WALLPIX – PRÉSENTATION FINALE

25 mars 2013

Jean-Etienne AUBRY Adrien COATIVY Alexis DUMON

Thomas FELT Boris LEPROU Karine MARLE

Julien MORAND

PLAN

I. Point de départ

II. Détection

III. Actionneurs

IV. Support

V. Matériau

VI. Analyse de la valeur

VII. Prototype

2

Partie I: POINT DE DEPART

3

CONCEPT

4

SPÉCIFICATIONS PRINCIPALES

Caractéristique Valeur

Nombre de pixels 1600

Taille du mur 6m x 2,70m

Taille du pixel 10cm x 10cm

Course 25cm

Réactivité Maximale

Vitesse Maximale

5

OBJECTIFS

6

SEGMENTATION

WallPix

Détection

Traitement du signal

Commande

Puissance

Guidage

Mouvement

7

Partie II: DETECTION

8

BENCHMARK

9

DÉVELOPPEMENT C# 1 KINECT

10

DÉVELOPPEMENT C# 2 KINECTS

11

DÉVELOPPEMENT C# 2 KINECTS

Au départ :

Objectif :

Vue Kinect 1 Vue Kinect 2

Vue finale

12

DÉVELOPPEMENT C# 2 KINECTS

Comment ?

• Superposition

• Transformation par changements de repère

Echec

13

DÉVELOPPEMENT C# 2 KINECTS

Transformation par changements de repère

Avantages : • plus de problème d’inclinaison

• possible de recentrer l’affichage entre les 2 Kinects

Pixel Kinect 1

Point dans l’espace métrique de la Kinect 1

Points dans un espace métrique global

Pixel Kinect 2

Point dans l’espace métrique de la Kinect 2

14

DÉVELOPPEMENT C# 2 KINECTS

j

i

y x

Etape 1 : transformation pixel point dans repère métrique de la Kinect

15

DÉVELOPPEMENT C# 2 KINECTS

𝑌𝑀 = 𝑗𝑀−

𝐿𝑎𝑟𝑔𝑒𝑢𝑟2

𝐿𝑎𝑟𝑔𝑒𝑢𝑟2

𝑃𝑀 tan𝛼

2 𝑋𝑀 = −

(𝑖𝑀 − 𝐻𝑎𝑢𝑡𝑒𝑢𝑟 2 )

𝐻𝑎𝑢𝑡𝑒𝑢𝑟2

𝑃𝑀 tanᵦ

2

16

DÉVELOPPEMENT C# 2 KINECTS

Etape 2 : point dans repère de la Kinect point dans repère global

Pour chaque configuration :

un repère global

la position de chaque Kinect (centre + orientation verticale + orientation horizontale)

17

DÉVELOPPEMENT C# 2 KINECTS

Vue de dessus Vue de côté

Kinect 1

Kinect 2 Repère global

y

z

x

z

• Utilisation de rotations et de translations

Kinect 1

Kinect 2

Repère global

18

DÉVELOPPEMENT C# 2 KINECTS

Etape 3 : affichage en 3D

• Création de 3 points virtuels autour de chaque point triangles

Etape 4 : affichage en 2D

• Transformation point espace métrique pixel

19

DÉVELOPPEMENT C# 2 KINECTS

20

DÉVELOPPEMENT C# 2 KINECTS

21

DÉVELOPPEMENT MAX/MSP

Troncature et interpolation des données

22

DÉVELOPPEMENT MAX/MSP

Réduction du scintillement – principe d’hystérésis – Hystérésis : propriété présentée par un système dont les propriétés à un instant donné

dépendent de toute son évolution antérieure et pas seulement des paramètres décrivant le système à cet instant. (Larousse)

23

DÉVELOPPEMENT MAX/MSP

Communication série PC – Arduino

– Quelles informations envoyer? Sous quel format?

(x,y,z) = (1,1,200) « 1 1 200 »

(x,y,z) = (3,3,300) « 3 3 300 »

24

Partie III: ACTIONNEURS

25

COMPARAISON DES TECHNOLOGIES

26

RECHERCHE DE FOURNISSEURS

27

RECHERCHE DE FOURNISSEURS

Un point de départ : (Armelle Jambou)

Clarification des attentes des fournisseurs

Exploration des solutions technologiques en électrique

Ouverture vers d’autres fournisseurs

Elaboration du cahier des charges

28

RECHERCHE DE FOURNISSEURS

Phase de prise de contact :

Proposition de solution : vérin électrique (devis à demander au distributeur)

Rencontre avec M. Regis Bonnaud :

modules linéaires (maquette)

29

RECHERCHE DE FOURNISSEURS

Rencontre avec B&R :

Devis complet et justifications

Etude détaillée de la solution avec moteurs brushless

Offre commerciale avec maintenance quasi nulle

Ouverture sur le problème de la gestion du temps réel

30

RECHERCHE DE FOURNISSEURS

(Ré)ouverture sur les solutions pneumatiques :

Rencontre avec Franck Plestan

Rencontre avec Benjamin Boucher : balayage des solutions techniques pneumatiques envisageables

Ebauche d’offre commerciale pour solution pneumatique

31

Partie IV: SUPPORT

32

CONCEPTION

Conception d’un support prototype prévoyant l’utilisation d’un moteur PàP et du système pignon crémaillère.

