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IMA4 2018/2019 P28

2019-05-09T16:11:57Z

Mmichel1 : /* Documents Rendus */

__TOC__
 

=Présentation générale=
;'' Projet :'' '''Afficheur d'images à billes''' :Le but de ce projet est de réaliser un nouveau format d'afficheur capable de concurrencer les systèmes préexistants. Il devra pouvoir afficher des images en continu grâce à des billes de couleurs.
'''''Etudiants:''''' Flora DZIEDZIC et Martin MICHEL

'''''Encadrants :''''' Messieurs Xavier Redon, Alexandre Boé et Thomas Vantroys

==Description==
Nous voyons souvent aujourd'hui des afficheurs composés de LED, que ce soit sur nos écrans de téléphone, pour afficher des publicités ou des informations dans des halls de gare par exemple. Contrairement aux idées répandues, même si de grands progrès ont été faits dans la gestion d'énergie, ces afficheurs à LED consomment beaucoup même s'ils sont utilisés pour des affichages semi-statiques.

Nous devrons partir de zéro afin de penser un tout nouveau système capable d'afficher une image en couleur et en continu. Pour réaliser un tel système, nous avons choisi de nous orienter vers un afficheur à billes. L'élément principal de notre projet sera l'écran d'affichage, jumelé à un système de tri et de stockage des billes.

==Objectifs==
Le but est que, lorsque l'image affichée est fixe, le système ne consomme pas d'énergie. En effet, le système d'affichage auquel nous sommes confrontés au quotidien nécessite d'être alimenté en permanence pour maintenir l'image à l'écran : sans cela, le panneau s'éteindrait.
 De plus, il faudrait que notre système puisse lui aussi afficher des images en plusieurs couleurs prédéfinies. Enfin, nous porterons évidemment une attention particulière au coût global de la structure. 

Nous travaillerons bien sûr à une échelle réduite : bien que nous cherchions à concurrencer des systèmes d'affichage de plusieurs mètres carrés, notre réalisation sera un prototype qui pourra être adapté à toute sorte d'utilisation. 
[[fichier:bille1.jpg|200px|thumb|Afficheur à bille de face]]
*Conception mécanique
Nous devons construire un système capable d'amener, d'afficher et de ranger des billes. Il nous faut donc concevoir : 
:la structure d'affichage
:le système de remontée
:le système de tri
:le système d'ouverture d'un réservoir
:l'acheminement de la bille vers l'écran

*Circuit électronique
Nous avons également besoin de connecter différents composants :
:une partie capteur pour évaluer la couleur de la bille et sélectionner le bon réservoir
:des moteurs pour actionner les différentes parties
[[fichier:bille3.jpg|150px|thumb|Afficheur à bille avec contour de la vis sans fin apparent]]
*Développement informatique
Afin de contrôler les actions mécaniques en prenant en compte les données (des capteurs par exemple) nous devons développer un programme permettant de :
:commander les moteurs en fonctions des mesures (voir capteurs)
:sélectionner les réservoirs en fonction des données reçues (image à afficher)
:définir la trame/format des données et de la transmission de celles-ci :
::soit les données sont envoyées ligne par ligne avec N octets pour les N colonnes
::soit toutes les données sont envoyées en une fois

L'alimentation du système pourrait s'adapter au type d'utilisation du projet : elle peut se faire via une alimentation filaire externe, pour les grandes installations de type affichage publicitaire, mais également via une batterie pour des applications portatives.

[[File:Schema_afficheur_bille.jpg|center|thumb|600px|Schéma afficheur à bille]]

=Analyse du projet=
==Positionnement par rapport à l'existant==
De nos jours, les LED font partie de notre quotidien. En effet, que ce soit pour certains types d'éclairage ou des afficheurs publicitaires intérieurs comme extérieurs, les LED sont omniprésentes.
On trouve également aujourd'hui des télévisions à LED. Cependant, celles-ci n'affichant pas d'images pseudo-statiques, nous ne les considérons pas comme un concurrent de notre projet.

==Analyse du premier concurrent==
Un grand fabricant de panneaux à LED est l'entreprise Winlight, basé à Hambach en France.

[[fichier:esprit.jpg|300px|thumb|right|Magasin recouvert de LED Winlight de couleurs]]

Leader en panneaux à LED Digital Media, Winlight propose des solutions d'affichage à LED.
Leur spécificité est de fabriquer des écrans géants à LED sur mesure.
De plus, depuis plus de 10 ans, Winlight fabrique également des croix de pharmacie avec des LED bleues, spécificité de leurs croix.

'''Avantages''' :
*Possibilité de faire de grands panneaux
*Attire l’œil des consommateurs
*Permet de faire des images non statiques

'''Inconvénients''' :
*Consommation énorme

==Analyse du second concurrent==

[[fichier:jcdecaux.jpg|300px|thumb|right|Afficheur JCDecaux]]

Dans le milieu publicitaire, nous trouvons également des affichages imprimés.
Le leader mondial d'afficheur publicitaire en papier se nomme JCDecaux.
Sur les abribus, dans la rue, sur les routes avec des panneaux déroulants, les panneaux publicitaires JCDecaux sont omniprésents.

'''Avantages''' :
*Différentes tailles de panneaux
*Permet de changer d'images régulièrement
*Supports multiples : les affiches peuvent être collées partout

'''Inconvénients''' :
*Consommation énorme
*La toile est fragile, potentiellement déchirable
*Les affiches sont réimprimées sans arrêt, ce qui coûte cher et n'est pas écologique

==Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé==
Xavier, employé chez Pubextra, entreprise d'affichage publicitaire, est chargé de trouver un nouveau moyen d'affichage peu onéreux. En effet, Catherine de la compta, a fait remonté au patron les dépenses astronomiques de l'entreprise pour la consommation des panneaux publicitaires à LED récemment installés par l'entreprise dans toute la France. Afin de ne pas réduire ses effectifs, le patron a demandé à Xavier de trouver un système permettant de moins consommer d'énergie, tout en gardant le même principe : afficher plusieurs images de marques différentes sur un même panneau, afin d'avoir plus de clients et donc, plus de revenus. Ne pouvant pas dépenser des sommes astronomiques, l'entreprise ne peut se permettre d'acheter de nouveaux panneaux hors de prix.

Après quelques recherches, Xavier tombe sur un site internet de vente de panneaux d'affichage à billes. Il s'agît d'un système automatique à base de billes permettant d'afficher des images. En fonction de l'image désirée, des billes de couleurs vont se placer à la place correspondante. Une fois que l'on désire afficher une nouvelle image, les billes présentes sont évacuées et la nouvelle image est affichée. Pas besoin de la présence d'un être humain, étant donné que les billes remontent dans le système automatiquement.
C'est exactement ce qu'il lui faut ! De plus, il y a possibilité de fabriquer n'importe quelle taille d'afficheur étant donné qu'ils sont fabriqués sur mesure.
Le système ayant très peu de composants électroniques, le prix reste peu onéreux. Quant à la consommation, une fois l'image affichée, cela ne consomme plus rien, étant donné que l'image est créée avec des billes. Si l'entreprise ne possède qu'un seul client sur un panneau d'affichage, l'image peut rester la même, ce qui ne consomme absolument rien.
Grâce à cette solution, Pubextra économisera des centaines d'euros par mois, ce qui lui vaudra bien une promotion. Utiliser ce système fera donc plaisir à Xavier, mais également à la planète !

==Réponse aux questions difficiles==
*'''Combien consomme un panneau à LED?'''
2018: « Un panneau avec une face numérique consomme 7 fois plus que le plus énergivore des mobiliers non numériques, et un panneau avec deux faces numériques consomme 13 fois plus »
La consommation d'un afficheur numérique 1 face (de 2m^2) serait de 12 565 kWh par an au lieu de 948 kWh pour les afficheurs publicitaires déroulants de la même taille.
La nouvelle question serait ainsi: à partir de quelle durée l'affichage d'une image via notre système est-il rentable par rapport à un afficheur à LED?

Nous ferons une première étude avec des billes en ''polyamide''. Dans des données de constructeur, on trouve que, pour 150 billes d'un centimètre de diamètre, nous avons un poids de 90g
En prenant par exemple V=0,01 m/s pour monter une masse de 0.9 kg, le poids à soulever est une force F=m.g soit F=0,09.9,81=0.8919 N.

Ensuite pour la puissance, nous avons P=F.V soit P=0,8919.0,01=0,008919 W.
Cela correspond à la puissance brute. Il faut ensuite tenir compte du rendement (réducteur...) que l'on peut dans une première approche estimer à 0,80. Cela va conduire à un moteur de 0.01W
On veut comparer avec un panneau de 2m2, soit un tableau de 20 000 billes. Il faudrait donc remonter 134 fois 150 billes, et ainsi consommer 0.01*134=1,34W.

Un panneau à LED consomme 12565kWh. Il faudrait changer l'image plusieurs dizaine de millions de fois pour qu'un afficheur à LED soit plus efficace.

Plusieurs types de matériaux sont utilisables. Pour amener une première quantification, nous nous baserons sur des billes en plastique, en ''polyamide'' qui présente des caractéristiques médianes.

*'''Afin d'économiser des couleurs de billes, serait-il possible de grouper plusieurs billes de différentes couleurs afin de créer d'autres teintes?'''
Chaque couleur peut être créée grâce à une combinaison de couleurs primaires : c'est ainsi que fonctionnent les pixels. En réglant l'intensité de ''Rouge'', ''Bleu'' et ''Vert'', il est possible de répondre à l'ensemble du spectre visible. Nous pourrions donc nous contenter de ces trois couleurs, en en stockant différentes intensités.

:On pourrait fixer 3 afficheurs (semblables à celui retenu) les uns derrières les autres et transparents entre chacun. Chaque afficheur est rempli de billes transparentes teintées. La superposition de 3 billes va créer une teinte particulière et donc permet d'utiliser moins de couleurs de billes. Cependant, le nombre de billes total serait bien plus important, puisqu'il faut pouvoir être capable d'afficher une "image" monochrome, et donc avoir les teintes de ''Rouge'', ''Bleu'' et ''Vert'' correspondantes, soit 3 fois la capacité initiale.

:En deuxième solution, on peut penser à des billes très petites. A chaque place, 3 billes de couleurs seraient présentes. Sur le même principe que les pixels, la couleurs des 3 billes forment, de loin, une autre couleur. Cependant, comme la première solution, cela implique un nombre plus important de billes. De plus, nous serions confrontés à de plus grandes contraintes de précisions : plus les billes sont petites, moins grande est la marge sur la taille des trous, cela augmenterait donc les coûts de fabrication.

=Préparation du projet=

==Cahier des charges==
Notre afficheur doit avoir une taille de 8x8 et doit pouvoir:
*Changer d'image sans intervention humaine
*Ne pas consommer (ou peu) lors de l'affichage d'une image
*Ne pas afficher deux fois de suite une image complète de la même couleur (afin de gérer le stock de billes)
*Recevoir les images voulues via liaison série

==Choix techniques : matériel et logiciel==
* 7 Moteurs:
**4 servomoteurs permettant de réaliser une liaison glissière FS90 (déjà en stock)
**1 servomoteur continu pour la vis de remontée FS90r (déjà en stock)
**2 moteurs pas à pas pour amener la bille à l'endroit exact (vis + tapis roulant) [https://www.gotronic.fr/art-moteur-28byj-48-5-22491.htm]
*2 Roulements à billes (ou système de fixation pour les vis sans fin : à confirmer après étude avec les vis sans fin)
* 70 billes en plastique par couleurs souhaitées [https://toutpourlejeu.com/fr/mini-balles-billes-pastiques/1046-boule-en-plastique-13-mm-diametre-bille-couleur-au-choix-0659436655720.html#/14-couleur-bleu]
* 1 capteur de couleur TCS34725 (En stock à Polytech)
* Planches de bois et plexiglas
* Arduino mega [https://www.gotronic.fr/art-carte-arduino-mega-2560-12421.htm]

==Liste des tâches à effectuer==
Afin d'arriver au résultat attendu, nous avons décidé de procédé étape par étape afin de vérifier la mécanique du système mais également la partie électronique. Pour cela, nous commencerons donc avec un système différent, qui ne trie pas la couleur des billes dans des réservoirs. Ici, nous ferons monter chaque bille une par une, afin d'identifier sa couleur. Si c'est la couleur souhaitée, on la positionne en haut de l'afficheur afin qu'elle tombe au bon endroit. Si la bille ne nous intéresse pas, elle change de direction et retombe à l'endroit où toutes les billes sont stockées. Pour réaliser ce système, nous devront réaliser plusieurs tâches:

'''Partie Mécanique'''
*Faire monter une bille grâce à la vis sans fin
*Séparer les billes souhaitées ou non
*Faire tomber les billes dans l'afficheur ligne par ligne
*Vider l'afficheur pour ensuite le remplir

'''Partie informatique/électronique'''
*Analyser une image afin de connaître les billes correspondantes
*Envoyer une image à notre système afin d'envoyer la position de chaque bille (La position des billes sera d'abord envoyée via liaison série, puis ensuite via SPI)
*Gérer les différents actionneurs du système
*Identifier la couleur de chaque bille afin que le capteur de couleur sache si la bille est bonne ou non

Une fois cette partie réalisée, notre afficheur fonctionnera correctement, en effet, une image pourra être affichée. Cependant, cela peut prendre beaucoup de temps si il y a beaucoup de couleurs à traiter ou si la taille de l'afficheur est grande. De ce fait, nous ajouterons des réservoirs correspondant à chaque couleur afin que le système vienne chercher directement la couleur qu'il souhaite.
Pour réaliser cela, nous réaliserons les tâches suivantes:

*Revoir totalement le système afin d'y intégrer les réservoirs
*Faire tomber les billes dans leur bon réservoir
*Récupérer une seule bille parmi les réservoirs afin qu'elle aille se positionner au bon endroit

En regroupant ces tâches et les tâches précédemment réalisées, nous devrions obtenir le système souhaité.

==Calendrier prévisionnel==

=Réalisation du Projet=
==Feuille d'heures==

{| class="wikitable" style="text-align: center;
!Tâche !! Prélude !! Heures S1 !! Heures S2 !! Heures S3 !! Heures S4 !! Heures S5 !! Heures S6 !! Heures S7 !! Heures S8 !! Heures S9 !! Heures S10
|-
| Analyse du projet
| 10h
| 4h
| 8h
|
|
| 1h
|
|
|
|
|
|- 
|Recherche
|2h
|2h (Découpage du projet)
| 1h
|
| 1h
|
|
|
| 1h
|
|
|- 
| Montage/fabrication/ponçage
| 2h
| 2h
| 3h
| 4h/5h
| 2h (lundi) + 2*4h
| 1h
| 6h
| 6h
| 3h
| 4h
| 1h
|- 
|Programmation
|0h
| 1h
|3h
|1h
|
|
| 1h
| 1h
| 5h
| 2h
|
|- 
|Wiki
| 3h
| 2h
| 1h
| 3h
| 2h
| 1h
|
|
| 2h
| 1h
| 1h
|}

==Prologue==

Notre projet est très concret et en plus de la conception électronique et informatique, nous avons voulu nous pencher le plus tôt possible sur la partie mécanique. En effet, tout repose sur la façon dont nous avons réfléchi et conçu le système : le nombre et le type de moteurs, combien de capteurs, les différentes parties du montage...

Pendant les premiers jours après l'élection du sujet, nous avons réfléchi individuellement notamment à plusieurs systèmes de remontée pour ensuite mettre en commun nos idées. Plusieurs montages ressortaient.
#Les billes sont remontées toutes en même temps avec un moulin placé à l'arrière de l'afficheur afin de les remonter vers les réservoirs.
#:Avantages : gain de temps en les remontant toutes en même temps
#:
#:Inconvénients : compliqué à mettre en place, à imprimer et mécanique complexe, besoin d'une précision assez importante
#On utilise une vis sans fin pour les remonter à la suite et les trier une par une.
#:Avantages : plans de construction pré-existants, adaptés à notre utilisation, mécanique après la remontée moins lourde que celle du moulin
#:
#:Inconvénients : besoin d'une précision assez importante pour guider les billes le long du chemin

Après nous être penchés un peu plus sur la conception, nous avons opté pour la vis sans fin. L'étape suivante était de facto l'étude sur ''OnShape'' de la création des vis sans fin et du panneau d'affichage, en fonction des tailles des billes. De ce fait, nous pourrons commencer les heures de projet avec un minimum de matériel à tester une fois les billes reçues. Nous aurons également les moteurs afin de tester notre programmation.

==Semaine 1==
A faire : rendre l'afficheur opérationnel, étude des moteurs, wiki
La première semaine a été décisive pour mettre au point l'avancée du projet et l'adapter aux billes reçues. Il est inefficace d'avancer sur toutes les parties en même temps : nous avons décidé d'établir plusieurs étapes d'avancée en précisant le cahier des charges précis pour la partie mécanique, celle de l'Arduino et du PC.
#regarder la couleur de la bille
#:placer le capteur au bon endroit
#:l'arduino doit traiter les valeurs du capteur et commander le moteur du

==Semaine 2==
Lors de cette semaine, nous nous sommes attaqués à plusieurs parties.

Tout d'abord, la partie mécanique. Nous avions déjà imprimé une vis sans fin avant de recevoir les billes afin de mieux imaginer notre système. Cette vis ne correspondant pas aux billes reçues, il nous a fallu redimensionner cette vis afin de la ré-imprimer. Maintenant que celle-ci est imprimée, il va falloir la poncer afin de limiter les frottements mais également la fixer sur un mécanisme permettant de faire remonter les billes correctement.Celles-ci étant très petites (9mm), la marge d'erreur pour la montée est limitée, il faudra donc être précis dans nos mesures. Pour la partie moteur, nous étions partis sur un moteur continu afin de faire tourner la vis sans fin. Nous avons finalement opté pour un servomoteur continu FS90r permettant ainsi de gérer facilement la rotation de la vis.

Suite à cela, nous nous sommes penchés sur la partie code. Grâce aux servomoteurs ainsi que le détecteur de couleur, nous sommes parvenu à détecter la couleur d'une bille, la comparer avec la bille voulue, si elle correspond, on l'évacue au bon endroit, si elle ne correspond pas, on l'évacue. L'idée ici est que, lorsque le système complet sera monté, nous n'aurons plus qu'à intégrer ce sous-système afin de diriger les billes souhaitées en haut de l'afficheur.
Pour débuter, nous nous concentrons sur les billes bleues, vertes et rouges. En effet, le capteur de couleur détermine les composantes rouges, vertes et bleues d'un objet. La distinction entre ces 3 couleurs est donc plus facile à implémenter. Les valeurs de couleurs reçues pour un même objet peuvent beaucoup varier d'un moment à l'autre. Établir des intervalles pour chaque composante de chaque couleur est donc très incertain et il est possible, que d'un moment à l'autre, 2 billes différentes se retrouvent dans le même intervalle, il va donc falloir travailler sur cet aspect, afin de pouvoir identifier facilement le jaune, le noir et le blanc.

==Semaine 3==
Cette semaine est une fois de plus dédiée à la '''construction'''. Après avoir modéliser les parties les plus importantes comme l'afficheur ou la vis sans fin, les avoir adaptées aux billes, nous avons commencé à nous pencher sur l'assemblage.

[[Fichier:Socle-bille.jpg|400 px|thumb|right|Socle de l'afficheur]]

'''Le socle'''

Afin d'être certain que tous les éléments soient stables et restent à une distance constante les uns des autres, tout le projet reposera sur un socle commun, qu'il a fallu dimensionner. Ce qui n'était pas faisable avant d'avoir les mesures exactes de l'afficheur et de la vis. Puisque tant que nous sommes dans cette première étape du système sans le tri par couleur, il doit également servir de réservoir à billes pour les billes : ce sera l'élément le plus volumineux. Il est impossible de l'imprimer.

*Nous avons d'abord penser à le fabriquer manuellement. A l'aide de carton, nous avons fait des premiers jets ce qui nous a permis de visualiser les dimensions, la place des moteurs, de l'afficheur, de la vis ...
*En travaillant au FabLab de l'école, nous avons pu être en contact avec des personnes extérieures à notre projet, qui nous ont suggéré l'idée d'utiliser la découpeuse laser, au lieu de le construire manuellement. En effet, cela sera bien plus précis tout en ayant l'avantage d'être plus rapide que l'impression 3D. Nous découperons donc une boite, à assembler, dont la face supérieure sera destinée à recevoir les différents composants. A l'intérieur, nous placerons la face de sorte qu'elle soit légèrement penchée et qu'ainsi les billes aillent naturellement vers la vis.

Le rectangle central correspondant à l'afficheur, à droite d'une ouverture pour le moteur ouvrant et fermant la trappe laissant tomber les billes. Il faudra approfondir par la suite la réflexion sur le système de fixation de la vis sans fin et de récupération des billes non-utilisées une fois en haut de la vis : si nous laissons une grande ouverture ou, le cas échéant, quelles dimensions donner aux ouvertures.

'''Le maintien de la vis'''

Afin de fixer notre vis sans fin, nous pensons utiliser un système de tiges, fixées en haut et en bas à des bases. En plaçant une pièce assez large entre le moteur et la vis, celle-ci pourra tourner stablement. De plus, nous la fixerons en hauteur à un roulement à bille : elle pourra ainsi effectuer sa rotation sans frottement tout en étant maintenue. De plus, nous utiliserons des tiges qui non seulement la maintiendront mais qui permettront également la remontée des billes.
Nous avons construit un prototype, ce qui nous a permis de valider cette option.
[[Fichier:Video-proto-tiges.mp4]]

Il reste à imprimer le reste des pièces modélisées, afin de voir quelles parties sont incomplètes.

Nous avons également étudié le '''code''' afin de voir comment traduire le code ''Arduino'' en langage, ce qui reste à approfondir, ainsi que la méthode à employer afin de récupérer les images : il faudra choisir entre une liaison directe série via le PC, une carte SD ...

==Semaine 4==
Lors de cette semaine, nous avons continué notre avancée sur la partie mécanique de notre projet, qui représente la plus grande partie et difficulté. Avec certaines pièces imprimées en 3D dans la semaine, nous avons pu avancer et modifier certains points.

*Tout d'abord, la partie '''vis sans fin'''. Les parties hautes et basses maintenant la vis étant imprimées, nous avons pu couper des tiges de la longueur de la vis afin de maintenir l'ensemble. Face aux problèmes d'impression sur la vis nous avons tout d'abord songé à la réimprimer, bien que nous n'étions pas sûrs du résultat. En nous renseignant sur les différents outils à notre disposition, nous avons préféré changer d'option et utiliser à la place un pistolet 3D afin de régulariser les imperfections. Nous avons ainsi gagné du temps et de la précision considérables. Cette étape est maintenant terminée : la vis sans fin est capable de remonter plusieurs billes simultanément. Le support de la vis permettant de la raccorder au servomoteur étant à présent fixé à la tige, il nous faut à présent tester la rotation en utilisant le moteur, ce qui sera faisable lorsque la vis aura son support dans lequel nous placerons le moteur.
*Ensuite, nous avons eu des problèmes avec l''''afficheur'''. La précision de l'imprimante 3D et l'épaisseur minimale que nous devons mettre provoquent des décalages ainsi que beaucoup de frottements lors de la chute des billes. Après diverses méthodes pour limiter les frottements (ponçage, ammoniaque), nous avons décidé de modifier l'afficheur et son fonctionnement. Avec les imprimantes que nous pouvons utiliser, il est impossible d'augmenter la taille de l'afficheur. Il faut donc diminuer provisoirement le nombre de colonnes ce qui nous permet d'avoir plus de marge : les colonnes sont légèrement plus larges, les billes devraient mieux passer. Nous allons essayer en utilisant des glissières avec des trous placées plus haut que prévu initialement pour que lorsqu'une bille arrive, elle tombe dans le premier trou puis que la seconde passe au dessus de la première et ainsi de suite.
Pour finir, nous avons imprimé le support du capteur de couleur, les dimensions convenant parfaitement.

==Semaine 5==
Cette semaine, nous pouvons enfin tester les dernières pièces :
*l'afficheur est imprimé, avec un nombre de colonnes réduit. A présent, les billes glissent sans problème. Puisque il est évidemment destiné à être placé verticalement, nous découpons une plaque de plexiglas que nous fixerons à l'avant
*Nous concevons et découpons un système de crémaillère pour nos glissières permettant de faire tomber ou non les billes. Un engrenage est fixé directement sur un moteur et permet le décalage de la planche.

Les différentes pièces sont maintenant conçues, imprimées et testées séparément. Nous pouvons donc passer une étape : monter les pièces sur un même support. Le support final est prévu en bois puisque nous avons accès à une découpeuse laser, plus rapide que l'impression 3D, qui nous fournira des supports bien nivelés. Toutefois, pour assurer sa conception, nous passons par un prototype en carton, qui nous permet notamment d'étudier l'inclinaison nécessaire des différentes pièces afin de faire rouler les billes tout en contrôlant leur vitesse, notamment celle des crémaillères. Nous commençons par fixer l'afficheur à une hauteur qui prend en compte les pentes nécessaires, en bas pour amener les billes jusqu'à la vis sans fin et en haut pour leur faire faire le chemin inverse. Puis nous plaçons la vis sans fin, le capteur et les liaisons entre les pièces en conséquence. Cela nous a permis de voir qu'une fois encore la taille de nos éléments était parfois trop juste. Par exemple, au niveau du capteur de couleur, une fois le moteur placé dans son encoche, la bille n'a plus la place de passer. Nous avons donc du le réimprimer.

En premier prototype, nous concevons le réservoir sous l'afficheur avec du carton. Pour récupérer les billes lors des tests du placement de l'afficheur, cela suffit, mais nous réalisons vite que cette matière est trop malléable, il faudra dès la semaine prochaine faire ce réservoir en bois, a minima, afin d'avoir une inclinaison convenable. Ce sera également l'occasion de finir la fixation de toutes les pièces.

==Semaine 6==

Deux aspects du projet peuvent être avancés cette semaine : la programmation et la fin du montage.

Bien que nous ayons fait nos tests via l' ''IDE Arduino'', il serait plus rigoureux de le faire en langage C. L'essentiel du programme doit être le contrôle des moteurs grâce à la lecture des données du capteur. Si l'algorithme sera le même entre l' ''IDE Arduino'' et le langage C, nous ne pouvons utiliser les mêmes fonctions de lecture et d'écriture. Après avoir pris conscience que le langage arduino se traduit notamment en ''C++'' et pensé à la possibilité d'utiliser ce langage, il nous a été fourni une archive dans le bon langage, qu'il sera sûrement plus simple d'utiliser.

Deuxièmement, nous pouvons enfin fixer toutes les pièces, les unes avec les autres, sur le support. ce support en carton n'est pour le moment qu'un prototype, afin de facilement pouvoir modifier les pièces, dimensions, etc... Nous avons pour objectif de changer les pièces en cartons pour du bois. Les billes étant très petites, nous avons besoin de précision. Un léger décalage entre 2 pièces peut bloquer notre système. Nous avons donc passé une bonne partie de notre temps à monter le système.

Concernant la partie électronique, nous avons effectuer des tests avec les servomoteurs. Ces servomoteurs consommant beaucoup de courant, l'alimentation de l'arduino ne suffit donc pas. Les servo ne supportant pas des tensions supérieures à 6V, la pile 9V que nous possédons ne convient pas. Nous avons donc emprunté un prise secteur 5V afin d'effectuer les tests la semaine prochaine. Le code étant "prêt" à être téléversé sur notre système, il ne manque plus qu'à gérer ce problème d'alimentation et à installer les moteurs afin de réaliser les premiers tests sur notre système complet.

[[Fichier:Afficheur prototype p28.jpg|300px]]

==Semaine 7==
[[Fichier:Fixation_moteur_vis_P28.jpg|right|150px|thumb|Moteur vis sans fin]][[Fichier:Montage bois.jpg|right|300px|thumb|Prototype bois]]
Le premier prototype nous ayant permis de vérifier la concordance de nos différentes pièces, nous décidons de passer rapidement à des matières plus solides : nous remplaçons le carton par du bois. Nous n'avons plus besoin de la souplesse du carton puisque les ajustements sont faits, tandis que le bois nous apporte rigidité et stabilité. Malgré notre préparation sur le prototype en carton, passer au bois nous prend un certain temps. Il faudra refaire un système d'encoches pour maintenir le tout verticalement.

Après avoir marqué les emplacements de chaque composant, nous devons percer des trous et découper une encoche pour faire passer les différents câbles.

Ensuite, si la plupart des moteurs peuvent être fixés directement sur le support, ce n'est pas le cas de celui de la vis d'Archimède qui doit être aligné avec l'axe de rotation. Coller le moteur à un support impliquerait une précision trop importante et de l'hyperstatisme inutile, nous avons plutôt décidé de le faire reposer sur deux cales. Ainsi nous gardons un certain degré de mobilité tout en restant en contact avec la vis.

Nous avons enfin pu tester notre montage complet, en demandant à l'Arduino des lignes ''RBVVBR''. Un test a été effectué en amenant une bille rouge alors que la couleur attendue était bleu : on voit que la bille est rejetée, puis que le système reprend son cours normal. Lorsque le nombre de billes voulu pour compléter une ligne est atteint, le moteur décale la crémaillière : les billes tombent dans leurs emplacements. Cependant, nous avons été confrontés à quelques problèmes de précision du capteur : la couleur bleue n'était pas bien détectée. Pour l'instant, nous réglons le problème en augmentant la luminosité du milieu (à long terme nous pourrons par exemple placer une LED en plus). Nous pourrons également essayer d'améliorer nos intervalles de détection dans le code.

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==Semaine 8==
Lors de semaine,plusieurs points ont été travaillés.
*Tout d'abord, nous avions un problème au niveau de certains servomoteurs, lorsqu'une action leur était demandé, la précision au niveau de l'angle n'était pas toujours respectée. De plus, il arrivait que lorsqu'un servomoteur fonctionnait, la LED du capteur de couleur se coupait pour ensuite se rallumer. Nous observions également des fluctuations pendant les rotations des moteurs. Après discussion avec un enseignant, nous avons tout d'abord changé les pins de certains servomoteurs. Le capteur de couleur utilisant le protocole I2C, il est possible que les pins 9 et 10 (pins PWM) soient sollicités. Nous avons donc changé ces pins, en observant une légère amélioration. Cependant, le problème persistait. Nous avons alors changé l'alimentation de notre système qui était jusqu'alors uniquement alimenté via le PC. De ce fait, nous avons essayé de brancher une prise secteur variable que nous avons réglée à plus de 7V. L'arduino se gère ainsi de convertir la tension en 5V afin de ne pas dépasser les 6V max supportés par les servomoteurs. Ceci permet une nette amélioration de notre problème.
*Ensuite, nous avons travaillé sur la programmation. La semaine précédente, nous avions un programme qui permettait de rentrer les billes voulues successivement directement via le port série. Le capteur regarde la couleur, si la couleur reçue indique qu'il n'y a pas de bille, la vis sans fin se met à tourner afin de faire monter des billes. Ensuite, il regarde si la bille reçue correspond à la couleur demandée dans le port série pour la placer en haut de l'afficheur. Sinon le cas échéant elle est évacuée. Ce code fonctionnait correctement. Cette semaine, nous avons décidé de nous intéresser à une méthode qui nous permettrait de ne plus être branché au PC. Pour cela, nous avons repris le code précédent sauf qu'une chaîne de caractères est pré-enregistrée, correspondant au dessin voulu. Une fois le programme réussi et que nous sommes parvenus à afficher l'image voulue, nous avons créé un second motif de sorte que, lorsque le premier motif est affiché, celui-ci reste pendant 10 secondes avant d'être évacué. Le second motif se met alors en route.
Nous n'avons pas pu tester le changement d'image car nous avons eu des problèmes au niveau du capteur de couleurs. En effet, les billes souhaitées n'étaient plus reconnues car les données reçues ne correspondaient plus aux intervalles définis. Pour remédier à cela, nous avons décidé de refaire nos intervalles avec une méthode plus théorique.

==Semaine 9==
''Affinage des réglages''

*En étudiant les données récupérées de chaque bille, nous avons conçu des intervalles permettant à notre programme d'estimer à coup sûr si la couleur de la bille correspond bien à celle voulue. Nous les affinons après quelques vérifications empiriques.
*Maintenant que nous perdons moins de temps à cause d'erreur de sélection, nous pouvons affiner le tempo du système. Il faut synchroniser les différents délais des pièces afin d'aller le plus vite possible tout en évitant des interférences entre les étapes : si la vis redémarre trop tôt après qu'une bille soit évacuée de sous le capteur, la bille suivante risque de pouvoir passer en même temps que la première avant même d'être évaluée. Si elles sont éjectées, cela retarde juste le processus, mais si la première bille était de la couleur voulue, la suivante tombera avec elle dans l'afficheur sans que le système ne s'en rende compte.
*Enfin, comme tout au long de ce projet, nous consacrons une partie de notre séance aux réglages physiques. Nous imprimons une pièce afin de remplacer la partie cartonnée qui permettait aux billes de sortir au sommet de la vis sans fin. Il s'agit d'une pièce arrondie permettant de faire sortir la bille de la vis sans fin, sans à coups. De plus nous avons également imprimé un réservoir qui stockera les billes. Grâce à une pente descendant en continu jusqu'au pied de la vis, nous déplaçons les billes jusqu'à un "sas" pour les monter une à la fois. Cependant, le degré de cette pente étant limité, les billes restes bloquées à certains moments. Nous avons donc récupérer un vibreur afin de voir si cela règle notre problème.

==Semaine 10==
Après discussions avec les enseignants sur la vibration de certains des servomoteurs nous avons récupéré un arduino Mega dans le but de fournir plus de courant. De plus, un Shield Arduino a été rajouté par dessus dans le but de simplifier notre câblage qui est jusqu'ici assez complexe. Résultat de ce changement de carte : seuls 4 fils sont nécessaires pour relier la carte aux différents composants du système, ceux du capteur de couleur. Les servomoteurs sont directement branchés sur le shield. Le bruit sortant des servomoteurs a également disparu, ce qui est une bonne chose : ils ne vibrent plus. L'alimentation externe n'est plus nécessaire au bon déroulement du système.

Concernant le capteur de couleur, tous nos intervalles sont devenus incorrectes. Nous avons donc demandé un nouveau capteur de couleur afin de vérifier si le problème venait directement du capteur. Avec un autre capteur, nos anciens intervalles redeviennent corrects. Il y avait donc un problème de capteur.

Nous avons ensuite cherché à régler le bouchon de billes avant la vis sans fin grâce à un vibreur. Après avoir essayé différents emplacements il s'avère que la solution optimale consiste à placer le vibreur directement à la paroi qui crée le bouchon. Cependant, cela est assez bruyant, nous décidons donc de ne pas le fixer tout de suite, puisque nous pouvons régler ce problème manuellement lors de cette phase de conception.

==Semaine 11==
Notre premier prototype étant fonctionnel, le seul soucis que nous avons est celui de l'intervalle des couleurs. Cependant, même si nous décidons de les réajuster, la fois d'après, les conditions d'éclairage ne seront plus tout à fait les mêmes. De ce fait, nous décidons de passer à autre chose. Notre but désormais va être d'améliorer notre prototype, de 2 façons différentes.

La première au niveau du programme. Actuellement, nous utilisons l'IDE Arduino. Afin de complexifier les choses, nous allons essayer de réaliser notre programme en C. Nous avons déjà fait quelques recherches et nous nous sommes penché sur le tutorat système des IMA2A4. Dans notre cas, nous avons des difficultés à programmer un moteur.

La deuxième correspond à la partie mécanique. Tout d'abord, nous souhaiterions augmenter la taille de notre système. Cela nous permettrait d'afficher une plus grande image et également avoir des pentes plus importantes, notamment en bas de notre système, ce qui supprimerait le vibreur de notre système et donc réduire la consommation (un des objectif de notre projet). Ensuite, l'image mettant beaucoup de temps à s'afficher en entier, nous avions pensé, au début du projet, à un système de réservoirs, qui permettrait d'appeler la bille voulue directement. Nous devons donc vraiment augmenter la hauteur du système.

Nous avons donc, lors de cette séance, travaillé sur ces différentes parties. Pour faire un système plus grand tout en gardant notre premier prototype le plus longtemps possible, nous allons réimprimer une grande partie des pièces en impression 3D. Nous avons donc modifier des pièces du prototype afin de remédier aux défauts observés. En commençant par la sortie de la vis sans fin directement rattaché au socle supérieur de la vis sans fin. Nous avons ensuite mis un trou dans le grand réservoir en bas du système qui nous permettra de récupérer les billes plus facilement. Il nous reste à modifier la partie inférieure de la vis sans fin, qui nous permettrait de maintenir le moteur directement. Afin de d'agrandir notre système et donc de remonter les billes plus haut, nous avons pensé à 2 systèmes. Etant limité par la hauteur d'impression de l'imprimante 3D, soit nous faisons le même système 2 ou 3 fois de suite. Nous nécessiterons dans ce cas de plusieurs moteurs à courant continu. Autre solution, nous créons une vis sans fin qui s'encastre. Nous pourrions ainsi imprimer plusieurs parties qui s'encastrent et qui forment au final une seule et même vis sans fin. [[Fichier:encastrement.jpg]]

Nous avons ensuite réfléchit au système de réservoirs. Nous avons ainsi trouvé une courroie, dans le but de transporter un servomoteur qui pousserait une plaque sous un des réservoirs afin de faire tomber une seule bille à la fois. à l'aide d'une planche en bois de 1mm, nous avons trouvé comment réaliser ce mécanisme. Il faut maintenant le mettre en oeuvre.

=Annexe=

Tout au long du projet, nous avons été dépendants du bon fonctionnement du capteur de couleur. En fonction des conditions extérieures, les valeurs pour une même couleur de bille fluctuent. Elles oscillent généralement plus ou moins autour d'une valeur et toutes ne sont pas significatives : les taux de ''rouge'' pour les billes noires et bleues sont évidemment sensiblement les mêmes. Afin de commencer nos tests mécaniques au plus tôt, nous avons manuellement relevé les valeurs en passant les billes une à une sous le capteur et en estimant nous-mêmes les données significatives. Toutefois, ce processus est long et donc imprécis. Nous avons été confrontés à des problèmes de fonctionnement uniquement liés aux valeurs envoyées par le capteur : nos intervalles de reconnaissance pour les billes étaient trop imprécis il fallait donc reprendre fastidieusement les mesures. Même si cette méthode était suffisante pour les débuts de notre projet, nous nous sommes projetés dans l'utilisation globale que nous voulions. Nous nous arrêterons au prototype, mais nous prétendons toutefois concevoir un système applicable à plusieurs centaines de couleurs de billes. Nous ne pouvons donc pas nous permettre de faire ces tests manuellement.

[[Fichier:Boxplot bleu.png|right|650px]]

Pour automatiser cette étape, des billes d'une même couleur sont envoyées continuellement au capteur, de manière à avoir un nombre de données suffisant pour pouvoir nous baser sur des règles statistiquement fiables.

Ces données sont envoyées via le port série au PC et redirigées directement dans un fichier ''couleur''.csv <code>cat /dev/ttyACM0 > vert.csv</code> On a ainsi un fichier pour chaque bille contenant toutes les valeurs du capteur. Celles-ci étant envoyées au format adéquat, avec chaque donnée séparée par une '','' nous pouvons les traiter directement. Pour le faire efficacement, nous utilisons le langage et logiciel ''R'', dédié aux statistiques, afin de remettre en forme nos données et pouvoir obtenir des ''boxplots''. Nous pouvons donc déterminer les intervalles et les critères caractéristiques pour chaque bille en un coup d’œil.

Ci-contre par exemple, un exemple de l'utilisation des ''boxplots''. La bille verte, au milieu, présente un taux de bleu qui se différencie nettement des autres billes. Nous pourrons donc utiliser ce critère lors de l'évaluation de l'état du capteur en étant relativement sûr qu'un taux de bleu entre 500 et 600 correspondra à une bille verte. On remarque également l'absence de boîte pour la bille blanche, mais ce n'est pas un oubli. Nous avons remarqué que les valeurs du capteur dans le cas des billes blanches étaient nettement plus élevées que les autres billes : il sera facile de les différencier, alors que nous avons besoin de plus de précisons pour les autres intervalles.

Cette méthode est certes plus efficace qu'estimer vaguement en étudiant les différentes valeurs du capteur "manuellement", elle reste toutefois perfectible. Bien que nous ayons pris la peine d'effectuer au minimum une quinzaine de mesures, nous aurions pu en faire d'avantage afin d'avoir des estimations d'autant plus précises. De plus, nous restons encore dépendant des conditions extérieures : les mesures faites correspondent à une luminosité relativement constante, le programme pourrait ne pas reconnaître aussi efficacement les couleurs dans d'autres conditions. L'objectif d'appliquer notre projet à des échelles beaucoup plus importantes pourrait être mis à mal. Toutefois, cette méthode automatisant nos études statistiques est répétable efficacement dans n'importe quelles conditions. Il faudra uniquement refaire ces mesures, et éventuellement approfondir l'études des données avec un(e) statisticien(ne).

=Documents Rendus=
Programme de l'afficheur à bille :
[[Fichier:code_afficheur_a_bille.zip]]

Fichier:Code afficheur a bille.zip

2019-05-09T16:10:45Z

Mmichel1 :

IMA4 2018/2019 P28

2019-05-09T16:10:24Z

Mmichel1 : /* Documents Rendus */

IMA4 2018/2019 P28

2019-04-03T16:43:21Z

Mmichel1 : /* Semaine 11 */

Fichier:Encastrement.jpg

2019-04-03T16:19:47Z

Mmichel1 :

IMA4 2018/2019 P28

2019-04-03T16:19:31Z

Mmichel1 : /* Semaine 11 */

__TOC__
 

=Présentation générale=
;'' Projet :'' '''Afficheur d'images à billes''' :Le but de ce projet est de réaliser un nouveau format d'afficheur capable de concurrencer les systèmes préexistants. Il devra pouvoir afficher des images en continu grâce à des billes de couleurs.
'''''Etudiants:''''' Flora DZIEDZIC et Martin MICHEL

'''''Encadrants :''''' Messieurs Xavier Redon, Alexandre Boé et Thomas Vantroys

==Description==
Nous voyons souvent aujourd'hui des afficheurs composés de LED, que ce soit sur nos écrans de téléphone, pour afficher des publicités ou des informations dans des halls de gare par exemple. Contrairement aux idées répandues, même si de grands progrès ont été faits dans la gestion d'énergie, ces afficheurs à LED consomment beaucoup même s'ils sont utilisés pour des affichages semi-statiques.

Nous devrons partir de zéro afin de penser un tout nouveau système capable d'afficher une image en couleur et en continu. Pour réaliser un tel système, nous avons choisi de nous orienter vers un afficheur à billes. L'élément principal de notre projet sera l'écran d'affichage, jumelé à un système de tri et de stockage des billes.

==Objectifs==
Le but est que, lorsque l'image affichée est fixe, le système ne consomme pas d'énergie. En effet, le système d'affichage auquel nous sommes confrontés au quotidien nécessite d'être alimenté en permanence pour maintenir l'image à l'écran : sans cela, le panneau s'éteindrait.
 De plus, il faudrait que notre système puisse lui aussi afficher des images en plusieurs couleurs prédéfinies. Enfin, nous porterons évidemment une attention particulière au coût global de la structure. 

Nous travaillerons bien sûr à une échelle réduite : bien que nous cherchions à concurrencer des systèmes d'affichage de plusieurs mètres carrés, notre réalisation sera un prototype qui pourra être adapté à toute sorte d'utilisation. 
[[fichier:bille1.jpg|200px|thumb|Afficheur à bille de face]]
*Conception mécanique
Nous devons construire un système capable d'amener, d'afficher et de ranger des billes. Il nous faut donc concevoir : 
:la structure d'affichage
:le système de remontée
:le système de tri
:le système d'ouverture d'un réservoir
:l'acheminement de la bille vers l'écran

*Circuit électronique
Nous avons également besoin de connecter différents composants :
:une partie capteur pour évaluer la couleur de la bille et sélectionner le bon réservoir
:des moteurs pour actionner les différentes parties
[[fichier:bille3.jpg|150px|thumb|Afficheur à bille avec contour de la vis sans fin apparent]]
*Développement informatique
Afin de contrôler les actions mécaniques en prenant en compte les données (des capteurs par exemple) nous devons développer un programme permettant de :
:commander les moteurs en fonctions des mesures (voir capteurs)
:sélectionner les réservoirs en fonction des données reçues (image à afficher)
:définir la trame/format des données et de la transmission de celles-ci :
::soit les données sont envoyées ligne par ligne avec N octets pour les N colonnes
::soit toutes les données sont envoyées en une fois

L'alimentation du système pourrait s'adapter au type d'utilisation du projet : elle peut se faire via une alimentation filaire externe, pour les grandes installations de type affichage publicitaire, mais également via une batterie pour des applications portatives.

[[File:Schema_afficheur_bille.jpg|center|thumb|600px|Schéma afficheur à bille]]

=Analyse du projet=
==Positionnement par rapport à l'existant==
De nos jours, les LED font partie de notre quotidien. En effet, que ce soit pour certains types d'éclairage ou des afficheurs publicitaires intérieurs comme extérieurs, les LED sont omniprésentes.
On trouve également aujourd'hui des télévisions à LED. Cependant, celles-ci n'affichant pas d'images pseudo-statiques, nous ne les considérons pas comme un concurrent de notre projet.

==Analyse du premier concurrent==
Un grand fabricant de panneaux à LED est l'entreprise Winlight, basé à Hambach en France.

[[fichier:esprit.jpg|300px|thumb|right|Magasin recouvert de LED Winlight de couleurs]]

Leader en panneaux à LED Digital Media, Winlight propose des solutions d'affichage à LED.
Leur spécificité est de fabriquer des écrans géants à LED sur mesure.
De plus, depuis plus de 10 ans, Winlight fabrique également des croix de pharmacie avec des LED bleues, spécificité de leurs croix.

'''Avantages''' :
*Possibilité de faire de grands panneaux
*Attire l’œil des consommateurs
*Permet de faire des images non statiques

'''Inconvénients''' :
*Consommation énorme

==Analyse du second concurrent==

[[fichier:jcdecaux.jpg|300px|thumb|right|Afficheur JCDecaux]]

Dans le milieu publicitaire, nous trouvons également des affichages imprimés.
Le leader mondial d'afficheur publicitaire en papier se nomme JCDecaux.
Sur les abribus, dans la rue, sur les routes avec des panneaux déroulants, les panneaux publicitaires JCDecaux sont omniprésents.

'''Avantages''' :
*Différentes tailles de panneaux
*Permet de changer d'images régulièrement
*Supports multiples : les affiches peuvent être collées partout

'''Inconvénients''' :
*Consommation énorme
*La toile est fragile, potentiellement déchirable
*Les affiches sont réimprimées sans arrêt, ce qui coûte cher et n'est pas écologique

==Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé==
Xavier, employé chez Pubextra, entreprise d'affichage publicitaire, est chargé de trouver un nouveau moyen d'affichage peu onéreux. En effet, Catherine de la compta, a fait remonté au patron les dépenses astronomiques de l'entreprise pour la consommation des panneaux publicitaires à LED récemment installés par l'entreprise dans toute la France. Afin de ne pas réduire ses effectifs, le patron a demandé à Xavier de trouver un système permettant de moins consommer d'énergie, tout en gardant le même principe : afficher plusieurs images de marques différentes sur un même panneau, afin d'avoir plus de clients et donc, plus de revenus. Ne pouvant pas dépenser des sommes astronomiques, l'entreprise ne peut se permettre d'acheter de nouveaux panneaux hors de prix.

Après quelques recherches, Xavier tombe sur un site internet de vente de panneaux d'affichage à billes. Il s'agît d'un système automatique à base de billes permettant d'afficher des images. En fonction de l'image désirée, des billes de couleurs vont se placer à la place correspondante. Une fois que l'on désire afficher une nouvelle image, les billes présentes sont évacuées et la nouvelle image est affichée. Pas besoin de la présence d'un être humain, étant donné que les billes remontent dans le système automatiquement.
C'est exactement ce qu'il lui faut ! De plus, il y a possibilité de fabriquer n'importe quelle taille d'afficheur étant donné qu'ils sont fabriqués sur mesure.
Le système ayant très peu de composants électroniques, le prix reste peu onéreux. Quant à la consommation, une fois l'image affichée, cela ne consomme plus rien, étant donné que l'image est créée avec des billes. Si l'entreprise ne possède qu'un seul client sur un panneau d'affichage, l'image peut rester la même, ce qui ne consomme absolument rien.
Grâce à cette solution, Pubextra économisera des centaines d'euros par mois, ce qui lui vaudra bien une promotion. Utiliser ce système fera donc plaisir à Xavier, mais également à la planète !

==Réponse aux questions difficiles==
*'''Combien consomme un panneau à LED?'''
2018: « Un panneau avec une face numérique consomme 7 fois plus que le plus énergivore des mobiliers non numériques, et un panneau avec deux faces numériques consomme 13 fois plus »
La consommation d'un afficheur numérique 1 face (de 2m^2) serait de 12 565 kWh par an au lieu de 948 kWh pour les afficheurs publicitaires déroulants de la même taille.
La nouvelle question serait ainsi: à partir de quelle durée l'affichage d'une image via notre système est-il rentable par rapport à un afficheur à LED?

Nous ferons une première étude avec des billes en ''polyamide''. Dans des données de constructeur, on trouve que, pour 150 billes d'un centimètre de diamètre, nous avons un poids de 90g
En prenant par exemple V=0,01 m/s pour monter une masse de 0.9 kg, le poids à soulever est une force F=m.g soit F=0,09.9,81=0.8919 N.

Ensuite pour la puissance, nous avons P=F.V soit P=0,8919.0,01=0,008919 W.
Cela correspond à la puissance brute. Il faut ensuite tenir compte du rendement (réducteur...) que l'on peut dans une première approche estimer à 0,80. Cela va conduire à un moteur de 0.01W
On veut comparer avec un panneau de 2m2, soit un tableau de 20 000 billes. Il faudrait donc remonter 134 fois 150 billes, et ainsi consommer 0.01*134=1,34W.

Un panneau à LED consomme 12565kWh. Il faudrait changer l'image plusieurs dizaine de millions de fois pour qu'un afficheur à LED soit plus efficace.

Plusieurs types de matériaux sont utilisables. Pour amener une première quantification, nous nous baserons sur des billes en plastique, en ''polyamide'' qui présente des caractéristiques médianes.

*'''Afin d'économiser des couleurs de billes, serait-il possible de grouper plusieurs billes de différentes couleurs afin de créer d'autres teintes?'''
Chaque couleur peut être créée grâce à une combinaison de couleurs primaires : c'est ainsi que fonctionnent les pixels. En réglant l'intensité de ''Rouge'', ''Bleu'' et ''Vert'', il est possible de répondre à l'ensemble du spectre visible. Nous pourrions donc nous contenter de ces trois couleurs, en en stockant différentes intensités.

:On pourrait fixer 3 afficheurs (semblables à celui retenu) les uns derrières les autres et transparents entre chacun. Chaque afficheur est rempli de billes transparentes teintées. La superposition de 3 billes va créer une teinte particulière et donc permet d'utiliser moins de couleurs de billes. Cependant, le nombre de billes total serait bien plus important, puisqu'il faut pouvoir être capable d'afficher une "image" monochrome, et donc avoir les teintes de ''Rouge'', ''Bleu'' et ''Vert'' correspondantes, soit 3 fois la capacité initiale.

:En deuxième solution, on peut penser à des billes très petites. A chaque place, 3 billes de couleurs seraient présentes. Sur le même principe que les pixels, la couleurs des 3 billes forment, de loin, une autre couleur. Cependant, comme la première solution, cela implique un nombre plus important de billes. De plus, nous serions confrontés à de plus grandes contraintes de précisions : plus les billes sont petites, moins grande est la marge sur la taille des trous, cela augmenterait donc les coûts de fabrication.

=Préparation du projet=

==Cahier des charges==
Notre afficheur doit avoir une taille de 8x8 et doit pouvoir:
*Changer d'image sans intervention humaine
*Ne pas consommer (ou peu) lors de l'affichage d'une image
*Ne pas afficher deux fois de suite une image complète de la même couleur (afin de gérer le stock de billes)
*Recevoir les images voulues via liaison série

==Choix techniques : matériel et logiciel==
* 7 Moteurs:
**4 servomoteurs permettant de réaliser une liaison glissière FS90 (déjà en stock)
**1 servomoteur continu pour la vis de remontée FS90r (déjà en stock)
**2 moteurs pas à pas pour amener la bille à l'endroit exact (vis + tapis roulant) [https://www.gotronic.fr/art-moteur-28byj-48-5-22491.htm]
*2 Roulements à billes (ou système de fixation pour les vis sans fin : à confirmer après étude avec les vis sans fin)
* 70 billes en plastique par couleurs souhaitées [https://toutpourlejeu.com/fr/mini-balles-billes-pastiques/1046-boule-en-plastique-13-mm-diametre-bille-couleur-au-choix-0659436655720.html#/14-couleur-bleu]
* 1 capteur de couleur TCS34725 (En stock à Polytech)
* Planches de bois et plexiglas
* Arduino mega [https://www.gotronic.fr/art-carte-arduino-mega-2560-12421.htm]

==Liste des tâches à effectuer==
Afin d'arriver au résultat attendu, nous avons décidé de procédé étape par étape afin de vérifier la mécanique du système mais également la partie électronique. Pour cela, nous commencerons donc avec un système différent, qui ne trie pas la couleur des billes dans des réservoirs. Ici, nous ferons monter chaque bille une par une, afin d'identifier sa couleur. Si c'est la couleur souhaitée, on la positionne en haut de l'afficheur afin qu'elle tombe au bon endroit. Si la bille ne nous intéresse pas, elle change de direction et retombe à l'endroit où toutes les billes sont stockées. Pour réaliser ce système, nous devront réaliser plusieurs tâches:

'''Partie Mécanique'''
*Faire monter une bille grâce à la vis sans fin
*Séparer les billes souhaitées ou non
*Faire tomber les billes dans l'afficheur ligne par ligne
*Vider l'afficheur pour ensuite le remplir

'''Partie informatique/électronique'''
*Analyser une image afin de connaître les billes correspondantes
*Envoyer une image à notre système afin d'envoyer la position de chaque bille (La position des billes sera d'abord envoyée via liaison série, puis ensuite via SPI)
*Gérer les différents actionneurs du système
*Identifier la couleur de chaque bille afin que le capteur de couleur sache si la bille est bonne ou non

Une fois cette partie réalisée, notre afficheur fonctionnera correctement, en effet, une image pourra être affichée. Cependant, cela peut prendre beaucoup de temps si il y a beaucoup de couleurs à traiter ou si la taille de l'afficheur est grande. De ce fait, nous ajouterons des réservoirs correspondant à chaque couleur afin que le système vienne chercher directement la couleur qu'il souhaite.
Pour réaliser cela, nous réaliserons les tâches suivantes:

*Revoir totalement le système afin d'y intégrer les réservoirs
*Faire tomber les billes dans leur bon réservoir
*Récupérer une seule bille parmi les réservoirs afin qu'elle aille se positionner au bon endroit

En regroupant ces tâches et les tâches précédemment réalisées, nous devrions obtenir le système souhaité.

==Calendrier prévisionnel==

=Réalisation du Projet=
==Feuille d'heures==

{| class="wikitable" style="text-align: center;
!Tâche !! Prélude !! Heures S1 !! Heures S2 !! Heures S3 !! Heures S4 !! Heures S5 !! Heures S6 !! Heures S7 !! Heures S8 !! Heures S9 !! Heures S10
|-
| Analyse du projet
| 10h
| 4h
| 8h
|
|
| 1h
|
|
|
|
|
|- 
|Recherche
|2h
|2h (Découpage du projet)
| 1h
|
| 1h
|
|
|
| 1h
|
|
|- 
| Montage/fabrication/ponçage
| 2h
| 2h
| 3h
| 4h/5h
| 2h (lundi) + 2*4h
| 1h
| 6h
| 6h
| 3h
| 4h
| 1h
|- 
|Programmation
|0h
| 1h
|3h
|1h
|
|
| 1h
| 1h
| 5h
| 2h
|
|- 
|Wiki
| 3h
| 2h
| 1h
| 3h
| 2h
| 1h
|
|
| 2h
| 1h
| 1h
|}

==Prologue==

Notre projet est très concret et en plus de la conception électronique et informatique, nous avons voulu nous pencher le plus tôt possible sur la partie mécanique. En effet, tout repose sur la façon dont nous avons réfléchi et conçu le système : le nombre et le type de moteurs, combien de capteurs, les différentes parties du montage...

Pendant les premiers jours après l'élection du sujet, nous avons réfléchi individuellement notamment à plusieurs systèmes de remontée pour ensuite mettre en commun nos idées. Plusieurs montages ressortaient.
#Les billes sont remontées toutes en même temps avec un moulin placé à l'arrière de l'afficheur afin de les remonter vers les réservoirs.
#:Avantages : gain de temps en les remontant toutes en même temps
#:
#:Inconvénients : compliqué à mettre en place, à imprimer et mécanique complexe, besoin d'une précision assez importante
#On utilise une vis sans fin pour les remonter à la suite et les trier une par une.
#:Avantages : plans de construction pré-existants, adaptés à notre utilisation, mécanique après la remontée moins lourde que celle du moulin
#:
#:Inconvénients : besoin d'une précision assez importante pour guider les billes le long du chemin

Après nous être penchés un peu plus sur la conception, nous avons opté pour la vis sans fin. L'étape suivante était de facto l'étude sur ''OnShape'' de la création des vis sans fin et du panneau d'affichage, en fonction des tailles des billes. De ce fait, nous pourrons commencer les heures de projet avec un minimum de matériel à tester une fois les billes reçues. Nous aurons également les moteurs afin de tester notre programmation.

