation de leur projet et qui nous ont inspirés pour le choix et la réalisation de ce projet.

Code utilisé traditionnellement

Nous avons également trouvé des manières de personnalisé notre code du flipper à partir de code déjà existant. Mission Pinball Framework (MPF) est un framework open-source codé en Python destiné à des amateurs ou des professionnels souhaitant créer leur propre flipper.
Le site est très précis sur la documentation, et il est également possible d’avoir accès à des projets aboutis ayant utilisé les différentes ressources du framework.

L’avantage est que chaque module peut être codé indépendamment des autres, pour ensuite être assemblé avec les autres et avoir le flipper au complet.
De plus il y a une interface qui permet d’avoir un affichage et faire des simulations virtuelle de l’exécution du code et du flipper.

Réalisation des modules

124 Pinball Bumper Stock Photos, Pictures & Royalty-Free Images - iStock

Bumpers

Le bumper est un élément important du flipper. Lorsque la bille entre en contact avec le bumper, elle est éjectée, le bumper s’allume et le score augmente.

Pour ce module nous utilisé un modèle disponible sur Thingiverse qui permet de détecter le contact avec la bille et de s’allumer lorsque cela se produit mais qui n’éjecte pas la bille.

La première étape de la réalisation a été l’impression 3D de la pièce a partir du modèle.

Modèle d’impression du champignon
Modèle d’impression du tronc

Le bumper est composé de deux pièces principale, le champignon, la partie supérieure qui sert habituellement à contenir le mécanisme qui éjecte la bille. Ici il sert simplement de décoration et de créer une surface plus grande pour que la LED éclaire plus.
L’autre pièce, le tronc, sert quant à lui à contenir le mécanisme pour détecter le contact avec la bille.

Tiges insérées dans le tronc du bumper

Des tiges de cuivre conducteur sont insérées sur l’extérieur du tronc, tout autour de celui-ci, et une bobine en spirale est placé autour. La bobine est elle reliée aux branches + de la LED, et les tiges à la branche -.

Ainsi, lorsque la bille frappe le bumper, elle touche la bobine qui va alors entrer en contact avec une ou plusieurs des tiges qui traversent le tronc. Cela va alors agir tel un interrupteur et la LED va s’allumer.

Équivalent du schéma électrique du bumper
Bumper détectant l’impact d’une bille

Flippers

La partie la plus importante du flipper, celle qui permet de renvoyer la bille.

Pour ce module deux options étaient possible, modéliser des flippers utilisant seulement la mécanique ou bien combiner l’électronique et la mécanique en utilisant des moteurs et des boutons poussoirs. Nous avons décidé le choix du 100% mécanique pour que le joueur puisse plus ressentir ses actions.

Nous avons décidé de nous inspirer d’un modèle trouvé et de le remodéliser entièrement nous même et de le réaliser grâce a la découpeuse laser.

Modèle utilisé
Premier test réalisé

Ce premier test comportait plusieurs problèmes comme l’angle et la taille des flippers donc nous avons créé une seconde version combinant impression 3D et découpeuse laser.

Modèle 3D
Résultat final détendu
Résultat final étendu

—— Ajouter la partie sur les boutons ——

Plunger

Le plunger permet de lancer la bille dans le circuit du flipper. Il est composé d’une tirette, de ressorts ainsi qu’un guide. Ce module ne fait pas gagner de points.

Élément presque indispensable du flipper pour débuter la partie et propulser la bille dans le jeu, il doit être très résistant car les joueurs ont l’habitude de vouloir propulser la bille le plus vite possible.

Pour la réalisation de ce module, nous avons tout imaginé nous même à partir de nos connaissances sur le plunger des fillpers classiques.

Modèle du guide en amont
Modèle du guide en aval
Modèle de la tige

Il est constitué d’une partie fixe, le rail ou le guide qui est attenante au socle du flipper, et d’une partie mobile, la tige, qui est la partie en contact direct avec la bille. Il contient également des ressort pour donner encore plus de puissance et pour remettre la tige dans sa position initiale une fois la bille lancée.

La tige doit être insérée dans le guide en aval et doit passer dans les ressort. C’est pour cette que nous avons découpé le guide sur la partie supérieure. Après avoir inséré la tige nous avons recollé le guide pour éviter de fragiliser d’avantage le guide.