Contraintes

Simplicité

Maintenabilité

Modularité

Précision

Fiabilité

Coût

33

CONCEPTION

SUPPORT DOUBLE

34

CONCEPTION

Piste pour le support final:

Guidage des pixels au moyen d’une grille

Fixation pixel-tige de l’actionneur par rotule

Pixel

Coque de fixation (collée

sur le pixel)

Rotule Crémaillère

ou vis

35

RÉALISATIONS

36

RÉALISATIONS

37

Partie V: MATERIAU

38

PROBLEMATIQUES DE L’ETUDE

Pixel esthétique

VIBRATIONS

MASSE

FLEXION

39

GEOMETRIE CREUSE

Balsa

– Coût matière: 850 € pour 1600 pixels

– Léger

Composites carbone/epoxy – Coût matière: 10 000 € pour 1600 pixels

– Esthétique

Contreplaqué – Coût matière: 600 € pour 1600 pixels – Economique

40

GEOMETRIE PLEINE

Mousses de polystyrène expansé

– Coût matière: 300 € pour 1600 pixels

Léger

Rigide

Lisse

Mousses de polystyrène extrudé

– Coût matière: 400 € pour 1600 pixels

41

Partie VI: ANALYSE DE LA VALEUR

42

OUTIL COÛT-FONCTION

Cout matière mise en place maintenance/rechange

en € en % en € en % en €/an en %

DETECTER LES PERSONNES

Capter et Transmettre kinect 0,45 0,04 0,025 0,34 0,045 0,29

COUT TOTAL Détecter les personnes 0,45 0,04 0,025 0,34 0,045 0,29

TRAITER LE SIGNAL

Recevoir le signal

PC bnr 10,36 0,97 0,005 0,07 0,1036 0,67 Convertir le signal

Générer la commande

Transmettre la commande hub + câbles éthernet 1 0,09 0,00 0,01 0,07

COUT TOTAL Traiter le signal 11,36 1,07 0,005 0,07 0,1136 0,74

REPRODUIRE MECANIQUEMENT

L'IMAGE

Déplacer le pixel

Recevoir la commande variateur 302 28,40 1 13,74 3,02 19,64

Alimenter

Générer le mouvement moteur brushless 343 32,26 1 13,74 3,43 22,31

Transmettre le mouvement CSR réduit 400 37,62 1,5 20,60 8 52,03

Contrôler la position aucun 0 0,00 0 0,00 0 0,00

Accrocher pixel colle patex 0,5 0,05 0,25 3,43 0,05 0,33

Traiter la surface du pixel bombe teflon 0,4 0,04 1 13,74 0,6 3,90

Maintenir l'ensemble Supporter le poids Profilé alu 5 0,47 1 13,74 0,05 0,33

Guider grille fine 0,05 0,00 0,00 0,0005 0,00

Habiller le système polystyrène extrudé 0,45 0,04 1,5 20,60 0,0675 0,44

COUT TOTAL Reproduire mécaniquement l'image 1051,4 98,89 7,25 99,59 15,218 98,97

COUT TOTAL pour 1 pixel 1063,21 97,91 7,28 0,67 15,3766 1,42

COUT TOTAL pour 1600 pixels 1 701 136 97,91 11 648 0,67 24 603 1,42

sur 1 an (en €) sur 5 ans (en €) sur 10 ans (en €)

COUT TOTAL / pixel 1 085,87 1 147,37 1 224,26

COUT TOTAL pour 1600 pixels 1 737 387 1 835 797 1 958 810

43

COÛT DES FONCTIONS

0,5

1,5

98

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Détecter les personnes

Traiter le signal

Reproduire mécaniquement l'image

44

VISION BUDGÉTAIRE 1, 5 & 10 ANS

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

Co

ut

(en

k€

)

1 an 5ans 10 ans 45

Partie VII: PROTOTYPE

46

PROTOTYPE

Objectif initial : Fournir un prototype de 16 pixels

Actionneurs Choisis : moteur pas à pas – Avantages :

• Fiabilité de la position des moteurs à basse vitesse

• Faible encombrement

• Prix faible

– Désavantages : • Caractéristiques dynamiques

• Durée de vie

• Commande

47

PROTOTYPE

Point de départ : commander un moteur à l’aide de 2 composants : L297 et L298

Circuit intermédiaire :

Circuit final

48

PROTOTYPE

Le système de commande des moteurs pas à pas

– Un ordinateur

– Une carte Arduino

– Une carte de commande

– Le moteur

Mise en fonctionnement :

– Le pixel est mis en mouvement grâce à un système de pignon crémaillère.

– Fonctionnement de 4 moteurs en parallèle

49

CONCLUSION

50

SYNTHÈSE

Un travail pluridisciplinaire et transverse

De l’idée à la réalisation

Prise de recul

Organisation efficace

Motivation pour la réalisation de l’œuvre

51

OBJECTIFS

Objectifs atteints : – Procédure de choix de l’actionneur idéal

– Développer toute la partie détection

– Simuler le fonctionnement de l’œuvre (2D & 3D)

Défis partiellement relevés : – Concevoir un prototype à échelle 1 de quelques axes

– Proposer un processus d’industrialisation

– Analyse de la valeur pour mesurer l’impact des choix technologiques sur les couts

52

APPORTS ET OUVERTURE

Apports personnels

– Un projet complet

– Relationnel, commercial, communication

– Connaissances spécifiques

– Management de groupe

Le métier d’ingénieur appliqué à l’art

– ≠ routine industrielle, motivation particulière

– légitimité

53

REMERCIEMENTS

MERCI POUR VOTRE ATTENTION

54