==Semaine 1==
A faire : rendre l'afficheur opérationnel, étude des moteurs, wiki
La première semaine a été décisive pour mettre au point l'avancée du projet et l'adapter aux billes reçues. Il est inefficace d'avancer sur toutes les parties en même temps : nous avons décidé d'établir plusieurs étapes d'avancée en précisant le cahier des charges précis pour la partie mécanique, celle de l'Arduino et du PC.
#regarder la couleur de la bille
#:placer le capteur au bon endroit
#:l'arduino doit traiter les valeurs du capteur et commander le moteur du

==Semaine 2==
Lors de cette semaine, nous nous sommes attaqués à plusieurs parties.

Tout d'abord, la partie mécanique. Nous avions déjà imprimé une vis sans fin avant de recevoir les billes afin de mieux imaginer notre système. Cette vis ne correspondant pas aux billes reçues, il nous a fallu redimensionner cette vis afin de la ré-imprimer. Maintenant que celle-ci est imprimée, il va falloir la poncer afin de limiter les frottements mais également la fixer sur un mécanisme permettant de faire remonter les billes correctement.Celles-ci étant très petites (9mm), la marge d'erreur pour la montée est limitée, il faudra donc être précis dans nos mesures. Pour la partie moteur, nous étions partis sur un moteur continu afin de faire tourner la vis sans fin. Nous avons finalement opté pour un servomoteur continu FS90r permettant ainsi de gérer facilement la rotation de la vis.

Suite à cela, nous nous sommes penchés sur la partie code. Grâce aux servomoteurs ainsi que le détecteur de couleur, nous sommes parvenu à détecter la couleur d'une bille, la comparer avec la bille voulue, si elle correspond, on l'évacue au bon endroit, si elle ne correspond pas, on l'évacue. L'idée ici est que, lorsque le système complet sera monté, nous n'aurons plus qu'à intégrer ce sous-système afin de diriger les billes souhaitées en haut de l'afficheur.
Pour débuter, nous nous concentrons sur les billes bleues, vertes et rouges. En effet, le capteur de couleur détermine les composantes rouges, vertes et bleues d'un objet. La distinction entre ces 3 couleurs est donc plus facile à implémenter. Les valeurs de couleurs reçues pour un même objet peuvent beaucoup varier d'un moment à l'autre. Établir des intervalles pour chaque composante de chaque couleur est donc très incertain et il est possible, que d'un moment à l'autre, 2 billes différentes se retrouvent dans le même intervalle, il va donc falloir travailler sur cet aspect, afin de pouvoir identifier facilement le jaune, le noir et le blanc.

==Semaine 3==
Cette semaine est une fois de plus dédiée à la '''construction'''. Après avoir modéliser les parties les plus importantes comme l'afficheur ou la vis sans fin, les avoir adaptées aux billes, nous avons commencé à nous pencher sur l'assemblage.

[[Fichier:Socle-bille.jpg|400 px|thumb|right|Socle de l'afficheur]]

'''Le socle'''

Afin d'être certain que tous les éléments soient stables et restent à une distance constante les uns des autres, tout le projet reposera sur un socle commun, qu'il a fallu dimensionner. Ce qui n'était pas faisable avant d'avoir les mesures exactes de l'afficheur et de la vis. Puisque tant que nous sommes dans cette première étape du système sans le tri par couleur, il doit également servir de réservoir à billes pour les billes : ce sera l'élément le plus volumineux. Il est impossible de l'imprimer.

*Nous avons d'abord penser à le fabriquer manuellement. A l'aide de carton, nous avons fait des premiers jets ce qui nous a permis de visualiser les dimensions, la place des moteurs, de l'afficheur, de la vis ...
*En travaillant au FabLab de l'école, nous avons pu être en contact avec des personnes extérieures à notre projet, qui nous ont suggéré l'idée d'utiliser la découpeuse laser, au lieu de le construire manuellement. En effet, cela sera bien plus précis tout en ayant l'avantage d'être plus rapide que l'impression 3D. Nous découperons donc une boite, à assembler, dont la face supérieure sera destinée à recevoir les différents composants. A l'intérieur, nous placerons la face de sorte qu'elle soit légèrement penchée et qu'ainsi les billes aillent naturellement vers la vis.

Le rectangle central correspondant à l'afficheur, à droite d'une ouverture pour le moteur ouvrant et fermant la trappe laissant tomber les billes. Il faudra approfondir par la suite la réflexion sur le système de fixation de la vis sans fin et de récupération des billes non-utilisées une fois en haut de la vis : si nous laissons une grande ouverture ou, le cas échéant, quelles dimensions donner aux ouvertures.

'''Le maintien de la vis'''

Afin de fixer notre vis sans fin, nous pensons utiliser un système de tiges, fixées en haut et en bas à des bases. En plaçant une pièce assez large entre le moteur et la vis, celle-ci pourra tourner stablement. De plus, nous la fixerons en hauteur à un roulement à bille : elle pourra ainsi effectuer sa rotation sans frottement tout en étant maintenue. De plus, nous utiliserons des tiges qui non seulement la maintiendront mais qui permettront également la remontée des billes.
Nous avons construit un prototype, ce qui nous a permis de valider cette option.
[[Fichier:Video-proto-tiges.mp4]]

Il reste à imprimer le reste des pièces modélisées, afin de voir quelles parties sont incomplètes.

Nous avons également étudié le '''code''' afin de voir comment traduire le code ''Arduino'' en langage, ce qui reste à approfondir, ainsi que la méthode à employer afin de récupérer les images : il faudra choisir entre une liaison directe série via le PC, une carte SD ...

==Semaine 4==
Lors de cette semaine, nous avons continué notre avancée sur la partie mécanique de notre projet, qui représente la plus grande partie et difficulté. Avec certaines pièces imprimées en 3D dans la semaine, nous avons pu avancer et modifier certains points.

*Tout d'abord, la partie '''vis sans fin'''. Les parties hautes et basses maintenant la vis étant imprimées, nous avons pu couper des tiges de la longueur de la vis afin de maintenir l'ensemble. Face aux problèmes d'impression sur la vis nous avons tout d'abord songé à la réimprimer, bien que nous n'étions pas sûrs du résultat. En nous renseignant sur les différents outils à notre disposition, nous avons préféré changer d'option et utiliser à la place un pistolet 3D afin de régulariser les imperfections. Nous avons ainsi gagné du temps et de la précision considérables. Cette étape est maintenant terminée : la vis sans fin est capable de remonter plusieurs billes simultanément. Le support de la vis permettant de la raccorder au servomoteur étant à présent fixé à la tige, il nous faut à présent tester la rotation en utilisant le moteur, ce qui sera faisable lorsque la vis aura son support dans lequel nous placerons le moteur.
*Ensuite, nous avons eu des problèmes avec l''''afficheur'''. La précision de l'imprimante 3D et l'épaisseur minimale que nous devons mettre provoquent des décalages ainsi que beaucoup de frottements lors de la chute des billes. Après diverses méthodes pour limiter les frottements (ponçage, ammoniaque), nous avons décidé de modifier l'afficheur et son fonctionnement. Avec les imprimantes que nous pouvons utiliser, il est impossible d'augmenter la taille de l'afficheur. Il faut donc diminuer provisoirement le nombre de colonnes ce qui nous permet d'avoir plus de marge : les colonnes sont légèrement plus larges, les billes devraient mieux passer. Nous allons essayer en utilisant des glissières avec des trous placées plus haut que prévu initialement pour que lorsqu'une bille arrive, elle tombe dans le premier trou puis que la seconde passe au dessus de la première et ainsi de suite.
Pour finir, nous avons imprimé le support du capteur de couleur, les dimensions convenant parfaitement.

==Semaine 5==
Cette semaine, nous pouvons enfin tester les dernières pièces :
*l'afficheur est imprimé, avec un nombre de colonnes réduit. A présent, les billes glissent sans problème. Puisque il est évidemment destiné à être placé verticalement, nous découpons une plaque de plexiglas que nous fixerons à l'avant
*Nous concevons et découpons un système de crémaillère pour nos glissières permettant de faire tomber ou non les billes. Un engrenage est fixé directement sur un moteur et permet le décalage de la planche.

Les différentes pièces sont maintenant conçues, imprimées et testées séparément. Nous pouvons donc passer une étape : monter les pièces sur un même support. Le support final est prévu en bois puisque nous avons accès à une découpeuse laser, plus rapide que l'impression 3D, qui nous fournira des supports bien nivelés. Toutefois, pour assurer sa conception, nous passons par un prototype en carton, qui nous permet notamment d'étudier l'inclinaison nécessaire des différentes pièces afin de faire rouler les billes tout en contrôlant leur vitesse, notamment celle des crémaillères. Nous commençons par fixer l'afficheur à une hauteur qui prend en compte les pentes nécessaires, en bas pour amener les billes jusqu'à la vis sans fin et en haut pour leur faire faire le chemin inverse. Puis nous plaçons la vis sans fin, le capteur et les liaisons entre les pièces en conséquence. Cela nous a permis de voir qu'une fois encore la taille de nos éléments était parfois trop juste. Par exemple, au niveau du capteur de couleur, une fois le moteur placé dans son encoche, la bille n'a plus la place de passer. Nous avons donc du le réimprimer.

En premier prototype, nous concevons le réservoir sous l'afficheur avec du carton. Pour récupérer les billes lors des tests du placement de l'afficheur, cela suffit, mais nous réalisons vite que cette matière est trop malléable, il faudra dès la semaine prochaine faire ce réservoir en bois, a minima, afin d'avoir une inclinaison convenable. Ce sera également l'occasion de finir la fixation de toutes les pièces.

==Semaine 6==

Deux aspects du projet peuvent être avancés cette semaine : la programmation et la fin du montage.

Bien que nous ayons fait nos tests via l' ''IDE Arduino'', il serait plus rigoureux de le faire en langage C. L'essentiel du programme doit être le contrôle des moteurs grâce à la lecture des données du capteur. Si l'algorithme sera le même entre l' ''IDE Arduino'' et le langage C, nous ne pouvons utiliser les mêmes fonctions de lecture et d'écriture. Après avoir pris conscience que le langage arduino se traduit notamment en ''C++'' et pensé à la possibilité d'utiliser ce langage, il nous a été fourni une archive dans le bon langage, qu'il sera sûrement plus simple d'utiliser.

Deuxièmement, nous pouvons enfin fixer toutes les pièces, les unes avec les autres, sur le support. ce support en carton n'est pour le moment qu'un prototype, afin de facilement pouvoir modifier les pièces, dimensions, etc... Nous avons pour objectif de changer les pièces en cartons pour du bois. Les billes étant très petites, nous avons besoin de précision. Un léger décalage entre 2 pièces peut bloquer notre système. Nous avons donc passé une bonne partie de notre temps à monter le système.

Concernant la partie électronique, nous avons effectuer des tests avec les servomoteurs. Ces servomoteurs consommant beaucoup de courant, l'alimentation de l'arduino ne suffit donc pas. Les servo ne supportant pas des tensions supérieures à 6V, la pile 9V que nous possédons ne convient pas. Nous avons donc emprunté un prise secteur 5V afin d'effectuer les tests la semaine prochaine. Le code étant "prêt" à être téléversé sur notre système, il ne manque plus qu'à gérer ce problème d'alimentation et à installer les moteurs afin de réaliser les premiers tests sur notre système complet.

[[Fichier:Afficheur prototype p28.jpg|300px]]

==Semaine 7==
[[Fichier:Fixation_moteur_vis_P28.jpg|right|150px|thumb|Moteur vis sans fin]][[Fichier:Montage bois.jpg|right|300px|thumb|Prototype bois]]
Le premier prototype nous ayant permis de vérifier la concordance de nos différentes pièces, nous décidons de passer rapidement à des matières plus solides : nous remplaçons le carton par du bois. Nous n'avons plus besoin de la souplesse du carton puisque les ajustements sont faits, tandis que le bois nous apporte rigidité et stabilité. Malgré notre préparation sur le prototype en carton, passer au bois nous prend un certain temps. Il faudra refaire un système d'encoches pour maintenir le tout verticalement.

Après avoir marqué les emplacements de chaque composant, nous devons percer des trous et découper une encoche pour faire passer les différents câbles.

Ensuite, si la plupart des moteurs peuvent être fixés directement sur le support, ce n'est pas le cas de celui de la vis d'Archimède qui doit être aligné avec l'axe de rotation. Coller le moteur à un support impliquerait une précision trop importante et de l'hyperstatisme inutile, nous avons plutôt décidé de le faire reposer sur deux cales. Ainsi nous gardons un certain degré de mobilité tout en restant en contact avec la vis.

Nous avons enfin pu tester notre montage complet, en demandant à l'Arduino des lignes ''RBVVBR''. Un test a été effectué en amenant une bille rouge alors que la couleur attendue était bleu : on voit que la bille est rejetée, puis que le système reprend son cours normal. Lorsque le nombre de billes voulu pour compléter une ligne est atteint, le moteur décale la crémaillière : les billes tombent dans leurs emplacements. Cependant, nous avons été confrontés à quelques problèmes de précision du capteur : la couleur bleue n'était pas bien détectée. Pour l'instant, nous réglons le problème en augmentant la luminosité du milieu (à long terme nous pourrons par exemple placer une LED en plus). Nous pourrons également essayer d'améliorer nos intervalles de détection dans le code.

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==Semaine 8==
Lors de semaine,plusieurs points ont été travaillés.
*Tout d'abord, nous avions un problème au niveau de certains servomoteurs, lorsqu'une action leur était demandé, la précision au niveau de l'angle n'était pas toujours respectée. De plus, il arrivait que lorsqu'un servomoteur fonctionnait, la LED du capteur de couleur se coupait pour ensuite se rallumer. Nous observions également des fluctuations pendant les rotations des moteurs. Après discussion avec un enseignant, nous avons tout d'abord changé les pins de certains servomoteurs. Le capteur de couleur utilisant le protocole I2C, il est possible que les pins 9 et 10 (pins PWM) soient sollicités. Nous avons donc changé ces pins, en observant une légère amélioration. Cependant, le problème persistait. Nous avons alors changé l'alimentation de notre système qui était jusqu'alors uniquement alimenté via le PC. De ce fait, nous avons essayé de brancher une prise secteur variable que nous avons réglée à plus de 7V. L'arduino se gère ainsi de convertir la tension en 5V afin de ne pas dépasser les 6V max supportés par les servomoteurs. Ceci permet une nette amélioration de notre problème.
*Ensuite, nous avons travaillé sur la programmation. La semaine précédente, nous avions un programme qui permettait de rentrer les billes voulues successivement directement via le port série. Le capteur regarde la couleur, si la couleur reçue indique qu'il n'y a pas de bille, la vis sans fin se met à tourner afin de faire monter des billes. Ensuite, il regarde si la bille reçue correspond à la couleur demandée dans le port série pour la placer en haut de l'afficheur. Sinon le cas échéant elle est évacuée. Ce code fonctionnait correctement. Cette semaine, nous avons décidé de nous intéresser à une méthode qui nous permettrait de ne plus être branché au PC. Pour cela, nous avons repris le code précédent sauf qu'une chaîne de caractères est pré-enregistrée, correspondant au dessin voulu. Une fois le programme réussi et que nous sommes parvenus à afficher l'image voulue, nous avons créé un second motif de sorte que, lorsque le premier motif est affiché, celui-ci reste pendant 10 secondes avant d'être évacué. Le second motif se met alors en route.
Nous n'avons pas pu tester le changement d'image car nous avons eu des problèmes au niveau du capteur de couleurs. En effet, les billes souhaitées n'étaient plus reconnues car les données reçues ne correspondaient plus aux intervalles définis. Pour remédier à cela, nous avons décidé de refaire nos intervalles avec une méthode plus théorique.

==Semaine 9==
''Affinage des réglages''

*En étudiant les données récupérées de chaque bille, nous avons conçu des intervalles permettant à notre programme d'estimer à coup sûr si la couleur de la bille correspond bien à celle voulue. Nous les affinons après quelques vérifications empiriques.
*Maintenant que nous perdons moins de temps à cause d'erreur de sélection, nous pouvons affiner le tempo du système. Il faut synchroniser les différents délais des pièces afin d'aller le plus vite possible tout en évitant des interférences entre les étapes : si la vis redémarre trop tôt après qu'une bille soit évacuée de sous le capteur, la bille suivante risque de pouvoir passer en même temps que la première avant même d'être évaluée. Si elles sont éjectées, cela retarde juste le processus, mais si la première bille était de la couleur voulue, la suivante tombera avec elle dans l'afficheur sans que le système ne s'en rende compte.
*Enfin, comme tout au long de ce projet, nous consacrons une partie de notre séance aux réglages physiques. Nous imprimons une pièce afin de remplacer la partie cartonnée qui permettait aux billes de sortir au sommet de la vis sans fin. Il s'agit d'une pièce arrondie permettant de faire sortir la bille de la vis sans fin, sans à coups. De plus nous avons également imprimé un réservoir qui stockera les billes. Grâce à une pente descendant en continu jusqu'au pied de la vis, nous déplaçons les billes jusqu'à un "sas" pour les monter une à la fois. Cependant, le degré de cette pente étant limité, les billes restes bloquées à certains moments. Nous avons donc récupérer un vibreur afin de voir si cela règle notre problème.

==Semaine 10==
Après discussions avec les enseignants sur la vibration de certains des servomoteurs nous avons récupéré un arduino Mega dans le but de fournir plus de courant. De plus, un Shield Arduino a été rajouté par dessus dans le but de simplifier notre câblage qui est jusqu'ici assez complexe. Résultat de ce changement de carte : seuls 4 fils sont nécessaires pour relier la carte aux différents composants du système, ceux du capteur de couleur. Les servomoteurs sont directement branchés sur le shield. Le bruit sortant des servomoteurs a également disparu, ce qui est une bonne chose : ils ne vibrent plus. L'alimentation externe n'est plus nécessaire au bon déroulement du système.

Concernant le capteur de couleur, tous nos intervalles sont devenus incorrectes. Nous avons donc demandé un nouveau capteur de couleur afin de vérifier si le problème venait directement du capteur. Avec un autre capteur, nos anciens intervalles redeviennent corrects. Il y avait donc un problème de capteur.

Nous avons ensuite cherché à régler le bouchon de billes avant la vis sans fin grâce à un vibreur. Après avoir essayé différents emplacements il s'avère que la solution optimale consiste à placer le vibreur directement à la paroi qui crée le bouchon. Cependant, cela est assez bruyant, nous décidons donc de ne pas le fixer tout de suite, puisque nous pouvons régler ce problème manuellement lors de cette phase de conception.

==Semaine 11==
Notre premier prototype étant fonctionnel, le seul soucis que nous avons est celui de l'intervalle des couleurs. Cependant, même si nous décidons de les réajuster, la fois d'après, les conditions d'éclairage ne seront plus tout à fait les mêmes. De ce fait, nous décidons de passer à autre chose. Notre but désormais va être d'améliorer notre prototype, de 2 façons différentes.

La première au niveau du programme. Actuellement, nous utilisons l'IDE Arduino. Afin de complexifier les choses, nous allons essayer de réaliser notre programme en C. Nous avons déjà fait quelques recherches et nous nous sommes penché sur le tutorat système des IMA2A4. Dans notre cas, nous avons des difficultés à programmer un moteur.

La deuxième correspond à la partie mécanique. Tout d'abord, nous souhaiterions augmenter la taille de notre système. Cela nous permettrait d'afficher une plus grande image et également avoir des pentes plus importantes, notamment en bas de notre système, ce qui supprimerait le vibreur de notre système et donc réduire la consommation (un des objectif de notre projet). Ensuite, l'image mettant beaucoup de temps à s'afficher en entier, nous avions pensé, au début du projet, à un système de réservoirs, qui permettrait d'appeler la bille voulue directement. Nous devons donc vraiment augmenter la hauteur du système.

Nous avons donc, lors de cette séance, travaillé sur ces différentes parties. Pour faire un système plus grand tout en gardant notre premier prototype le plus longtemps possible, nous allons réimprimer une grande partie des pièces en impression 3D. Nous avons donc modifier des pièces du prototype afin de remédier aux défauts observés. En commençant par la sortie de la vis sans fin directement rattaché au socle supérieur de la vis sans fin. Nous avons ensuite mis un trou dans le grand réservoir en bas du système qui nous permettra de récupérer les billes plus facilement. Il nous reste à modifier la partie inférieure de la vis sans fin, qui nous permettrait de maintenir le moteur directement. Afin de d'agrandir notre système et donc de remonter les billes plus haut, nous avons pensé à 2 systèmes. Etant limité par la hauteur d'impression de l'imprimante 3D, soit nous faisons le même système 2 ou 3 fois de suite. Nous nécessiterons dans ce cas de plusieurs moteurs à courant continu. Autre solution, nous créons une vis sans fin qui s'encastre. Nous pourrions ainsi imprimer plusieurs parties qui s'encastrent et qui forment au final une seule et même vis sans fin. [[Fichier:encastrement.jpg]]

=Annexe=

Tout au long du projet, nous avons été dépendants du bon fonctionnement du capteur de couleur. En fonction des conditions extérieures, les valeurs pour une même couleur de bille fluctuent. Elles oscillent généralement plus ou moins autour d'une valeur et toutes ne sont pas significatives : les taux de ''rouge'' pour les billes noires et bleues sont évidemment sensiblement les mêmes. Afin de commencer nos tests mécaniques au plus tôt, nous avons manuellement relevé les valeurs en passant les billes une à une sous le capteur et en estimant nous-mêmes les données significatives. Toutefois, ce processus est long et donc imprécis. Nous avons été confrontés à des problèmes de fonctionnement uniquement liés aux valeurs envoyées par le capteur : nos intervalles de reconnaissance pour les billes étaient trop imprécis il fallait donc reprendre fastidieusement les mesures. Même si cette méthode était suffisante pour les débuts de notre projet, nous nous sommes projetés dans l'utilisation globale que nous voulions. Nous nous arrêterons au prototype, mais nous prétendons toutefois concevoir un système applicable à plusieurs centaines de couleurs de billes. Nous ne pouvons donc pas nous permettre de faire ces tests manuellement.

[[Fichier:Boxplot bleu.png|right|650px]]

Pour automatiser cette étape, des billes d'une même couleur sont envoyées continuellement au capteur, de manière à avoir un nombre de données suffisant pour pouvoir nous baser sur des règles statistiquement fiables.

Ces données sont envoyées via le port série au PC et redirigées directement dans un fichier ''couleur''.csv <code>cat /dev/ttyACM0 > vert.csv</code> On a ainsi un fichier pour chaque bille contenant toutes les valeurs du capteur. Celles-ci étant envoyées au format adéquat, avec chaque donnée séparée par une '','' nous pouvons les traiter directement. Pour le faire efficacement, nous utilisons le langage et logiciel ''R'', dédié aux statistiques, afin de remettre en forme nos données et pouvoir obtenir des ''boxplots''. Nous pouvons donc déterminer les intervalles et les critères caractéristiques pour chaque bille en un coup d’œil.

Ci-contre par exemple, un exemple de l'utilisation des ''boxplots''. La bille verte, au milieu, présente un taux de bleu qui se différencie nettement des autres billes. Nous pourrons donc utiliser ce critère lors de l'évaluation de l'état du capteur en étant relativement sûr qu'un taux de bleu entre 500 et 600 correspondra à une bille verte. On remarque également l'absence de boîte pour la bille blanche, mais ce n'est pas un oubli. Nous avons remarqué que les valeurs du capteur dans le cas des billes blanches étaient nettement plus élevées que les autres billes : il sera facile de les différencier, alors que nous avons besoin de plus de précisons pour les autres intervalles.

Cette méthode est certes plus efficace qu'estimer vaguement en étudiant les différentes valeurs du capteur "manuellement", elle reste toutefois perfectible. Bien que nous ayons pris la peine d'effectuer au minimum une quinzaine de mesures, nous aurions pu en faire d'avantage afin d'avoir des estimations d'autant plus précises. De plus, nous restons encore dépendant des conditions extérieures : les mesures faites correspondent à une luminosité relativement constante, le programme pourrait ne pas reconnaître aussi efficacement les couleurs dans d'autres conditions. L'objectif d'appliquer notre projet à des échelles beaucoup plus importantes pourrait être mis à mal. Toutefois, cette méthode automatisant nos études statistiques est répétable efficacement dans n'importe quelles conditions. Il faudra uniquement refaire ces mesures, et éventuellement approfondir l'études des données avec un(e) statisticien(ne).

=Documents Rendus=

IMA4 2018/2019 P28

2019-04-03T15:44:29Z

Mmichel1 : /* Semaine 11 */

__TOC__
 

=Présentation générale=
;'' Projet :'' '''Afficheur d'images à billes''' :Le but de ce projet est de réaliser un nouveau format d'afficheur capable de concurrencer les systèmes préexistants. Il devra pouvoir afficher des images en continu grâce à des billes de couleurs.
'''''Etudiants:''''' Flora DZIEDZIC et Martin MICHEL

'''''Encadrants :''''' Messieurs Xavier Redon, Alexandre Boé et Thomas Vantroys

==Description==
Nous voyons souvent aujourd'hui des afficheurs composés de LED, que ce soit sur nos écrans de téléphone, pour afficher des publicités ou des informations dans des halls de gare par exemple. Contrairement aux idées répandues, même si de grands progrès ont été faits dans la gestion d'énergie, ces afficheurs à LED consomment beaucoup même s'ils sont utilisés pour des affichages semi-statiques.

Nous devrons partir de zéro afin de penser un tout nouveau système capable d'afficher une image en couleur et en continu. Pour réaliser un tel système, nous avons choisi de nous orienter vers un afficheur à billes. L'élément principal de notre projet sera l'écran d'affichage, jumelé à un système de tri et de stockage des billes.

==Objectifs==
Le but est que, lorsque l'image affichée est fixe, le système ne consomme pas d'énergie. En effet, le système d'affichage auquel nous sommes confrontés au quotidien nécessite d'être alimenté en permanence pour maintenir l'image à l'écran : sans cela, le panneau s'éteindrait.
 De plus, il faudrait que notre système puisse lui aussi afficher des images en plusieurs couleurs prédéfinies. Enfin, nous porterons évidemment une attention particulière au coût global de la structure. 

Nous travaillerons bien sûr à une échelle réduite : bien que nous cherchions à concurrencer des systèmes d'affichage de plusieurs mètres carrés, notre réalisation sera un prototype qui pourra être adapté à toute sorte d'utilisation. 
[[fichier:bille1.jpg|200px|thumb|Afficheur à bille de face]]
*Conception mécanique
Nous devons construire un système capable d'amener, d'afficher et de ranger des billes. Il nous faut donc concevoir : 
:la structure d'affichage
:le système de remontée
:le système de tri
:le système d'ouverture d'un réservoir
:l'acheminement de la bille vers l'écran

*Circuit électronique
Nous avons également besoin de connecter différents composants :
:une partie capteur pour évaluer la couleur de la bille et sélectionner le bon réservoir
:des moteurs pour actionner les différentes parties
[[fichier:bille3.jpg|150px|thumb|Afficheur à bille avec contour de la vis sans fin apparent]]
*Développement informatique
Afin de contrôler les actions mécaniques en prenant en compte les données (des capteurs par exemple) nous devons développer un programme permettant de :
:commander les moteurs en fonctions des mesures (voir capteurs)
:sélectionner les réservoirs en fonction des données reçues (image à afficher)
:définir la trame/format des données et de la transmission de celles-ci :
::soit les données sont envoyées ligne par ligne avec N octets pour les N colonnes
::soit toutes les données sont envoyées en une fois

L'alimentation du système pourrait s'adapter au type d'utilisation du projet : elle peut se faire via une alimentation filaire externe, pour les grandes installations de type affichage publicitaire, mais également via une batterie pour des applications portatives.

[[File:Schema_afficheur_bille.jpg|center|thumb|600px|Schéma afficheur à bille]]

=Analyse du projet=
==Positionnement par rapport à l'existant==
De nos jours, les LED font partie de notre quotidien. En effet, que ce soit pour certains types d'éclairage ou des afficheurs publicitaires intérieurs comme extérieurs, les LED sont omniprésentes.
On trouve également aujourd'hui des télévisions à LED. Cependant, celles-ci n'affichant pas d'images pseudo-statiques, nous ne les considérons pas comme un concurrent de notre projet.

==Analyse du premier concurrent==
Un grand fabricant de panneaux à LED est l'entreprise Winlight, basé à Hambach en France.

[[fichier:esprit.jpg|300px|thumb|right|Magasin recouvert de LED Winlight de couleurs]]

Leader en panneaux à LED Digital Media, Winlight propose des solutions d'affichage à LED.
Leur spécificité est de fabriquer des écrans géants à LED sur mesure.
De plus, depuis plus de 10 ans, Winlight fabrique également des croix de pharmacie avec des LED bleues, spécificité de leurs croix.

'''Avantages''' :
*Possibilité de faire de grands panneaux
*Attire l’œil des consommateurs
*Permet de faire des images non statiques

'''Inconvénients''' :
*Consommation énorme

==Analyse du second concurrent==

[[fichier:jcdecaux.jpg|300px|thumb|right|Afficheur JCDecaux]]

Dans le milieu publicitaire, nous trouvons également des affichages imprimés.
Le leader mondial d'afficheur publicitaire en papier se nomme JCDecaux.
Sur les abribus, dans la rue, sur les routes avec des panneaux déroulants, les panneaux publicitaires JCDecaux sont omniprésents.

'''Avantages''' :
*Différentes tailles de panneaux
*Permet de changer d'images régulièrement
*Supports multiples : les affiches peuvent être collées partout

'''Inconvénients''' :
*Consommation énorme
*La toile est fragile, potentiellement déchirable
*Les affiches sont réimprimées sans arrêt, ce qui coûte cher et n'est pas écologique

==Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé==
Xavier, employé chez Pubextra, entreprise d'affichage publicitaire, est chargé de trouver un nouveau moyen d'affichage peu onéreux. En effet, Catherine de la compta, a fait remonté au patron les dépenses astronomiques de l'entreprise pour la consommation des panneaux publicitaires à LED récemment installés par l'entreprise dans toute la France. Afin de ne pas réduire ses effectifs, le patron a demandé à Xavier de trouver un système permettant de moins consommer d'énergie, tout en gardant le même principe : afficher plusieurs images de marques différentes sur un même panneau, afin d'avoir plus de clients et donc, plus de revenus. Ne pouvant pas dépenser des sommes astronomiques, l'entreprise ne peut se permettre d'acheter de nouveaux panneaux hors de prix.

Après quelques recherches, Xavier tombe sur un site internet de vente de panneaux d'affichage à billes. Il s'agît d'un système automatique à base de billes permettant d'afficher des images. En fonction de l'image désirée, des billes de couleurs vont se placer à la place correspondante. Une fois que l'on désire afficher une nouvelle image, les billes présentes sont évacuées et la nouvelle image est affichée. Pas besoin de la présence d'un être humain, étant donné que les billes remontent dans le système automatiquement.
C'est exactement ce qu'il lui faut ! De plus, il y a possibilité de fabriquer n'importe quelle taille d'afficheur étant donné qu'ils sont fabriqués sur mesure.
Le système ayant très peu de composants électroniques, le prix reste peu onéreux. Quant à la consommation, une fois l'image affichée, cela ne consomme plus rien, étant donné que l'image est créée avec des billes. Si l'entreprise ne possède qu'un seul client sur un panneau d'affichage, l'image peut rester la même, ce qui ne consomme absolument rien.
Grâce à cette solution, Pubextra économisera des centaines d'euros par mois, ce qui lui vaudra bien une promotion. Utiliser ce système fera donc plaisir à Xavier, mais également à la planète !

==Réponse aux questions difficiles==
*'''Combien consomme un panneau à LED?'''
2018: « Un panneau avec une face numérique consomme 7 fois plus que le plus énergivore des mobiliers non numériques, et un panneau avec deux faces numériques consomme 13 fois plus »
La consommation d'un afficheur numérique 1 face (de 2m^2) serait de 12 565 kWh par an au lieu de 948 kWh pour les afficheurs publicitaires déroulants de la même taille.
La nouvelle question serait ainsi: à partir de quelle durée l'affichage d'une image via notre système est-il rentable par rapport à un afficheur à LED?

Nous ferons une première étude avec des billes en ''polyamide''. Dans des données de constructeur, on trouve que, pour 150 billes d'un centimètre de diamètre, nous avons un poids de 90g
En prenant par exemple V=0,01 m/s pour monter une masse de 0.9 kg, le poids à soulever est une force F=m.g soit F=0,09.9,81=0.8919 N.

Ensuite pour la puissance, nous avons P=F.V soit P=0,8919.0,01=0,008919 W.
Cela correspond à la puissance brute. Il faut ensuite tenir compte du rendement (réducteur...) que l'on peut dans une première approche estimer à 0,80. Cela va conduire à un moteur de 0.01W
On veut comparer avec un panneau de 2m2, soit un tableau de 20 000 billes. Il faudrait donc remonter 134 fois 150 billes, et ainsi consommer 0.01*134=1,34W.

Un panneau à LED consomme 12565kWh. Il faudrait changer l'image plusieurs dizaine de millions de fois pour qu'un afficheur à LED soit plus efficace.

Plusieurs types de matériaux sont utilisables. Pour amener une première quantification, nous nous baserons sur des billes en plastique, en ''polyamide'' qui présente des caractéristiques médianes.

*'''Afin d'économiser des couleurs de billes, serait-il possible de grouper plusieurs billes de différentes couleurs afin de créer d'autres teintes?'''
Chaque couleur peut être créée grâce à une combinaison de couleurs primaires : c'est ainsi que fonctionnent les pixels. En réglant l'intensité de ''Rouge'', ''Bleu'' et ''Vert'', il est possible de répondre à l'ensemble du spectre visible. Nous pourrions donc nous contenter de ces trois couleurs, en en stockant différentes intensités.

:On pourrait fixer 3 afficheurs (semblables à celui retenu) les uns derrières les autres et transparents entre chacun. Chaque afficheur est rempli de billes transparentes teintées. La superposition de 3 billes va créer une teinte particulière et donc permet d'utiliser moins de couleurs de billes. Cependant, le nombre de billes total serait bien plus important, puisqu'il faut pouvoir être capable d'afficher une "image" monochrome, et donc avoir les teintes de ''Rouge'', ''Bleu'' et ''Vert'' correspondantes, soit 3 fois la capacité initiale.

:En deuxième solution, on peut penser à des billes très petites. A chaque place, 3 billes de couleurs seraient présentes. Sur le même principe que les pixels, la couleurs des 3 billes forment, de loin, une autre couleur. Cependant, comme la première solution, cela implique un nombre plus important de billes. De plus, nous serions confrontés à de plus grandes contraintes de précisions : plus les billes sont petites, moins grande est la marge sur la taille des trous, cela augmenterait donc les coûts de fabrication.

=Préparation du projet=

==Cahier des charges==
Notre afficheur doit avoir une taille de 8x8 et doit pouvoir:
*Changer d'image sans intervention humaine
*Ne pas consommer (ou peu) lors de l'affichage d'une image
*Ne pas afficher deux fois de suite une image complète de la même couleur (afin de gérer le stock de billes)
*Recevoir les images voulues via liaison série

==Choix techniques : matériel et logiciel==
* 7 Moteurs:
**4 servomoteurs permettant de réaliser une liaison glissière FS90 (déjà en stock)
**1 servomoteur continu pour la vis de remontée FS90r (déjà en stock)
**2 moteurs pas à pas pour amener la bille à l'endroit exact (vis + tapis roulant) [https://www.gotronic.fr/art-moteur-28byj-48-5-22491.htm]
*2 Roulements à billes (ou système de fixation pour les vis sans fin : à confirmer après étude avec les vis sans fin)
* 70 billes en plastique par couleurs souhaitées [https://toutpourlejeu.com/fr/mini-balles-billes-pastiques/1046-boule-en-plastique-13-mm-diametre-bille-couleur-au-choix-0659436655720.html#/14-couleur-bleu]
* 1 capteur de couleur TCS34725 (En stock à Polytech)
* Planches de bois et plexiglas
* Arduino mega [https://www.gotronic.fr/art-carte-arduino-mega-2560-12421.htm]

==Liste des tâches à effectuer==
Afin d'arriver au résultat attendu, nous avons décidé de procédé étape par étape afin de vérifier la mécanique du système mais également la partie électronique. Pour cela, nous commencerons donc avec un système différent, qui ne trie pas la couleur des billes dans des réservoirs. Ici, nous ferons monter chaque bille une par une, afin d'identifier sa couleur. Si c'est la couleur souhaitée, on la positionne en haut de l'afficheur afin qu'elle tombe au bon endroit. Si la bille ne nous intéresse pas, elle change de direction et retombe à l'endroit où toutes les billes sont stockées. Pour réaliser ce système, nous devront réaliser plusieurs tâches:

'''Partie Mécanique'''
*Faire monter une bille grâce à la vis sans fin
*Séparer les billes souhaitées ou non
*Faire tomber les billes dans l'afficheur ligne par ligne
*Vider l'afficheur pour ensuite le remplir

'''Partie informatique/électronique'''
*Analyser une image afin de connaître les billes correspondantes
*Envoyer une image à notre système afin d'envoyer la position de chaque bille (La position des billes sera d'abord envoyée via liaison série, puis ensuite via SPI)
*Gérer les différents actionneurs du système
*Identifier la couleur de chaque bille afin que le capteur de couleur sache si la bille est bonne ou non

Une fois cette partie réalisée, notre afficheur fonctionnera correctement, en effet, une image pourra être affichée. Cependant, cela peut prendre beaucoup de temps si il y a beaucoup de couleurs à traiter ou si la taille de l'afficheur est grande. De ce fait, nous ajouterons des réservoirs correspondant à chaque couleur afin que le système vienne chercher directement la couleur qu'il souhaite.
Pour réaliser cela, nous réaliserons les tâches suivantes:

*Revoir totalement le système afin d'y intégrer les réservoirs
*Faire tomber les billes dans leur bon réservoir
*Récupérer une seule bille parmi les réservoirs afin qu'elle aille se positionner au bon endroit

En regroupant ces tâches et les tâches précédemment réalisées, nous devrions obtenir le système souhaité.

==Calendrier prévisionnel==

=Réalisation du Projet=
==Feuille d'heures==

{| class="wikitable" style="text-align: center;
!Tâche !! Prélude !! Heures S1 !! Heures S2 !! Heures S3 !! Heures S4 !! Heures S5 !! Heures S6 !! Heures S7 !! Heures S8 !! Heures S9 !! Heures S10
|-
| Analyse du projet
| 10h
| 4h
| 8h
|
|
| 1h
|
|
|
|
|
|- 
|Recherche
|2h
|2h (Découpage du projet)
| 1h
|
| 1h
|
|
|
| 1h
|
|
|- 
| Montage/fabrication/ponçage
| 2h
| 2h
| 3h
| 4h/5h
| 2h (lundi) + 2*4h
| 1h
| 6h
| 6h
| 3h
| 4h
| 1h
|- 
|Programmation
|0h
| 1h
|3h
|1h
|
|
| 1h
| 1h
| 5h
| 2h
|
|- 
|Wiki
| 3h
| 2h
| 1h
| 3h
| 2h
| 1h
|
|
| 2h
| 1h
| 1h
|}

==Prologue==

Notre projet est très concret et en plus de la conception électronique et informatique, nous avons voulu nous pencher le plus tôt possible sur la partie mécanique. En effet, tout repose sur la façon dont nous avons réfléchi et conçu le système : le nombre et le type de moteurs, combien de capteurs, les différentes parties du montage...

Pendant les premiers jours après l'élection du sujet, nous avons réfléchi individuellement notamment à plusieurs systèmes de remontée pour ensuite mettre en commun nos idées. Plusieurs montages ressortaient.
#Les billes sont remontées toutes en même temps avec un moulin placé à l'arrière de l'afficheur afin de les remonter vers les réservoirs.
#:Avantages : gain de temps en les remontant toutes en même temps
#:
#:Inconvénients : compliqué à mettre en place, à imprimer et mécanique complexe, besoin d'une précision assez importante
#On utilise une vis sans fin pour les remonter à la suite et les trier une par une.
#:Avantages : plans de construction pré-existants, adaptés à notre utilisation, mécanique après la remontée moins lourde que celle du moulin
#:
#:Inconvénients : besoin d'une précision assez importante pour guider les billes le long du chemin

Après nous être penchés un peu plus sur la conception, nous avons opté pour la vis sans fin. L'étape suivante était de facto l'étude sur ''OnShape'' de la création des vis sans fin et du panneau d'affichage, en fonction des tailles des billes. De ce fait, nous pourrons commencer les heures de projet avec un minimum de matériel à tester une fois les billes reçues. Nous aurons également les moteurs afin de tester notre programmation.

==Semaine 1==
A faire : rendre l'afficheur opérationnel, étude des moteurs, wiki
La première semaine a été décisive pour mettre au point l'avancée du projet et l'adapter aux billes reçues. Il est inefficace d'avancer sur toutes les parties en même temps : nous avons décidé d'établir plusieurs étapes d'avancée en précisant le cahier des charges précis pour la partie mécanique, celle de l'Arduino et du PC.
#regarder la couleur de la bille
#:placer le capteur au bon endroit
#:l'arduino doit traiter les valeurs du capteur et commander le moteur du

==Semaine 2==
Lors de cette semaine, nous nous sommes attaqués à plusieurs parties.

Tout d'abord, la partie mécanique. Nous avions déjà imprimé une vis sans fin avant de recevoir les billes afin de mieux imaginer notre système. Cette vis ne correspondant pas aux billes reçues, il nous a fallu redimensionner cette vis afin de la ré-imprimer. Maintenant que celle-ci est imprimée, il va falloir la poncer afin de limiter les frottements mais également la fixer sur un mécanisme permettant de faire remonter les billes correctement.Celles-ci étant très petites (9mm), la marge d'erreur pour la montée est limitée, il faudra donc être précis dans nos mesures. Pour la partie moteur, nous étions partis sur un moteur continu afin de faire tourner la vis sans fin. Nous avons finalement opté pour un servomoteur continu FS90r permettant ainsi de gérer facilement la rotation de la vis.

Suite à cela, nous nous sommes penchés sur la partie code. Grâce aux servomoteurs ainsi que le détecteur de couleur, nous sommes parvenu à détecter la couleur d'une bille, la comparer avec la bille voulue, si elle correspond, on l'évacue au bon endroit, si elle ne correspond pas, on l'évacue. L'idée ici est que, lorsque le système complet sera monté, nous n'aurons plus qu'à intégrer ce sous-système afin de diriger les billes souhaitées en haut de l'afficheur.
Pour débuter, nous nous concentrons sur les billes bleues, vertes et rouges. En effet, le capteur de couleur détermine les composantes rouges, vertes et bleues d'un objet. La distinction entre ces 3 couleurs est donc plus facile à implémenter. Les valeurs de couleurs reçues pour un même objet peuvent beaucoup varier d'un moment à l'autre. Établir des intervalles pour chaque composante de chaque couleur est donc très incertain et il est possible, que d'un moment à l'autre, 2 billes différentes se retrouvent dans le même intervalle, il va donc falloir travailler sur cet aspect, afin de pouvoir identifier facilement le jaune, le noir et le blanc.

==Semaine 3==
Cette semaine est une fois de plus dédiée à la '''construction'''. Après avoir modéliser les parties les plus importantes comme l'afficheur ou la vis sans fin, les avoir adaptées aux billes, nous avons commencé à nous pencher sur l'assemblage.

[[Fichier:Socle-bille.jpg|400 px|thumb|right|Socle de l'afficheur]]

'''Le socle'''

Afin d'être certain que tous les éléments soient stables et restent à une distance constante les uns des autres, tout le projet reposera sur un socle commun, qu'il a fallu dimensionner. Ce qui n'était pas faisable avant d'avoir les mesures exactes de l'afficheur et de la vis. Puisque tant que nous sommes dans cette première étape du système sans le tri par couleur, il doit également servir de réservoir à billes pour les billes : ce sera l'élément le plus volumineux. Il est impossible de l'imprimer.

*Nous avons d'abord penser à le fabriquer manuellement. A l'aide de carton, nous avons fait des premiers jets ce qui nous a permis de visualiser les dimensions, la place des moteurs, de l'afficheur, de la vis ...
*En travaillant au FabLab de l'école, nous avons pu être en contact avec des personnes extérieures à notre projet, qui nous ont suggéré l'idée d'utiliser la découpeuse laser, au lieu de le construire manuellement. En effet, cela sera bien plus précis tout en ayant l'avantage d'être plus rapide que l'impression 3D. Nous découperons donc une boite, à assembler, dont la face supérieure sera destinée à recevoir les différents composants. A l'intérieur, nous placerons la face de sorte qu'elle soit légèrement penchée et qu'ainsi les billes aillent naturellement vers la vis.

Le rectangle central correspondant à l'afficheur, à droite d'une ouverture pour le moteur ouvrant et fermant la trappe laissant tomber les billes. Il faudra approfondir par la suite la réflexion sur le système de fixation de la vis sans fin et de récupération des billes non-utilisées une fois en haut de la vis : si nous laissons une grande ouverture ou, le cas échéant, quelles dimensions donner aux ouvertures.

'''Le maintien de la vis'''

Afin de fixer notre vis sans fin, nous pensons utiliser un système de tiges, fixées en haut et en bas à des bases. En plaçant une pièce assez large entre le moteur et la vis, celle-ci pourra tourner stablement. De plus, nous la fixerons en hauteur à un roulement à bille : elle pourra ainsi effectuer sa rotation sans frottement tout en étant maintenue. De plus, nous utiliserons des tiges qui non seulement la maintiendront mais qui permettront également la remontée des billes.
Nous avons construit un prototype, ce qui nous a permis de valider cette option.
[[Fichier:Video-proto-tiges.mp4]]

Il reste à imprimer le reste des pièces modélisées, afin de voir quelles parties sont incomplètes.

Nous avons également étudié le '''code''' afin de voir comment traduire le code ''Arduino'' en langage, ce qui reste à approfondir, ainsi que la méthode à employer afin de récupérer les images : il faudra choisir entre une liaison directe série via le PC, une carte SD ...

==Semaine 4==
Lors de cette semaine, nous avons continué notre avancée sur la partie mécanique de notre projet, qui représente la plus grande partie et difficulté. Avec certaines pièces imprimées en 3D dans la semaine, nous avons pu avancer et modifier certains points.

*Tout d'abord, la partie '''vis sans fin'''. Les parties hautes et basses maintenant la vis étant imprimées, nous avons pu couper des tiges de la longueur de la vis afin de maintenir l'ensemble. Face aux problèmes d'impression sur la vis nous avons tout d'abord songé à la réimprimer, bien que nous n'étions pas sûrs du résultat. En nous renseignant sur les différents outils à notre disposition, nous avons préféré changer d'option et utiliser à la place un pistolet 3D afin de régulariser les imperfections. Nous avons ainsi gagné du temps et de la précision considérables. Cette étape est maintenant terminée : la vis sans fin est capable de remonter plusieurs billes simultanément. Le support de la vis permettant de la raccorder au servomoteur étant à présent fixé à la tige, il nous faut à présent tester la rotation en utilisant le moteur, ce qui sera faisable lorsque la vis aura son support dans lequel nous placerons le moteur.
*Ensuite, nous avons eu des problèmes avec l''''afficheur'''. La précision de l'imprimante 3D et l'épaisseur minimale que nous devons mettre provoquent des décalages ainsi que beaucoup de frottements lors de la chute des billes. Après diverses méthodes pour limiter les frottements (ponçage, ammoniaque), nous avons décidé de modifier l'afficheur et son fonctionnement. Avec les imprimantes que nous pouvons utiliser, il est impossible d'augmenter la taille de l'afficheur. Il faut donc diminuer provisoirement le nombre de colonnes ce qui nous permet d'avoir plus de marge : les colonnes sont légèrement plus larges, les billes devraient mieux passer. Nous allons essayer en utilisant des glissières avec des trous placées plus haut que prévu initialement pour que lorsqu'une bille arrive, elle tombe dans le premier trou puis que la seconde passe au dessus de la première et ainsi de suite.
Pour finir, nous avons imprimé le support du capteur de couleur, les dimensions convenant parfaitement.

==Semaine 5==
Cette semaine, nous pouvons enfin tester les dernières pièces :
*l'afficheur est imprimé, avec un nombre de colonnes réduit. A présent, les billes glissent sans problème. Puisque il est évidemment destiné à être placé verticalement, nous découpons une plaque de plexiglas que nous fixerons à l'avant
*Nous concevons et découpons un système de crémaillère pour nos glissières permettant de faire tomber ou non les billes. Un engrenage est fixé directement sur un moteur et permet le décalage de la planche.

Les différentes pièces sont maintenant conçues, imprimées et testées séparément. Nous pouvons donc passer une étape : monter les pièces sur un même support. Le support final est prévu en bois puisque nous avons accès à une découpeuse laser, plus rapide que l'impression 3D, qui nous fournira des supports bien nivelés. Toutefois, pour assurer sa conception, nous passons par un prototype en carton, qui nous permet notamment d'étudier l'inclinaison nécessaire des différentes pièces afin de faire rouler les billes tout en contrôlant leur vitesse, notamment celle des crémaillères. Nous commençons par fixer l'afficheur à une hauteur qui prend en compte les pentes nécessaires, en bas pour amener les billes jusqu'à la vis sans fin et en haut pour leur faire faire le chemin inverse. Puis nous plaçons la vis sans fin, le capteur et les liaisons entre les pièces en conséquence. Cela nous a permis de voir qu'une fois encore la taille de nos éléments était parfois trop juste. Par exemple, au niveau du capteur de couleur, une fois le moteur placé dans son encoche, la bille n'a plus la place de passer. Nous avons donc du le réimprimer.

En premier prototype, nous concevons le réservoir sous l'afficheur avec du carton. Pour récupérer les billes lors des tests du placement de l'afficheur, cela suffit, mais nous réalisons vite que cette matière est trop malléable, il faudra dès la semaine prochaine faire ce réservoir en bois, a minima, afin d'avoir une inclinaison convenable. Ce sera également l'occasion de finir la fixation de toutes les pièces.

==Semaine 6==

Deux aspects du projet peuvent être avancés cette semaine : la programmation et la fin du montage.

Bien que nous ayons fait nos tests via l' ''IDE Arduino'', il serait plus rigoureux de le faire en langage C. L'essentiel du programme doit être le contrôle des moteurs grâce à la lecture des données du capteur. Si l'algorithme sera le même entre l' ''IDE Arduino'' et le langage C, nous ne pouvons utiliser les mêmes fonctions de lecture et d'écriture. Après avoir pris conscience que le langage arduino se traduit notamment en ''C++'' et pensé à la possibilité d'utiliser ce langage, il nous a été fourni une archive dans le bon langage, qu'il sera sûrement plus simple d'utiliser.

Deuxièmement, nous pouvons enfin fixer toutes les pièces, les unes avec les autres, sur le support. ce support en carton n'est pour le moment qu'un prototype, afin de facilement pouvoir modifier les pièces, dimensions, etc... Nous avons pour objectif de changer les pièces en cartons pour du bois. Les billes étant très petites, nous avons besoin de précision. Un léger décalage entre 2 pièces peut bloquer notre système. Nous avons donc passé une bonne partie de notre temps à monter le système.

Concernant la partie électronique, nous avons effectuer des tests avec les servomoteurs. Ces servomoteurs consommant beaucoup de courant, l'alimentation de l'arduino ne suffit donc pas. Les servo ne supportant pas des tensions supérieures à 6V, la pile 9V que nous possédons ne convient pas. Nous avons donc emprunté un prise secteur 5V afin d'effectuer les tests la semaine prochaine. Le code étant "prêt" à être téléversé sur notre système, il ne manque plus qu'à gérer ce problème d'alimentation et à installer les moteurs afin de réaliser les premiers tests sur notre système complet.

[[Fichier:Afficheur prototype p28.jpg|300px]]

==Semaine 7==
[[Fichier:Fixation_moteur_vis_P28.jpg|right|150px|thumb|Moteur vis sans fin]][[Fichier:Montage bois.jpg|right|300px|thumb|Prototype bois]]
Le premier prototype nous ayant permis de vérifier la concordance de nos différentes pièces, nous décidons de passer rapidement à des matières plus solides : nous remplaçons le carton par du bois. Nous n'avons plus besoin de la souplesse du carton puisque les ajustements sont faits, tandis que le bois nous apporte rigidité et stabilité. Malgré notre préparation sur le prototype en carton, passer au bois nous prend un certain temps. Il faudra refaire un système d'encoches pour maintenir le tout verticalement.

Après avoir marqué les emplacements de chaque composant, nous devons percer des trous et découper une encoche pour faire passer les différents câbles.

Ensuite, si la plupart des moteurs peuvent être fixés directement sur le support, ce n'est pas le cas de celui de la vis d'Archimède qui doit être aligné avec l'axe de rotation. Coller le moteur à un support impliquerait une précision trop importante et de l'hyperstatisme inutile, nous avons plutôt décidé de le faire reposer sur deux cales. Ainsi nous gardons un certain degré de mobilité tout en restant en contact avec la vis.

Nous avons enfin pu tester notre montage complet, en demandant à l'Arduino des lignes ''RBVVBR''. Un test a été effectué en amenant une bille rouge alors que la couleur attendue était bleu : on voit que la bille est rejetée, puis que le système reprend son cours normal. Lorsque le nombre de billes voulu pour compléter une ligne est atteint, le moteur décale la crémaillière : les billes tombent dans leurs emplacements. Cependant, nous avons été confrontés à quelques problèmes de précision du capteur : la couleur bleue n'était pas bien détectée. Pour l'instant, nous réglons le problème en augmentant la luminosité du milieu (à long terme nous pourrons par exemple placer une LED en plus). Nous pourrons également essayer d'améliorer nos intervalles de détection dans le code.

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==Semaine 8==
Lors de semaine,plusieurs points ont été travaillés.
*Tout d'abord, nous avions un problème au niveau de certains servomoteurs, lorsqu'une action leur était demandé, la précision au niveau de l'angle n'était pas toujours respectée. De plus, il arrivait que lorsqu'un servomoteur fonctionnait, la LED du capteur de couleur se coupait pour ensuite se rallumer. Nous observions également des fluctuations pendant les rotations des moteurs. Après discussion avec un enseignant, nous avons tout d'abord changé les pins de certains servomoteurs. Le capteur de couleur utilisant le protocole I2C, il est possible que les pins 9 et 10 (pins PWM) soient sollicités. Nous avons donc changé ces pins, en observant une légère amélioration. Cependant, le problème persistait. Nous avons alors changé l'alimentation de notre système qui était jusqu'alors uniquement alimenté via le PC. De ce fait, nous avons essayé de brancher une prise secteur variable que nous avons réglée à plus de 7V. L'arduino se gère ainsi de convertir la tension en 5V afin de ne pas dépasser les 6V max supportés par les servomoteurs. Ceci permet une nette amélioration de notre problème.
*Ensuite, nous avons travaillé sur la programmation. La semaine précédente, nous avions un programme qui permettait de rentrer les billes voulues successivement directement via le port série. Le capteur regarde la couleur, si la couleur reçue indique qu'il n'y a pas de bille, la vis sans fin se met à tourner afin de faire monter des billes. Ensuite, il regarde si la bille reçue correspond à la couleur demandée dans le port série pour la placer en haut de l'afficheur. Sinon le cas échéant elle est évacuée. Ce code fonctionnait correctement. Cette semaine, nous avons décidé de nous intéresser à une méthode qui nous permettrait de ne plus être branché au PC. Pour cela, nous avons repris le code précédent sauf qu'une chaîne de caractères est pré-enregistrée, correspondant au dessin voulu. Une fois le programme réussi et que nous sommes parvenus à afficher l'image voulue, nous avons créé un second motif de sorte que, lorsque le premier motif est affiché, celui-ci reste pendant 10 secondes avant d'être évacué. Le second motif se met alors en route.
Nous n'avons pas pu tester le changement d'image car nous avons eu des problèmes au niveau du capteur de couleurs. En effet, les billes souhaitées n'étaient plus reconnues car les données reçues ne correspondaient plus aux intervalles définis. Pour remédier à cela, nous avons décidé de refaire nos intervalles avec une méthode plus théorique.

==Semaine 9==
''Affinage des réglages''

*En étudiant les données récupérées de chaque bille, nous avons conçu des intervalles permettant à notre programme d'estimer à coup sûr si la couleur de la bille correspond bien à celle voulue. Nous les affinons après quelques vérifications empiriques.
*Maintenant que nous perdons moins de temps à cause d'erreur de sélection, nous pouvons affiner le tempo du système. Il faut synchroniser les différents délais des pièces afin d'aller le plus vite possible tout en évitant des interférences entre les étapes : si la vis redémarre trop tôt après qu'une bille soit évacuée de sous le capteur, la bille suivante risque de pouvoir passer en même temps que la première avant même d'être évaluée. Si elles sont éjectées, cela retarde juste le processus, mais si la première bille était de la couleur voulue, la suivante tombera avec elle dans l'afficheur sans que le système ne s'en rende compte.
*Enfin, comme tout au long de ce projet, nous consacrons une partie de notre séance aux réglages physiques. Nous imprimons une pièce afin de remplacer la partie cartonnée qui permettait aux billes de sortir au sommet de la vis sans fin. Il s'agit d'une pièce arrondie permettant de faire sortir la bille de la vis sans fin, sans à coups. De plus nous avons également imprimé un réservoir qui stockera les billes. Grâce à une pente descendant en continu jusqu'au pied de la vis, nous déplaçons les billes jusqu'à un "sas" pour les monter une à la fois. Cependant, le degré de cette pente étant limité, les billes restes bloquées à certains moments. Nous avons donc récupérer un vibreur afin de voir si cela règle notre problème.

==Semaine 10==
Après discussions avec les enseignants sur la vibration de certains des servomoteurs nous avons récupéré un arduino Mega dans le but de fournir plus de courant. De plus, un Shield Arduino a été rajouté par dessus dans le but de simplifier notre câblage qui est jusqu'ici assez complexe. Résultat de ce changement de carte : seuls 4 fils sont nécessaires pour relier la carte aux différents composants du système, ceux du capteur de couleur. Les servomoteurs sont directement branchés sur le shield. Le bruit sortant des servomoteurs a également disparu, ce qui est une bonne chose : ils ne vibrent plus. L'alimentation externe n'est plus nécessaire au bon déroulement du système.