Plunger final
Plunger final vu de côté

Slingshots

Le slingshot est composé d’une partie fixe et d’un élastique qui fait rebondir la bille lorsqu’elle vient frapper dessus, cela ajoute également des points au joueur.

Nous avons intégralement pensé et conçu nos slingshots à partir des slingshots que l’on retrouve dans les flippers classiques.

Modèle 3D
Modèle 3D de la cale
Capteur fin de course

Pour faire la détection, il était nécessaire de fixer un capteur de fin de course qui détecte quand la bille heurte l’élastique.
Habituellement, ce capteur est fixé sur le socle du flipper. Pour des raisons de précisions et de modularité nous avons choisi de le fixé sur la partie fixe, la “plaque” qui se trouve au dessus du slingshot.
En effet, si le capteur est placé trop loin de l’élastique, la bille n’aura pas assez de puissance pour déplacer suffisamment l’élastique pour être détecté par le fin de course.
Si le capteur est placé trop proche de l’élastique, il se peux que l’élastique déclenche tout le temps le capteur, et donc ne sois pas capable de détecter lorsque la bille vient le frapper.


C’est pour cette raison que nous avons placé le capteur en fonction de l’élastique qui est utilisé pour chacun des slingshot et non à un endroit précis et identique pour les deux slinghots.

Slingshot final

Spinner

Le spinner est un module composé de deux parties, une partie fixe, le cadre et une plaque qui tourne autour d’un axe horizontal. Lorsque la bille passe le spinner, elle vient frapper la partie inférieure de la plaque ce qui entraine sa rotation. Chaque tour de la plaque ajoute des points au joueur.

Nous avons intégralement pensé le fonctionnement de notre spinner. Nous avons choisi de détecter la rotation de la plaque grâce à un capteur fin de course fixé sur le cadre. Il a fallu donc trouver une manière de faire en sorte que la plaque puisse tourner autour d’un axe fixe, tout en ayant une tige désaxée qui puisse appuyer sur l’interrupteur.

C’est pour cette raison que la plaque a cette forme spéciale paramétrée grâce aux dimensions du capteur fin de course.

Modèle 3D de la plaque
Modèle 3D du cadre

De plus, il fallait faire attention que la plaque soit correctement équilibrée pour revenir dans une position verticale pour que la bille puisse de nouveau la frapper. De plus, la tige désaxée ne doit pas trop être désaxée sinon elle pourrait freiner ou bloquer la rotation de la plaque lors du contact avec le capteur.

Spinner final

Hélice tournante

Un module qui n’existe pas des les flippers traditionnels mais que nous avons décidé de créer pour ajouter du dynamisme au jeu.

Relié à un moteur à courant continu situé en dessous, cette hélice tourne et vient frapper la bille permettant soit d’aider le joueur à diriger la bille vers les modules, soit de désavantager le joueur en renvoyant la bille vers les flippers.

Nous avons conçu ce module à partir de rien. Il est constitué d’un guide, fixe, encastré dans le socle de jeu, permettant de limiter les frottements avec l’hélice. L’hélice a été conçue pour s’adapter parfaitement avec la forme du moteur.

Modèle de l’hélice de dessous
Modèle de l’hélice du dessus
Modèle du guide

Affichage du score

C’est le module qui permet au joueur de connaitre son score en cours de partie.

Schéma électrique entre l’écran LCD et la Arduino
Écran LCD encastré dans socle du flipper

Réalisation de la partie mécanique du flipper

Premier test de fixations

Une fois les modules réalisé, nous avons voulu les tester pour vérifier leur bon fonctionnement et commencer à réfléchir à la manière de les fixer au socle du flipper.

Pour ce faire nous avons pris une chute de bois de MDF 6mm, percé des trous, et fixé les modules à l’aide de vis.

Plan du flipper

Réalisation du cadre du flipper

Fixation des modules

Ajout de la partie électronique / informatique

Voici le montage fonctionnel de test permettant de tester les différents modules ensemble électroniquement.
En effet les modules sont représentés par les interrupteurs( c’est eux qui feront la détection de l’impact de la bille), l’affichage du score par l’écran LCD et nous avons également testé une LED RGB pour le bumper et un buzzer qui émet un son dès que la bille frappe un module permettant de marquer des points.

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