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
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Partie I: POINT DE DEPART
3
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
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OBJECTIFS
6
SEGMENTATION
WallPix
Détection
Traitement du signal
Commande
Puissance
Guidage
Mouvement
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Partie II: DETECTION
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BENCHMARK
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DÉVELOPPEMENT C# 1 KINECT
10
DÉVELOPPEMENT C# 2 KINECTS
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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
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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
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DÉVELOPPEMENT C# 2 KINECTS
j
i
y x
Etape 1 : transformation pixel point dans repère métrique de la Kinect
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DÉVELOPPEMENT C# 2 KINECTS
𝑌𝑀 = 𝑗𝑀−
𝐿𝑎𝑟𝑔𝑒𝑢𝑟2
𝐿𝑎𝑟𝑔𝑒𝑢𝑟2
𝑃𝑀 tan𝛼
2 𝑋𝑀 = −
(𝑖𝑀 − 𝐻𝑎𝑢𝑡𝑒𝑢𝑟 2 )
𝐻𝑎𝑢𝑡𝑒𝑢𝑟2
𝑃𝑀 tanᵦ
2
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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)
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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
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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
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DÉVELOPPEMENT C# 2 KINECTS
20
DÉVELOPPEMENT C# 2 KINECTS
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DÉVELOPPEMENT MAX/MSP
Troncature et interpolation des données
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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)
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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 »
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Partie III: ACTIONNEURS
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COMPARAISON DES TECHNOLOGIES
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RECHERCHE DE FOURNISSEURS
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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
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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)
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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
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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
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Partie IV: SUPPORT
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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
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CONCEPTION
SUPPORT DOUBLE
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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
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RÉALISATIONS
36
RÉALISATIONS
37
Partie V: MATERIAU
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PROBLEMATIQUES DE L’ETUDE
Pixel esthétique
VIBRATIONS
MASSE
FLEXION
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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
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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
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Partie VI: ANALYSE DE LA VALEUR
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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
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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
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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
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PROTOTYPE
Point de départ : commander un moteur à l’aide de 2 composants : L297 et L298
Circuit intermédiaire :
Circuit final
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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
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CONCLUSION
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SYNTHÈSE
Un travail pluridisciplinaire et transverse
De l’idée à la réalisation
Prise de recul
Organisation efficace
Motivation pour la réalisation de l’œuvre
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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
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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
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REMERCIEMENTS
MERCI POUR VOTRE ATTENTION
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