Concernant le capteur de couleur, tous nos intervalles sont devenus incorrectes. Nous avons donc demandé un nouveau capteur de couleur afin de vérifier si le problème venait directement du capteur. Avec un autre capteur, nos anciens intervalles redeviennent corrects. Il y avait donc un problème de capteur.

Nous avons ensuite cherché à régler le bouchon de billes avant la vis sans fin grâce à un vibreur. Après avoir essayé différents emplacements il s'avère que la solution optimale consiste à placer le vibreur directement à la paroi qui crée le bouchon. Cependant, cela est assez bruyant, nous décidons donc de ne pas le fixer tout de suite, puisque nous pouvons régler ce problème manuellement lors de cette phase de conception.

==Semaine 11==
Notre premier prototype étant fonctionnel, le seul soucis que nous avons est celui de l'intervalle des couleurs. Cependant, même si nous décidons de les réajuster, la fois d'après, les conditions d'éclairage ne seront plus tout à fait les mêmes. De ce fait, nous décidons de passer à autre chose. Notre but désormais va être d'améliorer notre prototype, de 2 façons différentes.

La première au niveau du programme. Actuellement, nous utilisons l'IDE Arduino. Afin de complexifier les choses, nous allons essayer de réaliser notre programme en C.

=Annexe=

Tout au long du projet, nous avons été dépendants du bon fonctionnement du capteur de couleur. En fonction des conditions extérieures, les valeurs pour une même couleur de bille fluctuent. Elles oscillent généralement plus ou moins autour d'une valeur et toutes ne sont pas significatives : les taux de ''rouge'' pour les billes noires et bleues sont évidemment sensiblement les mêmes. Afin de commencer nos tests mécaniques au plus tôt, nous avons manuellement relevé les valeurs en passant les billes une à une sous le capteur et en estimant nous-mêmes les données significatives. Toutefois, ce processus est long et donc imprécis. Nous avons été confrontés à des problèmes de fonctionnement uniquement liés aux valeurs envoyées par le capteur : nos intervalles de reconnaissance pour les billes étaient trop imprécis il fallait donc reprendre fastidieusement les mesures. Même si cette méthode était suffisante pour les débuts de notre projet, nous nous sommes projetés dans l'utilisation globale que nous voulions. Nous nous arrêterons au prototype, mais nous prétendons toutefois concevoir un système applicable à plusieurs centaines de couleurs de billes. Nous ne pouvons donc pas nous permettre de faire ces tests manuellement.

[[Fichier:Boxplot bleu.png|right|650px]]

Pour automatiser cette étape, des billes d'une même couleur sont envoyées continuellement au capteur, de manière à avoir un nombre de données suffisant pour pouvoir nous baser sur des règles statistiquement fiables.

Ces données sont envoyées via le port série au PC et redirigées directement dans un fichier ''couleur''.csv <code>cat /dev/ttyACM0 > vert.csv</code> On a ainsi un fichier pour chaque bille contenant toutes les valeurs du capteur. Celles-ci étant envoyées au format adéquat, avec chaque donnée séparée par une '','' nous pouvons les traiter directement. Pour le faire efficacement, nous utilisons le langage et logiciel ''R'', dédié aux statistiques, afin de remettre en forme nos données et pouvoir obtenir des ''boxplots''. Nous pouvons donc déterminer les intervalles et les critères caractéristiques pour chaque bille en un coup d’œil.

Ci-contre par exemple, un exemple de l'utilisation des ''boxplots''. La bille verte, au milieu, présente un taux de bleu qui se différencie nettement des autres billes. Nous pourrons donc utiliser ce critère lors de l'évaluation de l'état du capteur en étant relativement sûr qu'un taux de bleu entre 500 et 600 correspondra à une bille verte. On remarque également l'absence de boîte pour la bille blanche, mais ce n'est pas un oubli. Nous avons remarqué que les valeurs du capteur dans le cas des billes blanches étaient nettement plus élevées que les autres billes : il sera facile de les différencier, alors que nous avons besoin de plus de précisons pour les autres intervalles.

Cette méthode est certes plus efficace qu'estimer vaguement en étudiant les différentes valeurs du capteur "manuellement", elle reste toutefois perfectible. Bien que nous ayons pris la peine d'effectuer au minimum une quinzaine de mesures, nous aurions pu en faire d'avantage afin d'avoir des estimations d'autant plus précises. De plus, nous restons encore dépendant des conditions extérieures : les mesures faites correspondent à une luminosité relativement constante, le programme pourrait ne pas reconnaître aussi efficacement les couleurs dans d'autres conditions. L'objectif d'appliquer notre projet à des échelles beaucoup plus importantes pourrait être mis à mal. Toutefois, cette méthode automatisant nos études statistiques est répétable efficacement dans n'importe quelles conditions. Il faudra uniquement refaire ces mesures, et éventuellement approfondir l'études des données avec un(e) statisticien(ne).

=Documents Rendus=

IMA4 2018/2019 P28

2019-04-03T15:36:14Z

Mmichel1 : /* Réalisation du Projet */

__TOC__
 

=Présentation générale=
;'' Projet :'' '''Afficheur d'images à billes''' :Le but de ce projet est de réaliser un nouveau format d'afficheur capable de concurrencer les systèmes préexistants. Il devra pouvoir afficher des images en continu grâce à des billes de couleurs.
'''''Etudiants:''''' Flora DZIEDZIC et Martin MICHEL

'''''Encadrants :''''' Messieurs Xavier Redon, Alexandre Boé et Thomas Vantroys

==Description==
Nous voyons souvent aujourd'hui des afficheurs composés de LED, que ce soit sur nos écrans de téléphone, pour afficher des publicités ou des informations dans des halls de gare par exemple. Contrairement aux idées répandues, même si de grands progrès ont été faits dans la gestion d'énergie, ces afficheurs à LED consomment beaucoup même s'ils sont utilisés pour des affichages semi-statiques.

Nous devrons partir de zéro afin de penser un tout nouveau système capable d'afficher une image en couleur et en continu. Pour réaliser un tel système, nous avons choisi de nous orienter vers un afficheur à billes. L'élément principal de notre projet sera l'écran d'affichage, jumelé à un système de tri et de stockage des billes.

==Objectifs==
Le but est que, lorsque l'image affichée est fixe, le système ne consomme pas d'énergie. En effet, le système d'affichage auquel nous sommes confrontés au quotidien nécessite d'être alimenté en permanence pour maintenir l'image à l'écran : sans cela, le panneau s'éteindrait.
 De plus, il faudrait que notre système puisse lui aussi afficher des images en plusieurs couleurs prédéfinies. Enfin, nous porterons évidemment une attention particulière au coût global de la structure. 

Nous travaillerons bien sûr à une échelle réduite : bien que nous cherchions à concurrencer des systèmes d'affichage de plusieurs mètres carrés, notre réalisation sera un prototype qui pourra être adapté à toute sorte d'utilisation. 
[[fichier:bille1.jpg|200px|thumb|Afficheur à bille de face]]
*Conception mécanique
Nous devons construire un système capable d'amener, d'afficher et de ranger des billes. Il nous faut donc concevoir : 
:la structure d'affichage
:le système de remontée
:le système de tri
:le système d'ouverture d'un réservoir
:l'acheminement de la bille vers l'écran

*Circuit électronique
Nous avons également besoin de connecter différents composants :
:une partie capteur pour évaluer la couleur de la bille et sélectionner le bon réservoir
:des moteurs pour actionner les différentes parties
[[fichier:bille3.jpg|150px|thumb|Afficheur à bille avec contour de la vis sans fin apparent]]
*Développement informatique
Afin de contrôler les actions mécaniques en prenant en compte les données (des capteurs par exemple) nous devons développer un programme permettant de :
:commander les moteurs en fonctions des mesures (voir capteurs)
:sélectionner les réservoirs en fonction des données reçues (image à afficher)
:définir la trame/format des données et de la transmission de celles-ci :
::soit les données sont envoyées ligne par ligne avec N octets pour les N colonnes
::soit toutes les données sont envoyées en une fois

L'alimentation du système pourrait s'adapter au type d'utilisation du projet : elle peut se faire via une alimentation filaire externe, pour les grandes installations de type affichage publicitaire, mais également via une batterie pour des applications portatives.

[[File:Schema_afficheur_bille.jpg|center|thumb|600px|Schéma afficheur à bille]]

=Analyse du projet=
==Positionnement par rapport à l'existant==
De nos jours, les LED font partie de notre quotidien. En effet, que ce soit pour certains types d'éclairage ou des afficheurs publicitaires intérieurs comme extérieurs, les LED sont omniprésentes.
On trouve également aujourd'hui des télévisions à LED. Cependant, celles-ci n'affichant pas d'images pseudo-statiques, nous ne les considérons pas comme un concurrent de notre projet.

==Analyse du premier concurrent==
Un grand fabricant de panneaux à LED est l'entreprise Winlight, basé à Hambach en France.

[[fichier:esprit.jpg|300px|thumb|right|Magasin recouvert de LED Winlight de couleurs]]

Leader en panneaux à LED Digital Media, Winlight propose des solutions d'affichage à LED.
Leur spécificité est de fabriquer des écrans géants à LED sur mesure.
De plus, depuis plus de 10 ans, Winlight fabrique également des croix de pharmacie avec des LED bleues, spécificité de leurs croix.

'''Avantages''' :
*Possibilité de faire de grands panneaux
*Attire l’œil des consommateurs
*Permet de faire des images non statiques

'''Inconvénients''' :
*Consommation énorme

==Analyse du second concurrent==

[[fichier:jcdecaux.jpg|300px|thumb|right|Afficheur JCDecaux]]

Dans le milieu publicitaire, nous trouvons également des affichages imprimés.
Le leader mondial d'afficheur publicitaire en papier se nomme JCDecaux.
Sur les abribus, dans la rue, sur les routes avec des panneaux déroulants, les panneaux publicitaires JCDecaux sont omniprésents.

'''Avantages''' :
*Différentes tailles de panneaux
*Permet de changer d'images régulièrement
*Supports multiples : les affiches peuvent être collées partout

'''Inconvénients''' :
*Consommation énorme
*La toile est fragile, potentiellement déchirable
*Les affiches sont réimprimées sans arrêt, ce qui coûte cher et n'est pas écologique

==Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé==
Xavier, employé chez Pubextra, entreprise d'affichage publicitaire, est chargé de trouver un nouveau moyen d'affichage peu onéreux. En effet, Catherine de la compta, a fait remonté au patron les dépenses astronomiques de l'entreprise pour la consommation des panneaux publicitaires à LED récemment installés par l'entreprise dans toute la France. Afin de ne pas réduire ses effectifs, le patron a demandé à Xavier de trouver un système permettant de moins consommer d'énergie, tout en gardant le même principe : afficher plusieurs images de marques différentes sur un même panneau, afin d'avoir plus de clients et donc, plus de revenus. Ne pouvant pas dépenser des sommes astronomiques, l'entreprise ne peut se permettre d'acheter de nouveaux panneaux hors de prix.

Après quelques recherches, Xavier tombe sur un site internet de vente de panneaux d'affichage à billes. Il s'agît d'un système automatique à base de billes permettant d'afficher des images. En fonction de l'image désirée, des billes de couleurs vont se placer à la place correspondante. Une fois que l'on désire afficher une nouvelle image, les billes présentes sont évacuées et la nouvelle image est affichée. Pas besoin de la présence d'un être humain, étant donné que les billes remontent dans le système automatiquement.
C'est exactement ce qu'il lui faut ! De plus, il y a possibilité de fabriquer n'importe quelle taille d'afficheur étant donné qu'ils sont fabriqués sur mesure.
Le système ayant très peu de composants électroniques, le prix reste peu onéreux. Quant à la consommation, une fois l'image affichée, cela ne consomme plus rien, étant donné que l'image est créée avec des billes. Si l'entreprise ne possède qu'un seul client sur un panneau d'affichage, l'image peut rester la même, ce qui ne consomme absolument rien.
Grâce à cette solution, Pubextra économisera des centaines d'euros par mois, ce qui lui vaudra bien une promotion. Utiliser ce système fera donc plaisir à Xavier, mais également à la planète !

==Réponse aux questions difficiles==
*'''Combien consomme un panneau à LED?'''
2018: « Un panneau avec une face numérique consomme 7 fois plus que le plus énergivore des mobiliers non numériques, et un panneau avec deux faces numériques consomme 13 fois plus »
La consommation d'un afficheur numérique 1 face (de 2m^2) serait de 12 565 kWh par an au lieu de 948 kWh pour les afficheurs publicitaires déroulants de la même taille.
La nouvelle question serait ainsi: à partir de quelle durée l'affichage d'une image via notre système est-il rentable par rapport à un afficheur à LED?

Nous ferons une première étude avec des billes en ''polyamide''. Dans des données de constructeur, on trouve que, pour 150 billes d'un centimètre de diamètre, nous avons un poids de 90g
En prenant par exemple V=0,01 m/s pour monter une masse de 0.9 kg, le poids à soulever est une force F=m.g soit F=0,09.9,81=0.8919 N.

Ensuite pour la puissance, nous avons P=F.V soit P=0,8919.0,01=0,008919 W.
Cela correspond à la puissance brute. Il faut ensuite tenir compte du rendement (réducteur...) que l'on peut dans une première approche estimer à 0,80. Cela va conduire à un moteur de 0.01W
On veut comparer avec un panneau de 2m2, soit un tableau de 20 000 billes. Il faudrait donc remonter 134 fois 150 billes, et ainsi consommer 0.01*134=1,34W.

Un panneau à LED consomme 12565kWh. Il faudrait changer l'image plusieurs dizaine de millions de fois pour qu'un afficheur à LED soit plus efficace.

Plusieurs types de matériaux sont utilisables. Pour amener une première quantification, nous nous baserons sur des billes en plastique, en ''polyamide'' qui présente des caractéristiques médianes.

*'''Afin d'économiser des couleurs de billes, serait-il possible de grouper plusieurs billes de différentes couleurs afin de créer d'autres teintes?'''
Chaque couleur peut être créée grâce à une combinaison de couleurs primaires : c'est ainsi que fonctionnent les pixels. En réglant l'intensité de ''Rouge'', ''Bleu'' et ''Vert'', il est possible de répondre à l'ensemble du spectre visible. Nous pourrions donc nous contenter de ces trois couleurs, en en stockant différentes intensités.

:On pourrait fixer 3 afficheurs (semblables à celui retenu) les uns derrières les autres et transparents entre chacun. Chaque afficheur est rempli de billes transparentes teintées. La superposition de 3 billes va créer une teinte particulière et donc permet d'utiliser moins de couleurs de billes. Cependant, le nombre de billes total serait bien plus important, puisqu'il faut pouvoir être capable d'afficher une "image" monochrome, et donc avoir les teintes de ''Rouge'', ''Bleu'' et ''Vert'' correspondantes, soit 3 fois la capacité initiale.

:En deuxième solution, on peut penser à des billes très petites. A chaque place, 3 billes de couleurs seraient présentes. Sur le même principe que les pixels, la couleurs des 3 billes forment, de loin, une autre couleur. Cependant, comme la première solution, cela implique un nombre plus important de billes. De plus, nous serions confrontés à de plus grandes contraintes de précisions : plus les billes sont petites, moins grande est la marge sur la taille des trous, cela augmenterait donc les coûts de fabrication.

=Préparation du projet=

==Cahier des charges==
Notre afficheur doit avoir une taille de 8x8 et doit pouvoir:
*Changer d'image sans intervention humaine
*Ne pas consommer (ou peu) lors de l'affichage d'une image
*Ne pas afficher deux fois de suite une image complète de la même couleur (afin de gérer le stock de billes)
*Recevoir les images voulues via liaison série

==Choix techniques : matériel et logiciel==
* 7 Moteurs:
**4 servomoteurs permettant de réaliser une liaison glissière FS90 (déjà en stock)
**1 servomoteur continu pour la vis de remontée FS90r (déjà en stock)
**2 moteurs pas à pas pour amener la bille à l'endroit exact (vis + tapis roulant) [https://www.gotronic.fr/art-moteur-28byj-48-5-22491.htm]
*2 Roulements à billes (ou système de fixation pour les vis sans fin : à confirmer après étude avec les vis sans fin)
* 70 billes en plastique par couleurs souhaitées [https://toutpourlejeu.com/fr/mini-balles-billes-pastiques/1046-boule-en-plastique-13-mm-diametre-bille-couleur-au-choix-0659436655720.html#/14-couleur-bleu]
* 1 capteur de couleur TCS34725 (En stock à Polytech)
* Planches de bois et plexiglas
* Arduino mega [https://www.gotronic.fr/art-carte-arduino-mega-2560-12421.htm]

==Liste des tâches à effectuer==
Afin d'arriver au résultat attendu, nous avons décidé de procédé étape par étape afin de vérifier la mécanique du système mais également la partie électronique. Pour cela, nous commencerons donc avec un système différent, qui ne trie pas la couleur des billes dans des réservoirs. Ici, nous ferons monter chaque bille une par une, afin d'identifier sa couleur. Si c'est la couleur souhaitée, on la positionne en haut de l'afficheur afin qu'elle tombe au bon endroit. Si la bille ne nous intéresse pas, elle change de direction et retombe à l'endroit où toutes les billes sont stockées. Pour réaliser ce système, nous devront réaliser plusieurs tâches:

'''Partie Mécanique'''
*Faire monter une bille grâce à la vis sans fin
*Séparer les billes souhaitées ou non
*Faire tomber les billes dans l'afficheur ligne par ligne
*Vider l'afficheur pour ensuite le remplir

'''Partie informatique/électronique'''
*Analyser une image afin de connaître les billes correspondantes
*Envoyer une image à notre système afin d'envoyer la position de chaque bille (La position des billes sera d'abord envoyée via liaison série, puis ensuite via SPI)
*Gérer les différents actionneurs du système
*Identifier la couleur de chaque bille afin que le capteur de couleur sache si la bille est bonne ou non

Une fois cette partie réalisée, notre afficheur fonctionnera correctement, en effet, une image pourra être affichée. Cependant, cela peut prendre beaucoup de temps si il y a beaucoup de couleurs à traiter ou si la taille de l'afficheur est grande. De ce fait, nous ajouterons des réservoirs correspondant à chaque couleur afin que le système vienne chercher directement la couleur qu'il souhaite.
Pour réaliser cela, nous réaliserons les tâches suivantes:

*Revoir totalement le système afin d'y intégrer les réservoirs
*Faire tomber les billes dans leur bon réservoir
*Récupérer une seule bille parmi les réservoirs afin qu'elle aille se positionner au bon endroit

En regroupant ces tâches et les tâches précédemment réalisées, nous devrions obtenir le système souhaité.

==Calendrier prévisionnel==

=Réalisation du Projet=
==Feuille d'heures==

{| class="wikitable" style="text-align: center;
!Tâche !! Prélude !! Heures S1 !! Heures S2 !! Heures S3 !! Heures S4 !! Heures S5 !! Heures S6 !! Heures S7 !! Heures S8 !! Heures S9 !! Heures S10
|-
| Analyse du projet
| 10h
| 4h
| 8h
|
|
| 1h
|
|
|
|
|
|- 
|Recherche
|2h
|2h (Découpage du projet)
| 1h
|
| 1h
|
|
|
| 1h
|
|
|- 
| Montage/fabrication/ponçage
| 2h
| 2h
| 3h
| 4h/5h
| 2h (lundi) + 2*4h
| 1h
| 6h
| 6h
| 3h
| 4h
| 1h
|- 
|Programmation
|0h
| 1h
|3h
|1h
|
|
| 1h
| 1h
| 5h
| 2h
|
|- 
|Wiki
| 3h
| 2h
| 1h
| 3h
| 2h
| 1h
|
|
| 2h
| 1h
| 1h
|}

==Prologue==

Notre projet est très concret et en plus de la conception électronique et informatique, nous avons voulu nous pencher le plus tôt possible sur la partie mécanique. En effet, tout repose sur la façon dont nous avons réfléchi et conçu le système : le nombre et le type de moteurs, combien de capteurs, les différentes parties du montage...

Pendant les premiers jours après l'élection du sujet, nous avons réfléchi individuellement notamment à plusieurs systèmes de remontée pour ensuite mettre en commun nos idées. Plusieurs montages ressortaient.
#Les billes sont remontées toutes en même temps avec un moulin placé à l'arrière de l'afficheur afin de les remonter vers les réservoirs.
#:Avantages : gain de temps en les remontant toutes en même temps
#:
#:Inconvénients : compliqué à mettre en place, à imprimer et mécanique complexe, besoin d'une précision assez importante
#On utilise une vis sans fin pour les remonter à la suite et les trier une par une.
#:Avantages : plans de construction pré-existants, adaptés à notre utilisation, mécanique après la remontée moins lourde que celle du moulin
#:
#:Inconvénients : besoin d'une précision assez importante pour guider les billes le long du chemin

Après nous être penchés un peu plus sur la conception, nous avons opté pour la vis sans fin. L'étape suivante était de facto l'étude sur ''OnShape'' de la création des vis sans fin et du panneau d'affichage, en fonction des tailles des billes. De ce fait, nous pourrons commencer les heures de projet avec un minimum de matériel à tester une fois les billes reçues. Nous aurons également les moteurs afin de tester notre programmation.

==Semaine 1==
A faire : rendre l'afficheur opérationnel, étude des moteurs, wiki
La première semaine a été décisive pour mettre au point l'avancée du projet et l'adapter aux billes reçues. Il est inefficace d'avancer sur toutes les parties en même temps : nous avons décidé d'établir plusieurs étapes d'avancée en précisant le cahier des charges précis pour la partie mécanique, celle de l'Arduino et du PC.
#regarder la couleur de la bille
#:placer le capteur au bon endroit
#:l'arduino doit traiter les valeurs du capteur et commander le moteur du

==Semaine 2==
Lors de cette semaine, nous nous sommes attaqués à plusieurs parties.

Tout d'abord, la partie mécanique. Nous avions déjà imprimé une vis sans fin avant de recevoir les billes afin de mieux imaginer notre système. Cette vis ne correspondant pas aux billes reçues, il nous a fallu redimensionner cette vis afin de la ré-imprimer. Maintenant que celle-ci est imprimée, il va falloir la poncer afin de limiter les frottements mais également la fixer sur un mécanisme permettant de faire remonter les billes correctement.Celles-ci étant très petites (9mm), la marge d'erreur pour la montée est limitée, il faudra donc être précis dans nos mesures. Pour la partie moteur, nous étions partis sur un moteur continu afin de faire tourner la vis sans fin. Nous avons finalement opté pour un servomoteur continu FS90r permettant ainsi de gérer facilement la rotation de la vis.

Suite à cela, nous nous sommes penchés sur la partie code. Grâce aux servomoteurs ainsi que le détecteur de couleur, nous sommes parvenu à détecter la couleur d'une bille, la comparer avec la bille voulue, si elle correspond, on l'évacue au bon endroit, si elle ne correspond pas, on l'évacue. L'idée ici est que, lorsque le système complet sera monté, nous n'aurons plus qu'à intégrer ce sous-système afin de diriger les billes souhaitées en haut de l'afficheur.
Pour débuter, nous nous concentrons sur les billes bleues, vertes et rouges. En effet, le capteur de couleur détermine les composantes rouges, vertes et bleues d'un objet. La distinction entre ces 3 couleurs est donc plus facile à implémenter. Les valeurs de couleurs reçues pour un même objet peuvent beaucoup varier d'un moment à l'autre. Établir des intervalles pour chaque composante de chaque couleur est donc très incertain et il est possible, que d'un moment à l'autre, 2 billes différentes se retrouvent dans le même intervalle, il va donc falloir travailler sur cet aspect, afin de pouvoir identifier facilement le jaune, le noir et le blanc.

==Semaine 3==
Cette semaine est une fois de plus dédiée à la '''construction'''. Après avoir modéliser les parties les plus importantes comme l'afficheur ou la vis sans fin, les avoir adaptées aux billes, nous avons commencé à nous pencher sur l'assemblage.

[[Fichier:Socle-bille.jpg|400 px|thumb|right|Socle de l'afficheur]]

'''Le socle'''

Afin d'être certain que tous les éléments soient stables et restent à une distance constante les uns des autres, tout le projet reposera sur un socle commun, qu'il a fallu dimensionner. Ce qui n'était pas faisable avant d'avoir les mesures exactes de l'afficheur et de la vis. Puisque tant que nous sommes dans cette première étape du système sans le tri par couleur, il doit également servir de réservoir à billes pour les billes : ce sera l'élément le plus volumineux. Il est impossible de l'imprimer.

*Nous avons d'abord penser à le fabriquer manuellement. A l'aide de carton, nous avons fait des premiers jets ce qui nous a permis de visualiser les dimensions, la place des moteurs, de l'afficheur, de la vis ...
*En travaillant au FabLab de l'école, nous avons pu être en contact avec des personnes extérieures à notre projet, qui nous ont suggéré l'idée d'utiliser la découpeuse laser, au lieu de le construire manuellement. En effet, cela sera bien plus précis tout en ayant l'avantage d'être plus rapide que l'impression 3D. Nous découperons donc une boite, à assembler, dont la face supérieure sera destinée à recevoir les différents composants. A l'intérieur, nous placerons la face de sorte qu'elle soit légèrement penchée et qu'ainsi les billes aillent naturellement vers la vis.

Le rectangle central correspondant à l'afficheur, à droite d'une ouverture pour le moteur ouvrant et fermant la trappe laissant tomber les billes. Il faudra approfondir par la suite la réflexion sur le système de fixation de la vis sans fin et de récupération des billes non-utilisées une fois en haut de la vis : si nous laissons une grande ouverture ou, le cas échéant, quelles dimensions donner aux ouvertures.

'''Le maintien de la vis'''

Afin de fixer notre vis sans fin, nous pensons utiliser un système de tiges, fixées en haut et en bas à des bases. En plaçant une pièce assez large entre le moteur et la vis, celle-ci pourra tourner stablement. De plus, nous la fixerons en hauteur à un roulement à bille : elle pourra ainsi effectuer sa rotation sans frottement tout en étant maintenue. De plus, nous utiliserons des tiges qui non seulement la maintiendront mais qui permettront également la remontée des billes.
Nous avons construit un prototype, ce qui nous a permis de valider cette option.
[[Fichier:Video-proto-tiges.mp4]]

Il reste à imprimer le reste des pièces modélisées, afin de voir quelles parties sont incomplètes.

Nous avons également étudié le '''code''' afin de voir comment traduire le code ''Arduino'' en langage, ce qui reste à approfondir, ainsi que la méthode à employer afin de récupérer les images : il faudra choisir entre une liaison directe série via le PC, une carte SD ...

==Semaine 4==
Lors de cette semaine, nous avons continué notre avancée sur la partie mécanique de notre projet, qui représente la plus grande partie et difficulté. Avec certaines pièces imprimées en 3D dans la semaine, nous avons pu avancer et modifier certains points.

*Tout d'abord, la partie '''vis sans fin'''. Les parties hautes et basses maintenant la vis étant imprimées, nous avons pu couper des tiges de la longueur de la vis afin de maintenir l'ensemble. Face aux problèmes d'impression sur la vis nous avons tout d'abord songé à la réimprimer, bien que nous n'étions pas sûrs du résultat. En nous renseignant sur les différents outils à notre disposition, nous avons préféré changer d'option et utiliser à la place un pistolet 3D afin de régulariser les imperfections. Nous avons ainsi gagné du temps et de la précision considérables. Cette étape est maintenant terminée : la vis sans fin est capable de remonter plusieurs billes simultanément. Le support de la vis permettant de la raccorder au servomoteur étant à présent fixé à la tige, il nous faut à présent tester la rotation en utilisant le moteur, ce qui sera faisable lorsque la vis aura son support dans lequel nous placerons le moteur.
*Ensuite, nous avons eu des problèmes avec l''''afficheur'''. La précision de l'imprimante 3D et l'épaisseur minimale que nous devons mettre provoquent des décalages ainsi que beaucoup de frottements lors de la chute des billes. Après diverses méthodes pour limiter les frottements (ponçage, ammoniaque), nous avons décidé de modifier l'afficheur et son fonctionnement. Avec les imprimantes que nous pouvons utiliser, il est impossible d'augmenter la taille de l'afficheur. Il faut donc diminuer provisoirement le nombre de colonnes ce qui nous permet d'avoir plus de marge : les colonnes sont légèrement plus larges, les billes devraient mieux passer. Nous allons essayer en utilisant des glissières avec des trous placées plus haut que prévu initialement pour que lorsqu'une bille arrive, elle tombe dans le premier trou puis que la seconde passe au dessus de la première et ainsi de suite.
Pour finir, nous avons imprimé le support du capteur de couleur, les dimensions convenant parfaitement.

==Semaine 5==
Cette semaine, nous pouvons enfin tester les dernières pièces :
*l'afficheur est imprimé, avec un nombre de colonnes réduit. A présent, les billes glissent sans problème. Puisque il est évidemment destiné à être placé verticalement, nous découpons une plaque de plexiglas que nous fixerons à l'avant
*Nous concevons et découpons un système de crémaillère pour nos glissières permettant de faire tomber ou non les billes. Un engrenage est fixé directement sur un moteur et permet le décalage de la planche.

Les différentes pièces sont maintenant conçues, imprimées et testées séparément. Nous pouvons donc passer une étape : monter les pièces sur un même support. Le support final est prévu en bois puisque nous avons accès à une découpeuse laser, plus rapide que l'impression 3D, qui nous fournira des supports bien nivelés. Toutefois, pour assurer sa conception, nous passons par un prototype en carton, qui nous permet notamment d'étudier l'inclinaison nécessaire des différentes pièces afin de faire rouler les billes tout en contrôlant leur vitesse, notamment celle des crémaillères. Nous commençons par fixer l'afficheur à une hauteur qui prend en compte les pentes nécessaires, en bas pour amener les billes jusqu'à la vis sans fin et en haut pour leur faire faire le chemin inverse. Puis nous plaçons la vis sans fin, le capteur et les liaisons entre les pièces en conséquence. Cela nous a permis de voir qu'une fois encore la taille de nos éléments était parfois trop juste. Par exemple, au niveau du capteur de couleur, une fois le moteur placé dans son encoche, la bille n'a plus la place de passer. Nous avons donc du le réimprimer.

En premier prototype, nous concevons le réservoir sous l'afficheur avec du carton. Pour récupérer les billes lors des tests du placement de l'afficheur, cela suffit, mais nous réalisons vite que cette matière est trop malléable, il faudra dès la semaine prochaine faire ce réservoir en bois, a minima, afin d'avoir une inclinaison convenable. Ce sera également l'occasion de finir la fixation de toutes les pièces.

==Semaine 6==

Deux aspects du projet peuvent être avancés cette semaine : la programmation et la fin du montage.

Bien que nous ayons fait nos tests via l' ''IDE Arduino'', il serait plus rigoureux de le faire en langage C. L'essentiel du programme doit être le contrôle des moteurs grâce à la lecture des données du capteur. Si l'algorithme sera le même entre l' ''IDE Arduino'' et le langage C, nous ne pouvons utiliser les mêmes fonctions de lecture et d'écriture. Après avoir pris conscience que le langage arduino se traduit notamment en ''C++'' et pensé à la possibilité d'utiliser ce langage, il nous a été fourni une archive dans le bon langage, qu'il sera sûrement plus simple d'utiliser.

Deuxièmement, nous pouvons enfin fixer toutes les pièces, les unes avec les autres, sur le support. ce support en carton n'est pour le moment qu'un prototype, afin de facilement pouvoir modifier les pièces, dimensions, etc... Nous avons pour objectif de changer les pièces en cartons pour du bois. Les billes étant très petites, nous avons besoin de précision. Un léger décalage entre 2 pièces peut bloquer notre système. Nous avons donc passé une bonne partie de notre temps à monter le système.

Concernant la partie électronique, nous avons effectuer des tests avec les servomoteurs. Ces servomoteurs consommant beaucoup de courant, l'alimentation de l'arduino ne suffit donc pas. Les servo ne supportant pas des tensions supérieures à 6V, la pile 9V que nous possédons ne convient pas. Nous avons donc emprunté un prise secteur 5V afin d'effectuer les tests la semaine prochaine. Le code étant "prêt" à être téléversé sur notre système, il ne manque plus qu'à gérer ce problème d'alimentation et à installer les moteurs afin de réaliser les premiers tests sur notre système complet.

[[Fichier:Afficheur prototype p28.jpg|300px]]

==Semaine 7==
[[Fichier:Fixation_moteur_vis_P28.jpg|right|150px|thumb|Moteur vis sans fin]][[Fichier:Montage bois.jpg|right|300px|thumb|Prototype bois]]
Le premier prototype nous ayant permis de vérifier la concordance de nos différentes pièces, nous décidons de passer rapidement à des matières plus solides : nous remplaçons le carton par du bois. Nous n'avons plus besoin de la souplesse du carton puisque les ajustements sont faits, tandis que le bois nous apporte rigidité et stabilité. Malgré notre préparation sur le prototype en carton, passer au bois nous prend un certain temps. Il faudra refaire un système d'encoches pour maintenir le tout verticalement.

Après avoir marqué les emplacements de chaque composant, nous devons percer des trous et découper une encoche pour faire passer les différents câbles.

Ensuite, si la plupart des moteurs peuvent être fixés directement sur le support, ce n'est pas le cas de celui de la vis d'Archimède qui doit être aligné avec l'axe de rotation. Coller le moteur à un support impliquerait une précision trop importante et de l'hyperstatisme inutile, nous avons plutôt décidé de le faire reposer sur deux cales. Ainsi nous gardons un certain degré de mobilité tout en restant en contact avec la vis.

Nous avons enfin pu tester notre montage complet, en demandant à l'Arduino des lignes ''RBVVBR''. Un test a été effectué en amenant une bille rouge alors que la couleur attendue était bleu : on voit que la bille est rejetée, puis que le système reprend son cours normal. Lorsque le nombre de billes voulu pour compléter une ligne est atteint, le moteur décale la crémaillière : les billes tombent dans leurs emplacements. Cependant, nous avons été confrontés à quelques problèmes de précision du capteur : la couleur bleue n'était pas bien détectée. Pour l'instant, nous réglons le problème en augmentant la luminosité du milieu (à long terme nous pourrons par exemple placer une LED en plus). Nous pourrons également essayer d'améliorer nos intervalles de détection dans le code.

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==Semaine 8==
Lors de semaine,plusieurs points ont été travaillés.
*Tout d'abord, nous avions un problème au niveau de certains servomoteurs, lorsqu'une action leur était demandé, la précision au niveau de l'angle n'était pas toujours respectée. De plus, il arrivait que lorsqu'un servomoteur fonctionnait, la LED du capteur de couleur se coupait pour ensuite se rallumer. Nous observions également des fluctuations pendant les rotations des moteurs. Après discussion avec un enseignant, nous avons tout d'abord changé les pins de certains servomoteurs. Le capteur de couleur utilisant le protocole I2C, il est possible que les pins 9 et 10 (pins PWM) soient sollicités. Nous avons donc changé ces pins, en observant une légère amélioration. Cependant, le problème persistait. Nous avons alors changé l'alimentation de notre système qui était jusqu'alors uniquement alimenté via le PC. De ce fait, nous avons essayé de brancher une prise secteur variable que nous avons réglée à plus de 7V. L'arduino se gère ainsi de convertir la tension en 5V afin de ne pas dépasser les 6V max supportés par les servomoteurs. Ceci permet une nette amélioration de notre problème.
*Ensuite, nous avons travaillé sur la programmation. La semaine précédente, nous avions un programme qui permettait de rentrer les billes voulues successivement directement via le port série. Le capteur regarde la couleur, si la couleur reçue indique qu'il n'y a pas de bille, la vis sans fin se met à tourner afin de faire monter des billes. Ensuite, il regarde si la bille reçue correspond à la couleur demandée dans le port série pour la placer en haut de l'afficheur. Sinon le cas échéant elle est évacuée. Ce code fonctionnait correctement. Cette semaine, nous avons décidé de nous intéresser à une méthode qui nous permettrait de ne plus être branché au PC. Pour cela, nous avons repris le code précédent sauf qu'une chaîne de caractères est pré-enregistrée, correspondant au dessin voulu. Une fois le programme réussi et que nous sommes parvenus à afficher l'image voulue, nous avons créé un second motif de sorte que, lorsque le premier motif est affiché, celui-ci reste pendant 10 secondes avant d'être évacué. Le second motif se met alors en route.
Nous n'avons pas pu tester le changement d'image car nous avons eu des problèmes au niveau du capteur de couleurs. En effet, les billes souhaitées n'étaient plus reconnues car les données reçues ne correspondaient plus aux intervalles définis. Pour remédier à cela, nous avons décidé de refaire nos intervalles avec une méthode plus théorique.

==Semaine 9==
''Affinage des réglages''

*En étudiant les données récupérées de chaque bille, nous avons conçu des intervalles permettant à notre programme d'estimer à coup sûr si la couleur de la bille correspond bien à celle voulue. Nous les affinons après quelques vérifications empiriques.
*Maintenant que nous perdons moins de temps à cause d'erreur de sélection, nous pouvons affiner le tempo du système. Il faut synchroniser les différents délais des pièces afin d'aller le plus vite possible tout en évitant des interférences entre les étapes : si la vis redémarre trop tôt après qu'une bille soit évacuée de sous le capteur, la bille suivante risque de pouvoir passer en même temps que la première avant même d'être évaluée. Si elles sont éjectées, cela retarde juste le processus, mais si la première bille était de la couleur voulue, la suivante tombera avec elle dans l'afficheur sans que le système ne s'en rende compte.
*Enfin, comme tout au long de ce projet, nous consacrons une partie de notre séance aux réglages physiques. Nous imprimons une pièce afin de remplacer la partie cartonnée qui permettait aux billes de sortir au sommet de la vis sans fin. Il s'agit d'une pièce arrondie permettant de faire sortir la bille de la vis sans fin, sans à coups. De plus nous avons également imprimé un réservoir qui stockera les billes. Grâce à une pente descendant en continu jusqu'au pied de la vis, nous déplaçons les billes jusqu'à un "sas" pour les monter une à la fois. Cependant, le degré de cette pente étant limité, les billes restes bloquées à certains moments. Nous avons donc récupérer un vibreur afin de voir si cela règle notre problème.

==Semaine 10==
Après discussions avec les enseignants sur la vibration de certains des servomoteurs nous avons récupéré un arduino Mega dans le but de fournir plus de courant. De plus, un Shield Arduino a été rajouté par dessus dans le but de simplifier notre câblage qui est jusqu'ici assez complexe. Résultat de ce changement de carte : seuls 4 fils sont nécessaires pour relier la carte aux différents composants du système, ceux du capteur de couleur. Les servomoteurs sont directement branchés sur le shield. Le bruit sortant des servomoteurs a également disparu, ce qui est une bonne chose : ils ne vibrent plus. L'alimentation externe n'est plus nécessaire au bon déroulement du système.

Concernant le capteur de couleur, tous nos intervalles sont devenus incorrectes. Nous avons donc demandé un nouveau capteur de couleur afin de vérifier si le problème venait directement du capteur. Avec un autre capteur, nos anciens intervalles redeviennent corrects. Il y avait donc un problème de capteur.

Nous avons ensuite cherché à régler le bouchon de billes avant la vis sans fin grâce à un vibreur. Après avoir essayé différents emplacements il s'avère que la solution optimale consiste à placer le vibreur directement à la paroi qui crée le bouchon. Cependant, cela est assez bruyant, nous décidons donc de ne pas le fixer tout de suite, puisque nous pouvons régler ce problème manuellement lors de cette phase de conception.

==Semaine 11==

=Annexe=

Tout au long du projet, nous avons été dépendants du bon fonctionnement du capteur de couleur. En fonction des conditions extérieures, les valeurs pour une même couleur de bille fluctuent. Elles oscillent généralement plus ou moins autour d'une valeur et toutes ne sont pas significatives : les taux de ''rouge'' pour les billes noires et bleues sont évidemment sensiblement les mêmes. Afin de commencer nos tests mécaniques au plus tôt, nous avons manuellement relevé les valeurs en passant les billes une à une sous le capteur et en estimant nous-mêmes les données significatives. Toutefois, ce processus est long et donc imprécis. Nous avons été confrontés à des problèmes de fonctionnement uniquement liés aux valeurs envoyées par le capteur : nos intervalles de reconnaissance pour les billes étaient trop imprécis il fallait donc reprendre fastidieusement les mesures. Même si cette méthode était suffisante pour les débuts de notre projet, nous nous sommes projetés dans l'utilisation globale que nous voulions. Nous nous arrêterons au prototype, mais nous prétendons toutefois concevoir un système applicable à plusieurs centaines de couleurs de billes. Nous ne pouvons donc pas nous permettre de faire ces tests manuellement.

[[Fichier:Boxplot bleu.png|right|650px]]

Pour automatiser cette étape, des billes d'une même couleur sont envoyées continuellement au capteur, de manière à avoir un nombre de données suffisant pour pouvoir nous baser sur des règles statistiquement fiables.

Ces données sont envoyées via le port série au PC et redirigées directement dans un fichier ''couleur''.csv <code>cat /dev/ttyACM0 > vert.csv</code> On a ainsi un fichier pour chaque bille contenant toutes les valeurs du capteur. Celles-ci étant envoyées au format adéquat, avec chaque donnée séparée par une '','' nous pouvons les traiter directement. Pour le faire efficacement, nous utilisons le langage et logiciel ''R'', dédié aux statistiques, afin de remettre en forme nos données et pouvoir obtenir des ''boxplots''. Nous pouvons donc déterminer les intervalles et les critères caractéristiques pour chaque bille en un coup d’œil.

Ci-contre par exemple, un exemple de l'utilisation des ''boxplots''. La bille verte, au milieu, présente un taux de bleu qui se différencie nettement des autres billes. Nous pourrons donc utiliser ce critère lors de l'évaluation de l'état du capteur en étant relativement sûr qu'un taux de bleu entre 500 et 600 correspondra à une bille verte. On remarque également l'absence de boîte pour la bille blanche, mais ce n'est pas un oubli. Nous avons remarqué que les valeurs du capteur dans le cas des billes blanches étaient nettement plus élevées que les autres billes : il sera facile de les différencier, alors que nous avons besoin de plus de précisons pour les autres intervalles.

Cette méthode est certes plus efficace qu'estimer vaguement en étudiant les différentes valeurs du capteur "manuellement", elle reste toutefois perfectible. Bien que nous ayons pris la peine d'effectuer au minimum une quinzaine de mesures, nous aurions pu en faire d'avantage afin d'avoir des estimations d'autant plus précises. De plus, nous restons encore dépendant des conditions extérieures : les mesures faites correspondent à une luminosité relativement constante, le programme pourrait ne pas reconnaître aussi efficacement les couleurs dans d'autres conditions. L'objectif d'appliquer notre projet à des échelles beaucoup plus importantes pourrait être mis à mal. Toutefois, cette méthode automatisant nos études statistiques est répétable efficacement dans n'importe quelles conditions. Il faudra uniquement refaire ces mesures, et éventuellement approfondir l'études des données avec un(e) statisticien(ne).

=Documents Rendus=

Discussion:Projets IMA4 SC & SA 2018/2019

2019-04-03T15:34:54Z

Mmichel1 : /* Présence */

== Répartition des binômes ==

{| class="wikitable"
| Projet || Analyse || Matériel || Mi-parcours || Fin de parcours || Wiki terminé || Rapport || Vidéo
|-
| P9 [[IMA4 2018/2019 P9|Spider and I]]
| La description des "concurrents" aurait pu être plus précise. Un effort sur le scénario d'usage qui aurait, lui aussi, pu être développé. Des coquilles. Un vague plan de travail.
| Rien ou presque, fournisseur non utilisable.
|
| N'utilisez pas le mode "code" (espace en première colonne) pour distinguer une ligne. Une progression régulière mais il faudrait résoudre les problèmes soulevés à la semaine 7. Le travail à réaliser est assez simple, un résultat parfait est attendu.
|
|
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|-
| P10 [[IMA4 2018/2019 P10|Capteur de niveau d'eau et de pollution]]
| Des coquilles. Bonne description des concurrents. Un effort pour le scénario, bonne mise en contexte, forcer sur la description de l'usage. Un plan de travail correct.
| Une liste préliminaire de matériels. Fournisseurs correctement choisis. Rien sur la page principale.
|
| Coquilles inacceptables dans le Wiki. Wiki assez vide. Il est à espérer que le projet est plus avancé !.
|
|
|
|-
| P12 [[IMA4 2018/2019 P12|Recyclage plastique imprimante 3D]]
| Vous êtes sur pour les servo-moteurs ? Ne serait-ce point des moteurs pas à pas ? Très bonne description du produit à réaliser avec illustrations. Bel effort de rédaction, encore pas mal de coquilles surtout en fin de page. Bonne étude des concurrents. Un scénario d'usage un peu rapide qui ne donne pas assez envie d'acquérir le produit. Questions difficiles mal exploitées (une réponse à la première question pourrait aussi être "par l'expérience", pas de réponse à la seconde question). Une étude solide du projet même si la liste des tâches à effectuer manque.
| Bonne question sur le budget, mais posez la si vous voulez une réponse :D Liste de matériel encore très embryonnaire : rien sur l'électronique, une discussion avec votre encadrant s'impose pour fixer la partie mécanique.
|
| Wiki très bien tenu mais corrigez les quelques coquilles. Avancé du travail bien présenté. Vous devez toujours me présenter la note pour les matériels achetés chez Leroy-Merlin.
|
|
|
|-
| P13 [[IMA4 2018/2019 P13|Emetteur / Récepteur analogique en bande 5725-5875 MHz]]
| Un seul concurrent. Scénario d'usage ne donnant probablement pas la pleine mesure du produit. Rien sur la planification.
| Rien.
|
| Rien. Votre travail n'est pas évaluable. Votre projet est en péril.
|
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|-
| P14 [[IMA4 2018/2019 P14|Voiture autonome en modèle réduit]]
| Il me semble que le chassis doit être celui d'un modèle radio-commandé existant. Il me semble que le pilotage manuel n'est pas autorisé. Description un peu rapide des concurrents. Une synthèse du matériel et logiciels employés aurait été intéressant. Pour le scénario d'usage, une description avec la voiture comme sujet aurait être plus intéressant. La réponse à la première question ne va pas dans le sens de l'autonomie. Dire que python est le langage par défaut de la RPi n'a pas de sens. Vous avez tout intérêt à prendre le langage le plus efficace est ce n'est probablement pas python. Pas de servo-moteurs continus sur une voiture radio-commandé. Pas vraiement de plan de travail. Prenez contact avec votre encadrant direct, j'aimerais que vos choix soient validés, certains me paraissent discutables.
| Aucune référence précise pour les matériels. Rien sur la page principale.
|
| Wiki moyen, peu dense, très peu illustré. Vous partez comme les IMA5 sur une solution de votre cru alors que vous n'avez aucune expérience en réseaux de neurones. Il est à craindre que le résultat final soit décevant.
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| P22 [[IMA4 2018/2019 P22|Secure And Verified Public Announcements through Blockchain]]
| Excellente rédaction. Une bonne tentative de description du projet mais toujours un flou sur le travail à réaliser. Cela aurait pu être levé avec une liste précise des tâches à effectuer (une tentative de liste dans les objectifs).
| Pas de matériel nécessaire (une RPi peut être).
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| Un wiki très propre. Travail effectué décrit.. Il manque juste l'information sur la validation du prototype 0 par l'encadrant direct.
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| P26 [[IMA4 2018/2019 P26|Discussion pair à pair]]
| Nombre de coquilles inacceptable. Rajouter dans les objectifs de devoir tenter une ouverture de bouclier pour TCP (TCP Hole Punching). Analyse du premier concurrent : le prétexte pour n'utiliser que des serveurs microsoft pour les supernoeuds skype est le faible nombre de machines d'utilisateurs non handicapées par des parefeux. Bonne réponse aux questions difficile. L'expérience de skype dit qu'il faut totalement éviter qu'un noeud utilisateur ait à relayer les communications d'un autre utilisateur (ce qui est d'ailleurs contraire aux objectifs). Il faut donc une solution de pair à pair pour '''tous''' les clients. En particulier, IPv6 '''doit''' être intégré dans les solutions possibles. Il ne me semble pas que l'enregistrement des utilisateurs soit nécessaire, elle nuit même à la vie privée. Il faut simplement mémoriser les utilisateurs connectés.
| Pas de matériel listé pourtant il faut mettre en place un banc d'essai.
|
| Coquilles inacceptables dans le Wiki. En fin de projet vous avez seulement mis en place le banc de test sans aucun développement d'un système de perçage de box que ce soit en UDP ou en TCP.
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|-
| P28 [[IMA4 2018/2019 P28|Affichage à billes]]
| Pour les panneaux d'affichage publicitaire, je ne suis pas sur que la consommation puisse être qualifiée d'énorme (il semble que si, à la lecture de votre réponse aux questions difficiles mais cela doit comprendre l'éclairage dont votre produit pourrait avec aussi besoin). Rédaction très correcte. Un gros effort sur les illustrations. Un scénario d'usage, lui aussi, bien rédigé. La réponse à la question difficile sur l'énergie consommée par votre produit ne me convainc pas : partez sur la différence d'énergie potentielle pour monter une bille pas sur la force à exercer qu'il faudrait intégrer sur la hauteur de la remontée. Il faut approfondir l'analyse des tâches à effectuer.
| Il me semble avoir demandé de limiter la complexité du dispositif : 8 moteurs ?? Pas de références précises pour les matériels (lien sur le matériel dans le site du fournisseur).
|
| Très bon Wiki. Avancé du travail très bien présenté. On attend avec impatience le résultat des tests sur le prototype "carton".
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| P30 [[IMA4 2018/2019 P30|Système minimal de gestion de conteneurs]]
| Excellent Wiki à ce jour. Rédaction très claire. Très bonne introduction. Tâches à réalisées clairement listées (mais dans les objectifs). Présentation très correcte du "concurrent principal". Un scénario d'usage correct (j'aurais plutôt insisté sur la faible consommation du système en ressources que sur l'installation dans un système fortement personnalisé). Un calendrier prévisionnel. Le second "concurrent" est en fait l'ancienne couche bas niveau de <code>Docker</code>. Il faudrait utiliser la syntaxe Wiki mais ne touchez à rien avant la séance du 10 décembre cela me fera un exemple parfait pour expliquer cette syntaxe.
| Pas de matériel nécessaire (une machine virtuelle sera concédée en cours de projet).
|
| Wiki très complet et très propre. Avancé du travail bien présenté. Il faut arriver à finaliser les scripts de gestion des conteneurs.
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| P31 [[IMA4 2018/2019 P31|Robot hexapode de mesure de RSSI WiFi]]
| Beaucoup trop de coquilles. Bonne présentation des "concurrents" qui vous servent aussi pour expliquer que votre projet est leur synthèse. Le scénario d'usage se tient. Bonne réponse à la question. Je ne crois pas trop au positionnement par RFID (il faut être sur un tag RFID pour le lire). Etes-vous sur pour l'Arduino méga ? Un Uno avec un bouclier PWM ne serait-il pas plus efficace ?
| Effort de liste de matériel avec des références précises. Pas de liste sur la page principale.
|
| N'utilisez pas le mode "code" de mediawiki (espace en première colonne) pour distinguer des lignes. Utilisez la syntaxe pour les items. Wiki très peu dense. L'avancement du projet semble être suspendu. Un bel effort pour la partie mécanique (les pattes du robot). Par contre la partie programmation semble très peu avancée.
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| P32 [[IMA4 2018/2019 P32|Robe augmentée]]
| En français l'abréviation de Monsieur est M. Mr est l'abrévation de Mister donc à n'utiliser qu'en anglosaxonnerie. Attention nous avons une expérience du fil à coudre conducteur et cela ne marche pas très bien sauf sur une surface très réduite. Le scénario d'usage est perturbant : cela semble être un scénario pour deux produits différents. Vous avez considérablement simplifié le projet (sous-ensemble de projets déjà réalisés), la réalisation devra être impeccable pour que cela puisse être validé comme projet IMA4.
| La liste du matériel précise ce que vous souhaitez faire. Que vient faire la platine d'essai dans cette liste ? Pour le prototype ? Vous ne parlez pas du tout de la carte contrôleur. C'est une Lilypad ?
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| Wiki bien illustré mais une rédaction séche. Développez un peu. OK pour les cartes électroniques mais vous devriez présenter une esquisse de la robe telle que vous souhaitez la réaliser.
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| P33 [[IMA4 2018/2019 P33|Collier à animations lumineuses]]
| Un français imaginatif avec un nombre de coquilles dans la moyenne. Un scénario d'usage rocambolesque (il doit me manquer quelques références) mais acceptable. Des concurrents pertinents. Réponses aux questions acceptables. Se limiter à trois plaques ne me semble pas pertinent (même si vous pouvez faire un premier test sur trois plaques). Pour l'étude de la communication prévoyez un prototype avec quelques Arduino.
| Une liste de matériel qui semble être établie à la hâte. Il manque de nombreux composants électroniques pour faire tourner micro-contrôleurs et pilotes de LED. Pas de référence précise pour les composants.
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| Rien sur votre travail, il n'est donc pas évaluable. Votre projet est en péril. Vous devriez avoir fait les tests de communication sur le bus SPI et avoir conçu votre PCB.
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| P35 [[IMA4 2018/2019 P35|Machine Learning pour navigation autonome de robots mobiles]]
| Il n'est pas tenu compte des erreurs de français. Dans la partie objectifs, la première sous-partie devrait plutôt s'appeler "partie robotique", il n'y a rien d'électronique ici. Le travail a effectuer est assez flou. En particulier le Wiki ne contient rien sur les bibliothèques de "machine learning" à utiliser.
| Le matériel est fourni par les encadrants directs (AIP ?)
|
| J'ai peur que votre Wiki rende bien compte du travail effectué jusque là : uniquement des études, rien de concret à part utiliser une manette pour acquérir des jeux de données. C'est très inquiétant en cette période de fin de projet. Votre projet pourrait ne pas être validé.
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| P37 [[IMA4 2018/2019 P37|Station de recharge intelligente pour robot mobile]]
| Trop de coquilles. Il semble que le sujet initial ne correspond plus à ce qui est demandé, merci de préciser le nouveau sujet, calibrage du robot ?Comment comptez-vous calibrer un préhenseur avec simplement du code (pas de réponse au niveau de la question difficile) ? Un seul concurrrent et sur la partie obsolète du projet. Une analyse du travail a effectuer qui ne tient pas compte de l'abandon du sujet original.
| Aucune liste de matériel
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| Rien à redire sur votre Wiki. Il me semble bien rendre compte de l'avancé de votre projet. Une liste de matériel finalisée en fin de projet : vous prenez de grands risques. Je vous rappelle qu'un prototype fonctionnel est attendu.
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| P38 [[IMA4 2018/2019 P38|Interface Graphique pour Robotino 2 Upgradé]]
| Choix des "concurrents" peu pertinents ou il fallait insister sur les différences entre ces robots et le robotino 2 amélioré. Le scénario d'usage se tient. Bonne réponse à la question "difficile". Il semble que le but du projet se réduise à créer une interface web avec une bibliothèque spécifique. L'interface devra être irréprochable pour constituer un projet IMA4.
| Projet purement informatique, pas de matériel nécessaire (autre qu'un robotino amélioré).
|
| N'utilisez pas le mode "code" de mediawiki pour distinguer une ligne. Corrigez les coquilles ! En cette fin de projet vous semblez bien peu avancés sur l'interface Web. Rien sur la démonstration de fonctionnement du robotino que vous devez implanter. Il va falloir diantrement accélérer !
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| P40 [[IMA4 2018/2019 P40|RFID/NFC]]
| L'objectif est clairement explicité et dans un français très correct. Desc concurrents peu pertinents et une analyse trop hâtive des dits concurrents. La réponse sur la question de la difficulté du projet n'est pas convaincante. Votre application de contrôle du robotino par smartphone se devra d'être irréprochable pour constituer un projet IMA4.
| Attention, tout votre projet repose sur la validité des lecteur RFID commandés. Si ces lecteurs ne sont pas utilisables votre projet tombe à l'eau. Vous avez étudié la compatibilité des lecteurs avec les robotino ?
|
| Vous semblez avoir avancé dans votre projet mais vos dernières entrées dans le Wiki sont trop courtes pour permettre de juger. Etoffez votre Wiki en décrivant mieux cette application (copies d'écrans). Je ne vois aucune trace de la partie de connexion IP automatique via NFC au robotino ?
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| P42 [[IMA4 2018/2019 P42|Coupe de robotique des écoles primaires]]
| Beaucoup trop de coquilles. Objectifs très clairement précisés. Analyse des concurrents et réponse lapidaires. Le fait que vous ne respectiez pas le cahier des charges imposé aux enfants est problématique. Une liste précise des tâches a effectuer. Un calendrier prévisionnel.
| Bel effort de liste de matériel. Quelques composants chez des fournisseurs non agréés. Liste sur la page principale.
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| Wiki plus que correct qui donne bien une idée de la progression. Tentez d'appeler Robotshop pour savoir ce qu'est devenue la commande. Il faut aussi que vous vous penchiez sur le PCB de commande des LED et servo-moteurs de la piste.
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| P44 [[IMA4 2018/2019 P44|Clônes améliorés des modules ARDUINO]]
| Restriction du sujet à la conception et réalisation d'une seule carte, ce qui est, ma foi, prudent. Bonne description de "concurrents". Des coquilles mais sans plus. Ne mettez pas d'espace ou d'accents dans les noms des fichiers téléchargés. Scénario d'usage acceptable. Clairement vous avez déjà pas mal réfléchi à votre carte.
| Une liste de matériel mais sans lien vers le composant chez un fournisseur agréé.
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| Rien. Votre travail n'est pas évaluable. Votre projet est en péril.
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| P45 [[IMA4 2018/2019 P45|Sac à main ou sac à dos solaire]]
| Wiki très bien illustré, rédaction assez correcte (quelques coquilles). Bonne description de concurrents, scénario d'usage convenable. Réponses un peu rapides aux questions "difficiles"
| Une liste de composants qui parait encore bien préliminaire. Aucun lien sur les composants chez les fournisseurs.
|
| Vous avez posé quelques réflexions dans votre Wiki. Cependant aucune trace de réalisation. Une liste de matériel exploitable trop tardive.
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| P46 [[IMA4 2018/2019 P46|Kit Robot]]
| PLutôt bien rédigé malgré quelques coquilles. Objectifs bien fixés. Concurrents décrits en détail (un peu de synthèse n'aurait pas fait de mal). Scénario d'usage très correct.
| Un liste de composants bien avancée. Des liens vers les fournisseurs. Matériels sur la page principale.
|
| Le Wiki est correct. Vous semblez avoir terminé la phase de conception même s'il manque les informations sur le PCB. Disons que je serais rassuré quand vous aurez découpé les pièces du chassis et fait réaliser la carte électronique. En une phrase : il est plus que temps d'avoir des résultats tangibles !
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| P57 [[IMA4 2018/2019 P57|Mise à jour over the air]]
| Bon cahier des charges qui répond aux questions que l'on pourrait se poser à la lecture du reste de la page. Quelle différence entre votre solution et Dualoptiboot du coup ? Dualoptiboot ne comprend pas la partie matérielle ? Allez-vous l'utiliser ? Un scénario d'usage bien rapide. La réponse semble à coté de la question, il semble que vous répondez à la question "comment vérifier une somme de contrôle avant de flasher la mémoire programme ?". Comment allez vous gérer la clef de chiffrement ? Elle est figée dans l'amorceur ? Je crois comprendre en fin de page que vous voulez fixer une clef par capteur, cela casse le principe de la mise à jour par diffusion radio, non ?
| Une première liste de matériel sans lien vers les sites des fournisseurs agréés.
|
| N'utilisez pas le mode "code" de mediawiki pour distinguer une ligne. Cinq semaines pour router une carte ? Au minimum donnez les problèmes rencontrés et les résultats obtenus. Dans l'état de vacuité de votre Wiki, il est légitime de douter de la validation du projet.
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| P63 [[IMA4 2018/2019 P63|Etude de la consommation d'un capteur de pollution]]
| Une partie analyse tout à fait correcte. La liste des tâches à effectuer est détaillée et claire.
| Une liste de matériel avec des liens vers des fournisseurs. Par contre les fournisseurs choisis ne sont pas forcément utilisables.
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| Il y a comme un trou entre la semaine 3 et la semaine 7 ? Un problème de légende et de figure. Wiki acceptable. Les cartes doivent être vérifiées et réalisées de toute urgence.
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| P70 [[IMA4 2018/2019 P70|Impact du matériel et du logiciel sur le rayonnement électromagnétique]]
| Rédaction très correcte. Une partie analyse tout à fait correcte. La liste des tâches à effectuer est détaillée et claire.
| Une liste de matériels très embryonnaire et sans lien exploitable.
|
| Le Wiki n'est pas à jour et ne permet pas de se faire une idée du travail des deux dernières semaines. Rien à redire sur le travail antérieur.
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| P72 [[IMA4 2018/2019 P72|Mesure du courant simple]]
| Rédaction correcte. Wiki bien illustré. Une partie analyse correcte.
| Une liste de matériel bien avancée avec des liens exploitables. Recopiez les liens sur la page principale.
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| Wiki très correct. Bien illustré. Il manque le schematic de la carte, vous l'avez réalisé n'est-ce pas ? Vous devriez déjà avoir routé et réalisé votre carte.
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|-
| P73 [[IMA4 2018/2019 P73|Ecriture automatique de partition musicale]]
| Rédaction très correcte. Une partie analyse tout à fait correcte. La liste des tâches à effectuer est détaillée et claire. Un calendrier prévisionnel.
| Une tentative de liste de matériel qui ne pourra effectivement être finalisé qu'après discussions avec un électronicien.
|
| Wiki très correct. Bien illustré. Par contre vous semblez marquer le pas sur ces deux dernières semaines alors qu'il s'agirait, au contraire, de mettre un coup d'accélerateur. Routez cette carte, il est plus que temps !
|
|
|
|-
|}

== Présence ==

{| class="wikitable"
! Projet !! Elèves !! 10/12/2018 !! 16/01/2019 !! 23/01/2019 !! 30/01/2019 !! 06/02/2019 !! 13/02/2019 !! 27/02/2019 !! 06/03/2019 !! 13/03/2019 !! 20/03/2019 !! 27/03/2019 !! 03/04/2019
|-
| P9 [[IMA4 2018/2019 P9|Spider and I]]
| Nestor Martinez / Lina Mejbar
| OK
| E305
| E305
| E305
| E304
| A208
| E304
Présents
| E304
| E304
Présents
| E304
| E304
| E304
|-
| P10 [[IMA4 2018/2019 P10|Capteur de niveau d'eau et de pollution]]
| Antoine Branquart
| Absent (certificat médical)
| E305
| E305
| E301
| Absent (certificat médical)
| E301
| E303
Présent
| Excusé (malade)
| C201
Présent
|C201
|C201
|-
| P12 [[IMA4 2018/2019 P12|Recyclage plastique imprimante 3D]]
| Corentin Danjou / Pol Mulon
| OK
| E305
| E305
| E301
| E304/E301
| E301
| E303
Présents
| E303
| E303
Présents
| E304 / C201
| Fabricarium / C201
|-
| P13 [[IMA4 2018/2019 P13|Emetteur / Récepteur analogique en bande 5725-5875 MHz]]
| Arthur Reviron
| Absent
| C201
| C201
| C201
| C201
| C201
| C201
Présent
|
| C201
Présent
|-
| P14 [[IMA4 2018/2019 P14|Voiture autonome en modèle réduit]]
| Hugo Dejaegher / Brandon Elemva
| OK
| E306
| E306
| E306
| E306
| E306
| E306 + Fabricarium
| E306
Présents
| E306
| E306
Présents
| E306
| E306
|-
| P22 [[IMA4 2018/2019 P22|Secure And Verified Public Announcements through Blockchain]]
| Arezki Ait Mouheb
| OK
| E306
| E305
| E306
| E306
| E306
| E306
Présent
| E306
| E306
Présent
| E306
| E306
|-
| P26 [[IMA4 2018/2019 P26|Discussion pair à pair]]
| Fabien Di Natale / Ibrahim Ben Dhiab
| OK
| E304
| E304
| E304
| E304
| E304
| E304
Présents
| E304
| E304
Présents
| E304
| E304
| E304
|-
| P28 [[IMA4 2018/2019 P28|Affichage à billes]]
| Flora Dziedzic / Martin Michel
| OK
| Fabricarium
| E305
| Fabricarium
| Fabricarium
| A311
| Fabricarium
| Fabricarium
Présents
| Fabricarium
| Fabricarium
Présents
| Fabricarium
| Fabricarium
|-
| P30 [[IMA4 2018/2019 P30|Système minimal de gestion de conteneurs]]
| Hind Malti
| OK
|E304
|E304
|E304
|E304
|E303
|E306
Présente
|E306
|E306
Présents
|E306
|E306
|E306
|-
| P31 [[IMA4 2018/2019 P31|Robot hexapode de mesure de RSSI WiFi]]
| Rémi Foucault / Hugo Velly
| OK
|E304
|E304
|E304 / Fabricarium
|E304 / Fabricarium
|E304
|E303
Présents
|E303
|E303
Présents
|E303/C202-bis
|E304
|C201
|-
| P32 [[IMA4 2018/2019 P32|Robe augmentée]]
| Brinda Muzakare / Yan Xuelu
| OK
| E304
| E304
| E304
| E304
| E304
| E304
Présentes
| E304
| E304
Présentes
| E304
| E304
|-
| P33 [[IMA4 2018/2019 P33|Collier à animations lumineuses]]
| Loris Ahouassou
| OK
| E306
| E305
| E304
| E304
| C201
| E304
Présent
| E304
|
Absent
| E304
|-
| P35 [[IMA4 2018/2019 P35|Machine Learning pour navigation autonome de robots mobiles]]
| Wenjing Chen / Puyuan Lin
| OK
| E304
| E305
| C304
| C102
| C304
| C304
Absents
| C002
Présents
| C002
Présents
|-
| P37 [[IMA4 2018/2019 P37|Station de recharge intelligente pour robot mobile]]
| Guillaume Declerck / Pierre Guigo
| OK
| E305
| E305
| E301
| E303
| E301
| E303
Pierre Guigo présent
Guillaume Declerck absent
| E303 & C201
| C201 & E303
Présents
|
|C203
|-
| P38 [[IMA4 2018/2019 P38|Interface Graphique pour Robotino 2 Upgradé]]
| François Brassart / Jérôme Haon
| OK
| E304
| E304
| E303
| E304
| E305
| E304
Présents
| E304
| E304
Présents
|C304
|C304
|C304
|-
| P40 [[IMA4 2018/2019 P40|RFID/NFC]]
| Jean De Dieu Nduwamungu / Xinwei Hu
| OK
| E305
| E304
| E304
| E304
| E304
| E304
Présents
| E304
| E304
Présents
| E304
| E304
|-
| P42 [[IMA4 2018/2019 P42|Coupe de robotique des écoles primaires]]
| Pierre Frison / Thibault Lepoivre
| OK
| E305
| E305
| E304
| Fabricarium
| E301(fab fermé)
| Fabricarium
Présents
| Fabricarium
| Fab et C201
Présents
| Fabricarium
| E303 (Lepoivre) / frison absent(malade)
|-
| P44 [[IMA4 2018/2019 P44|Clônes améliorés des modules ARDUINO]]
| Théau Moinat
| OK
| C201
| C201
| C201
| C201
|
| C201
Présent
| C201
| C201
Présent
|-
| P45 [[IMA4 2018/2019 P45|Sac à main ou sac à dos solaire]]
| Mathis Dupré
| OK
| E305
| E305
| E301
| E304
| E306
| E306
| E306
Présent
| E306
| E306
Présent
| C201
|-
| P46 [[IMA4 2018/2019 P46|Kit Robot]]
| Valentin Pitre / Gaëlle Bernard
| OK
| E304
| E305
| E303
| E304
| A208
| E304
| E304
Présents
| E304
Présents
| E304
| C202
| C202/E306
|-
| P57 [[IMA4 2018/2019 P57|Mise à jour over the air]]
| Florent Leroy
| OK
| C201
| C201
| C201
| C201
| C201
| C201
Présent
| C201
| C201
Présent
| C201 & E304
| C201 & E304
|-
| P63 [[IMA4 2018/2019 P63|Etude de la consommation d'un capteur de pollution]]
| Victor Lorthios / Juliette Obled
| OK
| C201
| C201
| C201
| C201
| C201
| C201+E303
Présents
| E303
| C201
Présents
| C201
| C201
|-
| P70 [[IMA4 2018/2019 P70|Impact du matériel et du logiciel sur le rayonnement électromagnétique]]
| Antoine Moreau / Souheib Khinache
| OK
| E305
| E305
| E304
| E304
| E304
| E304
Présents
| E304
| Fabricarium
Présents
| Fabricarium
| Fabricarium
| Fabricarium
|-
| P72 [[IMA4 2018/2019 P72|Mesure du courant simple]]
| Raphaël Martin
| OK
| E305
| E305
| E301
| E303
| E303
| E303
| E303
Présent
| E303
| E303
Présent
| E303
| Fabricarium
|-
| P73 [[IMA4 2018/2019 P73|Ecriture automatique de partition musicale]]
| Hugo Leurent / Fabien Ronckier
| OK
| C201
| C201
| C201
| C201
| C201
| C201
Présents
| C201
| C201
Présents
| C201
| C201
|-
|}

IMA4 2018/2019 P28

2019-03-27T17:36:16Z

Mmichel1 : /* Semaine 10 */

__TOC__
 

=Présentation générale=
;'' Projet :'' '''Afficheur d'images à billes''' :Le but de ce projet est de réaliser un nouveau format d'afficheur capable de concurrencer les systèmes préexistants. Il devra pouvoir afficher des images en continu grâce à des billes de couleurs.
'''''Etudiants:''''' Flora DZIEDZIC et Martin MICHEL

'''''Encadrants :''''' Messieurs Xavier Redon, Alexandre Boé et Thomas Vantroys

==Description==
Nous voyons souvent aujourd'hui des afficheurs composés de LED, que ce soit sur nos écrans de téléphone, pour afficher des publicités ou des informations dans des halls de gare par exemple. Contrairement aux idées répandues, même si de grands progrès ont été faits dans la gestion d'énergie, ces afficheurs à LED consomment beaucoup même s'ils sont utilisés pour des affichages semi-statiques.

Nous devrons partir de zéro afin de penser un tout nouveau système capable d'afficher une image en couleur et en continu. Pour réaliser un tel système, nous avons choisi de nous orienter vers un afficheur à billes. L'élément principal de notre projet sera l'écran d'affichage, jumelé à un système de tri et de stockage des billes.

==Objectifs==
Le but est que, lorsque l'image affichée est fixe, le système ne consomme pas d'énergie. En effet, le système d'affichage auquel nous sommes confrontés au quotidien nécessite d'être alimenté en permanence pour maintenir l'image à l'écran : sans cela, le panneau s'éteindrait.
 De plus, il faudrait que notre système puisse lui aussi afficher des images en plusieurs couleurs prédéfinies. Enfin, nous porterons évidemment une attention particulière au coût global de la structure. 

Nous travaillerons bien sûr à une échelle réduite : bien que nous cherchions à concurrencer des systèmes d'affichage de plusieurs mètres carrés, notre réalisation sera un prototype qui pourra être adapté à toute sorte d'utilisation. 
[[fichier:bille1.jpg|200px|thumb|Afficheur à bille de face]]
*Conception mécanique
Nous devons construire un système capable d'amener, d'afficher et de ranger des billes. Il nous faut donc concevoir : 
:la structure d'affichage
:le système de remontée
:le système de tri
:le système d'ouverture d'un réservoir
:l'acheminement de la bille vers l'écran

*Circuit électronique
Nous avons également besoin de connecter différents composants :
:une partie capteur pour évaluer la couleur de la bille et sélectionner le bon réservoir
:des moteurs pour actionner les différentes parties
[[fichier:bille3.jpg|150px|thumb|Afficheur à bille avec contour de la vis sans fin apparent]]
*Développement informatique
Afin de contrôler les actions mécaniques en prenant en compte les données (des capteurs par exemple) nous devons développer un programme permettant de :
:commander les moteurs en fonctions des mesures (voir capteurs)
:sélectionner les réservoirs en fonction des données reçues (image à afficher)
:définir la trame/format des données et de la transmission de celles-ci :
::soit les données sont envoyées ligne par ligne avec N octets pour les N colonnes
::soit toutes les données sont envoyées en une fois

L'alimentation du système pourrait s'adapter au type d'utilisation du projet : elle peut se faire via une alimentation filaire externe, pour les grandes installations de type affichage publicitaire, mais également via une batterie pour des applications portatives.

[[File:Schema_afficheur_bille.jpg|center|thumb|600px|Schéma afficheur à bille]]

=Analyse du projet=
==Positionnement par rapport à l'existant==
De nos jours, les LED font partie de notre quotidien. En effet, que ce soit pour certains types d'éclairage ou des afficheurs publicitaires intérieurs comme extérieurs, les LED sont omniprésentes.
On trouve également aujourd'hui des télévisions à LED. Cependant, celles-ci n'affichant pas d'images pseudo-statiques, nous ne les considérons pas comme un concurrent de notre projet.

==Analyse du premier concurrent==
Un grand fabricant de panneaux à LED est l'entreprise Winlight, basé à Hambach en France.

[[fichier:esprit.jpg|300px|thumb|right|Magasin recouvert de LED Winlight de couleurs]]

Leader en panneaux à LED Digital Media, Winlight propose des solutions d'affichage à LED.
Leur spécificité est de fabriquer des écrans géants à LED sur mesure.
De plus, depuis plus de 10 ans, Winlight fabrique également des croix de pharmacie avec des LED bleues, spécificité de leurs croix.

'''Avantages''' :
*Possibilité de faire de grands panneaux
*Attire l’œil des consommateurs
*Permet de faire des images non statiques

'''Inconvénients''' :
*Consommation énorme

==Analyse du second concurrent==

[[fichier:jcdecaux.jpg|300px|thumb|right|Afficheur JCDecaux]]

Dans le milieu publicitaire, nous trouvons également des affichages imprimés.
Le leader mondial d'afficheur publicitaire en papier se nomme JCDecaux.
Sur les abribus, dans la rue, sur les routes avec des panneaux déroulants, les panneaux publicitaires JCDecaux sont omniprésents.

'''Avantages''' :
*Différentes tailles de panneaux
*Permet de changer d'images régulièrement
*Supports multiples : les affiches peuvent être collées partout

'''Inconvénients''' :
*Consommation énorme
*La toile est fragile, potentiellement déchirable
*Les affiches sont réimprimées sans arrêt, ce qui coûte cher et n'est pas écologique

==Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé==
Xavier, employé chez Pubextra, entreprise d'affichage publicitaire, est chargé de trouver un nouveau moyen d'affichage peu onéreux. En effet, Catherine de la compta, a fait remonté au patron les dépenses astronomiques de l'entreprise pour la consommation des panneaux publicitaires à LED récemment installés par l'entreprise dans toute la France. Afin de ne pas réduire ses effectifs, le patron a demandé à Xavier de trouver un système permettant de moins consommer d'énergie, tout en gardant le même principe : afficher plusieurs images de marques différentes sur un même panneau, afin d'avoir plus de clients et donc, plus de revenus. Ne pouvant pas dépenser des sommes astronomiques, l'entreprise ne peut se permettre d'acheter de nouveaux panneaux hors de prix.

Après quelques recherches, Xavier tombe sur un site internet de vente de panneaux d'affichage à billes. Il s'agît d'un système automatique à base de billes permettant d'afficher des images. En fonction de l'image désirée, des billes de couleurs vont se placer à la place correspondante. Une fois que l'on désire afficher une nouvelle image, les billes présentes sont évacuées et la nouvelle image est affichée. Pas besoin de la présence d'un être humain, étant donné que les billes remontent dans le système automatiquement.
C'est exactement ce qu'il lui faut ! De plus, il y a possibilité de fabriquer n'importe quelle taille d'afficheur étant donné qu'ils sont fabriqués sur mesure.
Le système ayant très peu de composants électroniques, le prix reste peu onéreux. Quant à la consommation, une fois l'image affichée, cela ne consomme plus rien, étant donné que l'image est créée avec des billes. Si l'entreprise ne possède qu'un seul client sur un panneau d'affichage, l'image peut rester la même, ce qui ne consomme absolument rien.
Grâce à cette solution, Pubextra économisera des centaines d'euros par mois, ce qui lui vaudra bien une promotion. Utiliser ce système fera donc plaisir à Xavier, mais également à la planète !

==Réponse aux questions difficiles==
*'''Combien consomme un panneau à LED?'''
2018: « Un panneau avec une face numérique consomme 7 fois plus que le plus énergivore des mobiliers non numériques, et un panneau avec deux faces numériques consomme 13 fois plus »
La consommation d'un afficheur numérique 1 face (de 2m^2) serait de 12 565 kWh par an au lieu de 948 kWh pour les afficheurs publicitaires déroulants de la même taille.
La nouvelle question serait ainsi: à partir de quelle durée l'affichage d'une image via notre système est-il rentable par rapport à un afficheur à LED?

Nous ferons une première étude avec des billes en ''polyamide''. Dans des données de constructeur, on trouve que, pour 150 billes d'un centimètre de diamètre, nous avons un poids de 90g
En prenant par exemple V=0,01 m/s pour monter une masse de 0.9 kg, le poids à soulever est une force F=m.g soit F=0,09.9,81=0.8919 N.

Ensuite pour la puissance, nous avons P=F.V soit P=0,8919.0,01=0,008919 W.
Cela correspond à la puissance brute. Il faut ensuite tenir compte du rendement (réducteur...) que l'on peut dans une première approche estimer à 0,80. Cela va conduire à un moteur de 0.01W
On veut comparer avec un panneau de 2m2, soit un tableau de 20 000 billes. Il faudrait donc remonter 134 fois 150 billes, et ainsi consommer 0.01*134=1,34W.

Un panneau à LED consomme 12565kWh. Il faudrait changer l'image plusieurs dizaine de millions de fois pour qu'un afficheur à LED soit plus efficace.

Plusieurs types de matériaux sont utilisables. Pour amener une première quantification, nous nous baserons sur des billes en plastique, en ''polyamide'' qui présente des caractéristiques médianes.

*'''Afin d'économiser des couleurs de billes, serait-il possible de grouper plusieurs billes de différentes couleurs afin de créer d'autres teintes?'''
Chaque couleur peut être créée grâce à une combinaison de couleurs primaires : c'est ainsi que fonctionnent les pixels. En réglant l'intensité de ''Rouge'', ''Bleu'' et ''Vert'', il est possible de répondre à l'ensemble du spectre visible. Nous pourrions donc nous contenter de ces trois couleurs, en en stockant différentes intensités.

:On pourrait fixer 3 afficheurs (semblables à celui retenu) les uns derrières les autres et transparents entre chacun. Chaque afficheur est rempli de billes transparentes teintées. La superposition de 3 billes va créer une teinte particulière et donc permet d'utiliser moins de couleurs de billes. Cependant, le nombre de billes total serait bien plus important, puisqu'il faut pouvoir être capable d'afficher une "image" monochrome, et donc avoir les teintes de ''Rouge'', ''Bleu'' et ''Vert'' correspondantes, soit 3 fois la capacité initiale.

:En deuxième solution, on peut penser à des billes très petites. A chaque place, 3 billes de couleurs seraient présentes. Sur le même principe que les pixels, la couleurs des 3 billes forment, de loin, une autre couleur. Cependant, comme la première solution, cela implique un nombre plus important de billes. De plus, nous serions confrontés à de plus grandes contraintes de précisions : plus les billes sont petites, moins grande est la marge sur la taille des trous, cela augmenterait donc les coûts de fabrication.

=Préparation du projet=

==Cahier des charges==
Notre afficheur doit avoir une taille de 8x8 et doit pouvoir:
*Changer d'image sans intervention humaine
*Ne pas consommer (ou peu) lors de l'affichage d'une image
*Ne pas afficher deux fois de suite une image complète de la même couleur (afin de gérer le stock de billes)
*Recevoir les images voulues via liaison série

==Choix techniques : matériel et logiciel==
* 7 Moteurs:
**4 servomoteurs permettant de réaliser une liaison glissière FS90 (déjà en stock)
**1 servomoteur continu pour la vis de remontée FS90r (déjà en stock)
**2 moteurs pas à pas pour amener la bille à l'endroit exact (vis + tapis roulant) [https://www.gotronic.fr/art-moteur-28byj-48-5-22491.htm]
*2 Roulements à billes (ou système de fixation pour les vis sans fin : à confirmer après étude avec les vis sans fin)
* 70 billes en plastique par couleurs souhaitées [https://toutpourlejeu.com/fr/mini-balles-billes-pastiques/1046-boule-en-plastique-13-mm-diametre-bille-couleur-au-choix-0659436655720.html#/14-couleur-bleu]
* 1 capteur de couleur TCS34725 (En stock à Polytech)
* Planches de bois et plexiglas
* Arduino mega [https://www.gotronic.fr/art-carte-arduino-mega-2560-12421.htm]

==Liste des tâches à effectuer==
Afin d'arriver au résultat attendu, nous avons décidé de procédé étape par étape afin de vérifier la mécanique du système mais également la partie électronique. Pour cela, nous commencerons donc avec un système différent, qui ne trie pas la couleur des billes dans des réservoirs. Ici, nous ferons monter chaque bille une par une, afin d'identifier sa couleur. Si c'est la couleur souhaitée, on la positionne en haut de l'afficheur afin qu'elle tombe au bon endroit. Si la bille ne nous intéresse pas, elle change de direction et retombe à l'endroit où toutes les billes sont stockées. Pour réaliser ce système, nous devront réaliser plusieurs tâches:

'''Partie Mécanique'''
*Faire monter une bille grâce à la vis sans fin
*Séparer les billes souhaitées ou non
*Faire tomber les billes dans l'afficheur ligne par ligne
*Vider l'afficheur pour ensuite le remplir

'''Partie informatique/électronique'''
*Analyser une image afin de connaître les billes correspondantes
*Envoyer une image à notre système afin d'envoyer la position de chaque bille (La position des billes sera d'abord envoyée via liaison série, puis ensuite via SPI)
*Gérer les différents actionneurs du système
*Identifier la couleur de chaque bille afin que le capteur de couleur sache si la bille est bonne ou non

Une fois cette partie réalisée, notre afficheur fonctionnera correctement, en effet, une image pourra être affichée. Cependant, cela peut prendre beaucoup de temps si il y a beaucoup de couleurs à traiter ou si la taille de l'afficheur est grande. De ce fait, nous ajouterons des réservoirs correspondant à chaque couleur afin que le système vienne chercher directement la couleur qu'il souhaite.
Pour réaliser cela, nous réaliserons les tâches suivantes:

*Revoir totalement le système afin d'y intégrer les réservoirs
*Faire tomber les billes dans leur bon réservoir
*Récupérer une seule bille parmi les réservoirs afin qu'elle aille se positionner au bon endroit

En regroupant ces tâches et les tâches précédemment réalisées, nous devrions obtenir le système souhaité.

==Calendrier prévisionnel==

=Réalisation du Projet=
==Feuille d'heures==

{| class="wikitable" style="text-align: center;
!Tâche !! Prélude !! Heures S1 !! Heures S2 !! Heures S3 !! Heures S4 !! Heures S5 !! Heures S6 !! Heures S7 !! Heures S8 !! Heures S9 !! Heures S10
|-
| Analyse du projet
| 10h
| 4h
| 8h
|
|
| 1h
|
|
|
|
|
|- 
|Recherche
|2h
|2h (Découpage du projet)
| 1h
|
| 1h
|
|
|
| 1h
|
|
|- 
| Montage/fabrication/ponçage
| 2h
| 2h
| 3h
| 4h/5h
| 2h (lundi) + 2*4h
| 1h
| 6h
| 6h
| 3h
| 4h
| 1h
|- 
|Programmation
|0h
| 1h
|3h
|1h
|
|
| 1h
| 1h
| 5h
| 2h
|
|- 
|Wiki
| 3h
| 2h
| 1h
| 3h
| 2h
| 1h
|
|
| 2h
| 1h
| 1h
|}

==Prologue==

Notre projet est très concret et en plus de la conception électronique et informatique, nous avons voulu nous pencher le plus tôt possible sur la partie mécanique. En effet, tout repose sur la façon dont nous avons réfléchi et conçu le système : le nombre et le type de moteurs, combien de capteurs, les différentes parties du montage...

Pendant les premiers jours après l'élection du sujet, nous avons réfléchi individuellement notamment à plusieurs systèmes de remontée pour ensuite mettre en commun nos idées. Plusieurs montages ressortaient.
#Les billes sont remontées toutes en même temps avec un moulin placé à l'arrière de l'afficheur afin de les remonter vers les réservoirs.
#:Avantages : gain de temps en les remontant toutes en même temps
#:
#:Inconvénients : compliqué à mettre en place, à imprimer et mécanique complexe, besoin d'une précision assez importante
#On utilise une vis sans fin pour les remonter à la suite et les trier une par une.
#:Avantages : plans de construction pré-existants, adaptés à notre utilisation, mécanique après la remontée moins lourde que celle du moulin
#:
#:Inconvénients : besoin d'une précision assez importante pour guider les billes le long du chemin

Après nous être penchés un peu plus sur la conception, nous avons opté pour la vis sans fin. L'étape suivante était de facto l'étude sur ''OnShape'' de la création des vis sans fin et du panneau d'affichage, en fonction des tailles des billes. De ce fait, nous pourrons commencer les heures de projet avec un minimum de matériel à tester une fois les billes reçues. Nous aurons également les moteurs afin de tester notre programmation.

==Semaine 1==
A faire : rendre l'afficheur opérationnel, étude des moteurs, wiki
La première semaine a été décisive pour mettre au point l'avancée du projet et l'adapter aux billes reçues. Il est inefficace d'avancer sur toutes les parties en même temps : nous avons décidé d'établir plusieurs étapes d'avancée en précisant le cahier des charges précis pour la partie mécanique, celle de l'Arduino et du PC.
#regarder la couleur de la bille
#:placer le capteur au bon endroit
#:l'arduino doit traiter les valeurs du capteur et commander le moteur du

==Semaine 2==
Lors de cette semaine, nous nous sommes attaqués à plusieurs parties.

Tout d'abord, la partie mécanique. Nous avions déjà imprimé une vis sans fin avant de recevoir les billes afin de mieux imaginer notre système. Cette vis ne correspondant pas aux billes reçues, il nous a fallu redimensionner cette vis afin de la ré-imprimer. Maintenant que celle-ci est imprimée, il va falloir la poncer afin de limiter les frottements mais également la fixer sur un mécanisme permettant de faire remonter les billes correctement.Celles-ci étant très petites (9mm), la marge d'erreur pour la montée est limitée, il faudra donc être précis dans nos mesures. Pour la partie moteur, nous étions partis sur un moteur continu afin de faire tourner la vis sans fin. Nous avons finalement opté pour un servomoteur continu FS90r permettant ainsi de gérer facilement la rotation de la vis.

Suite à cela, nous nous sommes penchés sur la partie code. Grâce aux servomoteurs ainsi que le détecteur de couleur, nous sommes parvenu à détecter la couleur d'une bille, la comparer avec la bille voulue, si elle correspond, on l'évacue au bon endroit, si elle ne correspond pas, on l'évacue. L'idée ici est que, lorsque le système complet sera monté, nous n'aurons plus qu'à intégrer ce sous-système afin de diriger les billes souhaitées en haut de l'afficheur.
Pour débuter, nous nous concentrons sur les billes bleues, vertes et rouges. En effet, le capteur de couleur détermine les composantes rouges, vertes et bleues d'un objet. La distinction entre ces 3 couleurs est donc plus facile à implémenter. Les valeurs de couleurs reçues pour un même objet peuvent beaucoup varier d'un moment à l'autre. Établir des intervalles pour chaque composante de chaque couleur est donc très incertain et il est possible, que d'un moment à l'autre, 2 billes différentes se retrouvent dans le même intervalle, il va donc falloir travailler sur cet aspect, afin de pouvoir identifier facilement le jaune, le noir et le blanc.

==Semaine 3==
Cette semaine est une fois de plus dédiée à la '''construction'''. Après avoir modéliser les parties les plus importantes comme l'afficheur ou la vis sans fin, les avoir adaptées aux billes, nous avons commencé à nous pencher sur l'assemblage.

[[Fichier:Socle-bille.jpg|400 px|thumb|right|Socle de l'afficheur]]

'''Le socle'''

Afin d'être certain que tous les éléments soient stables et restent à une distance constante les uns des autres, tout le projet reposera sur un socle commun, qu'il a fallu dimensionner. Ce qui n'était pas faisable avant d'avoir les mesures exactes de l'afficheur et de la vis. Puisque tant que nous sommes dans cette première étape du système sans le tri par couleur, il doit également servir de réservoir à billes pour les billes : ce sera l'élément le plus volumineux. Il est impossible de l'imprimer.

*Nous avons d'abord penser à le fabriquer manuellement. A l'aide de carton, nous avons fait des premiers jets ce qui nous a permis de visualiser les dimensions, la place des moteurs, de l'afficheur, de la vis ...
*En travaillant au FabLab de l'école, nous avons pu être en contact avec des personnes extérieures à notre projet, qui nous ont suggéré l'idée d'utiliser la découpeuse laser, au lieu de le construire manuellement. En effet, cela sera bien plus précis tout en ayant l'avantage d'être plus rapide que l'impression 3D. Nous découperons donc une boite, à assembler, dont la face supérieure sera destinée à recevoir les différents composants. A l'intérieur, nous placerons la face de sorte qu'elle soit légèrement penchée et qu'ainsi les billes aillent naturellement vers la vis.

Le rectangle central correspondant à l'afficheur, à droite d'une ouverture pour le moteur ouvrant et fermant la trappe laissant tomber les billes. Il faudra approfondir par la suite la réflexion sur le système de fixation de la vis sans fin et de récupération des billes non-utilisées une fois en haut de la vis : si nous laissons une grande ouverture ou, le cas échéant, quelles dimensions donner aux ouvertures.

'''Le maintien de la vis'''

Afin de fixer notre vis sans fin, nous pensons utiliser un système de tiges, fixées en haut et en bas à des bases. En plaçant une pièce assez large entre le moteur et la vis, celle-ci pourra tourner stablement. De plus, nous la fixerons en hauteur à un roulement à bille : elle pourra ainsi effectuer sa rotation sans frottement tout en étant maintenue. De plus, nous utiliserons des tiges qui non seulement la maintiendront mais qui permettront également la remontée des billes.
Nous avons construit un prototype, ce qui nous a permis de valider cette option.
[[Fichier:Video-proto-tiges.mp4]]

Il reste à imprimer le reste des pièces modélisées, afin de voir quelles parties sont incomplètes.

Nous avons également étudié le '''code''' afin de voir comment traduire le code ''Arduino'' en langage, ce qui reste à approfondir, ainsi que la méthode à employer afin de récupérer les images : il faudra choisir entre une liaison directe série via le PC, une carte SD ...

==Semaine 4==
Lors de cette semaine, nous avons continué notre avancée sur la partie mécanique de notre projet, qui représente la plus grande partie et difficulté. Avec certaines pièces imprimées en 3D dans la semaine, nous avons pu avancer et modifier certains points.

*Tout d'abord, la partie '''vis sans fin'''. Les parties hautes et basses maintenant la vis étant imprimées, nous avons pu couper des tiges de la longueur de la vis afin de maintenir l'ensemble. Face aux problèmes d'impression sur la vis nous avons tout d'abord songé à la réimprimer, bien que nous n'étions pas sûrs du résultat. En nous renseignant sur les différents outils à notre disposition, nous avons préféré changer d'option et utiliser à la place un pistolet 3D afin de régulariser les imperfections. Nous avons ainsi gagné du temps et de la précision considérables. Cette étape est maintenant terminée : la vis sans fin est capable de remonter plusieurs billes simultanément. Le support de la vis permettant de la raccorder au servomoteur étant à présent fixé à la tige, il nous faut à présent tester la rotation en utilisant le moteur, ce qui sera faisable lorsque la vis aura son support dans lequel nous placerons le moteur.
*Ensuite, nous avons eu des problèmes avec l''''afficheur'''. La précision de l'imprimante 3D et l'épaisseur minimale que nous devons mettre provoquent des décalages ainsi que beaucoup de frottements lors de la chute des billes. Après diverses méthodes pour limiter les frottements (ponçage, ammoniaque), nous avons décidé de modifier l'afficheur et son fonctionnement. Avec les imprimantes que nous pouvons utiliser, il est impossible d'augmenter la taille de l'afficheur. Il faut donc diminuer provisoirement le nombre de colonnes ce qui nous permet d'avoir plus de marge : les colonnes sont légèrement plus larges, les billes devraient mieux passer. Nous allons essayer en utilisant des glissières avec des trous placées plus haut que prévu initialement pour que lorsqu'une bille arrive, elle tombe dans le premier trou puis que la seconde passe au dessus de la première et ainsi de suite.
Pour finir, nous avons imprimé le support du capteur de couleur, les dimensions convenant parfaitement.

==Semaine 5==
Cette semaine, nous pouvons enfin tester les dernières pièces :
*l'afficheur est imprimé, avec un nombre de colonnes réduit. A présent, les billes glissent sans problème. Puisque il est évidemment destiné à être placé verticalement, nous découpons une plaque de plexiglas que nous fixerons à l'avant
*Nous concevons et découpons un système de crémaillère pour nos glissières permettant de faire tomber ou non les billes. Un engrenage est fixé directement sur un moteur et permet le décalage de la planche.

Les différentes pièces sont maintenant conçues, imprimées et testées séparément. Nous pouvons donc passer une étape : monter les pièces sur un même support. Le support final est prévu en bois puisque nous avons accès à une découpeuse laser, plus rapide que l'impression 3D, qui nous fournira des supports bien nivelés. Toutefois, pour assurer sa conception, nous passons par un prototype en carton, qui nous permet notamment d'étudier l'inclinaison nécessaire des différentes pièces afin de faire rouler les billes tout en contrôlant leur vitesse, notamment celle des crémaillères. Nous commençons par fixer l'afficheur à une hauteur qui prend en compte les pentes nécessaires, en bas pour amener les billes jusqu'à la vis sans fin et en haut pour leur faire faire le chemin inverse. Puis nous plaçons la vis sans fin, le capteur et les liaisons entre les pièces en conséquence. Cela nous a permis de voir qu'une fois encore la taille de nos éléments était parfois trop juste. Par exemple, au niveau du capteur de couleur, une fois le moteur placé dans son encoche, la bille n'a plus la place de passer. Nous avons donc du le réimprimer.

En premier prototype, nous concevons le réservoir sous l'afficheur avec du carton. Pour récupérer les billes lors des tests du placement de l'afficheur, cela suffit, mais nous réalisons vite que cette matière est trop malléable, il faudra dès la semaine prochaine faire ce réservoir en bois, a minima, afin d'avoir une inclinaison convenable. Ce sera également l'occasion de finir la fixation de toutes les pièces.

==Semaine 6==

Deux aspects du projet peuvent être avancés cette semaine : la programmation et la fin du montage.

Bien que nous ayons fait nos tests via l' ''IDE Arduino'', il serait plus rigoureux de le faire en langage C. L'essentiel du programme doit être le contrôle des moteurs grâce à la lecture des données du capteur. Si l'algorithme sera le même entre l' ''IDE Arduino'' et le langage C, nous ne pouvons utiliser les mêmes fonctions de lecture et d'écriture. Après avoir pris conscience que le langage arduino se traduit notamment en ''C++'' et pensé à la possibilité d'utiliser ce langage, il nous a été fourni une archive dans le bon langage, qu'il sera sûrement plus simple d'utiliser.

Deuxièmement, nous pouvons enfin fixer toutes les pièces, les unes avec les autres, sur le support. ce support en carton n'est pour le moment qu'un prototype, afin de facilement pouvoir modifier les pièces, dimensions, etc... Nous avons pour objectif de changer les pièces en cartons pour du bois. Les billes étant très petites, nous avons besoin de précision. Un léger décalage entre 2 pièces peut bloquer notre système. Nous avons donc passé une bonne partie de notre temps à monter le système.

Concernant la partie électronique, nous avons effectuer des tests avec les servomoteurs. Ces servomoteurs consommant beaucoup de courant, l'alimentation de l'arduino ne suffit donc pas. Les servo ne supportant pas des tensions supérieures à 6V, la pile 9V que nous possédons ne convient pas. Nous avons donc emprunté un prise secteur 5V afin d'effectuer les tests la semaine prochaine. Le code étant "prêt" à être téléversé sur notre système, il ne manque plus qu'à gérer ce problème d'alimentation et à installer les moteurs afin de réaliser les premiers tests sur notre système complet.

[[Fichier:Afficheur prototype p28.jpg|300px]]

==Semaine 7==
[[Fichier:Fixation_moteur_vis_P28.jpg|right|150px|thumb|Moteur vis sans fin]][[Fichier:Montage bois.jpg|right|300px|thumb|Prototype bois]]
Le premier prototype nous ayant permis de vérifier la concordance de nos différentes pièces, nous décidons de passer rapidement à des matières plus solides : nous remplaçons le carton par du bois. Nous n'avons plus besoin de la souplesse du carton puisque les ajustements sont faits, tandis que le bois nous apporte rigidité et stabilité. Malgré notre préparation sur le prototype en carton, passer au bois nous prend un certain temps. Il faudra refaire un système d'encoches pour maintenir le tout verticalement.

Après avoir marqué les emplacements de chaque composant, nous devons percer des trous et découper une encoche pour faire passer les différents câbles.

Ensuite, si la plupart des moteurs peuvent être fixés directement sur le support, ce n'est pas le cas de celui de la vis d'Archimède qui doit être aligné avec l'axe de rotation. Coller le moteur à un support impliquerait une précision trop importante et de l'hyperstatisme inutile, nous avons plutôt décidé de le faire reposer sur deux cales. Ainsi nous gardons un certain degré de mobilité tout en restant en contact avec la vis.

Nous avons enfin pu tester notre montage complet, en demandant à l'Arduino des lignes ''RBVVBR''. Un test a été effectué en amenant une bille rouge alors que la couleur attendue était bleu : on voit que la bille est rejetée, puis que le système reprend son cours normal. Lorsque le nombre de billes voulu pour compléter une ligne est atteint, le moteur décale la crémaillière : les billes tombent dans leurs emplacements. Cependant, nous avons été confrontés à quelques problèmes de précision du capteur : la couleur bleue n'était pas bien détectée. Pour l'instant, nous réglons le problème en augmentant la luminosité du milieu (à long terme nous pourrons par exemple placer une LED en plus). Nous pourrons également essayer d'améliorer nos intervalles de détection dans le code.

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==Semaine 8==
Lors de semaine,plusieurs points ont été travaillés.
*Tout d'abord, nous avions un problème au niveau de certains servomoteurs, lorsqu'une action leur était demandé, la précision au niveau de l'angle n'était pas toujours respectée. De plus, il arrivait que lorsqu'un servomoteur fonctionnait, la LED du capteur de couleur se coupait pour ensuite se rallumer. Nous observions également des fluctuations pendant les rotations des moteurs. Après discussion avec un enseignant, nous avons tout d'abord changé les pins de certains servomoteurs. Le capteur de couleur utilisant le protocole I2C, il est possible que les pins 9 et 10 (pins PWM) soient sollicités. Nous avons donc changé ces pins, en observant une légère amélioration. Cependant, le problème persistait. Nous avons alors changé l'alimentation de notre système qui était jusqu'alors uniquement alimenté via le PC. De ce fait, nous avons essayé de brancher une prise secteur variable que nous avons réglée à plus de 7V. L'arduino se gère ainsi de convertir la tension en 5V afin de ne pas dépasser les 6V max supportés par les servomoteurs. Ceci permet une nette amélioration de notre problème.
*Ensuite, nous avons travaillé sur la programmation. La semaine précédente, nous avions un programme qui permettait de rentrer les billes voulues successivement directement via le port série. Le capteur regarde la couleur, si la couleur reçue indique qu'il n'y a pas de bille, la vis sans fin se met à tourner afin de faire monter des billes. Ensuite, il regarde si la bille reçue correspond à la couleur demandée dans le port série pour la placer en haut de l'afficheur. Sinon le cas échéant elle est évacuée. Ce code fonctionnait correctement. Cette semaine, nous avons décidé de nous intéresser à une méthode qui nous permettrait de ne plus être branché au PC. Pour cela, nous avons repris le code précédent sauf qu'une chaîne de caractères est pré-enregistrée, correspondant au dessin voulu. Une fois le programme réussi et que nous sommes parvenus à afficher l'image voulue, nous avons créé un second motif de sorte que, lorsque le premier motif est affiché, celui-ci reste pendant 10 secondes avant d'être évacué. Le second motif se met alors en route.
Nous n'avons pas pu tester le changement d'image car nous avons eu des problèmes au niveau du capteur de couleurs. En effet, les billes souhaitées n'étaient plus reconnues car les données reçues ne correspondaient plus aux intervalles définis. Pour remédier à cela, nous avons décidé de refaire nos intervalles avec une méthode plus théorique.

==Semaine 9==
''Affinage des réglages''

*En étudiant les données récupérées de chaque bille, nous avons conçu des intervalles permettant à notre programme d'estimer à coup sûr si la couleur de la bille correspond bien à celle voulue. Nous les affinons après quelques vérifications empiriques.
*Maintenant que nous perdons moins de temps à cause d'erreur de sélection, nous pouvons affiner le tempo du système. Il faut synchroniser les différents délais des pièces afin d'aller le plus vite possible tout en évitant des interférences entre les étapes : si la vis redémarre trop tôt après qu'une bille soit évacuée de sous le capteur, la bille suivante risque de pouvoir passer en même temps que la première avant même d'être évaluée. Si elles sont éjectées, cela retarde juste le processus, mais si la première bille était de la couleur voulue, la suivante tombera avec elle dans l'afficheur sans que le système ne s'en rende compte.
*Enfin, comme tout au long de ce projet, nous consacrons une partie de notre séance aux réglages physiques. Nous imprimons une pièce afin de remplacer la partie cartonnée qui permettait aux billes de sortir au sommet de la vis sans fin. Il s'agit d'une pièce arrondie permettant de faire sortir la bille de la vis sans fin, sans à coups. De plus nous avons également imprimé un réservoir qui stockera les billes. Grâce à une pente descendant en continu jusqu'au pied de la vis, nous déplaçons les billes jusqu'à un "sas" pour les monter une à la fois. Cependant, le degré de cette pente étant limité, les billes restes bloquées à certains moments. Nous avons donc récupérer un vibreur afin de voir si cela règle notre problème.

==Semaine 10==
Après discussions avec les enseignants sur la vibration de certains des servomoteurs nous avons récupéré un arduino Mega dans le but de fournir plus de courant. De plus, un Shield Arduino a été rajouté par dessus dans le but de simplifier notre câblage qui est jusqu'ici assez complexe. Résultat de ce changement de carte: Seulement 4 fils sont nécessaires pour relier à la carte aux différents composants du système, ceux du capteur de couleur. Les servomoteurs sont directement branchés sur le shield. Le bruit sortant des servomoteurs a également disparu, ce qui est une bonne chose. L'alimentation externe n'est plus nécessaire au bon déroulement du système.
Concernant le capteur de couleur, tous nos intervalles sont devenus incorrectes. Nous avons donc demandé un nouveau capteur de couleur afin de vérifier si le problème venait directement du capteur. Avec un autre capteur, nos anciens intervalles redeviennent correcte. Il y avait donc un problème de capteur.
Nous avons ensuite cherché à réglé le bouchon de billes avant la vis sans fin grâce à un vibreur. après avoir essayé différents emplacements il s'avère que la meilleure place est directement collé à la paroi qui crée le bouchon. Cependant, cela est assez bruyant, nous décidons donc de ne pas le fixer tout de suite.

=Annexe=

Tout au long du projet, nous avons été dépendants du bon fonctionnement du capteur de couleur. En fonction des conditions extérieures, les valeurs pour une même couleur de bille fluctuent. Elles oscillent généralement plus ou moins autour d'une valeur et toutes ne sont pas significatives : les taux de ''rouge'' pour les billes noires et bleues sont évidemment sensiblement les mêmes. Afin de commencer nos tests mécaniques au plus tôt, nous avons manuellement relevé les valeurs en passant les billes une à une sous le capteur et en estimant nous-mêmes les données significatives. Toutefois, ce processus est long et donc imprécis. Nous avons été confrontés à des problèmes de fonctionnement uniquement liés aux valeurs envoyées par le capteur : nos intervalles de reconnaissance pour les billes étaient trop imprécis il fallait donc reprendre fastidieusement les mesures. Même si cette méthode était suffisante pour les débuts de notre projet, nous nous sommes projetés dans l'utilisation globale que nous voulions. Nous nous arrêterons au prototype, mais nous prétendons toutefois concevoir un système applicable à plusieurs centaines de couleurs de billes. Nous ne pouvons donc pas nous permettre de faire ces tests manuellement.

[[Fichier:Boxplot bleu.png|right|650px]]

Pour automatiser cette étape, des billes d'une même couleur sont envoyées continuellement au capteur, de manière à avoir un nombre de données suffisant pour pouvoir nous baser sur des règles statistiquement fiables.

Ces données sont envoyées via le port série au PC et redirigées directement dans un fichier ''couleur''.csv <code>cat /dev/ttyACM0 > vert.csv</code> On a ainsi un fichier pour chaque bille contenant toutes les valeurs du capteur. Celles-ci étant envoyées au format adéquat, avec chaque donnée séparée par une '','' nous pouvons les traiter directement. Pour le faire efficacement, nous utilisons le langage et logiciel ''R'', dédié aux statistiques, afin de remettre en forme nos données et pouvoir obtenir des ''boxplots''. Nous pouvons donc déterminer les intervalles et les critères caractéristiques pour chaque bille en un coup d’œil.

Ci-contre par exemple, un exemple de l'utilisation des ''boxplots''. La bille verte, au milieu, présente un taux de bleu qui se différencie nettement des autres billes. Nous pourrons donc utiliser ce critère lors de l'évaluation de l'état du capteur en étant relativement sûr qu'un taux de bleu entre 500 et 600 correspondra à une bille verte. On remarque également l'absence de boîte pour la bille blanche, mais ce n'est pas un oubli. Nous avons remarqué que les valeurs du capteur dans le cas des billes blanches étaient nettement plus élevées que les autres billes : il sera facile de les différencier, alors que nous avons besoin de plus de précisons pour les autres intervalles.

Cette méthode est certes plus efficace qu'estimer vaguement en étudiant les différentes valeurs du capteur "manuellement", elle reste toutefois perfectible. Bien que nous ayons pris la peine d'effectuer au minimum une quinzaine de mesures, nous aurions pu en faire d'avantage afin d'avoir des estimations d'autant plus précises. De plus, nous restons encore dépendant des conditions extérieures : les mesures faites correspondent à une luminosité relativement constante, le programme pourrait ne pas reconnaître aussi efficacement les couleurs dans d'autres conditions. L'objectif d'appliquer notre projet à des échelles beaucoup plus importantes pourrait être mis à mal. Toutefois, cette méthode automatisant nos études statistiques est répétable efficacement dans n'importe quelles conditions. Il faudra uniquement refaire ces mesures, et éventuellement approfondir l'études des données avec un(e) statisticien(ne).

=Documents Rendus=

IMA4 2018/2019 P28

2019-03-27T17:25:54Z

Mmichel1 : /* Semaine 9 */

__TOC__
 

=Présentation générale=
;'' Projet :'' '''Afficheur d'images à billes''' :Le but de ce projet est de réaliser un nouveau format d'afficheur capable de concurrencer les systèmes préexistants. Il devra pouvoir afficher des images en continu grâce à des billes de couleurs.
'''''Etudiants:''''' Flora DZIEDZIC et Martin MICHEL

'''''Encadrants :''''' Messieurs Xavier Redon, Alexandre Boé et Thomas Vantroys

==Description==
Nous voyons souvent aujourd'hui des afficheurs composés de LED, que ce soit sur nos écrans de téléphone, pour afficher des publicités ou des informations dans des halls de gare par exemple. Contrairement aux idées répandues, même si de grands progrès ont été faits dans la gestion d'énergie, ces afficheurs à LED consomment beaucoup même s'ils sont utilisés pour des affichages semi-statiques.

Nous devrons partir de zéro afin de penser un tout nouveau système capable d'afficher une image en couleur et en continu. Pour réaliser un tel système, nous avons choisi de nous orienter vers un afficheur à billes. L'élément principal de notre projet sera l'écran d'affichage, jumelé à un système de tri et de stockage des billes.

==Objectifs==
Le but est que, lorsque l'image affichée est fixe, le système ne consomme pas d'énergie. En effet, le système d'affichage auquel nous sommes confrontés au quotidien nécessite d'être alimenté en permanence pour maintenir l'image à l'écran : sans cela, le panneau s'éteindrait.
 De plus, il faudrait que notre système puisse lui aussi afficher des images en plusieurs couleurs prédéfinies. Enfin, nous porterons évidemment une attention particulière au coût global de la structure. 

Nous travaillerons bien sûr à une échelle réduite : bien que nous cherchions à concurrencer des systèmes d'affichage de plusieurs mètres carrés, notre réalisation sera un prototype qui pourra être adapté à toute sorte d'utilisation. 
[[fichier:bille1.jpg|200px|thumb|Afficheur à bille de face]]
*Conception mécanique
Nous devons construire un système capable d'amener, d'afficher et de ranger des billes. Il nous faut donc concevoir : 
:la structure d'affichage
:le système de remontée
:le système de tri
:le système d'ouverture d'un réservoir
:l'acheminement de la bille vers l'écran

*Circuit électronique
Nous avons également besoin de connecter différents composants :
:une partie capteur pour évaluer la couleur de la bille et sélectionner le bon réservoir
:des moteurs pour actionner les différentes parties
[[fichier:bille3.jpg|150px|thumb|Afficheur à bille avec contour de la vis sans fin apparent]]
*Développement informatique
Afin de contrôler les actions mécaniques en prenant en compte les données (des capteurs par exemple) nous devons développer un programme permettant de :
:commander les moteurs en fonctions des mesures (voir capteurs)
:sélectionner les réservoirs en fonction des données reçues (image à afficher)
:définir la trame/format des données et de la transmission de celles-ci :
::soit les données sont envoyées ligne par ligne avec N octets pour les N colonnes
::soit toutes les données sont envoyées en une fois

L'alimentation du système pourrait s'adapter au type d'utilisation du projet : elle peut se faire via une alimentation filaire externe, pour les grandes installations de type affichage publicitaire, mais également via une batterie pour des applications portatives.

[[File:Schema_afficheur_bille.jpg|center|thumb|600px|Schéma afficheur à bille]]

=Analyse du projet=
==Positionnement par rapport à l'existant==
De nos jours, les LED font partie de notre quotidien. En effet, que ce soit pour certains types d'éclairage ou des afficheurs publicitaires intérieurs comme extérieurs, les LED sont omniprésentes.
On trouve également aujourd'hui des télévisions à LED. Cependant, celles-ci n'affichant pas d'images pseudo-statiques, nous ne les considérons pas comme un concurrent de notre projet.

==Analyse du premier concurrent==
Un grand fabricant de panneaux à LED est l'entreprise Winlight, basé à Hambach en France.

[[fichier:esprit.jpg|300px|thumb|right|Magasin recouvert de LED Winlight de couleurs]]

Leader en panneaux à LED Digital Media, Winlight propose des solutions d'affichage à LED.
Leur spécificité est de fabriquer des écrans géants à LED sur mesure.
De plus, depuis plus de 10 ans, Winlight fabrique également des croix de pharmacie avec des LED bleues, spécificité de leurs croix.

'''Avantages''' :
*Possibilité de faire de grands panneaux
*Attire l’œil des consommateurs
*Permet de faire des images non statiques

'''Inconvénients''' :
*Consommation énorme

==Analyse du second concurrent==

[[fichier:jcdecaux.jpg|300px|thumb|right|Afficheur JCDecaux]]

Dans le milieu publicitaire, nous trouvons également des affichages imprimés.
Le leader mondial d'afficheur publicitaire en papier se nomme JCDecaux.
Sur les abribus, dans la rue, sur les routes avec des panneaux déroulants, les panneaux publicitaires JCDecaux sont omniprésents.

'''Avantages''' :
*Différentes tailles de panneaux
*Permet de changer d'images régulièrement
*Supports multiples : les affiches peuvent être collées partout

'''Inconvénients''' :
*Consommation énorme
*La toile est fragile, potentiellement déchirable
*Les affiches sont réimprimées sans arrêt, ce qui coûte cher et n'est pas écologique

==Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé==
Xavier, employé chez Pubextra, entreprise d'affichage publicitaire, est chargé de trouver un nouveau moyen d'affichage peu onéreux. En effet, Catherine de la compta, a fait remonté au patron les dépenses astronomiques de l'entreprise pour la consommation des panneaux publicitaires à LED récemment installés par l'entreprise dans toute la France. Afin de ne pas réduire ses effectifs, le patron a demandé à Xavier de trouver un système permettant de moins consommer d'énergie, tout en gardant le même principe : afficher plusieurs images de marques différentes sur un même panneau, afin d'avoir plus de clients et donc, plus de revenus. Ne pouvant pas dépenser des sommes astronomiques, l'entreprise ne peut se permettre d'acheter de nouveaux panneaux hors de prix.

Après quelques recherches, Xavier tombe sur un site internet de vente de panneaux d'affichage à billes. Il s'agît d'un système automatique à base de billes permettant d'afficher des images. En fonction de l'image désirée, des billes de couleurs vont se placer à la place correspondante. Une fois que l'on désire afficher une nouvelle image, les billes présentes sont évacuées et la nouvelle image est affichée. Pas besoin de la présence d'un être humain, étant donné que les billes remontent dans le système automatiquement.
C'est exactement ce qu'il lui faut ! De plus, il y a possibilité de fabriquer n'importe quelle taille d'afficheur étant donné qu'ils sont fabriqués sur mesure.
Le système ayant très peu de composants électroniques, le prix reste peu onéreux. Quant à la consommation, une fois l'image affichée, cela ne consomme plus rien, étant donné que l'image est créée avec des billes. Si l'entreprise ne possède qu'un seul client sur un panneau d'affichage, l'image peut rester la même, ce qui ne consomme absolument rien.
Grâce à cette solution, Pubextra économisera des centaines d'euros par mois, ce qui lui vaudra bien une promotion. Utiliser ce système fera donc plaisir à Xavier, mais également à la planète !

==Réponse aux questions difficiles==
*'''Combien consomme un panneau à LED?'''
2018: « Un panneau avec une face numérique consomme 7 fois plus que le plus énergivore des mobiliers non numériques, et un panneau avec deux faces numériques consomme 13 fois plus »
La consommation d'un afficheur numérique 1 face (de 2m^2) serait de 12 565 kWh par an au lieu de 948 kWh pour les afficheurs publicitaires déroulants de la même taille.
La nouvelle question serait ainsi: à partir de quelle durée l'affichage d'une image via notre système est-il rentable par rapport à un afficheur à LED?

Nous ferons une première étude avec des billes en ''polyamide''. Dans des données de constructeur, on trouve que, pour 150 billes d'un centimètre de diamètre, nous avons un poids de 90g
En prenant par exemple V=0,01 m/s pour monter une masse de 0.9 kg, le poids à soulever est une force F=m.g soit F=0,09.9,81=0.8919 N.

Ensuite pour la puissance, nous avons P=F.V soit P=0,8919.0,01=0,008919 W.
Cela correspond à la puissance brute. Il faut ensuite tenir compte du rendement (réducteur...) que l'on peut dans une première approche estimer à 0,80. Cela va conduire à un moteur de 0.01W
On veut comparer avec un panneau de 2m2, soit un tableau de 20 000 billes. Il faudrait donc remonter 134 fois 150 billes, et ainsi consommer 0.01*134=1,34W.

Un panneau à LED consomme 12565kWh. Il faudrait changer l'image plusieurs dizaine de millions de fois pour qu'un afficheur à LED soit plus efficace.

Plusieurs types de matériaux sont utilisables. Pour amener une première quantification, nous nous baserons sur des billes en plastique, en ''polyamide'' qui présente des caractéristiques médianes.

*'''Afin d'économiser des couleurs de billes, serait-il possible de grouper plusieurs billes de différentes couleurs afin de créer d'autres teintes?'''
Chaque couleur peut être créée grâce à une combinaison de couleurs primaires : c'est ainsi que fonctionnent les pixels. En réglant l'intensité de ''Rouge'', ''Bleu'' et ''Vert'', il est possible de répondre à l'ensemble du spectre visible. Nous pourrions donc nous contenter de ces trois couleurs, en en stockant différentes intensités.

:On pourrait fixer 3 afficheurs (semblables à celui retenu) les uns derrières les autres et transparents entre chacun. Chaque afficheur est rempli de billes transparentes teintées. La superposition de 3 billes va créer une teinte particulière et donc permet d'utiliser moins de couleurs de billes. Cependant, le nombre de billes total serait bien plus important, puisqu'il faut pouvoir être capable d'afficher une "image" monochrome, et donc avoir les teintes de ''Rouge'', ''Bleu'' et ''Vert'' correspondantes, soit 3 fois la capacité initiale.

:En deuxième solution, on peut penser à des billes très petites. A chaque place, 3 billes de couleurs seraient présentes. Sur le même principe que les pixels, la couleurs des 3 billes forment, de loin, une autre couleur. Cependant, comme la première solution, cela implique un nombre plus important de billes. De plus, nous serions confrontés à de plus grandes contraintes de précisions : plus les billes sont petites, moins grande est la marge sur la taille des trous, cela augmenterait donc les coûts de fabrication.

=Préparation du projet=

==Cahier des charges==
Notre afficheur doit avoir une taille de 8x8 et doit pouvoir:
*Changer d'image sans intervention humaine
*Ne pas consommer (ou peu) lors de l'affichage d'une image
*Ne pas afficher deux fois de suite une image complète de la même couleur (afin de gérer le stock de billes)
*Recevoir les images voulues via liaison série

==Choix techniques : matériel et logiciel==
* 7 Moteurs:
**4 servomoteurs permettant de réaliser une liaison glissière FS90 (déjà en stock)
**1 servomoteur continu pour la vis de remontée FS90r (déjà en stock)
**2 moteurs pas à pas pour amener la bille à l'endroit exact (vis + tapis roulant) [https://www.gotronic.fr/art-moteur-28byj-48-5-22491.htm]
*2 Roulements à billes (ou système de fixation pour les vis sans fin : à confirmer après étude avec les vis sans fin)
* 70 billes en plastique par couleurs souhaitées [https://toutpourlejeu.com/fr/mini-balles-billes-pastiques/1046-boule-en-plastique-13-mm-diametre-bille-couleur-au-choix-0659436655720.html#/14-couleur-bleu]
* 1 capteur de couleur TCS34725 (En stock à Polytech)
* Planches de bois et plexiglas
* Arduino mega [https://www.gotronic.fr/art-carte-arduino-mega-2560-12421.htm]

==Liste des tâches à effectuer==
Afin d'arriver au résultat attendu, nous avons décidé de procédé étape par étape afin de vérifier la mécanique du système mais également la partie électronique. Pour cela, nous commencerons donc avec un système différent, qui ne trie pas la couleur des billes dans des réservoirs. Ici, nous ferons monter chaque bille une par une, afin d'identifier sa couleur. Si c'est la couleur souhaitée, on la positionne en haut de l'afficheur afin qu'elle tombe au bon endroit. Si la bille ne nous intéresse pas, elle change de direction et retombe à l'endroit où toutes les billes sont stockées. Pour réaliser ce système, nous devront réaliser plusieurs tâches:

'''Partie Mécanique'''
*Faire monter une bille grâce à la vis sans fin
*Séparer les billes souhaitées ou non
*Faire tomber les billes dans l'afficheur ligne par ligne
*Vider l'afficheur pour ensuite le remplir

'''Partie informatique/électronique'''
*Analyser une image afin de connaître les billes correspondantes
*Envoyer une image à notre système afin d'envoyer la position de chaque bille (La position des billes sera d'abord envoyée via liaison série, puis ensuite via SPI)
*Gérer les différents actionneurs du système
*Identifier la couleur de chaque bille afin que le capteur de couleur sache si la bille est bonne ou non

Une fois cette partie réalisée, notre afficheur fonctionnera correctement, en effet, une image pourra être affichée. Cependant, cela peut prendre beaucoup de temps si il y a beaucoup de couleurs à traiter ou si la taille de l'afficheur est grande. De ce fait, nous ajouterons des réservoirs correspondant à chaque couleur afin que le système vienne chercher directement la couleur qu'il souhaite.
Pour réaliser cela, nous réaliserons les tâches suivantes:

*Revoir totalement le système afin d'y intégrer les réservoirs
*Faire tomber les billes dans leur bon réservoir
*Récupérer une seule bille parmi les réservoirs afin qu'elle aille se positionner au bon endroit

En regroupant ces tâches et les tâches précédemment réalisées, nous devrions obtenir le système souhaité.

==Calendrier prévisionnel==

=Réalisation du Projet=
==Feuille d'heures==

{| class="wikitable" style="text-align: center;
!Tâche !! Prélude !! Heures S1 !! Heures S2 !! Heures S3 !! Heures S4 !! Heures S5 !! Heures S6 !! Heures S7 !! Heures S8 !! Heures S9 !! Heures S10
|-
| Analyse du projet
| 10h
| 4h
| 8h
|
|
| 1h
|
|
|
|
|
|- 
|Recherche
|2h
|2h (Découpage du projet)
| 1h
|
| 1h
|
|
|
| 1h
|
|
|- 
| Montage/fabrication/ponçage
| 2h
| 2h
| 3h
| 4h/5h
| 2h (lundi) + 2*4h
| 1h
| 6h
| 6h
| 3h
| 4h
| 1h
|- 
|Programmation
|0h
| 1h
|3h
|1h
|
|
| 1h
| 1h
| 5h
| 2h
|
|- 
|Wiki
| 3h
| 2h
| 1h
| 3h
| 2h
| 1h
|
|
| 2h
| 1h
| 1h
|}

==Prologue==

Notre projet est très concret et en plus de la conception électronique et informatique, nous avons voulu nous pencher le plus tôt possible sur la partie mécanique. En effet, tout repose sur la façon dont nous avons réfléchi et conçu le système : le nombre et le type de moteurs, combien de capteurs, les différentes parties du montage...

Pendant les premiers jours après l'élection du sujet, nous avons réfléchi individuellement notamment à plusieurs systèmes de remontée pour ensuite mettre en commun nos idées. Plusieurs montages ressortaient.
#Les billes sont remontées toutes en même temps avec un moulin placé à l'arrière de l'afficheur afin de les remonter vers les réservoirs.
#:Avantages : gain de temps en les remontant toutes en même temps
#:
#:Inconvénients : compliqué à mettre en place, à imprimer et mécanique complexe, besoin d'une précision assez importante
#On utilise une vis sans fin pour les remonter à la suite et les trier une par une.
#:Avantages : plans de construction pré-existants, adaptés à notre utilisation, mécanique après la remontée moins lourde que celle du moulin
#:
#:Inconvénients : besoin d'une précision assez importante pour guider les billes le long du chemin

Après nous être penchés un peu plus sur la conception, nous avons opté pour la vis sans fin. L'étape suivante était de facto l'étude sur ''OnShape'' de la création des vis sans fin et du panneau d'affichage, en fonction des tailles des billes. De ce fait, nous pourrons commencer les heures de projet avec un minimum de matériel à tester une fois les billes reçues. Nous aurons également les moteurs afin de tester notre programmation.

==Semaine 1==
A faire : rendre l'afficheur opérationnel, étude des moteurs, wiki
La première semaine a été décisive pour mettre au point l'avancée du projet et l'adapter aux billes reçues. Il est inefficace d'avancer sur toutes les parties en même temps : nous avons décidé d'établir plusieurs étapes d'avancée en précisant le cahier des charges précis pour la partie mécanique, celle de l'Arduino et du PC.
#regarder la couleur de la bille
#:placer le capteur au bon endroit
#:l'arduino doit traiter les valeurs du capteur et commander le moteur du

==Semaine 2==
Lors de cette semaine, nous nous sommes attaqués à plusieurs parties.

Tout d'abord, la partie mécanique. Nous avions déjà imprimé une vis sans fin avant de recevoir les billes afin de mieux imaginer notre système. Cette vis ne correspondant pas aux billes reçues, il nous a fallu redimensionner cette vis afin de la ré-imprimer. Maintenant que celle-ci est imprimée, il va falloir la poncer afin de limiter les frottements mais également la fixer sur un mécanisme permettant de faire remonter les billes correctement.Celles-ci étant très petites (9mm), la marge d'erreur pour la montée est limitée, il faudra donc être précis dans nos mesures. Pour la partie moteur, nous étions partis sur un moteur continu afin de faire tourner la vis sans fin. Nous avons finalement opté pour un servomoteur continu FS90r permettant ainsi de gérer facilement la rotation de la vis.

Suite à cela, nous nous sommes penchés sur la partie code. Grâce aux servomoteurs ainsi que le détecteur de couleur, nous sommes parvenu à détecter la couleur d'une bille, la comparer avec la bille voulue, si elle correspond, on l'évacue au bon endroit, si elle ne correspond pas, on l'évacue. L'idée ici est que, lorsque le système complet sera monté, nous n'aurons plus qu'à intégrer ce sous-système afin de diriger les billes souhaitées en haut de l'afficheur.
Pour débuter, nous nous concentrons sur les billes bleues, vertes et rouges. En effet, le capteur de couleur détermine les composantes rouges, vertes et bleues d'un objet. La distinction entre ces 3 couleurs est donc plus facile à implémenter. Les valeurs de couleurs reçues pour un même objet peuvent beaucoup varier d'un moment à l'autre. Établir des intervalles pour chaque composante de chaque couleur est donc très incertain et il est possible, que d'un moment à l'autre, 2 billes différentes se retrouvent dans le même intervalle, il va donc falloir travailler sur cet aspect, afin de pouvoir identifier facilement le jaune, le noir et le blanc.

==Semaine 3==
Cette semaine est une fois de plus dédiée à la '''construction'''. Après avoir modéliser les parties les plus importantes comme l'afficheur ou la vis sans fin, les avoir adaptées aux billes, nous avons commencé à nous pencher sur l'assemblage.

[[Fichier:Socle-bille.jpg|400 px|thumb|right|Socle de l'afficheur]]

'''Le socle'''

Afin d'être certain que tous les éléments soient stables et restent à une distance constante les uns des autres, tout le projet reposera sur un socle commun, qu'il a fallu dimensionner. Ce qui n'était pas faisable avant d'avoir les mesures exactes de l'afficheur et de la vis. Puisque tant que nous sommes dans cette première étape du système sans le tri par couleur, il doit également servir de réservoir à billes pour les billes : ce sera l'élément le plus volumineux. Il est impossible de l'imprimer.

*Nous avons d'abord penser à le fabriquer manuellement. A l'aide de carton, nous avons fait des premiers jets ce qui nous a permis de visualiser les dimensions, la place des moteurs, de l'afficheur, de la vis ...
*En travaillant au FabLab de l'école, nous avons pu être en contact avec des personnes extérieures à notre projet, qui nous ont suggéré l'idée d'utiliser la découpeuse laser, au lieu de le construire manuellement. En effet, cela sera bien plus précis tout en ayant l'avantage d'être plus rapide que l'impression 3D. Nous découperons donc une boite, à assembler, dont la face supérieure sera destinée à recevoir les différents composants. A l'intérieur, nous placerons la face de sorte qu'elle soit légèrement penchée et qu'ainsi les billes aillent naturellement vers la vis.

Le rectangle central correspondant à l'afficheur, à droite d'une ouverture pour le moteur ouvrant et fermant la trappe laissant tomber les billes. Il faudra approfondir par la suite la réflexion sur le système de fixation de la vis sans fin et de récupération des billes non-utilisées une fois en haut de la vis : si nous laissons une grande ouverture ou, le cas échéant, quelles dimensions donner aux ouvertures.

'''Le maintien de la vis'''

Afin de fixer notre vis sans fin, nous pensons utiliser un système de tiges, fixées en haut et en bas à des bases. En plaçant une pièce assez large entre le moteur et la vis, celle-ci pourra tourner stablement. De plus, nous la fixerons en hauteur à un roulement à bille : elle pourra ainsi effectuer sa rotation sans frottement tout en étant maintenue. De plus, nous utiliserons des tiges qui non seulement la maintiendront mais qui permettront également la remontée des billes.
Nous avons construit un prototype, ce qui nous a permis de valider cette option.
[[Fichier:Video-proto-tiges.mp4]]

Il reste à imprimer le reste des pièces modélisées, afin de voir quelles parties sont incomplètes.

Nous avons également étudié le '''code''' afin de voir comment traduire le code ''Arduino'' en langage, ce qui reste à approfondir, ainsi que la méthode à employer afin de récupérer les images : il faudra choisir entre une liaison directe série via le PC, une carte SD ...

==Semaine 4==
Lors de cette semaine, nous avons continué notre avancée sur la partie mécanique de notre projet, qui représente la plus grande partie et difficulté. Avec certaines pièces imprimées en 3D dans la semaine, nous avons pu avancer et modifier certains points.

*Tout d'abord, la partie '''vis sans fin'''. Les parties hautes et basses maintenant la vis étant imprimées, nous avons pu couper des tiges de la longueur de la vis afin de maintenir l'ensemble. Face aux problèmes d'impression sur la vis nous avons tout d'abord songé à la réimprimer, bien que nous n'étions pas sûrs du résultat. En nous renseignant sur les différents outils à notre disposition, nous avons préféré changer d'option et utiliser à la place un pistolet 3D afin de régulariser les imperfections. Nous avons ainsi gagné du temps et de la précision considérables. Cette étape est maintenant terminée : la vis sans fin est capable de remonter plusieurs billes simultanément. Le support de la vis permettant de la raccorder au servomoteur étant à présent fixé à la tige, il nous faut à présent tester la rotation en utilisant le moteur, ce qui sera faisable lorsque la vis aura son support dans lequel nous placerons le moteur.
*Ensuite, nous avons eu des problèmes avec l''''afficheur'''. La précision de l'imprimante 3D et l'épaisseur minimale que nous devons mettre provoquent des décalages ainsi que beaucoup de frottements lors de la chute des billes. Après diverses méthodes pour limiter les frottements (ponçage, ammoniaque), nous avons décidé de modifier l'afficheur et son fonctionnement. Avec les imprimantes que nous pouvons utiliser, il est impossible d'augmenter la taille de l'afficheur. Il faut donc diminuer provisoirement le nombre de colonnes ce qui nous permet d'avoir plus de marge : les colonnes sont légèrement plus larges, les billes devraient mieux passer. Nous allons essayer en utilisant des glissières avec des trous placées plus haut que prévu initialement pour que lorsqu'une bille arrive, elle tombe dans le premier trou puis que la seconde passe au dessus de la première et ainsi de suite.
Pour finir, nous avons imprimé le support du capteur de couleur, les dimensions convenant parfaitement.

==Semaine 5==
Cette semaine, nous pouvons enfin tester les dernières pièces :
*l'afficheur est imprimé, avec un nombre de colonnes réduit. A présent, les billes glissent sans problème. Puisque il est évidemment destiné à être placé verticalement, nous découpons une plaque de plexiglas que nous fixerons à l'avant
*Nous concevons et découpons un système de crémaillère pour nos glissières permettant de faire tomber ou non les billes. Un engrenage est fixé directement sur un moteur et permet le décalage de la planche.

Les différentes pièces sont maintenant conçues, imprimées et testées séparément. Nous pouvons donc passer une étape : monter les pièces sur un même support. Le support final est prévu en bois puisque nous avons accès à une découpeuse laser, plus rapide que l'impression 3D, qui nous fournira des supports bien nivelés. Toutefois, pour assurer sa conception, nous passons par un prototype en carton, qui nous permet notamment d'étudier l'inclinaison nécessaire des différentes pièces afin de faire rouler les billes tout en contrôlant leur vitesse, notamment celle des crémaillères. Nous commençons par fixer l'afficheur à une hauteur qui prend en compte les pentes nécessaires, en bas pour amener les billes jusqu'à la vis sans fin et en haut pour leur faire faire le chemin inverse. Puis nous plaçons la vis sans fin, le capteur et les liaisons entre les pièces en conséquence. Cela nous a permis de voir qu'une fois encore la taille de nos éléments était parfois trop juste. Par exemple, au niveau du capteur de couleur, une fois le moteur placé dans son encoche, la bille n'a plus la place de passer. Nous avons donc du le réimprimer.

En premier prototype, nous concevons le réservoir sous l'afficheur avec du carton. Pour récupérer les billes lors des tests du placement de l'afficheur, cela suffit, mais nous réalisons vite que cette matière est trop malléable, il faudra dès la semaine prochaine faire ce réservoir en bois, a minima, afin d'avoir une inclinaison convenable. Ce sera également l'occasion de finir la fixation de toutes les pièces.

==Semaine 6==

Deux aspects du projet peuvent être avancés cette semaine : la programmation et la fin du montage.

Bien que nous ayons fait nos tests via l' ''IDE Arduino'', il serait plus rigoureux de le faire en langage C. L'essentiel du programme doit être le contrôle des moteurs grâce à la lecture des données du capteur. Si l'algorithme sera le même entre l' ''IDE Arduino'' et le langage C, nous ne pouvons utiliser les mêmes fonctions de lecture et d'écriture. Après avoir pris conscience que le langage arduino se traduit notamment en ''C++'' et pensé à la possibilité d'utiliser ce langage, il nous a été fourni une archive dans le bon langage, qu'il sera sûrement plus simple d'utiliser.

Deuxièmement, nous pouvons enfin fixer toutes les pièces, les unes avec les autres, sur le support. ce support en carton n'est pour le moment qu'un prototype, afin de facilement pouvoir modifier les pièces, dimensions, etc... Nous avons pour objectif de changer les pièces en cartons pour du bois. Les billes étant très petites, nous avons besoin de précision. Un léger décalage entre 2 pièces peut bloquer notre système. Nous avons donc passé une bonne partie de notre temps à monter le système.

Concernant la partie électronique, nous avons effectuer des tests avec les servomoteurs. Ces servomoteurs consommant beaucoup de courant, l'alimentation de l'arduino ne suffit donc pas. Les servo ne supportant pas des tensions supérieures à 6V, la pile 9V que nous possédons ne convient pas. Nous avons donc emprunté un prise secteur 5V afin d'effectuer les tests la semaine prochaine. Le code étant "prêt" à être téléversé sur notre système, il ne manque plus qu'à gérer ce problème d'alimentation et à installer les moteurs afin de réaliser les premiers tests sur notre système complet.

[[Fichier:Afficheur prototype p28.jpg|300px]]

==Semaine 7==
[[Fichier:Fixation_moteur_vis_P28.jpg|right|150px|thumb|Moteur vis sans fin]][[Fichier:Montage bois.jpg|right|300px|thumb|Prototype bois]]
Le premier prototype nous ayant permis de vérifier la concordance de nos différentes pièces, nous décidons de passer rapidement à des matières plus solides : nous remplaçons le carton par du bois. Nous n'avons plus besoin de la souplesse du carton puisque les ajustements sont faits, tandis que le bois nous apporte rigidité et stabilité. Malgré notre préparation sur le prototype en carton, passer au bois nous prend un certain temps. Il faudra refaire un système d'encoches pour maintenir le tout verticalement.

Après avoir marqué les emplacements de chaque composant, nous devons percer des trous et découper une encoche pour faire passer les différents câbles.

Ensuite, si la plupart des moteurs peuvent être fixés directement sur le support, ce n'est pas le cas de celui de la vis d'Archimède qui doit être aligné avec l'axe de rotation. Coller le moteur à un support impliquerait une précision trop importante et de l'hyperstatisme inutile, nous avons plutôt décidé de le faire reposer sur deux cales. Ainsi nous gardons un certain degré de mobilité tout en restant en contact avec la vis.

Nous avons enfin pu tester notre montage complet, en demandant à l'Arduino des lignes ''RBVVBR''. Un test a été effectué en amenant une bille rouge alors que la couleur attendue était bleu : on voit que la bille est rejetée, puis que le système reprend son cours normal. Lorsque le nombre de billes voulu pour compléter une ligne est atteint, le moteur décale la crémaillière : les billes tombent dans leurs emplacements. Cependant, nous avons été confrontés à quelques problèmes de précision du capteur : la couleur bleue n'était pas bien détectée. Pour l'instant, nous réglons le problème en augmentant la luminosité du milieu (à long terme nous pourrons par exemple placer une LED en plus). Nous pourrons également essayer d'améliorer nos intervalles de détection dans le code.

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==Semaine 8==
Lors de semaine,plusieurs points ont été travaillés.
*Tout d'abord, nous avions un problème au niveau de certains servomoteurs, lorsqu'une action leur était demandé, la précision au niveau de l'angle n'était pas toujours respectée. De plus, il arrivait que lorsqu'un servomoteur fonctionnait, la LED du capteur de couleur se coupait pour ensuite se rallumer. Nous observions également des fluctuations pendant les rotations des moteurs. Après discussion avec un enseignant, nous avons tout d'abord changé les pins de certains servomoteurs. Le capteur de couleur utilisant le protocole I2C, il est possible que les pins 9 et 10 (pins PWM) soient sollicités. Nous avons donc changé ces pins, en observant une légère amélioration. Cependant, le problème persistait. Nous avons alors changé l'alimentation de notre système qui était jusqu'alors uniquement alimenté via le PC. De ce fait, nous avons essayé de brancher une prise secteur variable que nous avons réglée à plus de 7V. L'arduino se gère ainsi de convertir la tension en 5V afin de ne pas dépasser les 6V max supportés par les servomoteurs. Ceci permet une nette amélioration de notre problème.
*Ensuite, nous avons travaillé sur la programmation. La semaine précédente, nous avions un programme qui permettait de rentrer les billes voulues successivement directement via le port série. Le capteur regarde la couleur, si la couleur reçue indique qu'il n'y a pas de bille, la vis sans fin se met à tourner afin de faire monter des billes. Ensuite, il regarde si la bille reçue correspond à la couleur demandée dans le port série pour la placer en haut de l'afficheur. Sinon le cas échéant elle est évacuée. Ce code fonctionnait correctement. Cette semaine, nous avons décidé de nous intéresser à une méthode qui nous permettrait de ne plus être branché au PC. Pour cela, nous avons repris le code précédent sauf qu'une chaîne de caractères est pré-enregistrée, correspondant au dessin voulu. Une fois le programme réussi et que nous sommes parvenus à afficher l'image voulue, nous avons créé un second motif de sorte que, lorsque le premier motif est affiché, celui-ci reste pendant 10 secondes avant d'être évacué. Le second motif se met alors en route.
Nous n'avons pas pu tester le changement d'image car nous avons eu des problèmes au niveau du capteur de couleurs. En effet, les billes souhaitées n'étaient plus reconnues car les données reçues ne correspondaient plus aux intervalles définis. Pour remédier à cela, nous avons décidé de refaire nos intervalles avec une méthode plus théorique.

==Semaine 9==
''Affinage des réglages''

*En étudiant les données récupérées de chaque bille, nous avons conçu des intervalles permettant à notre programme d'estimer à coup sûr si la couleur de la bille correspond bien à celle voulue. Nous les affinons après quelques vérifications empiriques.
*Maintenant que nous perdons moins de temps à cause d'erreur de sélection, nous pouvons affiner le tempo du système. Il faut synchroniser les différents délais des pièces afin d'aller le plus vite possible tout en évitant des interférences entre les étapes : si la vis redémarre trop tôt après qu'une bille soit évacuée de sous le capteur, la bille suivante risque de pouvoir passer en même temps que la première avant même d'être évaluée. Si elles sont éjectées, cela retarde juste le processus, mais si la première bille était de la couleur voulue, la suivante tombera avec elle dans l'afficheur sans que le système ne s'en rende compte.
*Enfin, comme tout au long de ce projet, nous consacrons une partie de notre séance aux réglages physiques. Nous imprimons une pièce afin de remplacer la partie cartonnée qui permettait aux billes de sortir au sommet de la vis sans fin. Il s'agit d'une pièce arrondie permettant de faire sortir la bille de la vis sans fin, sans à coups. De plus nous avons également imprimé un réservoir qui stockera les billes. Grâce à une pente descendant en continu jusqu'au pied de la vis, nous déplaçons les billes jusqu'à un "sas" pour les monter une à la fois. Cependant, le degré de cette pente étant limité, les billes restes bloquées à certains moments. Nous avons donc récupérer un vibreur afin de voir si cela règle notre problème.

==Semaine 10==

=Annexe=

Tout au long du projet, nous avons été dépendants du bon fonctionnement du capteur de couleur. En fonction des conditions extérieures, les valeurs pour une même couleur de bille fluctuent. Elles oscillent généralement plus ou moins autour d'une valeur et toutes ne sont pas significatives : les taux de ''rouge'' pour les billes noires et bleues sont évidemment sensiblement les mêmes. Afin de commencer nos tests mécaniques au plus tôt, nous avons manuellement relevé les valeurs en passant les billes une à une sous le capteur et en estimant nous-mêmes les données significatives. Toutefois, ce processus est long et donc imprécis. Nous avons été confrontés à des problèmes de fonctionnement uniquement liés aux valeurs envoyées par le capteur : nos intervalles de reconnaissance pour les billes étaient trop imprécis il fallait donc reprendre fastidieusement les mesures. Même si cette méthode était suffisante pour les débuts de notre projet, nous nous sommes projetés dans l'utilisation globale que nous voulions. Nous nous arrêterons au prototype, mais nous prétendons toutefois concevoir un système applicable à plusieurs centaines de couleurs de billes. Nous ne pouvons donc pas nous permettre de faire ces tests manuellement.

[[Fichier:Boxplot bleu.png|right|650px]]

Pour automatiser cette étape, des billes d'une même couleur sont envoyées continuellement au capteur, de manière à avoir un nombre de données suffisant pour pouvoir nous baser sur des règles statistiquement fiables.

Ces données sont envoyées via le port série au PC et redirigées directement dans un fichier ''couleur''.csv <code>cat /dev/ttyACM0 > vert.csv</code> On a ainsi un fichier pour chaque bille contenant toutes les valeurs du capteur. Celles-ci étant envoyées au format adéquat, avec chaque donnée séparée par une '','' nous pouvons les traiter directement. Pour le faire efficacement, nous utilisons le langage et logiciel ''R'', dédié aux statistiques, afin de remettre en forme nos données et pouvoir obtenir des ''boxplots''. Nous pouvons donc déterminer les intervalles et les critères caractéristiques pour chaque bille en un coup d’œil.

Ci-contre par exemple, un exemple de l'utilisation des ''boxplots''. La bille verte, au milieu, présente un taux de bleu qui se différencie nettement des autres billes. Nous pourrons donc utiliser ce critère lors de l'évaluation de l'état du capteur en étant relativement sûr qu'un taux de bleu entre 500 et 600 correspondra à une bille verte. On remarque également l'absence de boîte pour la bille blanche, mais ce n'est pas un oubli. Nous avons remarqué que les valeurs du capteur dans le cas des billes blanches étaient nettement plus élevées que les autres billes : il sera facile de les différencier, alors que nous avons besoin de plus de précisons pour les autres intervalles.

Cette méthode est certes plus efficace qu'estimer vaguement en étudiant les différentes valeurs du capteur "manuellement", elle reste toutefois perfectible. Bien que nous ayons pris la peine d'effectuer au minimum une quinzaine de mesures, nous aurions pu en faire d'avantage afin d'avoir des estimations d'autant plus précises. De plus, nous restons encore dépendant des conditions extérieures : les mesures faites correspondent à une luminosité relativement constante, le programme pourrait ne pas reconnaître aussi efficacement les couleurs dans d'autres conditions. L'objectif d'appliquer notre projet à des échelles beaucoup plus importantes pourrait être mis à mal. Toutefois, cette méthode automatisant nos études statistiques est répétable efficacement dans n'importe quelles conditions. Il faudra uniquement refaire ces mesures, et éventuellement approfondir l'études des données avec un(e) statisticien(ne).

=Documents Rendus=

IMA4 2018/2019 P28

2019-03-27T17:20:43Z

Mmichel1 : /* Semaine 8 */

__TOC__
 

=Présentation générale=
;'' Projet :'' '''Afficheur d'images à billes''' :Le but de ce projet est de réaliser un nouveau format d'afficheur capable de concurrencer les systèmes préexistants. Il devra pouvoir afficher des images en continu grâce à des billes de couleurs.
'''''Etudiants:''''' Flora DZIEDZIC et Martin MICHEL

'''''Encadrants :''''' Messieurs Xavier Redon, Alexandre Boé et Thomas Vantroys

==Description==
Nous voyons souvent aujourd'hui des afficheurs composés de LED, que ce soit sur nos écrans de téléphone, pour afficher des publicités ou des informations dans des halls de gare par exemple. Contrairement aux idées répandues, même si de grands progrès ont été faits dans la gestion d'énergie, ces afficheurs à LED consomment beaucoup même s'ils sont utilisés pour des affichages semi-statiques.

Nous devrons partir de zéro afin de penser un tout nouveau système capable d'afficher une image en couleur et en continu. Pour réaliser un tel système, nous avons choisi de nous orienter vers un afficheur à billes. L'élément principal de notre projet sera l'écran d'affichage, jumelé à un système de tri et de stockage des billes.

==Objectifs==
Le but est que, lorsque l'image affichée est fixe, le système ne consomme pas d'énergie. En effet, le système d'affichage auquel nous sommes confrontés au quotidien nécessite d'être alimenté en permanence pour maintenir l'image à l'écran : sans cela, le panneau s'éteindrait.
 De plus, il faudrait que notre système puisse lui aussi afficher des images en plusieurs couleurs prédéfinies. Enfin, nous porterons évidemment une attention particulière au coût global de la structure. 

Nous travaillerons bien sûr à une échelle réduite : bien que nous cherchions à concurrencer des systèmes d'affichage de plusieurs mètres carrés, notre réalisation sera un prototype qui pourra être adapté à toute sorte d'utilisation. 
[[fichier:bille1.jpg|200px|thumb|Afficheur à bille de face]]
*Conception mécanique
Nous devons construire un système capable d'amener, d'afficher et de ranger des billes. Il nous faut donc concevoir : 
:la structure d'affichage
:le système de remontée
:le système de tri
:le système d'ouverture d'un réservoir
:l'acheminement de la bille vers l'écran

*Circuit électronique
Nous avons également besoin de connecter différents composants :
:une partie capteur pour évaluer la couleur de la bille et sélectionner le bon réservoir
:des moteurs pour actionner les différentes parties
[[fichier:bille3.jpg|150px|thumb|Afficheur à bille avec contour de la vis sans fin apparent]]
*Développement informatique
Afin de contrôler les actions mécaniques en prenant en compte les données (des capteurs par exemple) nous devons développer un programme permettant de :
:commander les moteurs en fonctions des mesures (voir capteurs)
:sélectionner les réservoirs en fonction des données reçues (image à afficher)
:définir la trame/format des données et de la transmission de celles-ci :
::soit les données sont envoyées ligne par ligne avec N octets pour les N colonnes
::soit toutes les données sont envoyées en une fois

L'alimentation du système pourrait s'adapter au type d'utilisation du projet : elle peut se faire via une alimentation filaire externe, pour les grandes installations de type affichage publicitaire, mais également via une batterie pour des applications portatives.

[[File:Schema_afficheur_bille.jpg|center|thumb|600px|Schéma afficheur à bille]]

=Analyse du projet=
==Positionnement par rapport à l'existant==
De nos jours, les LED font partie de notre quotidien. En effet, que ce soit pour certains types d'éclairage ou des afficheurs publicitaires intérieurs comme extérieurs, les LED sont omniprésentes.
On trouve également aujourd'hui des télévisions à LED. Cependant, celles-ci n'affichant pas d'images pseudo-statiques, nous ne les considérons pas comme un concurrent de notre projet.

==Analyse du premier concurrent==
Un grand fabricant de panneaux à LED est l'entreprise Winlight, basé à Hambach en France.

[[fichier:esprit.jpg|300px|thumb|right|Magasin recouvert de LED Winlight de couleurs]]

Leader en panneaux à LED Digital Media, Winlight propose des solutions d'affichage à LED.
Leur spécificité est de fabriquer des écrans géants à LED sur mesure.
De plus, depuis plus de 10 ans, Winlight fabrique également des croix de pharmacie avec des LED bleues, spécificité de leurs croix.

'''Avantages''' :
*Possibilité de faire de grands panneaux
*Attire l’œil des consommateurs
*Permet de faire des images non statiques

'''Inconvénients''' :
*Consommation énorme

==Analyse du second concurrent==

[[fichier:jcdecaux.jpg|300px|thumb|right|Afficheur JCDecaux]]

Dans le milieu publicitaire, nous trouvons également des affichages imprimés.
Le leader mondial d'afficheur publicitaire en papier se nomme JCDecaux.
Sur les abribus, dans la rue, sur les routes avec des panneaux déroulants, les panneaux publicitaires JCDecaux sont omniprésents.

'''Avantages''' :
*Différentes tailles de panneaux
*Permet de changer d'images régulièrement
*Supports multiples : les affiches peuvent être collées partout

'''Inconvénients''' :
*Consommation énorme
*La toile est fragile, potentiellement déchirable
*Les affiches sont réimprimées sans arrêt, ce qui coûte cher et n'est pas écologique

==Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé==
Xavier, employé chez Pubextra, entreprise d'affichage publicitaire, est chargé de trouver un nouveau moyen d'affichage peu onéreux. En effet, Catherine de la compta, a fait remonté au patron les dépenses astronomiques de l'entreprise pour la consommation des panneaux publicitaires à LED récemment installés par l'entreprise dans toute la France. Afin de ne pas réduire ses effectifs, le patron a demandé à Xavier de trouver un système permettant de moins consommer d'énergie, tout en gardant le même principe : afficher plusieurs images de marques différentes sur un même panneau, afin d'avoir plus de clients et donc, plus de revenus. Ne pouvant pas dépenser des sommes astronomiques, l'entreprise ne peut se permettre d'acheter de nouveaux panneaux hors de prix.

Après quelques recherches, Xavier tombe sur un site internet de vente de panneaux d'affichage à billes. Il s'agît d'un système automatique à base de billes permettant d'afficher des images. En fonction de l'image désirée, des billes de couleurs vont se placer à la place correspondante. Une fois que l'on désire afficher une nouvelle image, les billes présentes sont évacuées et la nouvelle image est affichée. Pas besoin de la présence d'un être humain, étant donné que les billes remontent dans le système automatiquement.
C'est exactement ce qu'il lui faut ! De plus, il y a possibilité de fabriquer n'importe quelle taille d'afficheur étant donné qu'ils sont fabriqués sur mesure.
Le système ayant très peu de composants électroniques, le prix reste peu onéreux. Quant à la consommation, une fois l'image affichée, cela ne consomme plus rien, étant donné que l'image est créée avec des billes. Si l'entreprise ne possède qu'un seul client sur un panneau d'affichage, l'image peut rester la même, ce qui ne consomme absolument rien.
Grâce à cette solution, Pubextra économisera des centaines d'euros par mois, ce qui lui vaudra bien une promotion. Utiliser ce système fera donc plaisir à Xavier, mais également à la planète !

==Réponse aux questions difficiles==
*'''Combien consomme un panneau à LED?'''
2018: « Un panneau avec une face numérique consomme 7 fois plus que le plus énergivore des mobiliers non numériques, et un panneau avec deux faces numériques consomme 13 fois plus »
La consommation d'un afficheur numérique 1 face (de 2m^2) serait de 12 565 kWh par an au lieu de 948 kWh pour les afficheurs publicitaires déroulants de la même taille.
La nouvelle question serait ainsi: à partir de quelle durée l'affichage d'une image via notre système est-il rentable par rapport à un afficheur à LED?

Nous ferons une première étude avec des billes en ''polyamide''. Dans des données de constructeur, on trouve que, pour 150 billes d'un centimètre de diamètre, nous avons un poids de 90g
En prenant par exemple V=0,01 m/s pour monter une masse de 0.9 kg, le poids à soulever est une force F=m.g soit F=0,09.9,81=0.8919 N.

Ensuite pour la puissance, nous avons P=F.V soit P=0,8919.0,01=0,008919 W.
Cela correspond à la puissance brute. Il faut ensuite tenir compte du rendement (réducteur...) que l'on peut dans une première approche estimer à 0,80. Cela va conduire à un moteur de 0.01W
On veut comparer avec un panneau de 2m2, soit un tableau de 20 000 billes. Il faudrait donc remonter 134 fois 150 billes, et ainsi consommer 0.01*134=1,34W.

Un panneau à LED consomme 12565kWh. Il faudrait changer l'image plusieurs dizaine de millions de fois pour qu'un afficheur à LED soit plus efficace.

Plusieurs types de matériaux sont utilisables. Pour amener une première quantification, nous nous baserons sur des billes en plastique, en ''polyamide'' qui présente des caractéristiques médianes.

*'''Afin d'économiser des couleurs de billes, serait-il possible de grouper plusieurs billes de différentes couleurs afin de créer d'autres teintes?'''
Chaque couleur peut être créée grâce à une combinaison de couleurs primaires : c'est ainsi que fonctionnent les pixels. En réglant l'intensité de ''Rouge'', ''Bleu'' et ''Vert'', il est possible de répondre à l'ensemble du spectre visible. Nous pourrions donc nous contenter de ces trois couleurs, en en stockant différentes intensités.

:On pourrait fixer 3 afficheurs (semblables à celui retenu) les uns derrières les autres et transparents entre chacun. Chaque afficheur est rempli de billes transparentes teintées. La superposition de 3 billes va créer une teinte particulière et donc permet d'utiliser moins de couleurs de billes. Cependant, le nombre de billes total serait bien plus important, puisqu'il faut pouvoir être capable d'afficher une "image" monochrome, et donc avoir les teintes de ''Rouge'', ''Bleu'' et ''Vert'' correspondantes, soit 3 fois la capacité initiale.

:En deuxième solution, on peut penser à des billes très petites. A chaque place, 3 billes de couleurs seraient présentes. Sur le même principe que les pixels, la couleurs des 3 billes forment, de loin, une autre couleur. Cependant, comme la première solution, cela implique un nombre plus important de billes. De plus, nous serions confrontés à de plus grandes contraintes de précisions : plus les billes sont petites, moins grande est la marge sur la taille des trous, cela augmenterait donc les coûts de fabrication.

=Préparation du projet=

==Cahier des charges==
Notre afficheur doit avoir une taille de 8x8 et doit pouvoir:
*Changer d'image sans intervention humaine
*Ne pas consommer (ou peu) lors de l'affichage d'une image
*Ne pas afficher deux fois de suite une image complète de la même couleur (afin de gérer le stock de billes)
*Recevoir les images voulues via liaison série

==Choix techniques : matériel et logiciel==
* 7 Moteurs:
**4 servomoteurs permettant de réaliser une liaison glissière FS90 (déjà en stock)
**1 servomoteur continu pour la vis de remontée FS90r (déjà en stock)
**2 moteurs pas à pas pour amener la bille à l'endroit exact (vis + tapis roulant) [https://www.gotronic.fr/art-moteur-28byj-48-5-22491.htm]
*2 Roulements à billes (ou système de fixation pour les vis sans fin : à confirmer après étude avec les vis sans fin)
* 70 billes en plastique par couleurs souhaitées [https://toutpourlejeu.com/fr/mini-balles-billes-pastiques/1046-boule-en-plastique-13-mm-diametre-bille-couleur-au-choix-0659436655720.html#/14-couleur-bleu]
* 1 capteur de couleur TCS34725 (En stock à Polytech)
* Planches de bois et plexiglas
* Arduino mega [https://www.gotronic.fr/art-carte-arduino-mega-2560-12421.htm]

==Liste des tâches à effectuer==
Afin d'arriver au résultat attendu, nous avons décidé de procédé étape par étape afin de vérifier la mécanique du système mais également la partie électronique. Pour cela, nous commencerons donc avec un système différent, qui ne trie pas la couleur des billes dans des réservoirs. Ici, nous ferons monter chaque bille une par une, afin d'identifier sa couleur. Si c'est la couleur souhaitée, on la positionne en haut de l'afficheur afin qu'elle tombe au bon endroit. Si la bille ne nous intéresse pas, elle change de direction et retombe à l'endroit où toutes les billes sont stockées. Pour réaliser ce système, nous devront réaliser plusieurs tâches:

'''Partie Mécanique'''
*Faire monter une bille grâce à la vis sans fin
*Séparer les billes souhaitées ou non
*Faire tomber les billes dans l'afficheur ligne par ligne
*Vider l'afficheur pour ensuite le remplir

'''Partie informatique/électronique'''
*Analyser une image afin de connaître les billes correspondantes
*Envoyer une image à notre système afin d'envoyer la position de chaque bille (La position des billes sera d'abord envoyée via liaison série, puis ensuite via SPI)
*Gérer les différents actionneurs du système
*Identifier la couleur de chaque bille afin que le capteur de couleur sache si la bille est bonne ou non

Une fois cette partie réalisée, notre afficheur fonctionnera correctement, en effet, une image pourra être affichée. Cependant, cela peut prendre beaucoup de temps si il y a beaucoup de couleurs à traiter ou si la taille de l'afficheur est grande. De ce fait, nous ajouterons des réservoirs correspondant à chaque couleur afin que le système vienne chercher directement la couleur qu'il souhaite.
Pour réaliser cela, nous réaliserons les tâches suivantes:

*Revoir totalement le système afin d'y intégrer les réservoirs
*Faire tomber les billes dans leur bon réservoir
*Récupérer une seule bille parmi les réservoirs afin qu'elle aille se positionner au bon endroit

En regroupant ces tâches et les tâches précédemment réalisées, nous devrions obtenir le système souhaité.

==Calendrier prévisionnel==

=Réalisation du Projet=
==Feuille d'heures==

{| class="wikitable" style="text-align: center;
!Tâche !! Prélude !! Heures S1 !! Heures S2 !! Heures S3 !! Heures S4 !! Heures S5 !! Heures S6 !! Heures S7 !! Heures S8 !! Heures S9 !! Heures S10
|-
| Analyse du projet
| 10h
| 4h
| 8h
|
|
| 1h
|
|
|
|
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| Montage/fabrication/ponçage
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|Programmation
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|Wiki
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==Prologue==

Notre projet est très concret et en plus de la conception électronique et informatique, nous avons voulu nous pencher le plus tôt possible sur la partie mécanique. En effet, tout repose sur la façon dont nous avons réfléchi et conçu le système : le nombre et le type de moteurs, combien de capteurs, les différentes parties du montage...

Pendant les premiers jours après l'élection du sujet, nous avons réfléchi individuellement notamment à plusieurs systèmes de remontée pour ensuite mettre en commun nos idées. Plusieurs montages ressortaient.
#Les billes sont remontées toutes en même temps avec un moulin placé à l'arrière de l'afficheur afin de les remonter vers les réservoirs.
#:Avantages : gain de temps en les remontant toutes en même temps
#:
#:Inconvénients : compliqué à mettre en place, à imprimer et mécanique complexe, besoin d'une précision assez importante
#On utilise une vis sans fin pour les remonter à la suite et les trier une par une.
#:Avantages : plans de construction pré-existants, adaptés à notre utilisation, mécanique après la remontée moins lourde que celle du moulin
#:
#:Inconvénients : besoin d'une précision assez importante pour guider les billes le long du chemin

Après nous être penchés un peu plus sur la conception, nous avons opté pour la vis sans fin. L'étape suivante était de facto l'étude sur ''OnShape'' de la création des vis sans fin et du panneau d'affichage, en fonction des tailles des billes. De ce fait, nous pourrons commencer les heures de projet avec un minimum de matériel à tester une fois les billes reçues. Nous aurons également les moteurs afin de tester notre programmation.

==Semaine 1==
A faire : rendre l'afficheur opérationnel, étude des moteurs, wiki
La première semaine a été décisive pour mettre au point l'avancée du projet et l'adapter aux billes reçues. Il est inefficace d'avancer sur toutes les parties en même temps : nous avons décidé d'établir plusieurs étapes d'avancée en précisant le cahier des charges précis pour la partie mécanique, celle de l'Arduino et du PC.
#regarder la couleur de la bille
#:placer le capteur au bon endroit
#:l'arduino doit traiter les valeurs du capteur et commander le moteur du

==Semaine 2==
Lors de cette semaine, nous nous sommes attaqués à plusieurs parties.

Tout d'abord, la partie mécanique. Nous avions déjà imprimé une vis sans fin avant de recevoir les billes afin de mieux imaginer notre système. Cette vis ne correspondant pas aux billes reçues, il nous a fallu redimensionner cette vis afin de la ré-imprimer. Maintenant que celle-ci est imprimée, il va falloir la poncer afin de limiter les frottements mais également la fixer sur un mécanisme permettant de faire remonter les billes correctement.Celles-ci étant très petites (9mm), la marge d'erreur pour la montée est limitée, il faudra donc être précis dans nos mesures. Pour la partie moteur, nous étions partis sur un moteur continu afin de faire tourner la vis sans fin. Nous avons finalement opté pour un servomoteur continu FS90r permettant ainsi de gérer facilement la rotation de la vis.

Suite à cela, nous nous sommes penchés sur la partie code. Grâce aux servomoteurs ainsi que le détecteur de couleur, nous sommes parvenu à détecter la couleur d'une bille, la comparer avec la bille voulue, si elle correspond, on l'évacue au bon endroit, si elle ne correspond pas, on l'évacue. L'idée ici est que, lorsque le système complet sera monté, nous n'aurons plus qu'à intégrer ce sous-système afin de diriger les billes souhaitées en haut de l'afficheur.
Pour débuter, nous nous concentrons sur les billes bleues, vertes et rouges. En effet, le capteur de couleur détermine les composantes rouges, vertes et bleues d'un objet. La distinction entre ces 3 couleurs est donc plus facile à implémenter. Les valeurs de couleurs reçues pour un même objet peuvent beaucoup varier d'un moment à l'autre. Établir des intervalles pour chaque composante de chaque couleur est donc très incertain et il est possible, que d'un moment à l'autre, 2 billes différentes se retrouvent dans le même intervalle, il va donc falloir travailler sur cet aspect, afin de pouvoir identifier facilement le jaune, le noir et le blanc.

==Semaine 3==
Cette semaine est une fois de plus dédiée à la '''construction'''. Après avoir modéliser les parties les plus importantes comme l'afficheur ou la vis sans fin, les avoir adaptées aux billes, nous avons commencé à nous pencher sur l'assemblage.

[[Fichier:Socle-bille.jpg|400 px|thumb|right|Socle de l'afficheur]]

'''Le socle'''

Afin d'être certain que tous les éléments soient stables et restent à une distance constante les uns des autres, tout le projet reposera sur un socle commun, qu'il a fallu dimensionner. Ce qui n'était pas faisable avant d'avoir les mesures exactes de l'afficheur et de la vis. Puisque tant que nous sommes dans cette première étape du système sans le tri par couleur, il doit également servir de réservoir à billes pour les billes : ce sera l'élément le plus volumineux. Il est impossible de l'imprimer.

*Nous avons d'abord penser à le fabriquer manuellement. A l'aide de carton, nous avons fait des premiers jets ce qui nous a permis de visualiser les dimensions, la place des moteurs, de l'afficheur, de la vis ...
*En travaillant au FabLab de l'école, nous avons pu être en contact avec des personnes extérieures à notre projet, qui nous ont suggéré l'idée d'utiliser la découpeuse laser, au lieu de le construire manuellement. En effet, cela sera bien plus précis tout en ayant l'avantage d'être plus rapide que l'impression 3D. Nous découperons donc une boite, à assembler, dont la face supérieure sera destinée à recevoir les différents composants. A l'intérieur, nous placerons la face de sorte qu'elle soit légèrement penchée et qu'ainsi les billes aillent naturellement vers la vis.

Le rectangle central correspondant à l'afficheur, à droite d'une ouverture pour le moteur ouvrant et fermant la trappe laissant tomber les billes. Il faudra approfondir par la suite la réflexion sur le système de fixation de la vis sans fin et de récupération des billes non-utilisées une fois en haut de la vis : si nous laissons une grande ouverture ou, le cas échéant, quelles dimensions donner aux ouvertures.

'''Le maintien de la vis'''

Afin de fixer notre vis sans fin, nous pensons utiliser un système de tiges, fixées en haut et en bas à des bases. En plaçant une pièce assez large entre le moteur et la vis, celle-ci pourra tourner stablement. De plus, nous la fixerons en hauteur à un roulement à bille : elle pourra ainsi effectuer sa rotation sans frottement tout en étant maintenue. De plus, nous utiliserons des tiges qui non seulement la maintiendront mais qui permettront également la remontée des billes.
Nous avons construit un prototype, ce qui nous a permis de valider cette option.
[[Fichier:Video-proto-tiges.mp4]]

Il reste à imprimer le reste des pièces modélisées, afin de voir quelles parties sont incomplètes.

Nous avons également étudié le '''code''' afin de voir comment traduire le code ''Arduino'' en langage, ce qui reste à approfondir, ainsi que la méthode à employer afin de récupérer les images : il faudra choisir entre une liaison directe série via le PC, une carte SD ...

==Semaine 4==
Lors de cette semaine, nous avons continué notre avancée sur la partie mécanique de notre projet, qui représente la plus grande partie et difficulté. Avec certaines pièces imprimées en 3D dans la semaine, nous avons pu avancer et modifier certains points.

*Tout d'abord, la partie '''vis sans fin'''. Les parties hautes et basses maintenant la vis étant imprimées, nous avons pu couper des tiges de la longueur de la vis afin de maintenir l'ensemble. Face aux problèmes d'impression sur la vis nous avons tout d'abord songé à la réimprimer, bien que nous n'étions pas sûrs du résultat. En nous renseignant sur les différents outils à notre disposition, nous avons préféré changer d'option et utiliser à la place un pistolet 3D afin de régulariser les imperfections. Nous avons ainsi gagné du temps et de la précision considérables. Cette étape est maintenant terminée : la vis sans fin est capable de remonter plusieurs billes simultanément. Le support de la vis permettant de la raccorder au servomoteur étant à présent fixé à la tige, il nous faut à présent tester la rotation en utilisant le moteur, ce qui sera faisable lorsque la vis aura son support dans lequel nous placerons le moteur.
*Ensuite, nous avons eu des problèmes avec l''''afficheur'''. La précision de l'imprimante 3D et l'épaisseur minimale que nous devons mettre provoquent des décalages ainsi que beaucoup de frottements lors de la chute des billes. Après diverses méthodes pour limiter les frottements (ponçage, ammoniaque), nous avons décidé de modifier l'afficheur et son fonctionnement. Avec les imprimantes que nous pouvons utiliser, il est impossible d'augmenter la taille de l'afficheur. Il faut donc diminuer provisoirement le nombre de colonnes ce qui nous permet d'avoir plus de marge : les colonnes sont légèrement plus larges, les billes devraient mieux passer. Nous allons essayer en utilisant des glissières avec des trous placées plus haut que prévu initialement pour que lorsqu'une bille arrive, elle tombe dans le premier trou puis que la seconde passe au dessus de la première et ainsi de suite.
Pour finir, nous avons imprimé le support du capteur de couleur, les dimensions convenant parfaitement.

==Semaine 5==
Cette semaine, nous pouvons enfin tester les dernières pièces :
*l'afficheur est imprimé, avec un nombre de colonnes réduit. A présent, les billes glissent sans problème. Puisque il est évidemment destiné à être placé verticalement, nous découpons une plaque de plexiglas que nous fixerons à l'avant
*Nous concevons et découpons un système de crémaillère pour nos glissières permettant de faire tomber ou non les billes. Un engrenage est fixé directement sur un moteur et permet le décalage de la planche.

Les différentes pièces sont maintenant conçues, imprimées et testées séparément. Nous pouvons donc passer une étape : monter les pièces sur un même support. Le support final est prévu en bois puisque nous avons accès à une découpeuse laser, plus rapide que l'impression 3D, qui nous fournira des supports bien nivelés. Toutefois, pour assurer sa conception, nous passons par un prototype en carton, qui nous permet notamment d'étudier l'inclinaison nécessaire des différentes pièces afin de faire rouler les billes tout en contrôlant leur vitesse, notamment celle des crémaillères. Nous commençons par fixer l'afficheur à une hauteur qui prend en compte les pentes nécessaires, en bas pour amener les billes jusqu'à la vis sans fin et en haut pour leur faire faire le chemin inverse. Puis nous plaçons la vis sans fin, le capteur et les liaisons entre les pièces en conséquence. Cela nous a permis de voir qu'une fois encore la taille de nos éléments était parfois trop juste. Par exemple, au niveau du capteur de couleur, une fois le moteur placé dans son encoche, la bille n'a plus la place de passer. Nous avons donc du le réimprimer.

En premier prototype, nous concevons le réservoir sous l'afficheur avec du carton. Pour récupérer les billes lors des tests du placement de l'afficheur, cela suffit, mais nous réalisons vite que cette matière est trop malléable, il faudra dès la semaine prochaine faire ce réservoir en bois, a minima, afin d'avoir une inclinaison convenable. Ce sera également l'occasion de finir la fixation de toutes les pièces.

==Semaine 6==

Deux aspects du projet peuvent être avancés cette semaine : la programmation et la fin du montage.

Bien que nous ayons fait nos tests via l' ''IDE Arduino'', il serait plus rigoureux de le faire en langage C. L'essentiel du programme doit être le contrôle des moteurs grâce à la lecture des données du capteur. Si l'algorithme sera le même entre l' ''IDE Arduino'' et le langage C, nous ne pouvons utiliser les mêmes fonctions de lecture et d'écriture. Après avoir pris conscience que le langage arduino se traduit notamment en ''C++'' et pensé à la possibilité d'utiliser ce langage, il nous a été fourni une archive dans le bon langage, qu'il sera sûrement plus simple d'utiliser.

Deuxièmement, nous pouvons enfin fixer toutes les pièces, les unes avec les autres, sur le support. ce support en carton n'est pour le moment qu'un prototype, afin de facilement pouvoir modifier les pièces, dimensions, etc... Nous avons pour objectif de changer les pièces en cartons pour du bois. Les billes étant très petites, nous avons besoin de précision. Un léger décalage entre 2 pièces peut bloquer notre système. Nous avons donc passé une bonne partie de notre temps à monter le système.

Concernant la partie électronique, nous avons effectuer des tests avec les servomoteurs. Ces servomoteurs consommant beaucoup de courant, l'alimentation de l'arduino ne suffit donc pas. Les servo ne supportant pas des tensions supérieures à 6V, la pile 9V que nous possédons ne convient pas. Nous avons donc emprunté un prise secteur 5V afin d'effectuer les tests la semaine prochaine. Le code étant "prêt" à être téléversé sur notre système, il ne manque plus qu'à gérer ce problème d'alimentation et à installer les moteurs afin de réaliser les premiers tests sur notre système complet.

[[Fichier:Afficheur prototype p28.jpg|300px]]

==Semaine 7==
[[Fichier:Fixation_moteur_vis_P28.jpg|right|150px|thumb|Moteur vis sans fin]][[Fichier:Montage bois.jpg|right|300px|thumb|Prototype bois]]
Le premier prototype nous ayant permis de vérifier la concordance de nos différentes pièces, nous décidons de passer rapidement à des matières plus solides : nous remplaçons le carton par du bois. Nous n'avons plus besoin de la souplesse du carton puisque les ajustements sont faits, tandis que le bois nous apporte rigidité et stabilité. Malgré notre préparation sur le prototype en carton, passer au bois nous prend un certain temps. Il faudra refaire un système d'encoches pour maintenir le tout verticalement.

Après avoir marqué les emplacements de chaque composant, nous devons percer des trous et découper une encoche pour faire passer les différents câbles.

Ensuite, si la plupart des moteurs peuvent être fixés directement sur le support, ce n'est pas le cas de celui de la vis d'Archimède qui doit être aligné avec l'axe de rotation. Coller le moteur à un support impliquerait une précision trop importante et de l'hyperstatisme inutile, nous avons plutôt décidé de le faire reposer sur deux cales. Ainsi nous gardons un certain degré de mobilité tout en restant en contact avec la vis.

Nous avons enfin pu tester notre montage complet, en demandant à l'Arduino des lignes ''RBVVBR''. Un test a été effectué en amenant une bille rouge alors que la couleur attendue était bleu : on voit que la bille est rejetée, puis que le système reprend son cours normal. Lorsque le nombre de billes voulu pour compléter une ligne est atteint, le moteur décale la crémaillière : les billes tombent dans leurs emplacements. Cependant, nous avons été confrontés à quelques problèmes de précision du capteur : la couleur bleue n'était pas bien détectée. Pour l'instant, nous réglons le problème en augmentant la luminosité du milieu (à long terme nous pourrons par exemple placer une LED en plus). Nous pourrons également essayer d'améliorer nos intervalles de détection dans le code.

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==Semaine 8==
Lors de semaine,plusieurs points ont été travaillés.
*Tout d'abord, nous avions un problème au niveau de certains servomoteurs, lorsqu'une action leur était demandé, la précision au niveau de l'angle n'était pas toujours respectée. De plus, il arrivait que lorsqu'un servomoteur fonctionnait, la LED du capteur de couleur se coupait pour ensuite se rallumer. Nous observions également des fluctuations pendant les rotations des moteurs. Après discussion avec un enseignant, nous avons tout d'abord changé les pins de certains servomoteurs. Le capteur de couleur utilisant le protocole I2C, il est possible que les pins 9 et 10 (pins PWM) soient sollicités. Nous avons donc changé ces pins, en observant une légère amélioration. Cependant, le problème persistait. Nous avons alors changé l'alimentation de notre système qui était jusqu'alors uniquement alimenté via le PC. De ce fait, nous avons essayé de brancher une prise secteur variable que nous avons réglée à plus de 7V. L'arduino se gère ainsi de convertir la tension en 5V afin de ne pas dépasser les 6V max supportés par les servomoteurs. Ceci permet une nette amélioration de notre problème.
*Ensuite, nous avons travaillé sur la programmation. La semaine précédente, nous avions un programme qui permettait de rentrer les billes voulues successivement directement via le port série. Le capteur regarde la couleur, si la couleur reçue indique qu'il n'y a pas de bille, la vis sans fin se met à tourner afin de faire monter des billes. Ensuite, il regarde si la bille reçue correspond à la couleur demandée dans le port série pour la placer en haut de l'afficheur. Sinon le cas échéant elle est évacuée. Ce code fonctionnait correctement. Cette semaine, nous avons décidé de nous intéresser à une méthode qui nous permettrait de ne plus être branché au PC. Pour cela, nous avons repris le code précédent sauf qu'une chaîne de caractères est pré-enregistrée, correspondant au dessin voulu. Une fois le programme réussi et que nous sommes parvenus à afficher l'image voulue, nous avons créé un second motif de sorte que, lorsque le premier motif est affiché, celui-ci reste pendant 10 secondes avant d'être évacué. Le second motif se met alors en route.
Nous n'avons pas pu tester le changement d'image car nous avons eu des problèmes au niveau du capteur de couleurs. En effet, les billes souhaitées n'étaient plus reconnues car les données reçues ne correspondaient plus aux intervalles définis. Pour remédier à cela, nous avons décidé de refaire nos intervalles avec une méthode plus théorique.

==Semaine 9==
''Affinage des réglages''

*En étudiant les données récupérées chaque bille, nous avons conçu des intervalles permettant à notre programme d'estimer à coup sûr si la couleur de la bille correspond bien à celle voulue. Nous les affinons après quelques vérifications empiriques.
*Maintenant que nous perdons moins de temps à cause d'erreur de sélection, nous pouvons affiner le tempo du système. Il faut synchroniser les différents délais des pièces afin d'aller le plus vite possible tout en évitant des interférences entre les étapes : si la vis redémarre trop tôt après qu'une bille soit évacuée de sous le capteur, la bille suivante risque de pouvoir passer en même temps que la première avant même d'être évaluée. Si elles sont éjectées, cela retarde juste le processus, mais si la première bille était de la couleur voulue, la suivante tombera avec elle dans l'afficheur sans que le système ne s'en rende compte.
*Enfin, comme tout au long de ce projet, nous consacrons une partie de notre séance aux réglages physiques. Nous imprimons une pièce afin de remplacer la partie cartonnée qui permettait aux billes de sortir au sommet de la vis sans fin. De plus nous avons également imprimé un réservoir qui stockera les billes. Grâce à une pente descendant en continu jusqu'au pied de la vis, nous déplaçons les billes jusqu'à un "sas" pour les monter une à la fois.

==Semaine 10==

=Annexe=

Tout au long du projet, nous avons été dépendants du bon fonctionnement du capteur de couleur. En fonction des conditions extérieures, les valeurs pour une même couleur de bille fluctuent. Elles oscillent généralement plus ou moins autour d'une valeur et toutes ne sont pas significatives : les taux de ''rouge'' pour les billes noires et bleues sont évidemment sensiblement les mêmes. Afin de commencer nos tests mécaniques au plus tôt, nous avons manuellement relevé les valeurs en passant les billes une à une sous le capteur et en estimant nous-mêmes les données significatives. Toutefois, ce processus est long et donc imprécis. Nous avons été confrontés à des problèmes de fonctionnement uniquement liés aux valeurs envoyées par le capteur : nos intervalles de reconnaissance pour les billes étaient trop imprécis il fallait donc reprendre fastidieusement les mesures. Même si cette méthode était suffisante pour les débuts de notre projet, nous nous sommes projetés dans l'utilisation globale que nous voulions. Nous nous arrêterons au prototype, mais nous prétendons toutefois concevoir un système applicable à plusieurs centaines de couleurs de billes. Nous ne pouvons donc pas nous permettre de faire ces tests manuellement.

[[Fichier:Boxplot bleu.png|right|650px]]

Pour automatiser cette étape, des billes d'une même couleur sont envoyées continuellement au capteur, de manière à avoir un nombre de données suffisant pour pouvoir nous baser sur des règles statistiquement fiables.

Ces données sont envoyées via le port série au PC et redirigées directement dans un fichier ''couleur''.csv <code>cat /dev/ttyACM0 > vert.csv</code> On a ainsi un fichier pour chaque bille contenant toutes les valeurs du capteur. Celles-ci étant envoyées au format adéquat, avec chaque donnée séparée par une '','' nous pouvons les traiter directement. Pour le faire efficacement, nous utilisons le langage et logiciel ''R'', dédié aux statistiques, afin de remettre en forme nos données et pouvoir obtenir des ''boxplots''. Nous pouvons donc déterminer les intervalles et les critères caractéristiques pour chaque bille en un coup d’œil.

Ci-contre par exemple, un exemple de l'utilisation des ''boxplots''. La bille verte, au milieu, présente un taux de bleu qui se différencie nettement des autres billes. Nous pourrons donc utiliser ce critère lors de l'évaluation de l'état du capteur en étant relativement sûr qu'un taux de bleu entre 500 et 600 correspondra à une bille verte. On remarque également l'absence de boîte pour la bille blanche, mais ce n'est pas un oubli. Nous avons remarqué que les valeurs du capteur dans le cas des billes blanches étaient nettement plus élevées que les autres billes : il sera facile de les différencier, alors que nous avons besoin de plus de précisons pour les autres intervalles.

Cette méthode est certes plus efficace qu'estimer vaguement en étudiant les différentes valeurs du capteur "manuellement", elle reste toutefois perfectible. Bien que nous ayons pris la peine d'effectuer au minimum une quinzaine de mesures, nous aurions pu en faire d'avantage afin d'avoir des estimations d'autant plus précises. De plus, nous restons encore dépendant des conditions extérieures : les mesures faites correspondent à une luminosité relativement constante, le programme pourrait ne pas reconnaître aussi efficacement les couleurs dans d'autres conditions. L'objectif d'appliquer notre projet à des échelles beaucoup plus importantes pourrait être mis à mal. Toutefois, cette méthode automatisant nos études statistiques est répétable efficacement dans n'importe quelles conditions. Il faudra uniquement refaire ces mesures, et éventuellement approfondir l'études des données avec un(e) statisticien(ne).

=Documents Rendus=

IMA4 2018/2019 P28

2019-03-27T17:20:27Z

Mmichel1 : /* Réalisation du Projet */

__TOC__
 

=Présentation générale=
;'' Projet :'' '''Afficheur d'images à billes''' :Le but de ce projet est de réaliser un nouveau format d'afficheur capable de concurrencer les systèmes préexistants. Il devra pouvoir afficher des images en continu grâce à des billes de couleurs.
'''''Etudiants:''''' Flora DZIEDZIC et Martin MICHEL

'''''Encadrants :''''' Messieurs Xavier Redon, Alexandre Boé et Thomas Vantroys

==Description==
Nous voyons souvent aujourd'hui des afficheurs composés de LED, que ce soit sur nos écrans de téléphone, pour afficher des publicités ou des informations dans des halls de gare par exemple. Contrairement aux idées répandues, même si de grands progrès ont été faits dans la gestion d'énergie, ces afficheurs à LED consomment beaucoup même s'ils sont utilisés pour des affichages semi-statiques.

Nous devrons partir de zéro afin de penser un tout nouveau système capable d'afficher une image en couleur et en continu. Pour réaliser un tel système, nous avons choisi de nous orienter vers un afficheur à billes. L'élément principal de notre projet sera l'écran d'affichage, jumelé à un système de tri et de stockage des billes.

==Objectifs==
Le but est que, lorsque l'image affichée est fixe, le système ne consomme pas d'énergie. En effet, le système d'affichage auquel nous sommes confrontés au quotidien nécessite d'être alimenté en permanence pour maintenir l'image à l'écran : sans cela, le panneau s'éteindrait.
 De plus, il faudrait que notre système puisse lui aussi afficher des images en plusieurs couleurs prédéfinies. Enfin, nous porterons évidemment une attention particulière au coût global de la structure. 

Nous travaillerons bien sûr à une échelle réduite : bien que nous cherchions à concurrencer des systèmes d'affichage de plusieurs mètres carrés, notre réalisation sera un prototype qui pourra être adapté à toute sorte d'utilisation. 
[[fichier:bille1.jpg|200px|thumb|Afficheur à bille de face]]
*Conception mécanique
Nous devons construire un système capable d'amener, d'afficher et de ranger des billes. Il nous faut donc concevoir : 
:la structure d'affichage
:le système de remontée
:le système de tri
:le système d'ouverture d'un réservoir
:l'acheminement de la bille vers l'écran

*Circuit électronique
Nous avons également besoin de connecter différents composants :
:une partie capteur pour évaluer la couleur de la bille et sélectionner le bon réservoir
:des moteurs pour actionner les différentes parties
[[fichier:bille3.jpg|150px|thumb|Afficheur à bille avec contour de la vis sans fin apparent]]
*Développement informatique
Afin de contrôler les actions mécaniques en prenant en compte les données (des capteurs par exemple) nous devons développer un programme permettant de :
:commander les moteurs en fonctions des mesures (voir capteurs)
:sélectionner les réservoirs en fonction des données reçues (image à afficher)
:définir la trame/format des données et de la transmission de celles-ci :
::soit les données sont envoyées ligne par ligne avec N octets pour les N colonnes
::soit toutes les données sont envoyées en une fois

L'alimentation du système pourrait s'adapter au type d'utilisation du projet : elle peut se faire via une alimentation filaire externe, pour les grandes installations de type affichage publicitaire, mais également via une batterie pour des applications portatives.

[[File:Schema_afficheur_bille.jpg|center|thumb|600px|Schéma afficheur à bille]]

=Analyse du projet=
==Positionnement par rapport à l'existant==
De nos jours, les LED font partie de notre quotidien. En effet, que ce soit pour certains types d'éclairage ou des afficheurs publicitaires intérieurs comme extérieurs, les LED sont omniprésentes.
On trouve également aujourd'hui des télévisions à LED. Cependant, celles-ci n'affichant pas d'images pseudo-statiques, nous ne les considérons pas comme un concurrent de notre projet.

==Analyse du premier concurrent==
Un grand fabricant de panneaux à LED est l'entreprise Winlight, basé à Hambach en France.

[[fichier:esprit.jpg|300px|thumb|right|Magasin recouvert de LED Winlight de couleurs]]

Leader en panneaux à LED Digital Media, Winlight propose des solutions d'affichage à LED.
Leur spécificité est de fabriquer des écrans géants à LED sur mesure.
De plus, depuis plus de 10 ans, Winlight fabrique également des croix de pharmacie avec des LED bleues, spécificité de leurs croix.

'''Avantages''' :
*Possibilité de faire de grands panneaux
*Attire l’œil des consommateurs
*Permet de faire des images non statiques

'''Inconvénients''' :
*Consommation énorme

==Analyse du second concurrent==

[[fichier:jcdecaux.jpg|300px|thumb|right|Afficheur JCDecaux]]

Dans le milieu publicitaire, nous trouvons également des affichages imprimés.
Le leader mondial d'afficheur publicitaire en papier se nomme JCDecaux.
Sur les abribus, dans la rue, sur les routes avec des panneaux déroulants, les panneaux publicitaires JCDecaux sont omniprésents.

'''Avantages''' :
*Différentes tailles de panneaux
*Permet de changer d'images régulièrement
*Supports multiples : les affiches peuvent être collées partout

'''Inconvénients''' :
*Consommation énorme
*La toile est fragile, potentiellement déchirable
*Les affiches sont réimprimées sans arrêt, ce qui coûte cher et n'est pas écologique

==Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé==
Xavier, employé chez Pubextra, entreprise d'affichage publicitaire, est chargé de trouver un nouveau moyen d'affichage peu onéreux. En effet, Catherine de la compta, a fait remonté au patron les dépenses astronomiques de l'entreprise pour la consommation des panneaux publicitaires à LED récemment installés par l'entreprise dans toute la France. Afin de ne pas réduire ses effectifs, le patron a demandé à Xavier de trouver un système permettant de moins consommer d'énergie, tout en gardant le même principe : afficher plusieurs images de marques différentes sur un même panneau, afin d'avoir plus de clients et donc, plus de revenus. Ne pouvant pas dépenser des sommes astronomiques, l'entreprise ne peut se permettre d'acheter de nouveaux panneaux hors de prix.

Après quelques recherches, Xavier tombe sur un site internet de vente de panneaux d'affichage à billes. Il s'agît d'un système automatique à base de billes permettant d'afficher des images. En fonction de l'image désirée, des billes de couleurs vont se placer à la place correspondante. Une fois que l'on désire afficher une nouvelle image, les billes présentes sont évacuées et la nouvelle image est affichée. Pas besoin de la présence d'un être humain, étant donné que les billes remontent dans le système automatiquement.
C'est exactement ce qu'il lui faut ! De plus, il y a possibilité de fabriquer n'importe quelle taille d'afficheur étant donné qu'ils sont fabriqués sur mesure.
Le système ayant très peu de composants électroniques, le prix reste peu onéreux. Quant à la consommation, une fois l'image affichée, cela ne consomme plus rien, étant donné que l'image est créée avec des billes. Si l'entreprise ne possède qu'un seul client sur un panneau d'affichage, l'image peut rester la même, ce qui ne consomme absolument rien.
Grâce à cette solution, Pubextra économisera des centaines d'euros par mois, ce qui lui vaudra bien une promotion. Utiliser ce système fera donc plaisir à Xavier, mais également à la planète !

==Réponse aux questions difficiles==
*'''Combien consomme un panneau à LED?'''
2018: « Un panneau avec une face numérique consomme 7 fois plus que le plus énergivore des mobiliers non numériques, et un panneau avec deux faces numériques consomme 13 fois plus »
La consommation d'un afficheur numérique 1 face (de 2m^2) serait de 12 565 kWh par an au lieu de 948 kWh pour les afficheurs publicitaires déroulants de la même taille.
La nouvelle question serait ainsi: à partir de quelle durée l'affichage d'une image via notre système est-il rentable par rapport à un afficheur à LED?

Nous ferons une première étude avec des billes en ''polyamide''. Dans des données de constructeur, on trouve que, pour 150 billes d'un centimètre de diamètre, nous avons un poids de 90g
En prenant par exemple V=0,01 m/s pour monter une masse de 0.9 kg, le poids à soulever est une force F=m.g soit F=0,09.9,81=0.8919 N.

Ensuite pour la puissance, nous avons P=F.V soit P=0,8919.0,01=0,008919 W.
Cela correspond à la puissance brute. Il faut ensuite tenir compte du rendement (réducteur...) que l'on peut dans une première approche estimer à 0,80. Cela va conduire à un moteur de 0.01W
On veut comparer avec un panneau de 2m2, soit un tableau de 20 000 billes. Il faudrait donc remonter 134 fois 150 billes, et ainsi consommer 0.01*134=1,34W.

Un panneau à LED consomme 12565kWh. Il faudrait changer l'image plusieurs dizaine de millions de fois pour qu'un afficheur à LED soit plus efficace.

Plusieurs types de matériaux sont utilisables. Pour amener une première quantification, nous nous baserons sur des billes en plastique, en ''polyamide'' qui présente des caractéristiques médianes.

*'''Afin d'économiser des couleurs de billes, serait-il possible de grouper plusieurs billes de différentes couleurs afin de créer d'autres teintes?'''
Chaque couleur peut être créée grâce à une combinaison de couleurs primaires : c'est ainsi que fonctionnent les pixels. En réglant l'intensité de ''Rouge'', ''Bleu'' et ''Vert'', il est possible de répondre à l'ensemble du spectre visible. Nous pourrions donc nous contenter de ces trois couleurs, en en stockant différentes intensités.

:On pourrait fixer 3 afficheurs (semblables à celui retenu) les uns derrières les autres et transparents entre chacun. Chaque afficheur est rempli de billes transparentes teintées. La superposition de 3 billes va créer une teinte particulière et donc permet d'utiliser moins de couleurs de billes. Cependant, le nombre de billes total serait bien plus important, puisqu'il faut pouvoir être capable d'afficher une "image" monochrome, et donc avoir les teintes de ''Rouge'', ''Bleu'' et ''Vert'' correspondantes, soit 3 fois la capacité initiale.

:En deuxième solution, on peut penser à des billes très petites. A chaque place, 3 billes de couleurs seraient présentes. Sur le même principe que les pixels, la couleurs des 3 billes forment, de loin, une autre couleur. Cependant, comme la première solution, cela implique un nombre plus important de billes. De plus, nous serions confrontés à de plus grandes contraintes de précisions : plus les billes sont petites, moins grande est la marge sur la taille des trous, cela augmenterait donc les coûts de fabrication.

=Préparation du projet=

==Cahier des charges==
Notre afficheur doit avoir une taille de 8x8 et doit pouvoir:
*Changer d'image sans intervention humaine
*Ne pas consommer (ou peu) lors de l'affichage d'une image
*Ne pas afficher deux fois de suite une image complète de la même couleur (afin de gérer le stock de billes)
*Recevoir les images voulues via liaison série

==Choix techniques : matériel et logiciel==
* 7 Moteurs:
**4 servomoteurs permettant de réaliser une liaison glissière FS90 (déjà en stock)
**1 servomoteur continu pour la vis de remontée FS90r (déjà en stock)
**2 moteurs pas à pas pour amener la bille à l'endroit exact (vis + tapis roulant) [https://www.gotronic.fr/art-moteur-28byj-48-5-22491.htm]
*2 Roulements à billes (ou système de fixation pour les vis sans fin : à confirmer après étude avec les vis sans fin)
* 70 billes en plastique par couleurs souhaitées [https://toutpourlejeu.com/fr/mini-balles-billes-pastiques/1046-boule-en-plastique-13-mm-diametre-bille-couleur-au-choix-0659436655720.html#/14-couleur-bleu]
* 1 capteur de couleur TCS34725 (En stock à Polytech)
* Planches de bois et plexiglas
* Arduino mega [https://www.gotronic.fr/art-carte-arduino-mega-2560-12421.htm]

==Liste des tâches à effectuer==
Afin d'arriver au résultat attendu, nous avons décidé de procédé étape par étape afin de vérifier la mécanique du système mais également la partie électronique. Pour cela, nous commencerons donc avec un système différent, qui ne trie pas la couleur des billes dans des réservoirs. Ici, nous ferons monter chaque bille une par une, afin d'identifier sa couleur. Si c'est la couleur souhaitée, on la positionne en haut de l'afficheur afin qu'elle tombe au bon endroit. Si la bille ne nous intéresse pas, elle change de direction et retombe à l'endroit où toutes les billes sont stockées. Pour réaliser ce système, nous devront réaliser plusieurs tâches:

'''Partie Mécanique'''
*Faire monter une bille grâce à la vis sans fin
*Séparer les billes souhaitées ou non
*Faire tomber les billes dans l'afficheur ligne par ligne
*Vider l'afficheur pour ensuite le remplir

'''Partie informatique/électronique'''
*Analyser une image afin de connaître les billes correspondantes
*Envoyer une image à notre système afin d'envoyer la position de chaque bille (La position des billes sera d'abord envoyée via liaison série, puis ensuite via SPI)
*Gérer les différents actionneurs du système
*Identifier la couleur de chaque bille afin que le capteur de couleur sache si la bille est bonne ou non

Une fois cette partie réalisée, notre afficheur fonctionnera correctement, en effet, une image pourra être affichée. Cependant, cela peut prendre beaucoup de temps si il y a beaucoup de couleurs à traiter ou si la taille de l'afficheur est grande. De ce fait, nous ajouterons des réservoirs correspondant à chaque couleur afin que le système vienne chercher directement la couleur qu'il souhaite.
Pour réaliser cela, nous réaliserons les tâches suivantes:

*Revoir totalement le système afin d'y intégrer les réservoirs
*Faire tomber les billes dans leur bon réservoir
*Récupérer une seule bille parmi les réservoirs afin qu'elle aille se positionner au bon endroit

En regroupant ces tâches et les tâches précédemment réalisées, nous devrions obtenir le système souhaité.

==Calendrier prévisionnel==

=Réalisation du Projet=
==Feuille d'heures==

{| class="wikitable" style="text-align: center;
!Tâche !! Prélude !! Heures S1 !! Heures S2 !! Heures S3 !! Heures S4 !! Heures S5 !! Heures S6 !! Heures S7 !! Heures S8 !! Heures S9 !! Heures S10
|-
| Analyse du projet
| 10h
| 4h
| 8h
|
|
| 1h
|
|
|
|
|
|- 
|Recherche
|2h
|2h (Découpage du projet)
| 1h
|
| 1h
|
|
|
| 1h
|
|
|- 
| Montage/fabrication/ponçage
| 2h
| 2h
| 3h
| 4h/5h
| 2h (lundi) + 2*4h
| 1h
| 6h
| 6h
| 3h
| 4h
| 1h
|- 
|Programmation
|0h
| 1h
|3h
|1h
|
|
| 1h
| 1h
| 5h
| 2h
|
|- 
|Wiki
| 3h
| 2h
| 1h
| 3h
| 2h
| 1h
|
|
| 2h
| 1h
| 1h
|}

==Prologue==

Notre projet est très concret et en plus de la conception électronique et informatique, nous avons voulu nous pencher le plus tôt possible sur la partie mécanique. En effet, tout repose sur la façon dont nous avons réfléchi et conçu le système : le nombre et le type de moteurs, combien de capteurs, les différentes parties du montage...

Pendant les premiers jours après l'élection du sujet, nous avons réfléchi individuellement notamment à plusieurs systèmes de remontée pour ensuite mettre en commun nos idées. Plusieurs montages ressortaient.
#Les billes sont remontées toutes en même temps avec un moulin placé à l'arrière de l'afficheur afin de les remonter vers les réservoirs.
#:Avantages : gain de temps en les remontant toutes en même temps
#:
#:Inconvénients : compliqué à mettre en place, à imprimer et mécanique complexe, besoin d'une précision assez importante
#On utilise une vis sans fin pour les remonter à la suite et les trier une par une.
#:Avantages : plans de construction pré-existants, adaptés à notre utilisation, mécanique après la remontée moins lourde que celle du moulin
#:
#:Inconvénients : besoin d'une précision assez importante pour guider les billes le long du chemin

Après nous être penchés un peu plus sur la conception, nous avons opté pour la vis sans fin. L'étape suivante était de facto l'étude sur ''OnShape'' de la création des vis sans fin et du panneau d'affichage, en fonction des tailles des billes. De ce fait, nous pourrons commencer les heures de projet avec un minimum de matériel à tester une fois les billes reçues. Nous aurons également les moteurs afin de tester notre programmation.

==Semaine 1==
A faire : rendre l'afficheur opérationnel, étude des moteurs, wiki
La première semaine a été décisive pour mettre au point l'avancée du projet et l'adapter aux billes reçues. Il est inefficace d'avancer sur toutes les parties en même temps : nous avons décidé d'établir plusieurs étapes d'avancée en précisant le cahier des charges précis pour la partie mécanique, celle de l'Arduino et du PC.
#regarder la couleur de la bille
#:placer le capteur au bon endroit
#:l'arduino doit traiter les valeurs du capteur et commander le moteur du

==Semaine 2==
Lors de cette semaine, nous nous sommes attaqués à plusieurs parties.

Tout d'abord, la partie mécanique. Nous avions déjà imprimé une vis sans fin avant de recevoir les billes afin de mieux imaginer notre système. Cette vis ne correspondant pas aux billes reçues, il nous a fallu redimensionner cette vis afin de la ré-imprimer. Maintenant que celle-ci est imprimée, il va falloir la poncer afin de limiter les frottements mais également la fixer sur un mécanisme permettant de faire remonter les billes correctement.Celles-ci étant très petites (9mm), la marge d'erreur pour la montée est limitée, il faudra donc être précis dans nos mesures. Pour la partie moteur, nous étions partis sur un moteur continu afin de faire tourner la vis sans fin. Nous avons finalement opté pour un servomoteur continu FS90r permettant ainsi de gérer facilement la rotation de la vis.

Suite à cela, nous nous sommes penchés sur la partie code. Grâce aux servomoteurs ainsi que le détecteur de couleur, nous sommes parvenu à détecter la couleur d'une bille, la comparer avec la bille voulue, si elle correspond, on l'évacue au bon endroit, si elle ne correspond pas, on l'évacue. L'idée ici est que, lorsque le système complet sera monté, nous n'aurons plus qu'à intégrer ce sous-système afin de diriger les billes souhaitées en haut de l'afficheur.
Pour débuter, nous nous concentrons sur les billes bleues, vertes et rouges. En effet, le capteur de couleur détermine les composantes rouges, vertes et bleues d'un objet. La distinction entre ces 3 couleurs est donc plus facile à implémenter. Les valeurs de couleurs reçues pour un même objet peuvent beaucoup varier d'un moment à l'autre. Établir des intervalles pour chaque composante de chaque couleur est donc très incertain et il est possible, que d'un moment à l'autre, 2 billes différentes se retrouvent dans le même intervalle, il va donc falloir travailler sur cet aspect, afin de pouvoir identifier facilement le jaune, le noir et le blanc.

==Semaine 3==
Cette semaine est une fois de plus dédiée à la '''construction'''. Après avoir modéliser les parties les plus importantes comme l'afficheur ou la vis sans fin, les avoir adaptées aux billes, nous avons commencé à nous pencher sur l'assemblage.

[[Fichier:Socle-bille.jpg|400 px|thumb|right|Socle de l'afficheur]]

'''Le socle'''

Afin d'être certain que tous les éléments soient stables et restent à une distance constante les uns des autres, tout le projet reposera sur un socle commun, qu'il a fallu dimensionner. Ce qui n'était pas faisable avant d'avoir les mesures exactes de l'afficheur et de la vis. Puisque tant que nous sommes dans cette première étape du système sans le tri par couleur, il doit également servir de réservoir à billes pour les billes : ce sera l'élément le plus volumineux. Il est impossible de l'imprimer.

*Nous avons d'abord penser à le fabriquer manuellement. A l'aide de carton, nous avons fait des premiers jets ce qui nous a permis de visualiser les dimensions, la place des moteurs, de l'afficheur, de la vis ...
*En travaillant au FabLab de l'école, nous avons pu être en contact avec des personnes extérieures à notre projet, qui nous ont suggéré l'idée d'utiliser la découpeuse laser, au lieu de le construire manuellement. En effet, cela sera bien plus précis tout en ayant l'avantage d'être plus rapide que l'impression 3D. Nous découperons donc une boite, à assembler, dont la face supérieure sera destinée à recevoir les différents composants. A l'intérieur, nous placerons la face de sorte qu'elle soit légèrement penchée et qu'ainsi les billes aillent naturellement vers la vis.

Le rectangle central correspondant à l'afficheur, à droite d'une ouverture pour le moteur ouvrant et fermant la trappe laissant tomber les billes. Il faudra approfondir par la suite la réflexion sur le système de fixation de la vis sans fin et de récupération des billes non-utilisées une fois en haut de la vis : si nous laissons une grande ouverture ou, le cas échéant, quelles dimensions donner aux ouvertures.

'''Le maintien de la vis'''

Afin de fixer notre vis sans fin, nous pensons utiliser un système de tiges, fixées en haut et en bas à des bases. En plaçant une pièce assez large entre le moteur et la vis, celle-ci pourra tourner stablement. De plus, nous la fixerons en hauteur à un roulement à bille : elle pourra ainsi effectuer sa rotation sans frottement tout en étant maintenue. De plus, nous utiliserons des tiges qui non seulement la maintiendront mais qui permettront également la remontée des billes.
Nous avons construit un prototype, ce qui nous a permis de valider cette option.
[[Fichier:Video-proto-tiges.mp4]]

Il reste à imprimer le reste des pièces modélisées, afin de voir quelles parties sont incomplètes.

Nous avons également étudié le '''code''' afin de voir comment traduire le code ''Arduino'' en langage, ce qui reste à approfondir, ainsi que la méthode à employer afin de récupérer les images : il faudra choisir entre une liaison directe série via le PC, une carte SD ...

==Semaine 4==
Lors de cette semaine, nous avons continué notre avancée sur la partie mécanique de notre projet, qui représente la plus grande partie et difficulté. Avec certaines pièces imprimées en 3D dans la semaine, nous avons pu avancer et modifier certains points.

*Tout d'abord, la partie '''vis sans fin'''. Les parties hautes et basses maintenant la vis étant imprimées, nous avons pu couper des tiges de la longueur de la vis afin de maintenir l'ensemble. Face aux problèmes d'impression sur la vis nous avons tout d'abord songé à la réimprimer, bien que nous n'étions pas sûrs du résultat. En nous renseignant sur les différents outils à notre disposition, nous avons préféré changer d'option et utiliser à la place un pistolet 3D afin de régulariser les imperfections. Nous avons ainsi gagné du temps et de la précision considérables. Cette étape est maintenant terminée : la vis sans fin est capable de remonter plusieurs billes simultanément. Le support de la vis permettant de la raccorder au servomoteur étant à présent fixé à la tige, il nous faut à présent tester la rotation en utilisant le moteur, ce qui sera faisable lorsque la vis aura son support dans lequel nous placerons le moteur.
*Ensuite, nous avons eu des problèmes avec l''''afficheur'''. La précision de l'imprimante 3D et l'épaisseur minimale que nous devons mettre provoquent des décalages ainsi que beaucoup de frottements lors de la chute des billes. Après diverses méthodes pour limiter les frottements (ponçage, ammoniaque), nous avons décidé de modifier l'afficheur et son fonctionnement. Avec les imprimantes que nous pouvons utiliser, il est impossible d'augmenter la taille de l'afficheur. Il faut donc diminuer provisoirement le nombre de colonnes ce qui nous permet d'avoir plus de marge : les colonnes sont légèrement plus larges, les billes devraient mieux passer. Nous allons essayer en utilisant des glissières avec des trous placées plus haut que prévu initialement pour que lorsqu'une bille arrive, elle tombe dans le premier trou puis que la seconde passe au dessus de la première et ainsi de suite.
Pour finir, nous avons imprimé le support du capteur de couleur, les dimensions convenant parfaitement.

==Semaine 5==
Cette semaine, nous pouvons enfin tester les dernières pièces :
*l'afficheur est imprimé, avec un nombre de colonnes réduit. A présent, les billes glissent sans problème. Puisque il est évidemment destiné à être placé verticalement, nous découpons une plaque de plexiglas que nous fixerons à l'avant
*Nous concevons et découpons un système de crémaillère pour nos glissières permettant de faire tomber ou non les billes. Un engrenage est fixé directement sur un moteur et permet le décalage de la planche.

Les différentes pièces sont maintenant conçues, imprimées et testées séparément. Nous pouvons donc passer une étape : monter les pièces sur un même support. Le support final est prévu en bois puisque nous avons accès à une découpeuse laser, plus rapide que l'impression 3D, qui nous fournira des supports bien nivelés. Toutefois, pour assurer sa conception, nous passons par un prototype en carton, qui nous permet notamment d'étudier l'inclinaison nécessaire des différentes pièces afin de faire rouler les billes tout en contrôlant leur vitesse, notamment celle des crémaillères. Nous commençons par fixer l'afficheur à une hauteur qui prend en compte les pentes nécessaires, en bas pour amener les billes jusqu'à la vis sans fin et en haut pour leur faire faire le chemin inverse. Puis nous plaçons la vis sans fin, le capteur et les liaisons entre les pièces en conséquence. Cela nous a permis de voir qu'une fois encore la taille de nos éléments était parfois trop juste. Par exemple, au niveau du capteur de couleur, une fois le moteur placé dans son encoche, la bille n'a plus la place de passer. Nous avons donc du le réimprimer.

En premier prototype, nous concevons le réservoir sous l'afficheur avec du carton. Pour récupérer les billes lors des tests du placement de l'afficheur, cela suffit, mais nous réalisons vite que cette matière est trop malléable, il faudra dès la semaine prochaine faire ce réservoir en bois, a minima, afin d'avoir une inclinaison convenable. Ce sera également l'occasion de finir la fixation de toutes les pièces.

==Semaine 6==

Deux aspects du projet peuvent être avancés cette semaine : la programmation et la fin du montage.

Bien que nous ayons fait nos tests via l' ''IDE Arduino'', il serait plus rigoureux de le faire en langage C. L'essentiel du programme doit être le contrôle des moteurs grâce à la lecture des données du capteur. Si l'algorithme sera le même entre l' ''IDE Arduino'' et le langage C, nous ne pouvons utiliser les mêmes fonctions de lecture et d'écriture. Après avoir pris conscience que le langage arduino se traduit notamment en ''C++'' et pensé à la possibilité d'utiliser ce langage, il nous a été fourni une archive dans le bon langage, qu'il sera sûrement plus simple d'utiliser.

Deuxièmement, nous pouvons enfin fixer toutes les pièces, les unes avec les autres, sur le support. ce support en carton n'est pour le moment qu'un prototype, afin de facilement pouvoir modifier les pièces, dimensions, etc... Nous avons pour objectif de changer les pièces en cartons pour du bois. Les billes étant très petites, nous avons besoin de précision. Un léger décalage entre 2 pièces peut bloquer notre système. Nous avons donc passé une bonne partie de notre temps à monter le système.

Concernant la partie électronique, nous avons effectuer des tests avec les servomoteurs. Ces servomoteurs consommant beaucoup de courant, l'alimentation de l'arduino ne suffit donc pas. Les servo ne supportant pas des tensions supérieures à 6V, la pile 9V que nous possédons ne convient pas. Nous avons donc emprunté un prise secteur 5V afin d'effectuer les tests la semaine prochaine. Le code étant "prêt" à être téléversé sur notre système, il ne manque plus qu'à gérer ce problème d'alimentation et à installer les moteurs afin de réaliser les premiers tests sur notre système complet.

[[Fichier:Afficheur prototype p28.jpg|300px]]

==Semaine 7==
[[Fichier:Fixation_moteur_vis_P28.jpg|right|150px|thumb|Moteur vis sans fin]][[Fichier:Montage bois.jpg|right|300px|thumb|Prototype bois]]
Le premier prototype nous ayant permis de vérifier la concordance de nos différentes pièces, nous décidons de passer rapidement à des matières plus solides : nous remplaçons le carton par du bois. Nous n'avons plus besoin de la souplesse du carton puisque les ajustements sont faits, tandis que le bois nous apporte rigidité et stabilité. Malgré notre préparation sur le prototype en carton, passer au bois nous prend un certain temps. Il faudra refaire un système d'encoches pour maintenir le tout verticalement.

Après avoir marqué les emplacements de chaque composant, nous devons percer des trous et découper une encoche pour faire passer les différents câbles.

Ensuite, si la plupart des moteurs peuvent être fixés directement sur le support, ce n'est pas le cas de celui de la vis d'Archimède qui doit être aligné avec l'axe de rotation. Coller le moteur à un support impliquerait une précision trop importante et de l'hyperstatisme inutile, nous avons plutôt décidé de le faire reposer sur deux cales. Ainsi nous gardons un certain degré de mobilité tout en restant en contact avec la vis.

Nous avons enfin pu tester notre montage complet, en demandant à l'Arduino des lignes ''RBVVBR''. Un test a été effectué en amenant une bille rouge alors que la couleur attendue était bleu : on voit que la bille est rejetée, puis que le système reprend son cours normal. Lorsque le nombre de billes voulu pour compléter une ligne est atteint, le moteur décale la crémaillière : les billes tombent dans leurs emplacements. Cependant, nous avons été confrontés à quelques problèmes de précision du capteur : la couleur bleue n'était pas bien détectée. Pour l'instant, nous réglons le problème en augmentant la luminosité du milieu (à long terme nous pourrons par exemple placer une LED en plus). Nous pourrons également essayer d'améliorer nos intervalles de détection dans le code.

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==Semaine 8==
Lors de semaine,plusieurs points ont été travaillés.
*Tout d'abord, nous avions un problème au niveau de certains servomoteurs, lorsqu'une action leur était demandé, la précision au niveau de l'angle n'était pas toujours respectée. De plus, il arrivait que lorsqu'un servomoteur fonctionnait, la LED du capteur de couleur se coupait pour ensuite se rallumer. Nous observions également des fluctuations pendant les rotations des moteurs. Après discussion avec un enseignant, nous avons tout d'abord changé les pins de certains servomoteurs. Le capteur de couleur utilisant le protocole I2C, il est possible que les pins 9 et 10 (pins PWM) soient sollicités. Nous avons donc changé ces pins, en observant une légère amélioration. Cependant, le problème persistait. Nous avons alors changé l'alimentation de notre système qui était jusqu'alors uniquement alimenté via le PC. De ce fait, nous avons essayé de brancher une prise secteur variable que nous avons réglée à plus de 7V. L'arduino se gère ainsi de convertir la tension en 5V afin de ne pas dépasser les 6V max supportés par les servomoteurs. Ceci permet une nette amélioration de notre problème.
*Ensuite, nous avons travaillé sur la programmation. La semaine précédente, nous avions un programme qui permettait de rentrer les billes voulues successivement directement via le port série. Le capteur regarde la couleur, si la couleur reçue indique qu'il n'y a pas de bille, la vis sans fin se met à tourner afin de faire monter des billes. Ensuite, il regarde si la bille reçue correspond à la couleur demandée dans le port série pour la placer en haut de l'afficheur. Sinon le cas échéant elle est évacuée. Ce code fonctionnait correctement. Cette semaine, nous avons décidé de nous intéresser à une méthode qui nous permettrait de ne plus être branché au PC. Pour cela, nous avons repris le code précédent sauf qu'une chaîne de caractères est pré-enregistrée, correspondant au dessin voulu. Une fois le programme réussi et que nous sommes parvenus à afficher l'image voulue, nous avons créé un second motif de sorte que, lorsque le premier motif est affiché, celui-ci reste pendant 10 secondes avant d'être évacué. Le second motif se met alors en route.
Nous n'avons pas pu tester le changement d'image car nous avons eu des problèmes au niveau du capteur de couleurs. En effet, les billes souhaitées n'étaient plus reconnues car les données reçues ne correspondaient plus aux intervalles définis. Pour remédier à cela, nous avons décidé de refaire nos intervalles avec une méthode plus théorique.

==Semaine 9==
''Affinage des réglages''

*En étudiant les données récupérées chaque bille, nous avons conçu des intervalles permettant à notre programme d'estimer à coup sûr si la couleur de la bille correspond bien à celle voulue. Nous les affinons après quelques vérifications empiriques.
*Maintenant que nous perdons moins de temps à cause d'erreur de sélection, nous pouvons affiner le tempo du système. Il faut synchroniser les différents délais des pièces afin d'aller le plus vite possible tout en évitant des interférences entre les étapes : si la vis redémarre trop tôt après qu'une bille soit évacuée de sous le capteur, la bille suivante risque de pouvoir passer en même temps que la première avant même d'être évaluée. Si elles sont éjectées, cela retarde juste le processus, mais si la première bille était de la couleur voulue, la suivante tombera avec elle dans l'afficheur sans que le système ne s'en rende compte.
*Enfin, comme tout au long de ce projet, nous consacrons une partie de notre séance aux réglages physiques. Nous imprimons une pièce afin de remplacer la partie cartonnée qui permettait aux billes de sortir au sommet de la vis sans fin. De plus nous avons également imprimé un réservoir qui stockera les billes. Grâce à une pente descendant en continu jusqu'au pied de la vis, nous déplaçons les billes jusqu'à un "sas" pour les monter une à la fois.

==Semaine 8==

=Annexe=

Tout au long du projet, nous avons été dépendants du bon fonctionnement du capteur de couleur. En fonction des conditions extérieures, les valeurs pour une même couleur de bille fluctuent. Elles oscillent généralement plus ou moins autour d'une valeur et toutes ne sont pas significatives : les taux de ''rouge'' pour les billes noires et bleues sont évidemment sensiblement les mêmes. Afin de commencer nos tests mécaniques au plus tôt, nous avons manuellement relevé les valeurs en passant les billes une à une sous le capteur et en estimant nous-mêmes les données significatives. Toutefois, ce processus est long et donc imprécis. Nous avons été confrontés à des problèmes de fonctionnement uniquement liés aux valeurs envoyées par le capteur : nos intervalles de reconnaissance pour les billes étaient trop imprécis il fallait donc reprendre fastidieusement les mesures. Même si cette méthode était suffisante pour les débuts de notre projet, nous nous sommes projetés dans l'utilisation globale que nous voulions. Nous nous arrêterons au prototype, mais nous prétendons toutefois concevoir un système applicable à plusieurs centaines de couleurs de billes. Nous ne pouvons donc pas nous permettre de faire ces tests manuellement.

[[Fichier:Boxplot bleu.png|right|650px]]

Pour automatiser cette étape, des billes d'une même couleur sont envoyées continuellement au capteur, de manière à avoir un nombre de données suffisant pour pouvoir nous baser sur des règles statistiquement fiables.

Ces données sont envoyées via le port série au PC et redirigées directement dans un fichier ''couleur''.csv <code>cat /dev/ttyACM0 > vert.csv</code> On a ainsi un fichier pour chaque bille contenant toutes les valeurs du capteur. Celles-ci étant envoyées au format adéquat, avec chaque donnée séparée par une '','' nous pouvons les traiter directement. Pour le faire efficacement, nous utilisons le langage et logiciel ''R'', dédié aux statistiques, afin de remettre en forme nos données et pouvoir obtenir des ''boxplots''. Nous pouvons donc déterminer les intervalles et les critères caractéristiques pour chaque bille en un coup d’œil.

Ci-contre par exemple, un exemple de l'utilisation des ''boxplots''. La bille verte, au milieu, présente un taux de bleu qui se différencie nettement des autres billes. Nous pourrons donc utiliser ce critère lors de l'évaluation de l'état du capteur en étant relativement sûr qu'un taux de bleu entre 500 et 600 correspondra à une bille verte. On remarque également l'absence de boîte pour la bille blanche, mais ce n'est pas un oubli. Nous avons remarqué que les valeurs du capteur dans le cas des billes blanches étaient nettement plus élevées que les autres billes : il sera facile de les différencier, alors que nous avons besoin de plus de précisons pour les autres intervalles.

Cette méthode est certes plus efficace qu'estimer vaguement en étudiant les différentes valeurs du capteur "manuellement", elle reste toutefois perfectible. Bien que nous ayons pris la peine d'effectuer au minimum une quinzaine de mesures, nous aurions pu en faire d'avantage afin d'avoir des estimations d'autant plus précises. De plus, nous restons encore dépendant des conditions extérieures : les mesures faites correspondent à une luminosité relativement constante, le programme pourrait ne pas reconnaître aussi efficacement les couleurs dans d'autres conditions. L'objectif d'appliquer notre projet à des échelles beaucoup plus importantes pourrait être mis à mal. Toutefois, cette méthode automatisant nos études statistiques est répétable efficacement dans n'importe quelles conditions. Il faudra uniquement refaire ces mesures, et éventuellement approfondir l'études des données avec un(e) statisticien(ne).

=Documents Rendus=

Discussion:Projets IMA4 SC & SA 2018/2019

2019-03-27T17:18:55Z

Mmichel1 : /* Présence */

== Répartition des binômes ==

{| class="wikitable"
| Projet || Analyse || Matériel || Mi-parcours || Fin de parcours || Wiki terminé || Rapport || Vidéo
|-
| P9 [[IMA4 2018/2019 P9|Spider and I]]
| La description des "concurrents" aurait pu être plus précise. Un effort sur le scénario d'usage qui aurait, lui aussi, pu être développé. Des coquilles. Un vague plan de travail.
| Rien ou presque, fournisseur non utilisable.
|
| N'utilisez pas le mode "code" (espace en première colonne) pour distinguer une ligne. Une progression régulière mais il faudrait résoudre les problèmes soulevés à la semaine 7. Le travail à réaliser est assez simple, un résultat parfait est attendu.
|
|
|
|-
| P10 [[IMA4 2018/2019 P10|Capteur de niveau d'eau et de pollution]]
| Des coquilles. Bonne description des concurrents. Un effort pour le scénario, bonne mise en contexte, forcer sur la description de l'usage. Un plan de travail correct.
| Une liste préliminaire de matériels. Fournisseurs correctement choisis. Rien sur la page principale.
|
| Coquilles inacceptables dans le Wiki. Wiki assez vide. Il est à espérer que le projet est plus avancé !.
|
|
|
|-
| P12 [[IMA4 2018/2019 P12|Recyclage plastique imprimante 3D]]
| Vous êtes sur pour les servo-moteurs ? Ne serait-ce point des moteurs pas à pas ? Très bonne description du produit à réaliser avec illustrations. Bel effort de rédaction, encore pas mal de coquilles surtout en fin de page. Bonne étude des concurrents. Un scénario d'usage un peu rapide qui ne donne pas assez envie d'acquérir le produit. Questions difficiles mal exploitées (une réponse à la première question pourrait aussi être "par l'expérience", pas de réponse à la seconde question). Une étude solide du projet même si la liste des tâches à effectuer manque.
| Bonne question sur le budget, mais posez la si vous voulez une réponse :D Liste de matériel encore très embryonnaire : rien sur l'électronique, une discussion avec votre encadrant s'impose pour fixer la partie mécanique.
|
| Wiki très bien tenu mais corrigez les quelques coquilles. Avancé du travail bien présenté. Vous devez toujours me présenter la note pour les matériels achetés chez Leroy-Merlin.
|
|
|
|-
| P13 [[IMA4 2018/2019 P13|Emetteur / Récepteur analogique en bande 5725-5875 MHz]]
| Un seul concurrent. Scénario d'usage ne donnant probablement pas la pleine mesure du produit. Rien sur la planification.
| Rien.
|
| Rien. Votre travail n'est pas évaluable. Votre projet est en péril.
|
|
|
|-
| P14 [[IMA4 2018/2019 P14|Voiture autonome en modèle réduit]]
| Il me semble que le chassis doit être celui d'un modèle radio-commandé existant. Il me semble que le pilotage manuel n'est pas autorisé. Description un peu rapide des concurrents. Une synthèse du matériel et logiciels employés aurait été intéressant. Pour le scénario d'usage, une description avec la voiture comme sujet aurait être plus intéressant. La réponse à la première question ne va pas dans le sens de l'autonomie. Dire que python est le langage par défaut de la RPi n'a pas de sens. Vous avez tout intérêt à prendre le langage le plus efficace est ce n'est probablement pas python. Pas de servo-moteurs continus sur une voiture radio-commandé. Pas vraiement de plan de travail. Prenez contact avec votre encadrant direct, j'aimerais que vos choix soient validés, certains me paraissent discutables.
| Aucune référence précise pour les matériels. Rien sur la page principale.
|
| Wiki moyen, peu dense, très peu illustré. Vous partez comme les IMA5 sur une solution de votre cru alors que vous n'avez aucune expérience en réseaux de neurones. Il est à craindre que le résultat final soit décevant.
|
|
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| P22 [[IMA4 2018/2019 P22|Secure And Verified Public Announcements through Blockchain]]
| Excellente rédaction. Une bonne tentative de description du projet mais toujours un flou sur le travail à réaliser. Cela aurait pu être levé avec une liste précise des tâches à effectuer (une tentative de liste dans les objectifs).
| Pas de matériel nécessaire (une RPi peut être).
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| Un wiki très propre. Travail effectué décrit.. Il manque juste l'information sur la validation du prototype 0 par l'encadrant direct.
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| P26 [[IMA4 2018/2019 P26|Discussion pair à pair]]
| Nombre de coquilles inacceptable. Rajouter dans les objectifs de devoir tenter une ouverture de bouclier pour TCP (TCP Hole Punching). Analyse du premier concurrent : le prétexte pour n'utiliser que des serveurs microsoft pour les supernoeuds skype est le faible nombre de machines d'utilisateurs non handicapées par des parefeux. Bonne réponse aux questions difficile. L'expérience de skype dit qu'il faut totalement éviter qu'un noeud utilisateur ait à relayer les communications d'un autre utilisateur (ce qui est d'ailleurs contraire aux objectifs). Il faut donc une solution de pair à pair pour '''tous''' les clients. En particulier, IPv6 '''doit''' être intégré dans les solutions possibles. Il ne me semble pas que l'enregistrement des utilisateurs soit nécessaire, elle nuit même à la vie privée. Il faut simplement mémoriser les utilisateurs connectés.
| Pas de matériel listé pourtant il faut mettre en place un banc d'essai.
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| Coquilles inacceptables dans le Wiki. En fin de projet vous avez seulement mis en place le banc de test sans aucun développement d'un système de perçage de box que ce soit en UDP ou en TCP.
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| P28 [[IMA4 2018/2019 P28|Affichage à billes]]
| Pour les panneaux d'affichage publicitaire, je ne suis pas sur que la consommation puisse être qualifiée d'énorme (il semble que si, à la lecture de votre réponse aux questions difficiles mais cela doit comprendre l'éclairage dont votre produit pourrait avec aussi besoin). Rédaction très correcte. Un gros effort sur les illustrations. Un scénario d'usage, lui aussi, bien rédigé. La réponse à la question difficile sur l'énergie consommée par votre produit ne me convainc pas : partez sur la différence d'énergie potentielle pour monter une bille pas sur la force à exercer qu'il faudrait intégrer sur la hauteur de la remontée. Il faut approfondir l'analyse des tâches à effectuer.
| Il me semble avoir demandé de limiter la complexité du dispositif : 8 moteurs ?? Pas de références précises pour les matériels (lien sur le matériel dans le site du fournisseur).
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| Très bon Wiki. Avancé du travail très bien présenté. On attend avec impatience le résultat des tests sur le prototype "carton".
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| P30 [[IMA4 2018/2019 P30|Système minimal de gestion de conteneurs]]
| Excellent Wiki à ce jour. Rédaction très claire. Très bonne introduction. Tâches à réalisées clairement listées (mais dans les objectifs). Présentation très correcte du "concurrent principal". Un scénario d'usage correct (j'aurais plutôt insisté sur la faible consommation du système en ressources que sur l'installation dans un système fortement personnalisé). Un calendrier prévisionnel. Le second "concurrent" est en fait l'ancienne couche bas niveau de <code>Docker</code>. Il faudrait utiliser la syntaxe Wiki mais ne touchez à rien avant la séance du 10 décembre cela me fera un exemple parfait pour expliquer cette syntaxe.
| Pas de matériel nécessaire (une machine virtuelle sera concédée en cours de projet).
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| Wiki très complet et très propre. Avancé du travail bien présenté. Il faut arriver à finaliser les scripts de gestion des conteneurs.
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| P31 [[IMA4 2018/2019 P31|Robot hexapode de mesure de RSSI WiFi]]
| Beaucoup trop de coquilles. Bonne présentation des "concurrents" qui vous servent aussi pour expliquer que votre projet est leur synthèse. Le scénario d'usage se tient. Bonne réponse à la question. Je ne crois pas trop au positionnement par RFID (il faut être sur un tag RFID pour le lire). Etes-vous sur pour l'Arduino méga ? Un Uno avec un bouclier PWM ne serait-il pas plus efficace ?
| Effort de liste de matériel avec des références précises. Pas de liste sur la page principale.
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| N'utilisez pas le mode "code" de mediawiki (espace en première colonne) pour distinguer des lignes. Utilisez la syntaxe pour les items. Wiki très peu dense. L'avancement du projet semble être suspendu. Un bel effort pour la partie mécanique (les pattes du robot). Par contre la partie programmation semble très peu avancée.
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| P32 [[IMA4 2018/2019 P32|Robe augmentée]]
| En français l'abréviation de Monsieur est M. Mr est l'abrévation de Mister donc à n'utiliser qu'en anglosaxonnerie. Attention nous avons une expérience du fil à coudre conducteur et cela ne marche pas très bien sauf sur une surface très réduite. Le scénario d'usage est perturbant : cela semble être un scénario pour deux produits différents. Vous avez considérablement simplifié le projet (sous-ensemble de projets déjà réalisés), la réalisation devra être impeccable pour que cela puisse être validé comme projet IMA4.
| La liste du matériel précise ce que vous souhaitez faire. Que vient faire la platine d'essai dans cette liste ? Pour le prototype ? Vous ne parlez pas du tout de la carte contrôleur. C'est une Lilypad ?
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| Wiki bien illustré mais une rédaction séche. Développez un peu. OK pour les cartes électroniques mais vous devriez présenter une esquisse de la robe telle que vous souhaitez la réaliser.
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| P33 [[IMA4 2018/2019 P33|Collier à animations lumineuses]]
| Un français imaginatif avec un nombre de coquilles dans la moyenne. Un scénario d'usage rocambolesque (il doit me manquer quelques références) mais acceptable. Des concurrents pertinents. Réponses aux questions acceptables. Se limiter à trois plaques ne me semble pas pertinent (même si vous pouvez faire un premier test sur trois plaques). Pour l'étude de la communication prévoyez un prototype avec quelques Arduino.
| Une liste de matériel qui semble être établie à la hâte. Il manque de nombreux composants électroniques pour faire tourner micro-contrôleurs et pilotes de LED. Pas de référence précise pour les composants.
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| Rien sur votre travail, il n'est donc pas évaluable. Votre projet est en péril. Vous devriez avoir fait les tests de communication sur le bus SPI et avoir conçu votre PCB.
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| P35 [[IMA4 2018/2019 P35|Machine Learning pour navigation autonome de robots mobiles]]
| Il n'est pas tenu compte des erreurs de français. Dans la partie objectifs, la première sous-partie devrait plutôt s'appeler "partie robotique", il n'y a rien d'électronique ici. Le travail a effectuer est assez flou. En particulier le Wiki ne contient rien sur les bibliothèques de "machine learning" à utiliser.
| Le matériel est fourni par les encadrants directs (AIP ?)
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| J'ai peur que votre Wiki rende bien compte du travail effectué jusque là : uniquement des études, rien de concret à part utiliser une manette pour acquérir des jeux de données. C'est très inquiétant en cette période de fin de projet. Votre projet pourrait ne pas être validé.
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| P37 [[IMA4 2018/2019 P37|Station de recharge intelligente pour robot mobile]]
| Trop de coquilles. Il semble que le sujet initial ne correspond plus à ce qui est demandé, merci de préciser le nouveau sujet, calibrage du robot ?Comment comptez-vous calibrer un préhenseur avec simplement du code (pas de réponse au niveau de la question difficile) ? Un seul concurrrent et sur la partie obsolète du projet. Une analyse du travail a effectuer qui ne tient pas compte de l'abandon du sujet original.
| Aucune liste de matériel
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| Rien à redire sur votre Wiki. Il me semble bien rendre compte de l'avancé de votre projet. Une liste de matériel finalisée en fin de projet : vous prenez de grands risques. Je vous rappelle qu'un prototype fonctionnel est attendu.
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| P38 [[IMA4 2018/2019 P38|Interface Graphique pour Robotino 2 Upgradé]]
| Choix des "concurrents" peu pertinents ou il fallait insister sur les différences entre ces robots et le robotino 2 amélioré. Le scénario d'usage se tient. Bonne réponse à la question "difficile". Il semble que le but du projet se réduise à créer une interface web avec une bibliothèque spécifique. L'interface devra être irréprochable pour constituer un projet IMA4.
| Projet purement informatique, pas de matériel nécessaire (autre qu'un robotino amélioré).
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| N'utilisez pas le mode "code" de mediawiki pour distinguer une ligne. Corrigez les coquilles ! En cette fin de projet vous semblez bien peu avancés sur l'interface Web. Rien sur la démonstration de fonctionnement du robotino que vous devez implanter. Il va falloir diantrement accélérer !
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| P40 [[IMA4 2018/2019 P40|RFID/NFC]]
| L'objectif est clairement explicité et dans un français très correct. Desc concurrents peu pertinents et une analyse trop hâtive des dits concurrents. La réponse sur la question de la difficulté du projet n'est pas convaincante. Votre application de contrôle du robotino par smartphone se devra d'être irréprochable pour constituer un projet IMA4.
| Attention, tout votre projet repose sur la validité des lecteur RFID commandés. Si ces lecteurs ne sont pas utilisables votre projet tombe à l'eau. Vous avez étudié la compatibilité des lecteurs avec les robotino ?
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| Vous semblez avoir avancé dans votre projet mais vos dernières entrées dans le Wiki sont trop courtes pour permettre de juger. Etoffez votre Wiki en décrivant mieux cette application (copies d'écrans). Je ne vois aucune trace de la partie de connexion IP automatique via NFC au robotino ?
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| P42 [[IMA4 2018/2019 P42|Coupe de robotique des écoles primaires]]
| Beaucoup trop de coquilles. Objectifs très clairement précisés. Analyse des concurrents et réponse lapidaires. Le fait que vous ne respectiez pas le cahier des charges imposé aux enfants est problématique. Une liste précise des tâches a effectuer. Un calendrier prévisionnel.
| Bel effort de liste de matériel. Quelques composants chez des fournisseurs non agréés. Liste sur la page principale.
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| Wiki plus que correct qui donne bien une idée de la progression. Tentez d'appeler Robotshop pour savoir ce qu'est devenue la commande. Il faut aussi que vous vous penchiez sur le PCB de commande des LED et servo-moteurs de la piste.
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| P44 [[IMA4 2018/2019 P44|Clônes améliorés des modules ARDUINO]]
| Restriction du sujet à la conception et réalisation d'une seule carte, ce qui est, ma foi, prudent. Bonne description de "concurrents". Des coquilles mais sans plus. Ne mettez pas d'espace ou d'accents dans les noms des fichiers téléchargés. Scénario d'usage acceptable. Clairement vous avez déjà pas mal réfléchi à votre carte.
| Une liste de matériel mais sans lien vers le composant chez un fournisseur agréé.
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| Rien. Votre travail n'est pas évaluable. Votre projet est en péril.
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| P45 [[IMA4 2018/2019 P45|Sac à main ou sac à dos solaire]]
| Wiki très bien illustré, rédaction assez correcte (quelques coquilles). Bonne description de concurrents, scénario d'usage convenable. Réponses un peu rapides aux questions "difficiles"
| Une liste de composants qui parait encore bien préliminaire. Aucun lien sur les composants chez les fournisseurs.
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| Vous avez posé quelques réflexions dans votre Wiki. Cependant aucune trace de réalisation. Une liste de matériel exploitable trop tardive.
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| P46 [[IMA4 2018/2019 P46|Kit Robot]]
| PLutôt bien rédigé malgré quelques coquilles. Objectifs bien fixés. Concurrents décrits en détail (un peu de synthèse n'aurait pas fait de mal). Scénario d'usage très correct.
| Un liste de composants bien avancée. Des liens vers les fournisseurs. Matériels sur la page principale.
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| Le Wiki est correct. Vous semblez avoir terminé la phase de conception même s'il manque les informations sur le PCB. Disons que je serais rassuré quand vous aurez découpé les pièces du chassis et fait réaliser la carte électronique. En une phrase : il est plus que temps d'avoir des résultats tangibles !
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| P57 [[IMA4 2018/2019 P57|Mise à jour over the air]]
| Bon cahier des charges qui répond aux questions que l'on pourrait se poser à la lecture du reste de la page. Quelle différence entre votre solution et Dualoptiboot du coup ? Dualoptiboot ne comprend pas la partie matérielle ? Allez-vous l'utiliser ? Un scénario d'usage bien rapide. La réponse semble à coté de la question, il semble que vous répondez à la question "comment vérifier une somme de contrôle avant de flasher la mémoire programme ?". Comment allez vous gérer la clef de chiffrement ? Elle est figée dans l'amorceur ? Je crois comprendre en fin de page que vous voulez fixer une clef par capteur, cela casse le principe de la mise à jour par diffusion radio, non ?
| Une première liste de matériel sans lien vers les sites des fournisseurs agréés.
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| N'utilisez pas le mode "code" de mediawiki pour distinguer une ligne. Cinq semaines pour router une carte ? Au minimum donnez les problèmes rencontrés et les résultats obtenus. Dans l'état de vacuité de votre Wiki, il est légitime de douter de la validation du projet.
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| P63 [[IMA4 2018/2019 P63|Etude de la consommation d'un capteur de pollution]]
| Une partie analyse tout à fait correcte. La liste des tâches à effectuer est détaillée et claire.
| Une liste de matériel avec des liens vers des fournisseurs. Par contre les fournisseurs choisis ne sont pas forcément utilisables.
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| Il y a comme un trou entre la semaine 3 et la semaine 7 ? Un problème de légende et de figure. Wiki acceptable. Les cartes doivent être vérifiées et réalisées de toute urgence.
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| P70 [[IMA4 2018/2019 P70|Impact du matériel et du logiciel sur le rayonnement électromagnétique]]
| Rédaction très correcte. Une partie analyse tout à fait correcte. La liste des tâches à effectuer est détaillée et claire.
| Une liste de matériels très embryonnaire et sans lien exploitable.
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| Le Wiki n'est pas à jour et ne permet pas de se faire une idée du travail des deux dernières semaines. Rien à redire sur le travail antérieur.
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| P72 [[IMA4 2018/2019 P72|Mesure du courant simple]]
| Rédaction correcte. Wiki bien illustré. Une partie analyse correcte.
| Une liste de matériel bien avancée avec des liens exploitables. Recopiez les liens sur la page principale.
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| Wiki très correct. Bien illustré. Il manque le schematic de la carte, vous l'avez réalisé n'est-ce pas ? Vous devriez déjà avoir routé et réalisé votre carte.
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| P73 [[IMA4 2018/2019 P73|Ecriture automatique de partition musicale]]
| Rédaction très correcte. Une partie analyse tout à fait correcte. La liste des tâches à effectuer est détaillée et claire. Un calendrier prévisionnel.
| Une tentative de liste de matériel qui ne pourra effectivement être finalisé qu'après discussions avec un électronicien.
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| Wiki très correct. Bien illustré. Par contre vous semblez marquer le pas sur ces deux dernières semaines alors qu'il s'agirait, au contraire, de mettre un coup d'accélerateur. Routez cette carte, il est plus que temps !
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|-
|}

== Présence ==

{| class="wikitable"
! Projet !! Elèves !! 10/12/2018 !! 16/01/2019 !! 23/01/2019 !! 30/01/2019 !! 06/02/2019 !! 13/02/2019 !! 27/02/2019 !! 06/03/2019 !! 13/03/2019 !! 20/03/2019 !! 27/03/2019
|-
| P9 [[IMA4 2018/2019 P9|Spider and I]]
| Nestor Martinez / Lina Mejbar
| OK
| E305
| E305
| E305
| E304
| A208
| E304
Présents
| E304
| E304
Présents
| E304
|-
| P10 [[IMA4 2018/2019 P10|Capteur de niveau d'eau et de pollution]]
| Antoine Branquart
| Absent (certificat médical)
| E305
| E305
| E301
| Absent (certificat médical)
| E301
| E303
Présent
| Excusé (malade)
| C201
Présent
|C201
|C201
|-
| P12 [[IMA4 2018/2019 P12|Recyclage plastique imprimante 3D]]
| Corentin Danjou / Pol Mulon
| OK
| E305
| E305
| E301
| E304/E301
| E301
| E303
Présents
| E303
| E303
Présents
| E304 / C201
| Fabricarium / C201
|-
| P13 [[IMA4 2018/2019 P13|Emetteur / Récepteur analogique en bande 5725-5875 MHz]]
| Arthur Reviron
| Absent
| C201
| C201
| C201
| C201
| C201
| C201
Présent
|
| C201
Présent
|-
| P14 [[IMA4 2018/2019 P14|Voiture autonome en modèle réduit]]
| Hugo Dejaegher / Brandon Elemva
| OK
| E306
| E306
| E306
| E306
| E306
| E306 + Fabricarium
Présents
| E306
| E306
Présents
| E306
|-
| P22 [[IMA4 2018/2019 P22|Secure And Verified Public Announcements through Blockchain]]
| Arezki Ait Mouheb
| OK
| E306
| E305
| E306
| E306
| E306
| E306
Présent
| E306
| E306
Présent
| E306
| E306
|-
| P26 [[IMA4 2018/2019 P26|Discussion pair à pair]]
| Fabien Di Natale / Ibrahim Ben Dhiab
| OK
| E304
| E304
| E304
| E304
| E304
| E304
Présents
| E304
| E304
Présents
| E304
| E304
|-
| P28 [[IMA4 2018/2019 P28|Affichage à billes]]
| Flora Dziedzic / Martin Michel
| OK
| Fabricarium
| E305
| Fabricarium
| Fabricarium
| A311
| Fabricarium
| Fabricarium
Présents
| Fabricarium
| Fabricarium
Présents
| Fabricarium
|-
| P30 [[IMA4 2018/2019 P30|Système minimal de gestion de conteneurs]]
| Hind Malti
| OK
|E304
|E304
|E304
|E304
|E303
|E306
Présente
|E306
|E306
Présents
|E306
|E306
|-
| P31 [[IMA4 2018/2019 P31|Robot hexapode de mesure de RSSI WiFi]]
| Rémi Foucault / Hugo Velly
| OK
|E304
|E304
|E304 / Fabricarium
|E304 / Fabricarium
|E304
|E303
Présents
|E303
|E303
Présents
|E303/C202-bis
|E304
|-
| P32 [[IMA4 2018/2019 P32|Robe augmentée]]
| Brinda Muzakare / Yan Xuelu
| OK
| E304
| E304
| E304
| E304
| E304
| E304
Présentes
| E304
| E304
Présentes
| E304
| E304
|-
| P33 [[IMA4 2018/2019 P33|Collier à animations lumineuses]]
| Loris Ahouassou
| OK
| E306
| E305
| E304
| E304
| C201
| E304
Présent
| E304
|
Absent
| E304
|-
| P35 [[IMA4 2018/2019 P35|Machine Learning pour navigation autonome de robots mobiles]]
| Wenjing Chen / Puyuan Lin
| OK
| E304
| E305
| C304
| C102
| C304
| C304
Absents
| C002
Présents
| C002
Présents
|-
| P37 [[IMA4 2018/2019 P37|Station de recharge intelligente pour robot mobile]]
| Guillaume Declerck / Pierre Guigo
| OK
| E305
| E305
| E301
| E303
| E301
| E303
Pierre Guigo présent
Guillaume Declerck absent
| E303 & C201
| C201 & E303
Présents
|
|C203
|-
| P38 [[IMA4 2018/2019 P38|Interface Graphique pour Robotino 2 Upgradé]]
| François Brassart / Jérôme Haon
| OK
| E304
| E304
| E303
| E304
| E305
| E304
Présents
| E304
| E304
Présents
|C304
|C304
|-
| P40 [[IMA4 2018/2019 P40|RFID/NFC]]
| Jean De Dieu Nduwamungu / Xinwei Hu
| OK
| E305
| E304
| E304
| E304
| E304
| E304
Présents
| E304
| E304
Présents
| E304
| E304
|-
| P42 [[IMA4 2018/2019 P42|Coupe de robotique des écoles primaires]]
| Pierre Frison / Thibault Lepoivre
| OK
| E305
| E305
| E304
| Fabricarium
| E301(fab fermé)
| Fabricarium
Présents
| Fabricarium
| Fab et C201
Présents
| Fabricarium
| E303 (Lepoivre) / frison absent(malade)
|-
| P44 [[IMA4 2018/2019 P44|Clônes améliorés des modules ARDUINO]]
| Théau Moinat
| OK
| C201
| C201
| C201
| C201
|
| C201
Présent
| C201
| C201
Présent
|-
| P45 [[IMA4 2018/2019 P45|Sac à main ou sac à dos solaire]]
| Mathis Dupré
| OK
| E305
| E305
| E301
| E304
| E306
| E306
| E306
Présent
| E306
| E306
Présent
| C201
|-
| P46 [[IMA4 2018/2019 P46|Kit Robot]]
| Valentin Pitre / Gaëlle Bernard
| OK
| E304
| E305
| E303
| E304
| A208
| E304
| E304
Présents
| E304
Présents
| E304
| C202
|-
| P57 [[IMA4 2018/2019 P57|Mise à jour over the air]]
| Florent Leroy
| OK
| C201
| C201
| C201
| C201
| C201
| C201
Présent
| C201
| C201
Présent
|-
| P63 [[IMA4 2018/2019 P63|Etude de la consommation d'un capteur de pollution]]
| Victor Lorthios / Juliette Obled
| OK
| C201
| C201
| C201
| C201
| C201
| C201+E303
Présents
| E303
| C201
Présents
| C201
| C201
|-
| P70 [[IMA4 2018/2019 P70|Impact du matériel et du logiciel sur le rayonnement électromagnétique]]
| Antoine Moreau / Souheib Khinache
| OK
| E305
| E305
| E304
| E304
| E304
| E304
Présents
| E304
| Fabricarium
Présents
| Fabricarium
|-
| P72 [[IMA4 2018/2019 P72|Mesure du courant simple]]
| Raphaël Martin
| OK
| E305
| E305
| E301
| E303
| E303
| E303
| E303
Présent
| E303
| E303
Présent
| E303
|-
| P73 [[IMA4 2018/2019 P73|Ecriture automatique de partition musicale]]
| Hugo Leurent / Fabien Ronckier
| OK
| C201
| C201
| C201
| C201
| C201
| C201
Présents
| C201
| C201
Présents
| C201
| C201
|-
|}

IMA4 2018/2019 P28

2019-03-14T17:42:45Z

Mmichel1 : /* Annexe */

__TOC__
 

=Présentation générale=
;'' Projet :'' '''Afficheur d'images à billes''' :Le but de ce projet est de réaliser un nouveau format d'afficheur capable de concurrencer les systèmes préexistants. Il devra pouvoir afficher des images en continu grâce à des billes de couleurs.
'''''Etudiants:''''' Flora DZIEDZIC et Martin MICHEL

'''''Encadrants :''''' Messieurs Xavier Redon, Alexandre Boé et Thomas Vantroys

==Description==
Nous voyons souvent aujourd'hui des afficheurs composés de LED, que ce soit sur nos écrans de téléphone, pour afficher des publicités ou des informations dans des halls de gare par exemple. Contrairement aux idées répandues, même si de grands progrès ont été faits dans la gestion d'énergie, ces afficheurs à LED consomment beaucoup même s'ils sont utilisés pour des affichages semi-statiques.

Nous devrons partir de zéro afin de penser un tout nouveau système capable d'afficher une image en couleur et en continu. Pour réaliser un tel système, nous avons choisi de nous orienter vers un afficheur à billes. L'élément principal de notre projet sera l'écran d'affichage, jumelé à un système de tri et de stockage des billes.

==Objectifs==
Le but est que, lorsque l'image affichée est fixe, le système ne consomme pas d'énergie. En effet, le système d'affichage auquel nous sommes confrontés au quotidien nécessite d'être alimenté en permanence pour maintenir l'image à l'écran : sans cela, le panneau s'éteindrait.
 De plus, il faudrait que notre système puisse lui aussi afficher des images en plusieurs couleurs prédéfinies. Enfin, nous porterons évidemment une attention particulière au coût global de la structure. 

Nous travaillerons bien sûr à une échelle réduite : bien que nous cherchions à concurrencer des systèmes d'affichage de plusieurs mètres carrés, notre réalisation sera un prototype qui pourra être adapté à toute sorte d'utilisation. 
[[fichier:bille1.jpg|200px|thumb|Afficheur à bille de face]]
*Conception mécanique
Nous devons construire un système capable d'amener, d'afficher et de ranger des billes. Il nous faut donc concevoir : 
:la structure d'affichage
:le système de remontée
:le système de tri
:le système d'ouverture d'un réservoir
:l'acheminement de la bille vers l'écran

*Circuit électronique
Nous avons également besoin de connecter différents composants :
:une partie capteur pour évaluer la couleur de la bille et sélectionner le bon réservoir
:des moteurs pour actionner les différentes parties
[[fichier:bille3.jpg|150px|thumb|Afficheur à bille avec contour de la vis sans fin apparent]]
*Développement informatique
Afin de contrôler les actions mécaniques en prenant en compte les données (des capteurs par exemple) nous devons développer un programme permettant de :
:commander les moteurs en fonctions des mesures (voir capteurs)
:sélectionner les réservoirs en fonction des données reçues (image à afficher)
:définir la trame/format des données et de la transmission de celles-ci :
::soit les données sont envoyées ligne par ligne avec N octets pour les N colonnes
::soit toutes les données sont envoyées en une fois

L'alimentation du système pourrait s'adapter au type d'utilisation du projet : elle peut se faire via une alimentation filaire externe, pour les grandes installations de type affichage publicitaire, mais également via une batterie pour des applications portatives.

[[File:Schema_afficheur_bille.jpg|center|thumb|600px|Schéma afficheur à bille]]

=Analyse du projet=
==Positionnement par rapport à l'existant==
De nos jours, les LED font partie de notre quotidien. En effet, que ce soit pour certains types d'éclairage ou des afficheurs publicitaires intérieurs comme extérieurs, les LED sont omniprésentes.
On trouve également aujourd'hui des télévisions à LED. Cependant, celles-ci n'affichant pas d'images pseudo-statiques, nous ne les considérons pas comme un concurrent de notre projet.

==Analyse du premier concurrent==
Un grand fabricant de panneaux à LED est l'entreprise Winlight, basé à Hambach en France.

[[fichier:esprit.jpg|300px|thumb|right|Magasin recouvert de LED Winlight de couleurs]]

Leader en panneaux à LED Digital Media, Winlight propose des solutions d'affichage à LED.
Leur spécificité est de fabriquer des écrans géants à LED sur mesure.
De plus, depuis plus de 10 ans, Winlight fabrique également des croix de pharmacie avec des LED bleues, spécificité de leurs croix.

'''Avantages''' :
*Possibilité de faire de grands panneaux
*Attire l’œil des consommateurs
*Permet de faire des images non statiques

'''Inconvénients''' :
*Consommation énorme

==Analyse du second concurrent==

[[fichier:jcdecaux.jpg|300px|thumb|right|Afficheur JCDecaux]]

Dans le milieu publicitaire, nous trouvons également des affichages imprimés.
Le leader mondial d'afficheur publicitaire en papier se nomme JCDecaux.
Sur les abribus, dans la rue, sur les routes avec des panneaux déroulants, les panneaux publicitaires JCDecaux sont omniprésents.

'''Avantages''' :
*Différentes tailles de panneaux
*Permet de changer d'images régulièrement
*Supports multiples : les affiches peuvent être collées partout

'''Inconvénients''' :
*Consommation énorme
*La toile est fragile, potentiellement déchirable
*Les affiches sont réimprimées sans arrêt, ce qui coûte cher et n'est pas écologique

==Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé==
Xavier, employé chez Pubextra, entreprise d'affichage publicitaire, est chargé de trouver un nouveau moyen d'affichage peu onéreux. En effet, Catherine de la compta, a fait remonté au patron les dépenses astronomiques de l'entreprise pour la consommation des panneaux publicitaires à LED récemment installés par l'entreprise dans toute la France. Afin de ne pas réduire ses effectifs, le patron a demandé à Xavier de trouver un système permettant de moins consommer d'énergie, tout en gardant le même principe : afficher plusieurs images de marques différentes sur un même panneau, afin d'avoir plus de clients et donc, plus de revenus. Ne pouvant pas dépenser des sommes astronomiques, l'entreprise ne peut se permettre d'acheter de nouveaux panneaux hors de prix.

Après quelques recherches, Xavier tombe sur un site internet de vente de panneaux d'affichage à billes. Il s'agît d'un système automatique à base de billes permettant d'afficher des images. En fonction de l'image désirée, des billes de couleurs vont se placer à la place correspondante. Une fois que l'on désire afficher une nouvelle image, les billes présentes sont évacuées et la nouvelle image est affichée. Pas besoin de la présence d'un être humain, étant donné que les billes remontent dans le système automatiquement.
C'est exactement ce qu'il lui faut ! De plus, il y a possibilité de fabriquer n'importe quelle taille d'afficheur étant donné qu'ils sont fabriqués sur mesure.
Le système ayant très peu de composants électroniques, le prix reste peu onéreux. Quant à la consommation, une fois l'image affichée, cela ne consomme plus rien, étant donné que l'image est créée avec des billes. Si l'entreprise ne possède qu'un seul client sur un panneau d'affichage, l'image peut rester la même, ce qui ne consomme absolument rien.
Grâce à cette solution, Pubextra économisera des centaines d'euros par mois, ce qui lui vaudra bien une promotion. Utiliser ce système fera donc plaisir à Xavier, mais également à la planète !

==Réponse aux questions difficiles==
*'''Combien consomme un panneau à LED?'''
2018: « Un panneau avec une face numérique consomme 7 fois plus que le plus énergivore des mobiliers non numériques, et un panneau avec deux faces numériques consomme 13 fois plus »
La consommation d'un afficheur numérique 1 face (de 2m^2) serait de 12 565 kWh par an au lieu de 948 kWh pour les afficheurs publicitaires déroulants de la même taille.
La nouvelle question serait ainsi: à partir de quelle durée l'affichage d'une image via notre système est-il rentable par rapport à un afficheur à LED?

Nous ferons une première étude avec des billes en ''polyamide''. Dans des données de constructeur, on trouve que, pour 150 billes d'un centimètre de diamètre, nous avons un poids de 90g
En prenant par exemple V=0,01 m/s pour monter une masse de 0.9 kg, le poids à soulever est une force F=m.g soit F=0,09.9,81=0.8919 N.

Ensuite pour la puissance, nous avons P=F.V soit P=0,8919.0,01=0,008919 W.
Cela correspond à la puissance brute. Il faut ensuite tenir compte du rendement (réducteur...) que l'on peut dans une première approche estimer à 0,80. Cela va conduire à un moteur de 0.01W
On veut comparer avec un panneau de 2m2, soit un tableau de 20 000 billes. Il faudrait donc remonter 134 fois 150 billes, et ainsi consommer 0.01*134=1,34W.

Un panneau à LED consomme 12565kWh. Il faudrait changer l'image plusieurs dizaine de millions de fois pour qu'un afficheur à LED soit plus efficace.

Plusieurs types de matériaux sont utilisables. Pour amener une première quantification, nous nous baserons sur des billes en plastique, en ''polyamide'' qui présente des caractéristiques médianes.

*'''Afin d'économiser des couleurs de billes, serait-il possible de grouper plusieurs billes de différentes couleurs afin de créer d'autres teintes?'''
Chaque couleur peut être créée grâce à une combinaison de couleurs primaires : c'est ainsi que fonctionnent les pixels. En réglant l'intensité de ''Rouge'', ''Bleu'' et ''Vert'', il est possible de répondre à l'ensemble du spectre visible. Nous pourrions donc nous contenter de ces trois couleurs, en en stockant différentes intensités.

:On pourrait fixer 3 afficheurs (semblables à celui retenu) les uns derrières les autres et transparents entre chacun. Chaque afficheur est rempli de billes transparentes teintées. La superposition de 3 billes va créer une teinte particulière et donc permet d'utiliser moins de couleurs de billes. Cependant, le nombre de billes total serait bien plus important, puisqu'il faut pouvoir être capable d'afficher une "image" monochrome, et donc avoir les teintes de ''Rouge'', ''Bleu'' et ''Vert'' correspondantes, soit 3 fois la capacité initiale.

:En deuxième solution, on peut penser à des billes très petites. A chaque place, 3 billes de couleurs seraient présentes. Sur le même principe que les pixels, la couleurs des 3 billes forment, de loin, une autre couleur. Cependant, comme la première solution, cela implique un nombre plus important de billes. De plus, nous serions confrontés à de plus grandes contraintes de précisions : plus les billes sont petites, moins grande est la marge sur la taille des trous, cela augmenterait donc les coûts de fabrication.

=Préparation du projet=

==Cahier des charges==
Notre afficheur doit avoir une taille de 8x8 et doit pouvoir:
*Changer d'image sans intervention humaine
*Ne pas consommer (ou peu) lors de l'affichage d'une image
*Ne pas afficher deux fois de suite une image complète de la même couleur (afin de gérer le stock de billes)
*Recevoir les images voulues via liaison série

==Choix techniques : matériel et logiciel==
* 7 Moteurs:
**4 servomoteurs permettant de réaliser une liaison glissière FS90 (déjà en stock)
**1 servomoteur continu pour la vis de remontée FS90r (déjà en stock)
**2 moteurs pas à pas pour amener la bille à l'endroit exact (vis + tapis roulant) [https://www.gotronic.fr/art-moteur-28byj-48-5-22491.htm]
*2 Roulements à billes (ou système de fixation pour les vis sans fin : à confirmer après étude avec les vis sans fin)
* 70 billes en plastique par couleurs souhaitées [https://toutpourlejeu.com/fr/mini-balles-billes-pastiques/1046-boule-en-plastique-13-mm-diametre-bille-couleur-au-choix-0659436655720.html#/14-couleur-bleu]
* 1 capteur de couleur TCS34725 (En stock à Polytech)
* Planches de bois et plexiglas
* Arduino mega [https://www.gotronic.fr/art-carte-arduino-mega-2560-12421.htm]

==Liste des tâches à effectuer==
Afin d'arriver au résultat attendu, nous avons décidé de procédé étape par étape afin de vérifier la mécanique du système mais également la partie électronique. Pour cela, nous commencerons donc avec un système différent, qui ne trie pas la couleur des billes dans des réservoirs. Ici, nous ferons monter chaque bille une par une, afin d'identifier sa couleur. Si c'est la couleur souhaitée, on la positionne en haut de l'afficheur afin qu'elle tombe au bon endroit. Si la bille ne nous intéresse pas, elle change de direction et retombe à l'endroit où toutes les billes sont stockées. Pour réaliser ce système, nous devront réaliser plusieurs tâches:

'''Partie Mécanique'''
*Faire monter une bille grâce à la vis sans fin
*Séparer les billes souhaitées ou non
*Faire tomber les billes dans l'afficheur ligne par ligne
*Vider l'afficheur pour ensuite le remplir

'''Partie informatique/électronique'''
*Analyser une image afin de connaître les billes correspondantes
*Envoyer une image à notre système afin d'envoyer la position de chaque bille (La position des billes sera d'abord envoyée via liaison série, puis ensuite via SPI)
*Gérer les différents actionneurs du système
*Identifier la couleur de chaque bille afin que le capteur de couleur sache si la bille est bonne ou non

Une fois cette partie réalisée, notre afficheur fonctionnera correctement, en effet, une image pourra être affichée. Cependant, cela peut prendre beaucoup de temps si il y a beaucoup de couleurs à traiter ou si la taille de l'afficheur est grande. De ce fait, nous ajouterons des réservoirs correspondant à chaque couleur afin que le système vienne chercher directement la couleur qu'il souhaite.
Pour réaliser cela, nous réaliserons les tâches suivantes:

*Revoir totalement le système afin d'y intégrer les réservoirs
*Faire tomber les billes dans leur bon réservoir
*Récupérer une seule bille parmi les réservoirs afin qu'elle aille se positionner au bon endroit

En regroupant ces tâches et les tâches précédemment réalisées, nous devrions obtenir le système souhaité.

==Calendrier prévisionnel==

=Réalisation du Projet=
==Feuille d'heures==

{| class="wikitable" style="text-align: center;
!Tâche !! Prélude !! Heures S1 !! Heures S2 !! Heures S3 !! Heures S4 !! Heures S5 !! Heures S6 !! Heures S7 !! Heures S8 !! Heures S9 !! Heures S10 !! Total
|-
| Analyse du projet
| 10h
| 4h
| 8h
|
|
| 1h
|
|
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|
|
|- 
|Recherche
|2h
|2h (Découpage du projet
| 1h
|
| 1h
|
|
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|
|
|
|
|- 
| Montage/fabrication/ponçage
| 2h
| 2h
| 3h
| 4h/5h
| 2h (lundi) + 2*4h
| 1h
| 6h
| 6h
|
|
|
|
|- 
|Programmation
|0h
| 1h
|3h
|1h
|
|
| 1h
| 1h
|
|
|
|
|- 
|Wiki
| 3h
| 2h
| 1h
| 3h
| 2h
| 1h
|
|
|
|
|
|}

==Prologue==

Notre projet est très concret et en plus de la conception électronique et informatique, nous avons voulu nous pencher le plus tôt possible sur la partie mécanique. En effet, tout repose sur la façon dont nous avons réfléchi et conçu le système : le nombre et le type de moteurs, combien de capteurs, les différentes parties du montage...

Pendant les premiers jours après l'élection du sujet, nous avons réfléchi individuellement notamment à plusieurs systèmes de remontée pour ensuite mettre en commun nos idées. Plusieurs montages ressortaient.
#Les billes sont remontées toutes en même temps avec un moulin placé à l'arrière de l'afficheur afin de les remonter vers les réservoirs.
#:Avantages : gain de temps en les remontant toutes en même temps
#:
#:Inconvénients : compliqué à mettre en place, à imprimer et mécanique complexe, besoin d'une précision assez importante
#On utilise une vis sans fin pour les remonter à la suite et les trier une par une.
#:Avantages : plans de construction pré-existants, adaptés à notre utilisation, mécanique après la remontée moins lourde que celle du moulin
#:
#:Inconvénients : besoin d'une précision assez importante pour guider les billes le long du chemin

Après nous être penchés un peu plus sur la conception, nous avons opté pour la vis sans fin. L'étape suivante était de facto l'étude sur ''OnShape'' de la création des vis sans fin et du panneau d'affichage, en fonction des tailles des billes. De ce fait, nous pourrons commencer les heures de projet avec un minimum de matériel à tester une fois les billes reçues. Nous aurons également les moteurs afin de tester notre programmation.

==Semaine 1==
A faire : rendre l'afficheur opérationnel, étude des moteurs, wiki
La première semaine a été décisive pour mettre au point l'avancée du projet et l'adapter aux billes reçues. Il est inefficace d'avancer sur toutes les parties en même temps : nous avons décidé d'établir plusieurs étapes d'avancée en précisant le cahier des charges précis pour la partie mécanique, celle de l'Arduino et du PC.
#regarder la couleur de la bille
#:placer le capteur au bon endroit
#:l'arduino doit traiter les valeurs du capteur et commander le moteur du

==Semaine 2==
Lors de cette semaine, nous nous sommes attaqués à plusieurs parties.

Tout d'abord, la partie mécanique. Nous avions déjà imprimé une vis sans fin avant de recevoir les billes afin de mieux imaginer notre système. Cette vis ne correspondant pas aux billes reçues, il nous a fallu redimensionner cette vis afin de la ré-imprimer. Maintenant que celle-ci est imprimée, il va falloir la poncer afin de limiter les frottements mais également la fixer sur un mécanisme permettant de faire remonter les billes correctement.Celles-ci étant très petites (9mm), la marge d'erreur pour la montée est limitée, il faudra donc être précis dans nos mesures. Pour la partie moteur, nous étions partis sur un moteur continu afin de faire tourner la vis sans fin. Nous avons finalement opté pour un servomoteur continu FS90r permettant ainsi de gérer facilement la rotation de la vis.

Suite à cela, nous nous sommes penchés sur la partie code. Grâce aux servomoteurs ainsi que le détecteur de couleur, nous sommes parvenu à détecter la couleur d'une bille, la comparer avec la bille voulue, si elle correspond, on l'évacue au bon endroit, si elle ne correspond pas, on l'évacue. L'idée ici est que, lorsque le système complet sera monté, nous n'aurons plus qu'à intégrer ce sous-système afin de diriger les billes souhaitées en haut de l'afficheur.
Pour débuter, nous nous concentrons sur les billes bleues, vertes et rouges. En effet, le capteur de couleur détermine les composantes rouges, vertes et bleues d'un objet. La distinction entre ces 3 couleurs est donc plus facile à implémenter. Les valeurs de couleurs reçues pour un même objet peuvent beaucoup varier d'un moment à l'autre. Établir des intervalles pour chaque composante de chaque couleur est donc très incertain et il est possible, que d'un moment à l'autre, 2 billes différentes se retrouvent dans le même intervalle, il va donc falloir travailler sur cet aspect, afin de pouvoir identifier facilement le jaune, le noir et le blanc.

==Semaine 3==
Cette semaine est une fois de plus dédiée à la '''construction'''. Après avoir modéliser les parties les plus importantes comme l'afficheur ou la vis sans fin, les avoir adaptées aux billes, nous avons commencé à nous pencher sur l'assemblage.

[[Fichier:Socle-bille.jpg|400 px|thumb|right|Socle de l'afficheur]]

'''Le socle'''

Afin d'être certain que tous les éléments soient stables et restent à une distance constante les uns des autres, tout le projet reposera sur un socle commun, qu'il a fallu dimensionner. Ce qui n'était pas faisable avant d'avoir les mesures exactes de l'afficheur et de la vis. Puisque tant que nous sommes dans cette première étape du système sans le tri par couleur, il doit également servir de réservoir à billes pour les billes : ce sera l'élément le plus volumineux. Il est impossible de l'imprimer.

*Nous avons d'abord penser à le fabriquer manuellement. A l'aide de carton, nous avons fait des premiers jets ce qui nous a permis de visualiser les dimensions, la place des moteurs, de l'afficheur, de la vis ...
*En travaillant au FabLab de l'école, nous avons pu être en contact avec des personnes extérieures à notre projet, qui nous ont suggéré l'idée d'utiliser la découpeuse laser, au lieu de le construire manuellement. En effet, cela sera bien plus précis tout en ayant l'avantage d'être plus rapide que l'impression 3D. Nous découperons donc une boite, à assembler, dont la face supérieure sera destinée à recevoir les différents composants. A l'intérieur, nous placerons la face de sorte qu'elle soit légèrement penchée et qu'ainsi les billes aillent naturellement vers la vis.

Le rectangle central correspondant à l'afficheur, à droite d'une ouverture pour le moteur ouvrant et fermant la trappe laissant tomber les billes. Il faudra approfondir par la suite la réflexion sur le système de fixation de la vis sans fin et de récupération des billes non-utilisées une fois en haut de la vis : si nous laissons une grande ouverture ou, le cas échéant, quelles dimensions donner aux ouvertures.

'''Le maintien de la vis'''

Afin de fixer notre vis sans fin, nous pensons utiliser un système de tiges, fixées en haut et en bas à des bases. En plaçant une pièce assez large entre le moteur et la vis, celle-ci pourra tourner stablement. De plus, nous la fixerons en hauteur à un roulement à bille : elle pourra ainsi effectuer sa rotation sans frottement tout en étant maintenue. De plus, nous utiliserons des tiges qui non seulement la maintiendront mais qui permettront également la remontée des billes.
Nous avons construit un prototype, ce qui nous a permis de valider cette option.
[[Fichier:Video-proto-tiges.mp4]]

Il reste à imprimer le reste des pièces modélisées, afin de voir quelles parties sont incomplètes.

Nous avons également étudié le '''code''' afin de voir comment traduire le code ''Arduino'' en langage, ce qui reste à approfondir, ainsi que la méthode à employer afin de récupérer les images : il faudra choisir entre une liaison directe série via le PC, une carte SD ...

==Semaine 4==
Lors de cette semaine, nous avons continué notre avancée sur la partie mécanique de notre projet, qui représente la plus grande partie et difficulté. Avec certaines pièces imprimées en 3D dans la semaine, nous avons pu avancer et modifier certains points.

*Tout d'abord, la partie '''vis sans fin'''. Les parties hautes et basses maintenant la vis étant imprimées, nous avons pu couper des tiges de la longueur de la vis afin de maintenir l'ensemble. Face aux problèmes d'impression sur la vis nous avons tout d'abord songé à la réimprimer, bien que nous n'étions pas sûrs du résultat. En nous renseignant sur les différents outils à notre disposition, nous avons préféré changer d'option et utiliser à la place un pistolet 3D afin de régulariser les imperfections. Nous avons ainsi gagné du temps et de la précision considérables. Cette étape est maintenant terminée : la vis sans fin est capable de remonter plusieurs billes simultanément. Le support de la vis permettant de la raccorder au servomoteur étant à présent fixé à la tige, il nous faut à présent tester la rotation en utilisant le moteur, ce qui sera faisable lorsque la vis aura son support dans lequel nous placerons le moteur.
*Ensuite, nous avons eu des problèmes avec l''''afficheur'''. La précision de l'imprimante 3D et l'épaisseur minimale que nous devons mettre provoquent des décalages ainsi que beaucoup de frottements lors de la chute des billes. Après diverses méthodes pour limiter les frottements (ponçage, ammoniaque), nous avons décidé de modifier l'afficheur et son fonctionnement. Avec les imprimantes que nous pouvons utiliser, il est impossible d'augmenter la taille de l'afficheur. Il faut donc diminuer provisoirement le nombre de colonnes ce qui nous permet d'avoir plus de marge : les colonnes sont légèrement plus larges, les billes devraient mieux passer. Nous allons essayer en utilisant des glissières avec des trous placées plus haut que prévu initialement pour que lorsqu'une bille arrive, elle tombe dans le premier trou puis que la seconde passe au dessus de la première et ainsi de suite.
Pour finir, nous avons imprimé le support du capteur de couleur, les dimensions convenant parfaitement.

==Semaine 5==
Cette semaine, nous pouvons enfin tester les dernières pièces :
*l'afficheur est imprimé, avec un nombre de colonnes réduit. A présent, les billes glissent sans problème. Puisque il est évidemment destiné à être placé verticalement, nous découpons une plaque de plexiglas que nous fixerons à l'avant
*Nous concevons et découpons un système de crémaillère pour nos glissières permettant de faire tomber ou non les billes. Un engrenage est fixé directement sur un moteur et permet le décalage de la planche.

Les différentes pièces sont maintenant conçues, imprimées et testées séparément. Nous pouvons donc passer une étape : monter les pièces sur un même support. Le support final est prévu en bois puisque nous avons accès à une découpeuse laser, plus rapide que l'impression 3D, qui nous fournira des supports bien nivelés. Toutefois, pour assurer sa conception, nous passons par un prototype en carton, qui nous permet notamment d'étudier l'inclinaison nécessaire des différentes pièces afin de faire rouler les billes tout en contrôlant leur vitesse, notamment celle des crémaillères. Nous commençons par fixer l'afficheur à une hauteur qui prend en compte les pentes nécessaires, en bas pour amener les billes jusqu'à la vis sans fin et en haut pour leur faire faire le chemin inverse. Puis nous plaçons la vis sans fin, le capteur et les liaisons entre les pièces en conséquence. Cela nous a permis de voir qu'une fois encore la taille de nos éléments était parfois trop juste. Par exemple, au niveau du capteur de couleur, une fois le moteur placé dans son encoche, la bille n'a plus la place de passer. Nous avons donc du le réimprimer.

En premier prototype, nous concevons le réservoir sous l'afficheur avec du carton. Pour récupérer les billes lors des tests du placement de l'afficheur, cela suffit, mais nous réalisons vite que cette matière est trop malléable, il faudra dès la semaine prochaine faire ce réservoir en bois, a minima, afin d'avoir une inclinaison convenable. Ce sera également l'occasion de finir la fixation de toutes les pièces.

==Semaine 6==

Deux aspects du projet peuvent être avancés cette semaine : la programmation et la fin du montage.

Bien que nous ayons fait nos tests via l' ''IDE Arduino'', il serait plus rigoureux de le faire en langage C. L'essentiel du programme doit être le contrôle des moteurs grâce à la lecture des données du capteur. Si l'algorithme sera le même entre l' ''IDE Arduino'' et le langage C, nous ne pouvons utiliser les mêmes fonctions de lecture et d'écriture. Après avoir pris conscience que le langage arduino se traduit notamment en ''C++'' et pensé à la possibilité d'utiliser ce langage, il nous a été fourni une archive dans le bon langage, qu'il sera sûrement plus simple d'utiliser.

Deuxièmement, nous pouvons enfin fixer toutes les pièces, les unes avec les autres, sur le support. ce support en carton n'est pour le moment qu'un prototype, afin de facilement pouvoir modifier les pièces, dimensions, etc... Nous avons pour objectif de changer les pièces en cartons pour du bois. Les billes étant très petites, nous avons besoin de précision. Un léger décalage entre 2 pièces peut bloquer notre système. Nous avons donc passé une bonne partie de notre temps à monter le système.

Concernant la partie électronique, nous avons effectuer des tests avec les servomoteurs. Ces servomoteurs consommant beaucoup de courant, l'alimentation de l'arduino ne suffit donc pas. Les servo ne supportant pas des tensions supérieures à 6V, la pile 9V que nous possédons ne convient pas. Nous avons donc emprunté un prise secteur 5V afin d'effectuer les tests la semaine prochaine. Le code étant "prêt" à être téléversé sur notre système, il ne manque plus qu'à gérer ce problème d'alimentation et à installer les moteurs afin de réaliser les premiers tests sur notre système complet.

[[Fichier:Afficheur prototype p28.jpg|300px]]

==Semaine 7==
[[Fichier:Fixation_moteur_vis_P28.jpg|right|150px|thumb|Moteur vis sans fin]][[Fichier:Montage bois.jpg|right|300px|thumb|Prototype bois]]
Le premier prototype nous ayant permis de vérifier la concordance de nos différentes pièces, nous décidons de passer rapidement à des matières plus solides : nous remplaçons le carton par du bois. Nous n'avons plus besoin de la souplesse du carton puisque les ajustements sont faits, tandis que le bois nous apporte rigidité et stabilité. Malgré notre préparation sur le prototype en carton, passer au bois nous prend un certain temps. Il faudra refaire un système d'encoches pour maintenir le tout verticalement.

Après avoir marqué les emplacements de chaque composant, nous devons percer des trous et découper une encoche pour faire passer les différents câbles.

Ensuite, si la plupart des moteurs peuvent être fixés directement sur le support, ce n'est pas le cas de celui de la vis d'Archimède qui doit être aligné avec l'axe de rotation. Coller le moteur à un support impliquerait une précision trop importante et de l'hyperstatisme inutile, nous avons plutôt décidé de le faire reposer sur deux cales. Ainsi nous gardons un certain degré de mobilité tout en restant en contact avec la vis.

Nous avons enfin pu tester notre montage complet, en demandant à l'Arduino des lignes ''RBVVBR''. Un test a été effectué en amenant une bille rouge alors que la couleur attendue était bleu : on voit que la bille est rejetée, puis que le système reprend son cours normal. Lorsque le nombre de billes voulu pour compléter une ligne est atteint, le moteur décale la crémaillière : les billes tombent dans leurs emplacements. Cependant, nous avons été confrontés à quelques problèmes de précision du capteur : la couleur bleue n'était pas bien détectée. Pour l'instant, nous réglons le problème en augmentant la luminosité du milieu (à long terme nous placerons une LED en plus). Nous pourrons également essayer d'améliorer nos intervalles de détection dans le code.

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==Semaine 8==
Lors de semaine,plusieurs points ont été travaillés. Tout d'abord, nous avions un problème au niveau de certains servomoteurs, lorsqu'une action leur était demandé, la précision au niveau de l'angle n'était pas toujours respectée. De plus, il arrivait que,lorsqu'un servomoteur fonctionnait, la LED du capteur de couleur se coupait pour ensuite se rallumer. Après discussion avec un enseignant, nous avons tout d'abord changé les pins de certains servomoteurs. Le capteur de couleur utilisant le protocole I2C, il est possible que les pins 9 et 10 (pins PWM) soient sollicités. Nous avons donc changé ces pins, en observant une légère amélioration. Cependant, le problème persistait. Nous avons alors changé l'alimentation de notre système qui était jusqu'alors uniquement alimenté via le PC. De ce fait, nous avons essayé de branché une prise secteur variable que nous avons réglé à plus de 7V. L'arduino se gère ainsi de convertir la tension en 5V afin de ne pas dépassé les 6V max supportés par les servomoteurs.
Ceci permet une nette amélioration de notre problème.
Ensuite, nous avons travaillé sur la programmation. La semaine précédente, nous avions un programme qui permettait de rentrer les billes voulues successivement directement dans le port série. Le capteur regarde la couleur, si la couleur reçue indique qu'il n'y a pas de bille, la vis sans fin se met à tourner afin de faire monter des billes. Ensuite, il regarde si la bille reçue correspond a la couleur demandé dans le port série, la bille est placée en haut de l'afficheur sinon, elle est évacuée. Ce code fonctionnait correctement. Cette semaine, nous avons décidé de nous intéresser à une méthode qui nous permettrait de ne plus être branché au PC. Pour cela, nous avons repris le code précédent sauf qu'une chaîne de caractères est pré-enregistrée, correspondant au dessin voulu. Une fois le programme réussi et que nous sommes parvenu à afficher l'image voulue, nous avons créer un second motif de sorte à, lorsque le premier motif est affiché, celui-ci reste pendant 10 secondes avant d'être évacué. Le second motif se met alors en route. Nous n'avons pas pu tester le changement d'image car nous avons eu des problèmes au niveau du capteur de couleurs. En effet, les billes souhaitées n'étaient plus reconnues car les données reçues ne correspondaient plus aux intervalles définis. Pour remédier à cela, nous avons décider de refaire nos intervalles avec une méthode plus théorique.

=Annexe=

Tout au long du projet, nous avons été dépendants du bon fonctionnement du capteur de couleur. En fonction des conditions extérieures, les valeurs pour une même couleur de bille fluctuent. Elles oscillent généralement plus ou moins autour d'une valeur et toutes ne sont pas significatives : les taux de ''rouge'' pour les billes noires et bleues sont évidemment sensiblement les mêmes. Afin de commencer nos tests mécaniques au plus tôt, nous avons manuellement relevé les valeurs en passant les billes une à une sous le capteur et en estimant nous-mêmes les données significatives. Toutefois, ce processus est long et donc imprécis. Nous avons été confrontés à des problèmes de fonctionnement uniquement liés aux valeurs envoyées par le capteur : nos intervalles de reconnaissance pour les billes étaient trop imprécis il fallait donc reprendre fastidieusement les mesures. Même si cette méthode était suffisante pour les débuts de notre projet, nous nous sommes projetés dans l'utilisation globale que nous voulions. Nous nous arrêterons au prototype, mais nous prétendons toutefois concevoir un système applicable à plusieurs centaines de couleurs de billes. Nous ne pouvons donc pas nous permettre de faire ces tests manuellement.

[[Fichier:Boxplot bleu.png|right|650px]]

Pour automatiser cette étape, des billes d'une même couleur sont envoyées continuellement au capteur, de manière à avoir un nombre de données suffisant pour pouvoir nous baser sur des règles statistiquement fiables.

Ces données sont envoyées via le port série au PC et redirigées directement dans un fichier ''couleur''.csv <code>cat /dev/ttyACM0 > vert.csv</code> On a ainsi un fichier pour chaque bille contenant toutes les valeurs du capteur. Celles-ci étant envoyées au format adéquat, avec chaque donnée séparée par une '','' nous pouvons les traiter directement. Pour le faire efficacement, nous utilisons le langage et logiciel ''R'', dédié aux statistiques, afin de remettre en forme nos données et pouvoir obtenir des ''boxplots''. Nous pouvons donc déterminer les intervalles et les critères caractéristiques pour chaque bille en un coup d’œil.

Ci-contre par exemple, un exemple de l'utilisation des ''boxplots''. La bille verte, au milieu, présente un taux de bleu qui se différencie nettement des autres billes. Nous pourrons donc utiliser ce critère lors de l'évaluation de l'état du capteur en étant relativement sûr qu'un taux de bleu entre 500 et 600 correspondra à une bille verte. On remarque également l'absence de boîte pour la bille blanche, mais ce n'est pas un oubli. Nous avons remarqué que les valeurs du capteur dans le cas des billes blanches étaient nettement plus élevées que les autres billes : il sera facile de les différencier, alors que nous avons besoin de plus de précisons pour les autres intervalles.

Cette méthode est certes plus efficace qu'estimer vaguement en étudiant les différentes valeurs du capteur "manuellement", elle reste toutefois perfectible. Bien que nous ayons pris la peine d'effectuer au minimum une quinzaine de mesures, nous aurions pu en faire d'avantage afin d'avoir des estimations d'autant plus précises. De plus, nous restons encore dépendant des conditions extérieures : les mesures faites correspondent à une luminosité relativement constante, le programme pourrait ne pas reconnaître aussi efficacement les couleurs dans d'autres conditions. L'objectif d'appliquer notre projet à des échelles beaucoup plus importantes pourrait être mis à mal. Toutefois, cette méthode automatisant nos études statistiques est répétable efficacement dans n'importe quelles conditions. Il faudra uniquement refaire ces mesures, et éventuellement approfondir l'études des données avec un(e) statisticien(ne).

=Documents Rendus=

IMA4 2018/2019 P28

2019-03-14T17:41:22Z

Mmichel1 : /* Semaine 8 */

__TOC__
 

=Présentation générale=
;'' Projet :'' '''Afficheur d'images à billes''' :Le but de ce projet est de réaliser un nouveau format d'afficheur capable de concurrencer les systèmes préexistants. Il devra pouvoir afficher des images en continu grâce à des billes de couleurs.
'''''Etudiants:''''' Flora DZIEDZIC et Martin MICHEL

'''''Encadrants :''''' Messieurs Xavier Redon, Alexandre Boé et Thomas Vantroys

==Description==
Nous voyons souvent aujourd'hui des afficheurs composés de LED, que ce soit sur nos écrans de téléphone, pour afficher des publicités ou des informations dans des halls de gare par exemple. Contrairement aux idées répandues, même si de grands progrès ont été faits dans la gestion d'énergie, ces afficheurs à LED consomment beaucoup même s'ils sont utilisés pour des affichages semi-statiques.

Nous devrons partir de zéro afin de penser un tout nouveau système capable d'afficher une image en couleur et en continu. Pour réaliser un tel système, nous avons choisi de nous orienter vers un afficheur à billes. L'élément principal de notre projet sera l'écran d'affichage, jumelé à un système de tri et de stockage des billes.

==Objectifs==
Le but est que, lorsque l'image affichée est fixe, le système ne consomme pas d'énergie. En effet, le système d'affichage auquel nous sommes confrontés au quotidien nécessite d'être alimenté en permanence pour maintenir l'image à l'écran : sans cela, le panneau s'éteindrait.
 De plus, il faudrait que notre système puisse lui aussi afficher des images en plusieurs couleurs prédéfinies. Enfin, nous porterons évidemment une attention particulière au coût global de la structure. 

Nous travaillerons bien sûr à une échelle réduite : bien que nous cherchions à concurrencer des systèmes d'affichage de plusieurs mètres carrés, notre réalisation sera un prototype qui pourra être adapté à toute sorte d'utilisation. 
[[fichier:bille1.jpg|200px|thumb|Afficheur à bille de face]]
*Conception mécanique
Nous devons construire un système capable d'amener, d'afficher et de ranger des billes. Il nous faut donc concevoir : 
:la structure d'affichage
:le système de remontée
:le système de tri
:le système d'ouverture d'un réservoir
:l'acheminement de la bille vers l'écran

*Circuit électronique
Nous avons également besoin de connecter différents composants :
:une partie capteur pour évaluer la couleur de la bille et sélectionner le bon réservoir
:des moteurs pour actionner les différentes parties
[[fichier:bille3.jpg|150px|thumb|Afficheur à bille avec contour de la vis sans fin apparent]]
*Développement informatique
Afin de contrôler les actions mécaniques en prenant en compte les données (des capteurs par exemple) nous devons développer un programme permettant de :
:commander les moteurs en fonctions des mesures (voir capteurs)
:sélectionner les réservoirs en fonction des données reçues (image à afficher)
:définir la trame/format des données et de la transmission de celles-ci :
::soit les données sont envoyées ligne par ligne avec N octets pour les N colonnes
::soit toutes les données sont envoyées en une fois

L'alimentation du système pourrait s'adapter au type d'utilisation du projet : elle peut se faire via une alimentation filaire externe, pour les grandes installations de type affichage publicitaire, mais également via une batterie pour des applications portatives.

[[File:Schema_afficheur_bille.jpg|center|thumb|600px|Schéma afficheur à bille]]

=Analyse du projet=
==Positionnement par rapport à l'existant==
De nos jours, les LED font partie de notre quotidien. En effet, que ce soit pour certains types d'éclairage ou des afficheurs publicitaires intérieurs comme extérieurs, les LED sont omniprésentes.
On trouve également aujourd'hui des télévisions à LED. Cependant, celles-ci n'affichant pas d'images pseudo-statiques, nous ne les considérons pas comme un concurrent de notre projet.

==Analyse du premier concurrent==
Un grand fabricant de panneaux à LED est l'entreprise Winlight, basé à Hambach en France.

[[fichier:esprit.jpg|300px|thumb|right|Magasin recouvert de LED Winlight de couleurs]]

Leader en panneaux à LED Digital Media, Winlight propose des solutions d'affichage à LED.
Leur spécificité est de fabriquer des écrans géants à LED sur mesure.
De plus, depuis plus de 10 ans, Winlight fabrique également des croix de pharmacie avec des LED bleues, spécificité de leurs croix.

'''Avantages''' :
*Possibilité de faire de grands panneaux
*Attire l’œil des consommateurs
*Permet de faire des images non statiques

'''Inconvénients''' :
*Consommation énorme

==Analyse du second concurrent==

[[fichier:jcdecaux.jpg|300px|thumb|right|Afficheur JCDecaux]]

Dans le milieu publicitaire, nous trouvons également des affichages imprimés.
Le leader mondial d'afficheur publicitaire en papier se nomme JCDecaux.
Sur les abribus, dans la rue, sur les routes avec des panneaux déroulants, les panneaux publicitaires JCDecaux sont omniprésents.

'''Avantages''' :
*Différentes tailles de panneaux
*Permet de changer d'images régulièrement
*Supports multiples : les affiches peuvent être collées partout

'''Inconvénients''' :
*Consommation énorme
*La toile est fragile, potentiellement déchirable
*Les affiches sont réimprimées sans arrêt, ce qui coûte cher et n'est pas écologique

==Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé==
Xavier, employé chez Pubextra, entreprise d'affichage publicitaire, est chargé de trouver un nouveau moyen d'affichage peu onéreux. En effet, Catherine de la compta, a fait remonté au patron les dépenses astronomiques de l'entreprise pour la consommation des panneaux publicitaires à LED récemment installés par l'entreprise dans toute la France. Afin de ne pas réduire ses effectifs, le patron a demandé à Xavier de trouver un système permettant de moins consommer d'énergie, tout en gardant le même principe : afficher plusieurs images de marques différentes sur un même panneau, afin d'avoir plus de clients et donc, plus de revenus. Ne pouvant pas dépenser des sommes astronomiques, l'entreprise ne peut se permettre d'acheter de nouveaux panneaux hors de prix.

Après quelques recherches, Xavier tombe sur un site internet de vente de panneaux d'affichage à billes. Il s'agît d'un système automatique à base de billes permettant d'afficher des images. En fonction de l'image désirée, des billes de couleurs vont se placer à la place correspondante. Une fois que l'on désire afficher une nouvelle image, les billes présentes sont évacuées et la nouvelle image est affichée. Pas besoin de la présence d'un être humain, étant donné que les billes remontent dans le système automatiquement.
C'est exactement ce qu'il lui faut ! De plus, il y a possibilité de fabriquer n'importe quelle taille d'afficheur étant donné qu'ils sont fabriqués sur mesure.
Le système ayant très peu de composants électroniques, le prix reste peu onéreux. Quant à la consommation, une fois l'image affichée, cela ne consomme plus rien, étant donné que l'image est créée avec des billes. Si l'entreprise ne possède qu'un seul client sur un panneau d'affichage, l'image peut rester la même, ce qui ne consomme absolument rien.
Grâce à cette solution, Pubextra économisera des centaines d'euros par mois, ce qui lui vaudra bien une promotion. Utiliser ce système fera donc plaisir à Xavier, mais également à la planète !

==Réponse aux questions difficiles==
*'''Combien consomme un panneau à LED?'''
2018: « Un panneau avec une face numérique consomme 7 fois plus que le plus énergivore des mobiliers non numériques, et un panneau avec deux faces numériques consomme 13 fois plus »
La consommation d'un afficheur numérique 1 face (de 2m^2) serait de 12 565 kWh par an au lieu de 948 kWh pour les afficheurs publicitaires déroulants de la même taille.
La nouvelle question serait ainsi: à partir de quelle durée l'affichage d'une image via notre système est-il rentable par rapport à un afficheur à LED?

Nous ferons une première étude avec des billes en ''polyamide''. Dans des données de constructeur, on trouve que, pour 150 billes d'un centimètre de diamètre, nous avons un poids de 90g
En prenant par exemple V=0,01 m/s pour monter une masse de 0.9 kg, le poids à soulever est une force F=m.g soit F=0,09.9,81=0.8919 N.

Ensuite pour la puissance, nous avons P=F.V soit P=0,8919.0,01=0,008919 W.
Cela correspond à la puissance brute. Il faut ensuite tenir compte du rendement (réducteur...) que l'on peut dans une première approche estimer à 0,80. Cela va conduire à un moteur de 0.01W
On veut comparer avec un panneau de 2m2, soit un tableau de 20 000 billes. Il faudrait donc remonter 134 fois 150 billes, et ainsi consommer 0.01*134=1,34W.

Un panneau à LED consomme 12565kWh. Il faudrait changer l'image plusieurs dizaine de millions de fois pour qu'un afficheur à LED soit plus efficace.

Plusieurs types de matériaux sont utilisables. Pour amener une première quantification, nous nous baserons sur des billes en plastique, en ''polyamide'' qui présente des caractéristiques médianes.

*'''Afin d'économiser des couleurs de billes, serait-il possible de grouper plusieurs billes de différentes couleurs afin de créer d'autres teintes?'''
Chaque couleur peut être créée grâce à une combinaison de couleurs primaires : c'est ainsi que fonctionnent les pixels. En réglant l'intensité de ''Rouge'', ''Bleu'' et ''Vert'', il est possible de répondre à l'ensemble du spectre visible. Nous pourrions donc nous contenter de ces trois couleurs, en en stockant différentes intensités.

:On pourrait fixer 3 afficheurs (semblables à celui retenu) les uns derrières les autres et transparents entre chacun. Chaque afficheur est rempli de billes transparentes teintées. La superposition de 3 billes va créer une teinte particulière et donc permet d'utiliser moins de couleurs de billes. Cependant, le nombre de billes total serait bien plus important, puisqu'il faut pouvoir être capable d'afficher une "image" monochrome, et donc avoir les teintes de ''Rouge'', ''Bleu'' et ''Vert'' correspondantes, soit 3 fois la capacité initiale.

:En deuxième solution, on peut penser à des billes très petites. A chaque place, 3 billes de couleurs seraient présentes. Sur le même principe que les pixels, la couleurs des 3 billes forment, de loin, une autre couleur. Cependant, comme la première solution, cela implique un nombre plus important de billes. De plus, nous serions confrontés à de plus grandes contraintes de précisions : plus les billes sont petites, moins grande est la marge sur la taille des trous, cela augmenterait donc les coûts de fabrication.

=Préparation du projet=

==Cahier des charges==
Notre afficheur doit avoir une taille de 8x8 et doit pouvoir:
*Changer d'image sans intervention humaine
*Ne pas consommer (ou peu) lors de l'affichage d'une image
*Ne pas afficher deux fois de suite une image complète de la même couleur (afin de gérer le stock de billes)
*Recevoir les images voulues via liaison série

==Choix techniques : matériel et logiciel==
* 7 Moteurs:
**4 servomoteurs permettant de réaliser une liaison glissière FS90 (déjà en stock)
**1 servomoteur continu pour la vis de remontée FS90r (déjà en stock)
**2 moteurs pas à pas pour amener la bille à l'endroit exact (vis + tapis roulant) [https://www.gotronic.fr/art-moteur-28byj-48-5-22491.htm]
*2 Roulements à billes (ou système de fixation pour les vis sans fin : à confirmer après étude avec les vis sans fin)
* 70 billes en plastique par couleurs souhaitées [https://toutpourlejeu.com/fr/mini-balles-billes-pastiques/1046-boule-en-plastique-13-mm-diametre-bille-couleur-au-choix-0659436655720.html#/14-couleur-bleu]
* 1 capteur de couleur TCS34725 (En stock à Polytech)
* Planches de bois et plexiglas
* Arduino mega [https://www.gotronic.fr/art-carte-arduino-mega-2560-12421.htm]

==Liste des tâches à effectuer==
Afin d'arriver au résultat attendu, nous avons décidé de procédé étape par étape afin de vérifier la mécanique du système mais également la partie électronique. Pour cela, nous commencerons donc avec un système différent, qui ne trie pas la couleur des billes dans des réservoirs. Ici, nous ferons monter chaque bille une par une, afin d'identifier sa couleur. Si c'est la couleur souhaitée, on la positionne en haut de l'afficheur afin qu'elle tombe au bon endroit. Si la bille ne nous intéresse pas, elle change de direction et retombe à l'endroit où toutes les billes sont stockées. Pour réaliser ce système, nous devront réaliser plusieurs tâches:

'''Partie Mécanique'''
*Faire monter une bille grâce à la vis sans fin
*Séparer les billes souhaitées ou non
*Faire tomber les billes dans l'afficheur ligne par ligne
*Vider l'afficheur pour ensuite le remplir

'''Partie informatique/électronique'''
*Analyser une image afin de connaître les billes correspondantes
*Envoyer une image à notre système afin d'envoyer la position de chaque bille (La position des billes sera d'abord envoyée via liaison série, puis ensuite via SPI)
*Gérer les différents actionneurs du système
*Identifier la couleur de chaque bille afin que le capteur de couleur sache si la bille est bonne ou non

Une fois cette partie réalisée, notre afficheur fonctionnera correctement, en effet, une image pourra être affichée. Cependant, cela peut prendre beaucoup de temps si il y a beaucoup de couleurs à traiter ou si la taille de l'afficheur est grande. De ce fait, nous ajouterons des réservoirs correspondant à chaque couleur afin que le système vienne chercher directement la couleur qu'il souhaite.
Pour réaliser cela, nous réaliserons les tâches suivantes:

*Revoir totalement le système afin d'y intégrer les réservoirs
*Faire tomber les billes dans leur bon réservoir
*Récupérer une seule bille parmi les réservoirs afin qu'elle aille se positionner au bon endroit

En regroupant ces tâches et les tâches précédemment réalisées, nous devrions obtenir le système souhaité.

==Calendrier prévisionnel==

=Réalisation du Projet=
==Feuille d'heures==

{| class="wikitable" style="text-align: center;
!Tâche !! Prélude !! Heures S1 !! Heures S2 !! Heures S3 !! Heures S4 !! Heures S5 !! Heures S6 !! Heures S7 !! Heures S8 !! Heures S9 !! Heures S10 !! Total
|-
| Analyse du projet
| 10h
| 4h
| 8h
|
|
| 1h
|
|
|
|
|
|
|- 
|Recherche
|2h
|2h (Découpage du projet
| 1h
|
| 1h
|
|
|
|
|
|
|
|- 
| Montage/fabrication/ponçage
| 2h
| 2h
| 3h
| 4h/5h
| 2h (lundi) + 2*4h
| 1h
| 6h
| 6h
|
|
|
|
|- 
|Programmation
|0h
| 1h
|3h
|1h
|
|
| 1h
| 1h
|
|
|
|
|- 
|Wiki
| 3h
| 2h
| 1h
| 3h
| 2h
| 1h
|
|
|
|
|
|}

==Prologue==

Notre projet est très concret et en plus de la conception électronique et informatique, nous avons voulu nous pencher le plus tôt possible sur la partie mécanique. En effet, tout repose sur la façon dont nous avons réfléchi et conçu le système : le nombre et le type de moteurs, combien de capteurs, les différentes parties du montage...

Pendant les premiers jours après l'élection du sujet, nous avons réfléchi individuellement notamment à plusieurs systèmes de remontée pour ensuite mettre en commun nos idées. Plusieurs montages ressortaient.
#Les billes sont remontées toutes en même temps avec un moulin placé à l'arrière de l'afficheur afin de les remonter vers les réservoirs.
#:Avantages : gain de temps en les remontant toutes en même temps
#:
#:Inconvénients : compliqué à mettre en place, à imprimer et mécanique complexe, besoin d'une précision assez importante
#On utilise une vis sans fin pour les remonter à la suite et les trier une par une.
#:Avantages : plans de construction pré-existants, adaptés à notre utilisation, mécanique après la remontée moins lourde que celle du moulin
#:
#:Inconvénients : besoin d'une précision assez importante pour guider les billes le long du chemin

Après nous être penchés un peu plus sur la conception, nous avons opté pour la vis sans fin. L'étape suivante était de facto l'étude sur ''OnShape'' de la création des vis sans fin et du panneau d'affichage, en fonction des tailles des billes. De ce fait, nous pourrons commencer les heures de projet avec un minimum de matériel à tester une fois les billes reçues. Nous aurons également les moteurs afin de tester notre programmation.

==Semaine 1==
A faire : rendre l'afficheur opérationnel, étude des moteurs, wiki
La première semaine a été décisive pour mettre au point l'avancée du projet et l'adapter aux billes reçues. Il est inefficace d'avancer sur toutes les parties en même temps : nous avons décidé d'établir plusieurs étapes d'avancée en précisant le cahier des charges précis pour la partie mécanique, celle de l'Arduino et du PC.
#regarder la couleur de la bille
#:placer le capteur au bon endroit
#:l'arduino doit traiter les valeurs du capteur et commander le moteur du

==Semaine 2==
Lors de cette semaine, nous nous sommes attaqués à plusieurs parties.

Tout d'abord, la partie mécanique. Nous avions déjà imprimé une vis sans fin avant de recevoir les billes afin de mieux imaginer notre système. Cette vis ne correspondant pas aux billes reçues, il nous a fallu redimensionner cette vis afin de la ré-imprimer. Maintenant que celle-ci est imprimée, il va falloir la poncer afin de limiter les frottements mais également la fixer sur un mécanisme permettant de faire remonter les billes correctement.Celles-ci étant très petites (9mm), la marge d'erreur pour la montée est limitée, il faudra donc être précis dans nos mesures. Pour la partie moteur, nous étions partis sur un moteur continu afin de faire tourner la vis sans fin. Nous avons finalement opté pour un servomoteur continu FS90r permettant ainsi de gérer facilement la rotation de la vis.

Suite à cela, nous nous sommes penchés sur la partie code. Grâce aux servomoteurs ainsi que le détecteur de couleur, nous sommes parvenu à détecter la couleur d'une bille, la comparer avec la bille voulue, si elle correspond, on l'évacue au bon endroit, si elle ne correspond pas, on l'évacue. L'idée ici est que, lorsque le système complet sera monté, nous n'aurons plus qu'à intégrer ce sous-système afin de diriger les billes souhaitées en haut de l'afficheur.
Pour débuter, nous nous concentrons sur les billes bleues, vertes et rouges. En effet, le capteur de couleur détermine les composantes rouges, vertes et bleues d'un objet. La distinction entre ces 3 couleurs est donc plus facile à implémenter. Les valeurs de couleurs reçues pour un même objet peuvent beaucoup varier d'un moment à l'autre. Établir des intervalles pour chaque composante de chaque couleur est donc très incertain et il est possible, que d'un moment à l'autre, 2 billes différentes se retrouvent dans le même intervalle, il va donc falloir travailler sur cet aspect, afin de pouvoir identifier facilement le jaune, le noir et le blanc.

==Semaine 3==
Cette semaine est une fois de plus dédiée à la '''construction'''. Après avoir modéliser les parties les plus importantes comme l'afficheur ou la vis sans fin, les avoir adaptées aux billes, nous avons commencé à nous pencher sur l'assemblage.

[[Fichier:Socle-bille.jpg|400 px|thumb|right|Socle de l'afficheur]]

'''Le socle'''

Afin d'être certain que tous les éléments soient stables et restent à une distance constante les uns des autres, tout le projet reposera sur un socle commun, qu'il a fallu dimensionner. Ce qui n'était pas faisable avant d'avoir les mesures exactes de l'afficheur et de la vis. Puisque tant que nous sommes dans cette première étape du système sans le tri par couleur, il doit également servir de réservoir à billes pour les billes : ce sera l'élément le plus volumineux. Il est impossible de l'imprimer.

*Nous avons d'abord penser à le fabriquer manuellement. A l'aide de carton, nous avons fait des premiers jets ce qui nous a permis de visualiser les dimensions, la place des moteurs, de l'afficheur, de la vis ...
*En travaillant au FabLab de l'école, nous avons pu être en contact avec des personnes extérieures à notre projet, qui nous ont suggéré l'idée d'utiliser la découpeuse laser, au lieu de le construire manuellement. En effet, cela sera bien plus précis tout en ayant l'avantage d'être plus rapide que l'impression 3D. Nous découperons donc une boite, à assembler, dont la face supérieure sera destinée à recevoir les différents composants. A l'intérieur, nous placerons la face de sorte qu'elle soit légèrement penchée et qu'ainsi les billes aillent naturellement vers la vis.

Le rectangle central correspondant à l'afficheur, à droite d'une ouverture pour le moteur ouvrant et fermant la trappe laissant tomber les billes. Il faudra approfondir par la suite la réflexion sur le système de fixation de la vis sans fin et de récupération des billes non-utilisées une fois en haut de la vis : si nous laissons une grande ouverture ou, le cas échéant, quelles dimensions donner aux ouvertures.

'''Le maintien de la vis'''

Afin de fixer notre vis sans fin, nous pensons utiliser un système de tiges, fixées en haut et en bas à des bases. En plaçant une pièce assez large entre le moteur et la vis, celle-ci pourra tourner stablement. De plus, nous la fixerons en hauteur à un roulement à bille : elle pourra ainsi effectuer sa rotation sans frottement tout en étant maintenue. De plus, nous utiliserons des tiges qui non seulement la maintiendront mais qui permettront également la remontée des billes.
Nous avons construit un prototype, ce qui nous a permis de valider cette option.
[[Fichier:Video-proto-tiges.mp4]]

Il reste à imprimer le reste des pièces modélisées, afin de voir quelles parties sont incomplètes.

Nous avons également étudié le '''code''' afin de voir comment traduire le code ''Arduino'' en langage, ce qui reste à approfondir, ainsi que la méthode à employer afin de récupérer les images : il faudra choisir entre une liaison directe série via le PC, une carte SD ...

==Semaine 4==
Lors de cette semaine, nous avons continué notre avancée sur la partie mécanique de notre projet, qui représente la plus grande partie et difficulté. Avec certaines pièces imprimées en 3D dans la semaine, nous avons pu avancer et modifier certains points.

*Tout d'abord, la partie '''vis sans fin'''. Les parties hautes et basses maintenant la vis étant imprimées, nous avons pu couper des tiges de la longueur de la vis afin de maintenir l'ensemble. Face aux problèmes d'impression sur la vis nous avons tout d'abord songé à la réimprimer, bien que nous n'étions pas sûrs du résultat. En nous renseignant sur les différents outils à notre disposition, nous avons préféré changer d'option et utiliser à la place un pistolet 3D afin de régulariser les imperfections. Nous avons ainsi gagné du temps et de la précision considérables. Cette étape est maintenant terminée : la vis sans fin est capable de remonter plusieurs billes simultanément. Le support de la vis permettant de la raccorder au servomoteur étant à présent fixé à la tige, il nous faut à présent tester la rotation en utilisant le moteur, ce qui sera faisable lorsque la vis aura son support dans lequel nous placerons le moteur.
*Ensuite, nous avons eu des problèmes avec l''''afficheur'''. La précision de l'imprimante 3D et l'épaisseur minimale que nous devons mettre provoquent des décalages ainsi que beaucoup de frottements lors de la chute des billes. Après diverses méthodes pour limiter les frottements (ponçage, ammoniaque), nous avons décidé de modifier l'afficheur et son fonctionnement. Avec les imprimantes que nous pouvons utiliser, il est impossible d'augmenter la taille de l'afficheur. Il faut donc diminuer provisoirement le nombre de colonnes ce qui nous permet d'avoir plus de marge : les colonnes sont légèrement plus larges, les billes devraient mieux passer. Nous allons essayer en utilisant des glissières avec des trous placées plus haut que prévu initialement pour que lorsqu'une bille arrive, elle tombe dans le premier trou puis que la seconde passe au dessus de la première et ainsi de suite.
Pour finir, nous avons imprimé le support du capteur de couleur, les dimensions convenant parfaitement.

==Semaine 5==
Cette semaine, nous pouvons enfin tester les dernières pièces :
*l'afficheur est imprimé, avec un nombre de colonnes réduit. A présent, les billes glissent sans problème. Puisque il est évidemment destiné à être placé verticalement, nous découpons une plaque de plexiglas que nous fixerons à l'avant
*Nous concevons et découpons un système de crémaillère pour nos glissières permettant de faire tomber ou non les billes. Un engrenage est fixé directement sur un moteur et permet le décalage de la planche.

Les différentes pièces sont maintenant conçues, imprimées et testées séparément. Nous pouvons donc passer une étape : monter les pièces sur un même support. Le support final est prévu en bois puisque nous avons accès à une découpeuse laser, plus rapide que l'impression 3D, qui nous fournira des supports bien nivelés. Toutefois, pour assurer sa conception, nous passons par un prototype en carton, qui nous permet notamment d'étudier l'inclinaison nécessaire des différentes pièces afin de faire rouler les billes tout en contrôlant leur vitesse, notamment celle des crémaillères. Nous commençons par fixer l'afficheur à une hauteur qui prend en compte les pentes nécessaires, en bas pour amener les billes jusqu'à la vis sans fin et en haut pour leur faire faire le chemin inverse. Puis nous plaçons la vis sans fin, le capteur et les liaisons entre les pièces en conséquence. Cela nous a permis de voir qu'une fois encore la taille de nos éléments était parfois trop juste. Par exemple, au niveau du capteur de couleur, une fois le moteur placé dans son encoche, la bille n'a plus la place de passer. Nous avons donc du le réimprimer.

En premier prototype, nous concevons le réservoir sous l'afficheur avec du carton. Pour récupérer les billes lors des tests du placement de l'afficheur, cela suffit, mais nous réalisons vite que cette matière est trop malléable, il faudra dès la semaine prochaine faire ce réservoir en bois, a minima, afin d'avoir une inclinaison convenable. Ce sera également l'occasion de finir la fixation de toutes les pièces.

==Semaine 6==

Deux aspects du projet peuvent être avancés cette semaine : la programmation et la fin du montage.

Bien que nous ayons fait nos tests via l' ''IDE Arduino'', il serait plus rigoureux de le faire en langage C. L'essentiel du programme doit être le contrôle des moteurs grâce à la lecture des données du capteur. Si l'algorithme sera le même entre l' ''IDE Arduino'' et le langage C, nous ne pouvons utiliser les mêmes fonctions de lecture et d'écriture. Après avoir pris conscience que le langage arduino se traduit notamment en ''C++'' et pensé à la possibilité d'utiliser ce langage, il nous a été fourni une archive dans le bon langage, qu'il sera sûrement plus simple d'utiliser.

Deuxièmement, nous pouvons enfin fixer toutes les pièces, les unes avec les autres, sur le support. ce support en carton n'est pour le moment qu'un prototype, afin de facilement pouvoir modifier les pièces, dimensions, etc... Nous avons pour objectif de changer les pièces en cartons pour du bois. Les billes étant très petites, nous avons besoin de précision. Un léger décalage entre 2 pièces peut bloquer notre système. Nous avons donc passé une bonne partie de notre temps à monter le système.

Concernant la partie électronique, nous avons effectuer des tests avec les servomoteurs. Ces servomoteurs consommant beaucoup de courant, l'alimentation de l'arduino ne suffit donc pas. Les servo ne supportant pas des tensions supérieures à 6V, la pile 9V que nous possédons ne convient pas. Nous avons donc emprunté un prise secteur 5V afin d'effectuer les tests la semaine prochaine. Le code étant "prêt" à être téléversé sur notre système, il ne manque plus qu'à gérer ce problème d'alimentation et à installer les moteurs afin de réaliser les premiers tests sur notre système complet.

[[Fichier:Afficheur prototype p28.jpg|300px]]

==Semaine 7==
[[Fichier:Fixation_moteur_vis_P28.jpg|right|150px|thumb|Moteur vis sans fin]][[Fichier:Montage bois.jpg|right|300px|thumb|Prototype bois]]
Le premier prototype nous ayant permis de vérifier la concordance de nos différentes pièces, nous décidons de passer rapidement à des matières plus solides : nous remplaçons le carton par du bois. Nous n'avons plus besoin de la souplesse du carton puisque les ajustements sont faits, tandis que le bois nous apporte rigidité et stabilité. Malgré notre préparation sur le prototype en carton, passer au bois nous prend un certain temps. Il faudra refaire un système d'encoches pour maintenir le tout verticalement.

Après avoir marqué les emplacements de chaque composant, nous devons percer des trous et découper une encoche pour faire passer les différents câbles.

Ensuite, si la plupart des moteurs peuvent être fixés directement sur le support, ce n'est pas le cas de celui de la vis d'Archimède qui doit être aligné avec l'axe de rotation. Coller le moteur à un support impliquerait une précision trop importante et de l'hyperstatisme inutile, nous avons plutôt décidé de le faire reposer sur deux cales. Ainsi nous gardons un certain degré de mobilité tout en restant en contact avec la vis.

Nous avons enfin pu tester notre montage complet, en demandant à l'Arduino des lignes ''RBVVBR''. Un test a été effectué en amenant une bille rouge alors que la couleur attendue était bleu : on voit que la bille est rejetée, puis que le système reprend son cours normal. Lorsque le nombre de billes voulu pour compléter une ligne est atteint, le moteur décale la crémaillière : les billes tombent dans leurs emplacements. Cependant, nous avons été confrontés à quelques problèmes de précision du capteur : la couleur bleue n'était pas bien détectée. Pour l'instant, nous réglons le problème en augmentant la luminosité du milieu (à long terme nous placerons une LED en plus). Nous pourrons également essayer d'améliorer nos intervalles de détection dans le code.

<include iframe width="320px" height="320px" src="https://www.youtube.com/embed/9h423F1-92s" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></include>

==Semaine 8==
Lors de semaine,plusieurs points ont été travaillés. Tout d'abord, nous avions un problème au niveau de certains servomoteurs, lorsqu'une action leur était demandé, la précision au niveau de l'angle n'était pas toujours respectée. De plus, il arrivait que,lorsqu'un servomoteur fonctionnait, la LED du capteur de couleur se coupait pour ensuite se rallumer. Après discussion avec un enseignant, nous avons tout d'abord changé les pins de certains servomoteurs. Le capteur de couleur utilisant le protocole I2C, il est possible que les pins 9 et 10 (pins PWM) soient sollicités. Nous avons donc changé ces pins, en observant une légère amélioration. Cependant, le problème persistait. Nous avons alors changé l'alimentation de notre système qui était jusqu'alors uniquement alimenté via le PC. De ce fait, nous avons essayé de branché une prise secteur variable que nous avons réglé à plus de 7V. L'arduino se gère ainsi de convertir la tension en 5V afin de ne pas dépassé les 6V max supportés par les servomoteurs.
Ceci permet une nette amélioration de notre problème.
Ensuite, nous avons travaillé sur la programmation. La semaine précédente, nous avions un programme qui permettait de rentrer les billes voulues successivement directement dans le port série. Le capteur regarde la couleur, si la couleur reçue indique qu'il n'y a pas de bille, la vis sans fin se met à tourner afin de faire monter des billes. Ensuite, il regarde si la bille reçue correspond a la couleur demandé dans le port série, la bille est placée en haut de l'afficheur sinon, elle est évacuée. Ce code fonctionnait correctement. Cette semaine, nous avons décidé de nous intéresser à une méthode qui nous permettrait de ne plus être branché au PC. Pour cela, nous avons repris le code précédent sauf qu'une chaîne de caractères est pré-enregistrée, correspondant au dessin voulu. Une fois le programme réussi et que nous sommes parvenu à afficher l'image voulue, nous avons créer un second motif de sorte à, lorsque le premier motif est affiché, celui-ci reste pendant 10 secondes avant d'être évacué. Le second motif se met alors en route. Nous n'avons pas pu tester le changement d'image car nous avons eu des problèmes au niveau du capteur de couleurs. En effet, les billes souhaitées n'étaient plus reconnues car les données reçues ne correspondaient plus aux intervalles définis. Pour remédier à cela, nous avons décider de refaire nos intervalles avec une méthode plus théorique.

=Annexe=

Tout au long du projet, nous avons été dépendants du bon fonctionnement du capteur de couleur. En fonction des conditions extérieures, les valeurs pour une même couleur de bille fluctuent. Elles oscillent généralement plus ou moins autour d'une valeur et toutes ne sont pas significatives : les taux de ''rouge'' pour les billes noires et bleues sont évidemment sensiblement les mêmes. Afin de commencer nos tests mécaniques au plus tôt, nous avons manuellement relevé les valeurs en passant les billes une à une sous le capteur et en estimant nous-mêmes les données significatives. Toutefois, ce processus est long et donc imprécis. Nous avons été confrontés à des problèmes de fonctionnement uniquement liés aux valeurs envoyées par le capteur : nos intervalles de reconnaissance pour les billes étaient trop imprécis il fallait donc reprendre fastidieusement les mesures. Même si cette méthode était suffisante pour les débuts de notre projet, nous nous sommes projetés dans l'utilisation globale que nous voulions. Nous nous arrêterons au prototype, mais nous prétendons toutefois concevoir un système applicable à plusieurs centaines de couleurs de billes. Nous nous pouvons donc pas nous permettre de faire ces tests manuellement.

[[Fichier:Boxplot bleu.png|right|650px]]

Pour automatiser cette étape, des billes d'une même couleur sont envoyées continuellement au capteur, de manière à avoir un nombre de données suffisant pour pouvoir nous baser sur des règles statistiquement fiables.

Ces données sont envoyées via le port série au PC et redirigées directement dans un fichier ''couleur''.csv <code>cat /dev/ttyACM0 > vert.csv</code> On a ainsi un fichier pour chaque bille contenant toutes les valeurs du capteur. Celles-ci étant envoyées au format adéquat, avec chaque donnée séparée par une '','' nous pouvons les traiter directement. Pour le faire efficacement, nous utilisons le langage et logiciel ''R'', dédié aux statistiques, afin de remettre en forme nos données et pouvoir obtenir des ''boxplots''. Nous pouvons donc déterminer les intervalles et les critères caractéristiques pour chaque bille en un coup d’œil.

Ci-contre par exemple, un exemple de l'utilisation des ''boxplots''. La bille verte, au milieu, présente un taux de bleu qui se différencie nettement des autres billes. Nous pourrons donc utiliser ce critère lors de l'évaluation de l'état du capteur en étant relativement sûr qu'un taux de bleu entre 500 et 600 correspondra à une bille verte. On remarque également l'absence de boîte pour la bille blanche, mais ce n'est pas un oubli. Nous avons remarqué que les valeurs du capteur dans le cas des billes blanches étaient nettement plus élevées que les autres billes : il sera facile de les différencier, alors que nous avons besoin de plus de précisons pour les autres intervalles.

Cette méthode est certes plus efficace qu'estimer vaguement en étudiant les différentes valeurs du capteur "manuellement", elle reste toutefois perfectible. Bien que nous ayons pris la peine d'effectuer au minimum une quinzaine de mesures, nous aurions pu en faire d'avantage afin d'avoir des estimations d'autant plus précises. De plus, nous restons encore dépendant des conditions extérieures : les mesures faites correspondent à une luminosité relativement constante, le programme pourrait ne pas reconnaître aussi efficacement les couleurs dans d'autres conditions. L'objectif d'appliquer notre projet à des échelles beaucoup plus importantes pourrait être mis à mal. Toutefois, cette méthode automatisant nos études statistiques est répétable efficacement dans n'importe quelles conditions. Il faudra uniquement refaire ces mesures, et éventuellement approfondir l'études des données avec un(e) statisticien(ne).

=Documents Rendus=

IMA4 2018/2019 P28

2019-03-02T14:28:40Z

Mmichel1 : /* Semaine 6 */

IMA4 2018/2019 P28

2019-02-06T17:33:58Z

Mmichel1 : /* Semaine 4 */

IMA4 2018/2019 P28

2019-02-06T17:31:53Z

Mmichel1 : /* Semaine 3 */

IMA4 2018/2019 P28

2019-02-06T17:20:04Z

Mmichel1 : /* Réalisation du Projet */

Discussion:Projets IMA4 SC & SA 2018/2019

2019-01-30T14:39:37Z

Mmichel1 : /* Présence */

Projets IMA4 SC & SA 2018/2019

2019-01-25T16:58:21Z

Mmichel1 : /* Matériel à acquérir */

Merci de référencer vos pages de projets ici. Merci aussi d'uniformiser vos formats que ce soit en regardant la présentation des projets déjà créés ou en demandant une modification du format des précédents si votre façon de faire vous semble la meilleure. Dans tous les cas un minimum de communication entre les binômes est conseillée.

Toutes les sources doivent être déposées sur notre archive GIT. Le service est disponible à l'URL [https://archives.plil.fr archives.plil.fr]. Connectez-vous avec vos identifiants Polytech'Lille. Sauf indication contraire de vos encadrants, rendez le projet public et mettez le lien sur votre Wiki. Vous pouvez trouver de la documentation sur ce système d'archives sur ce [https://git-scm.com/book/fr/v1 site].

== Répartition des binômes ==

{| class="wikitable"
! Projet !! Encadrants école !! Elèves
|-
| P0 [[IMA4 2018/2019 P0|Modèle]]
|
|
|-
| P1 [[IMA4 2018/2019 P1|Manettes pour travaux pratiques]]
| Xavier Redon / Alexandre Boé / Thomas Vantroys
| Quentin Boëns
|-
| P2 [[IMA4 2018/2019 P2|NumWorks et robot]]
| Xavier Redon / Alexandre Boé / Thomas Vantroys
| Maxime Créteur
|-
| P3 [[IMA4 2018/2019 P3|Robot régulé]]
| Xavier Redon / Alexandre Boé / Thomas Vantroys
| Hugo Delbroucq
|-
| P4 [[IMA4 2018/2019 P4|Commande d'un robot de grande taille]]
| Xavier Redon / Alexandre Boé / Thomas Vantroys
| Nicolas Havard
|-
| P5 [[IMA4 2018/2019 P5|Réalisation d'un prototype de calculatrice NumWorks]]
| Xavier Redon / Thomas Vantroys / Alexandre Boé
| Jade Dupont
|-
| P6 [[IMA4 2018/2019 P6|Réalisation d'une matrice de LEDs]]
| Xavier Redon / Alexandre Boé / Thomas Vantroys
| Fan Gao
|-
| P7 [[IMA4 2018/2019 P7|Supervision d'un système automatisé en version industrie 4.0]]
| Blaise Conrard
| Samy Belhouachi
|-
| P9 [[IMA4 2018/2019 P9|Spider and I]]
| Thomas Vantroys / Fabien Zocco
| Nestor Martinez / Lina Mejbar
|-
| P10 [[IMA4 2018/2019 P10|Capteur de niveau d'eau et de pollution]]
| Alexandre Boé / Xavier Redon / Thomas Vantroys
| Antoine Branquart
|-
| P12 [[IMA4 2018/2019 P12|Recyclage plastique imprimante 3D]]
| Alexandre Boé / Xavier Redon / Thomas Vantroys
| Corentin Danjou / Pol Mulon
|-
| P13 [[IMA4 2018/2019 P13|Emetteur / Récepteur analogique en bande 5725-5875 MHz]]
| Alexandre Boé
| Arthur Reviron
|-
| P14 [[IMA4 2018/2019 P14|Voiture autonome en modèle réduit]]
| Thomas Vantroys / Xavier Redon / Alexandre Boé
| Hugo Dejaegher / Brandon Elemva
|-
| P22 [[IMA4 2018/2019 P22|Secure And Verified Public Announcements through Blockchain]]
| Walter Rudametkin / Romain Rouvoy
| Arezki Ait Mouheb
|-
| P26 [[IMA4 2018/2019 P26|Discussion pair à pair]]
| Xavier Redon / Thomas Vantroys
| Fabien Di Natale / Ibrahim Ben Dhiab
|-
| P28 [[IMA4 2018/2019 P28|Affichage à billes]]
| Xavier Redon / Alexandre Boé / Thomas Vantroys
| Flora Dziedzic / Martin Michel
|-
| P30 [[IMA4 2018/2019 P30|Système minimal de gestion de conteneurs]]
| Xavier Redon / Thomas Vantroys
| Hind Malti
|-
| P31 [[IMA4 2018/2019 P31|Robot hexapode de mesure de RSSI WiFi]]
| Alexandre Boé / Xavier Redon / Thomas Vantroys
| Rémi Foucault / Hugo Velly
|-
| P32 [[IMA4 2018/2019 P32|Robe augmentée]]
| Xavier Redon / Alexandre Boé / Thomas Vantroys
| Brinda Muzakare / Yan Xuelu
|-
| P33 [[IMA4 2018/2019 P33|Collier à animations lumineuses]]
| Xavier Redon / Alexandre Boé / Thomas Vantroys
| Loris Ahouassou
|-
| P35 [[IMA4 2018/2019 P35|Machine Learning pour navigation autonome de robots mobiles]]
| Vincent Coelen / Andry Zaid Rabenantoandro
| Wenjing Chen / Puyuan Lin
|-
| P37 [[IMA4 2018/2019 P37|Station de recharge intelligente pour robot mobile]]
| Vincent Coelen / Abdelkader Belarouci
| Guillaume Declerck / Pierre Guigo
|-
| P38 [[IMA4 2018/2019 P38|Interface Graphique pour Robotino 2 Upgradé]]
| Thomas Danel / Vincent Coelen
| François Brassart / Jérôme Haon
|-
| P40 [[IMA4 2018/2019 P40|RFID/NFC]]
| Thomas Danel / Vincent Coelen
| Jean De Dieu Nduwamungu / Xinwei Hu
|-
| P42 [[IMA4 2018/2019 P42|Coupe de robotique des écoles primaires]]
| Emmanuelle Pichonat
| Pierre Frison / Thibault Lepoivre
|-
| P44 [[IMA4 2018/2019 P44|Clônes améliorés des modules ARDUINO]]
| Xavier Redon / Alexandre Boé
| Théau Moinat
|-
| P45 [[IMA4 2018/2019 P45|Sac à main ou sac à dos solaire]]
| Alexandre Boé / Emmanuelle Pichonat / Xavier Redon
| Mathis Dupre
|-
| P46 [[IMA4 2018/2019 P46|Kit Robot]]
| Alexandre Boé / Xavier Redon
| Valentin Pitre / Gaëlle Bernard
|-
| P50 [[IMA4 2018/2019 P50|3D-printer-based force test-bed]]
| Jérémie Dequidt / Stefan Escaida
| Ali Villegas
|-
| P57 [[IMA4 2018/2019 P57|Mise à jour over the air]]
| Alexandre Boé / Xavier Redon / Thomas Vantroys
| Florent Leroy
|-
| P63 [[IMA4 2018/2019 P63|Etude de la consommation d'un capteur de pollution]]
| Alexandre Boé / Xavier Redon / Thomas Vantroys
| Victor Lorthios / Juliette Obled
|-
| P70 [[IMA4 2018/2019 P70|Impact du matériel et du logiciel sur le rayonnement électromagnétique]]
| Alexandre Boé / Xavier Redon / Thomas Vantroys
| Antoine Moreau / Souheib Khinache
|-
| P72 [[IMA4 2018/2019 P72|Mesure du courant simple]]
| Alexandre Boé / Xavier Redon / Thomas Vantroys
| Raphaël Martin
|-
| P73 [[IMA4 2018/2019 P73|Ecriture automatique de partition musicale]]
| Alexandre Boé / Xavier Redon / Thomas Vantroys
| Hugo Leurent / Fabien Ronckier
|-
|}

== Matériel à acquérir ==

{| class="wikitable"
! Projet !! Matériel
|-
| P1 [[IMA4 2018/2019 P1|Manettes pour travaux pratiques]]
|
*24 LEDs rouge [https://fr.rs-online.com/web/p/led/1278416/]
*12 Résistances SMD 10kOhm [https://fr.rs-online.com/web/p/resistances-cms/8075425/]
*2 Résistances SMD 22Ohm [http://www.example.com/ titre du lien]
*24 Résistances SMD 220Ohm [https://fr.rs-online.com/web/p/resistances-cms/8206809/]
*6 Résistances SMD 1kOhm [https://fr.rs-online.com/web/p/resistances-cms/1674785/]
*2 Résistances SMD 1MOhm [https://fr.rs-online.com/web/p/resistances-cms/8075481/]
*7 Capacités SMD 100nF [https://fr.rs-online.com/web/p/condensateurs-ceramique-multicouche/1364095/]
*4 Capacités SMD 22pF [https://fr.rs-online.com/web/p/condensateurs-ceramique-multicouche/6982790/]
*1 Capacité SMD 1µF [https://fr.rs-online.com/web/p/condensateurs-ceramique-multicouche/9214416/]
*2 XTAL 16MHz [https://fr.rs-online.com/web/p/oscillateurs-a-quartz/7037129/]
*4 Transistors Bipolaire NPN [https://fr.rs-online.com/web/p/transistors-numeriques/6900149/]
*6 Diodes DO-213 [https://fr.farnell.com/taiwan-semiconductor/s1al/diode-sgp-1a-50v/dp/1559148?st=diode%20S1A%205YY]
*2 Sparkfun ispc header 6 broches
*2 Boutons reset [https://www.mouser.fr/ProductDetail/SparkFun/COM-08720?qs=sGAEpiMZZMuWWq7rhECaKXurNfYUOKhFvwWF6RrutsI%3d]
*10 Switch boitier SMD [https://www.mouser.fr/ProductDetail/SparkFun/COM-12993?qs=sGAEpiMZZMuWWq7rhECaKUcKpa6sft1e6Cst%252bI4R6aw%3d]
*2 USB-miniB-smd-ns [https://www.mouser.fr/ProductDetail/SparkFun/PRT-00587?qs=sGAEpiMZZMuWWq7rhECaKWORxrn0%2fHkihKKwhmcRbow%3d]
*4 Vibreur (Sparkfun motor)[https://www.mouser.fr/ProductDetail/SparkFun/ROB-08449?qs=sGAEpiMZZMuWWq7rhECaKe%252bGbKTZIP3wnZ7lxvAHLmY%3d]
*1 Atmega 16u2 [https://fr.rs-online.com/web/p/microcontroleurs/1278282/]
*1 Atmega 328p [https://fr.rs-online.com/web/p/microcontroleurs/1310270/]
*1 FTDI FT232BL [https://www.mouser.fr/ProductDetail/FTDI/FT232BL-REEL?qs=sGAEpiMZZMs5ceO8zL%252bTx9oJ8aiHRgCo]
*1 Perle de ferrite []
|-
| P2 [[IMA4 2018/2019 P2|NumWorks et robot]]
|
|-
| P3 [[IMA4 2018/2019 P3|Robot régulé]]
|
*1*Gyroscope et accéléromètre MPU6050 [https://fr.farnell.com/invensense/mpu-6050/gyroscope-accelero-6-axes-i2c/dp/1864742/ ]
*2*Roue [https://www.robotshop.com/eu/fr/roue-micro-servo-fs90r-24.html?gclid=EAIaIQobChMIt6TZqfnu3QIVhLHtCh07JgrGEAQYAiABEgLG1vD_BwE ]
*2*Capteur de souris optique
*1*ATMEGA328PU [https://fr.farnell.com/atmel/atmega328-pu/micro-8-bits-avr-32k-flash-28pdip/dp/1972087?st=ATMEGA328P/ ]
*1*Contrôleur moteur [https://www.robotshop.com/eu/fr/controleur-deux-moteurs-dc-3a-5v-28v-pololu-tb6612fng.html?gclid=CjwKCAjworfdBRA7EiwAKX9HeNKQ9krFFOPBErCeFhN4g3-08qhqQMsPwlIKRPsNFpXd4NOrt0RSwBoC8_gQAvD_BwE/ ]
*1*Régulateur de tension [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Texas-Instruments/LM338T-NOPB?qs=sGAEpiMZZMvu8NZDyZ4K0czVwi%2feZmTa ]
*13*Condensateur 100nF [https://fr.farnell.com/avx/04023d104kat2a/condensateur-0-1-f-25v-10-x5r/dp/1833862 ]
*2*Condensateur 10uF [https://fr.farnell.com/avx/22205c106kat2a/condensateur-10-f-50v-10-x7r-2220/dp/1657949?st=condensateur%20c%C3%A9ramique%20cms%2010mF ]
*1*Condensateur 2.2nF [https://fr.farnell.com/murata/grt1885c1h222ja02d/cond-2200pf-50v-5-c0g-np0-0603/dp/2672140?st=condensateur%20cms%202.2nF/ ]
*1*Condensateur 10nF [https://fr.farnell.com/avx/06031c103k4z2a/cond-0-01-f-100v-10-x7r-0603/dp/1301715?st=10nf%200603 ]
*2*Condensateur 22pF [https://www.mouser.fr/ProductDetail/AVX/06036A220KAT2A?qs=%2fha2pyFadujFAMWcscuzNxoi2Xvu%2fcfD8lvTtKLZ6rzLbCl2Yyy9Kg%3d%3d ]
*1*Rectifier Diode [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Vishay-Semiconductors/GL34G-E3-83?qs=%2fha2pyFaduhcwkEZbW1d2CZAGmWr2%2fNAC5qtPDBJR27vWTljBHmHKA%3d%3d ]
*2*Servomoteur [https://www.robotshop.com/eu/fr/micro-servomoteur-9g-48v.html/ ]
*1*FA238 [http://www.mouser.fr/ProductDetail/Epson-Timing/TSX-3225-160000MF09Z-AC3/?qs=sGAEpiMZZMsBj6bBr9Q9acukpafrIaZ1%2fpqCtYImzz0%3d ]
*1*émetteur infrarouge [https://www.mouser.fr/ProductDetail/OSRAM-Opto-Semiconductors/SFH-4845?qs=%2fha2pyFadugjIA4ylihU12jGSA%252bzbOUlwVVqnWGUzCE%3d ]
*2*Résistance 1kΩ [http://www.mouser.fr/ProductDetail/ROHM-Semiconductor/ESR03EZPJ102/?qs=sGAEpiMZZMu61qfTUdNhG1IKPAnaLGejvfM9hA7acow%3d ]
*8*Résistance 220Ω [http://www.mouser.fr/ProductDetail/ROHM-Semiconductor/ESR03EZPJ221/?qs=sGAEpiMZZMu61qfTUdNhG1IKPAnaLGejce8FZC1%2fFYU%3d ]
*1*Résistance 330Ω [http://www.mouser.fr/ProductDetail/ROHM-Semiconductor/ESR03EZPJ331/?qs=sGAEpiMZZMu61qfTUdNhG1IKPAnaLGejYH%2fBWzzt0Tg%3d ]
*3*Résistance 10kΩ [http://www.mouser.fr/ProductDetail/ROHM-Semiconductor/ESR03EZPJ103/?qs=sGAEpiMZZMu61qfTUdNhG1IKPAnaLGejZIagwiN2IRk%3d ]
*1*Résistance 1MΩ [http://www.mouser.fr/ProductDetail/ROHM-Semiconductor/ESR03EZPJ105/?qs=sGAEpiMZZMu61qfTUdNhG79AcIiSWYOgHx87yIE%2f9KKMdGhl9FJu5g%3d%3d ]
*1*Résistance 470Ω [http://www.mouser.fr/ProductDetail/ROHM-Semiconductor/KTR03EZPJ471/?qs=sGAEpiMZZMu61qfTUdNhGwzMi690UM7UxxZFBtRl4vg%3d ]
*1*Interrupteur [http://www.mouser.fr/ProductDetail/ALPS/SKQGADE010/?qs=sGAEpiMZZMsqIr59i2oRcrO5GDYRXDIX6cdtN26xmPE%3d ]
*1*Interface USB [https://www.mouser.fr/ProductDetail/FTDI/FT232RL-REEL/?qs=sGAEpiMZZMs5ceO8zL%252bTxyQLQIH6hE7q ]
*1*Quartz [http://www.mouser.fr/ProductDetail/ECS/ECS-160-20-3X-TR/?qs=sGAEpiMZZMvAbnEMxb34PZ9bYWrwSXiB ]
*3*Récepteur infrarouge [http://www.mouser.fr/ProductDetail/Vishay-Semiconductors/TSOP38238/?qs=sGAEpiMZZMvAL21a%2fDhxMtgKho2n4%2fgBkajAZHPY5lE%3d ]
*3*Pile 9V [http://www.mouser.fr/ProductDetail/Panasonic-Battery/6LF22XWA-B12/?qs=sGAEpiMZZMsra%2fh506hF%252bITISQoCasqh1k2eJLis9sg%3d ]
*2*roue folle [https://www.robotshop.com/eu/fr/roulette-bille-pololu-0375-po-metal.html]
|-
| P4 [[IMA4 2018/2019 P4|Commande d'un robot de grande taille]]
|
* 4 boutons [https://fr.rs-online.com/web/p/interrupteurs-tactiles/4791413/ sur RS] 
OU 1 joystick [https://www.mouser.fr/ProductDetail/SparkFun/COM-09032?qs=sGAEpiMZZMuWWq7rhECaKUT5MYNYd7P4CmTLX6MP148%3d sur Mouser]
* 5 mètres de câble ethernet [https://fr.rs-online.com/web/p/cables-categorie-5/3336576/ sur RS]
* 3 résistances de 2 kOhm [https://www.mouser.fr/ProductDetail/?qs=55YtniHzbhChD4xZYIIrug%3d%3d sur Mouser]
* 1 résistance de 50 mOhm [https://www.mouser.fr/ProductDetail/?qs=5aG0NVq1C4zeGYoboBHK%2fw%3d%3d sur Mouser]
* 1 capacité de 1 µF [https://fr.farnell.com/teapo/kss105m063s1a5b07k/condensateur-1-f-63v-20/dp/2901334?st=condensateur%201%20%C2%B5F sur Farnell]
* 2 capacités de 1 nF [https://fr.farnell.com/multicomp/mc0201b102k250ct/cond-1000pf-25v-10-x7r-0201/dp/1758878?st=condensateur%201%20nF sur Farnell]
* 2 batteries 12 V / 35 Ah [https://www.norauto.fr/produit/batterie-1er-prix-confiance-bvp8-35-ah-330-a_470075.html chez Norauto]
* 1 convertisseur DDR-120B-12 (24 VDC->12 VDC,120W,10A (sous dimensionné)) [https://www.mouser.fr/ProductDetail/MEAN-WELL/DDR-120B-12?qs=sGAEpiMZZMsc0tfZmXiUnQ%252bwKZhbvwnu0KxZN5BQOT3Q5z3nFWmpgQ%3d%3d sur Mouser] 
OU convertisseur PV24S (24 VDC->12 VDC, 288 W, 24 A (surdimensionné)) [https://fr.farnell.com/alfatronix/pv24s/convertisseur-dc-dc-vehicle-24a/dp/1182702?st=convertisseur%2024%2012 sur Farnell]
* 1 fuel gauge LTC2944 24V [https://www.mouser.fr/ProductDetail/?qs=u4fy%2fsgLU9Omd44j%252b6inEQ%3d%3d sur Mouser]
* 1 LED RGB (pour indiquer l'état de la charge) [https://fr.rs-online.com/web/p/led/8614307/ sur RS]
* 2 capteurs IR 2Y0A02 (arrière robot) [https://fr.rs-online.com/web/p/capteurs-optiques-reflechissants/0315450/ RS]
* 2 capteurs de courant ACS712ELCTR-20A-T pour déterminer le couple des moteurs [https://e.banana-pi.fr/son-courant-lumi%C3%A8re/624-capteur-de-courant-acs712-20a.html sur e.banana-pi.fr] 
OU la puce seule [https://fr.rs-online.com/web/p/capteurs-a-effet-hall/6807135/ sur RS]
* 1 plaque plexiglas 1*1*0,0025 m^3 [https://www.leroymerlin.fr/v3/p/produits/plaque-transparent-l-100-x-l-100-cm-2-5-mm-e162579 sur Leroy Merlin]
|-
| P5 [[IMA4 2018/2019 P5|Réalisation d'un prototype de calculatrice NumWorks]]
|
* 1x NUCLEO-F412ZG [https://fr.farnell.com/stmicroelectronics/nucleo-f412zg/carte-de-dev-nucleo-32-mcu/dp/2546572?CMP=GRHB-OCTOPART Farnell ref: NUCLEO-F412ZG]
* 1x Shield LCD TFT ST7781 [https://www.ebay.fr/itm/Keyes-240x320-Touch-Colour-LCD-Shield-EB-071-2-4-inch-RGB-UNO-Flux-Workshop/122629960673?hash=item1c8d50b3e1:g:wb4AAOSwTQhZgv~~ ebay ref: reste 1]
* 47x Boutons (clavier+reset) [https://fr.rs-online.com/web/p/interrupteurs-tactiles/4791491/ RS ref: 2-1437565-7]
* 1x Résistance (reset) CMS 0603 10 kΩ [https://fr.rs-online.com/web/p/resistances-cms/6620681/ RS ref: ERA3APB103V]
* 1x LED RGB [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Lite-On/LTST-S310F2KT?qs=%2fha2pyFaduhUesG3HP2%252bqMX20OwVrcdB1hTndVaqTXz0WEN1WZFWYA%3d%3d Mouser ref: LTST-S310F2KT]
* 3x Résistance (SOT-23) CMS 0603 1 MΩ [https://fr.rs-online.com/web/p/resistances-cms/6662279/ RS ref: CPF0603B1M0E]
* 1x Résistance R-led CMS 0603 100 Ω [https://fr.rs-online.com/web/p/resistances-cms/6661951/ RS ref: CPF0603B100RE]
* 2x Résistance G-led/B-led CMS 0603 56 Ω [https://fr.rs-online.com/web/p/resistances-cms/0566519/ RS ref: ERA3AEB560V]
* 3x AO3424 SOT-23 [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Infineon-Technologies/IRLML6346TRPBF?qs=%2fha2pyFadujQqUKUUm2J2Tjq0jvk%2fu1I8qEbV9q8%2fL2sJ%252bSNKEtLYuSBehKZupSx RS ref: 942-IRLML6346TRPBF]
|-
| P6 [[IMA4 2018/2019 P6|Réalisation d'une matrice de LEDs]]
|
*3* CAPA106 [https://fr.farnell.com/kemet/c0805x106j8ractu/condensateur-10-f-10v-5-x7r-0805/dp/2776897?st=CAP-0805%2010%20%C2%B5F]
*6* CAPA104 [https://fr.farnell.com/kemet/c0603x104k4ractu/condensateur-0-1-f-16v-10-x7r/dp/1414027?st=CAP-0603]
*2* CAPA 27pF [https://fr.farnell.com/kemet/c0603x270f5gactu/condensateur-mlcc-27pf-50v-0603/dp/2905032?st=CAP-0603%2027pF]
*INDUCTOR-0603 2.2uH [https://fr.farnell.com/tdk/mlz1608a2r2wt/inductance-2-2uh-5-blindee/dp/2215629?st=0603%202.2uH]
*LED-0603 [https://fr.farnell.com/rohm/sml-d12u8wt86c/led-aec-q101-rouge-63mcd-0603/dp/2687487?st=LED0603]
*RES-0603 510Ω [https://fr.farnell.com/vishay/crcw0603510rfkea/res-couche-epaisse-510r-1-0-1w/dp/1469826]
*RES-0603 10kΩ [https://fr.rs-online.com/web/p/resistances-cms/0472799/]
*2* RES-0603 270Ω [https://fr.rs-online.com/web/p/resistances-cms/8206818/]
*2* RES-0603 1kΩ [https://fr.rs-online.com/web/p/resistances-cms/0566800/]
*ATmega328P-PU [https://fr.rs-online.com/web/p/microcontroleurs/1310276/]
*FT232R [https://fr.farnell.com/ftdi/ft232rl-reel/usb-vers-uart-ssop28-232/dp/1146032?st=FT232R]
*OSCILLATOR 16MHz
*bouton
*INDUCTOR-603 Ferrite bead [https://fr.farnell.com/laird/mi0805k400r-10/perle-de-ferrite-2012-100mhz-40r/dp/2292459RL?mckv=sIp7KeHNe_dc|pcrid|205701260602|kword|mi0805k400r%2010|match|p|plid||slid||product||pgrid|15471792434|ptaid|kwd-22441313013|&CMP=KNC-GFR-GEN-SKU-MDC&gclid=Cj0KCQjwrszdBRDWARIsAEEYhrenYYUPgnCsLSImhOOQ9Dis6Qq8HnV0koOwRdnMzMic6wsCeH_CwpcaAgDoEALw_wcB]
*CAP-0805 4.7uF [https://fr.farnell.com/avx/0805zc475kat2a/condensateur-4-7-f-10v-10-x7r/dp/1833814]
*CAP0603 10nF [https://fr.farnell.com/avx/06031c103k4z2a/cond-0-01-f-100v-10-x7r-0603/dp/1301715?st=0603%2010nF]
*2* CAP0603 100nF [https://fr.farnell.com/kemet/c0603c104j5racauto/condensateur-0-1-f-50v-5-x7r-0603/dp/2478241?st=0603%20100nF]
*2* RES-0603 3.3K [https://fr.farnell.com/multicomp/mcre000152/res-couche-epaisse-3-3k-1-0-05w/dp/1711628]
*3* RES-0603 1K [https://fr.rs-online.com/web/p/resistances-cms/0566800/]
*RES-0603 10K [https://fr.rs-online.com/web/p/resistances-cms/0472799/]
*TLC5947 [https://fr.farnell.com/texas-instruments/tlc5947dap/ic-led-driver-linear-32-tssop/dp/1755259?st=TLC5947]
*3* UDN2982SLW [https://fr.farnell.com/allegro-microsystems/a2982slw-t/driver-source-8-ch-smd-soicw-20/dp/1329620?rpsku=rel3:UDN2982LWT&isexcsku=false]
*3* PCF8574 [https://fr.farnell.com/nxp/pcf8574t-3-512/i-o-expander-8-bits-16soic/dp/2101303?st=Expandeur%20E/S,%208bit,%20100%20kHz,%20I2C,%202.5%20V,%206%20V,%20SOIC]
*LM1117IMP-5.0 [https://fr.farnell.com/texas-instruments/lm1117imp-5-0-nopb/regulateur-ldo-fixe-5v-sot-223/dp/2323581?st=LM1117]
|-
| P7 [[IMA4 2018/2019 P7|Supervision d'un système automatisé en version industrie 4.0]]
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| P9 [[IMA4 2018/2019 P9|Spider and I]]
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*Un smartphone
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| P10 [[IMA4 2018/2019 P10|Capteur de niveau d'eau et de pollution]]
|* Microcontrôleur ATMEGA328P ->[https://www.mouser.fr/ProductDetail/Microchip-Technology-Atmel/ATMEGA328P-AU?qs=sGAEpiMZZMtVoztFdqDXO3RbBx7FKCmV Lien direct vers la référence du produit]
* 2 Modules radio de type LoRa -> [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Seeed-Studio/113060007?qs=sGAEpiMZZMs1xdPSgahjwpPUKWIVtG8AW24zKKvJZ7g%3d Lien direct vers la référence du produit]
* 2 piles 3700 mAh de capacité chacune -> [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Panasonic-Battery/HHR-380A?qs=sGAEpiMZZMuXcNZ31nzYhaSsneKiWkB%2fG46SlRGyIeo%3d Lien direct vers la référence du produit]
* Panneau solaire -> [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Seeed-Studio/313070004?qs=%2fha2pyFadug%252bAc7Fg%252bc4I0bkSczhizoYGJzdc6S%2fZLh%252bQE0jeRZBhA%3d%3d Lien direct vers la référence du produit]
* Module de gestion de l'alimentation MPPT Maximum power point tracker-> [https://www.mouser.fr/ProductDetail/STMicroelectronics/STEVAL-ISV020V1/?qs=4b8myOmUP%252bsbf8Om2gPiwg== Lien direct vers la référence du produit]

ou bien Module Buck/boost -> [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Adafruit/2190?qs=sGAEpiMZZMuqBwn8WqcFUruittopgto1%252b0C5GnVnK%252bXmFEA5d5BR%2fA%3d%3d Lien direct vers la référence du produit]
* Programmateur pour l'ATMEGA (on pourra utiliser un Arduino UNO)
* Régulateur à Quartz ->
* 2 ports USB ->
* PEHD ->
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| P12 [[IMA4 2018/2019 P12|Recyclage plastique imprimante 3D]]
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| P13 [[IMA4 2018/2019 P13|Emetteur / Récepteur analogique en bande 5725-5875 MHz]]
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| P14 [[IMA4 2018/2019 P14|Voiture autonome en modèle réduit]]
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* 1 Monster Truck radiocommandé électrique à l’échelle 1/10 de la marque T2M (commande passée en avance par les enseignants référents).

* 1 manette de Xbox(one ou 360) sans fil (pour la phase d'apprentissage).

* 1 Raspberry pi 3 [https://fr.rs-online.com/web/p/kits-de-developpement-pour-processeurs-et-microcontroleurs/8968664/].

* 1 ordinateur/PC doté de suffisamment de RAM pour exécuter le code du réseau de neurones.

* 1 camera pour raspberry à objectif "fisheye" et 10 fps grand minimum [https://www.amazon.fr/SainSmart-Objectifs-Fish-Eye-Raspberry-Arduino/dp/B00N1YJKFS].

* 1 set de jumpers mâle/femelle pour breadboard (pour relier les moteurs au shield du raspberry)[https://fr.farnell.com/pro-signal/psg-jmp150mf/cable-cavalier-150mm-rpi-breakout/dp/2452749?st=jumper%20m%C3%A2le/femelle].

* 1 batterie externe capable de fournir 5V et au moins 2A pour l'alimentation de la raspberry[https://fr.rs-online.com/web/p/batteries-lithium-rechargeables/8263476/].

* 1 cable USB/micro USB pour relier la raspberry au pc.
|-
| P22 [[IMA4 2018/2019 P22|Secure And Verified Public Announcements through Blockchain]]
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| P26 [[IMA4 2018/2019 P26|Discussion pair à pair]]
|
*2 Raspberry Pi 3 avec Wifi inclus (ou Pi 2 avec dongle Wifi)
*2 Câbles Ethernet

Pour le banc de test:
*2 routeurs qu'on interconnectera en filaire
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| P28 [[IMA4 2018/2019 P28|Affichage à billes]]
|
* 8 Moteurs:
**5 servomoteurs permettant de réaliser une liaison glissière FS90 et FS90r (déjà en stock)
**2 moteurs pas à pas pour amener la bille à l'endroit exact (vis + tapis roulant) [https://www.gotronic.fr/art-moteur-28byj-48-5-22491.htm]
*2 Roulements à billes (ou système de fixation pour les vis sans fin : à confirmer après étude avec les vis sans fin)
* 70 billes en plastique par couleurs souhaitées [https://toutpourlejeu.com/fr/boules-balles-billes/438-lot-6-boules-plastique-9-mm-de-diametre-en-6-couleurs-billes.html]
* 1 capteur de couleur (déjà en stock)
* Planches de bois et plexiglas
* Arduino mega [https://www.gotronic.fr/art-carte-arduino-mega-2560-12421.htm]
|-
| P30 [[IMA4 2018/2019 P30|Système minimal de gestion de conteneurs]]
| Aucun matériel nécessaire.
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| P31 [[IMA4 2018/2019 P31|Robot hexapode de mesure de RSSI WiFi]]
|
* 1 Arduino UNO [https://www.gotronic.fr/art-carte-arduino-uno-12420.htm]
* 5 servomoteurs Tower Pro SG90 [https://www.gotronic.fr/art-servomoteur-sg90-19377.htm]
* 1 shield PWM [https://www.gotronic.fr/art-shield-i2c-pour-16-servos-ada1411-20672.htm#complte_desc]
* 4 capteur de distance ultrason HC-SR04A [https://www.gotronic.fr/art-module-a-detection-us-hc-sr04a-27740.htm]
* 1 Module WiFi ESP8266 [https://www.gotronic.fr/art-module-wifi-serie-esp8266-113990084-23666.htm]
* Piles ou batterie pour l'alimentation de l'arduino
|-
| P32 [[IMA4 2018/2019 P32|Robe augmentée]]
|
*50x LEDS [https://fr.farnell.com/broadcom-limited/asmb-mtb0-0a3a2/led-rgb-plcc4-surface-noire/dp/2401105]
* 1 capteur de fréquence cardiaque [https://www.mouser.fr/ProductDetail/SparkFun/SEN-11574?qs=%2fha2pyFadujajXN5UxBZ3wj188rgoc2badthdTfKMOEFtmhnssM%2fyG3fGL2dhKKq]
* 1 rouleau de fibre optique nu [http://www.luxeum.fr/fibre-nue-diametre-075mm-c2x18346887]
* 2 pilotes de LEDS TLC5947 [https://fr.farnell.com/texas-instruments/tlc5947dap/ic-led-driver-linear-32-tssop/dp/1755259?st=tlc%205947]
* 1 Microcontroleur ATmega 328p [https://fr.farnell.com/microchip/atmega328p-aur/mcu-8-bits-atmega-20mhz-tqfp-32/dp/2425124?st=atmega328p]
* 1 Batterie [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Ultralife/U9VLJPBK?qs=sGAEpiMZZMuXcNZ31nzYhVK%2fQG01KKrTI18v8GcEHEE%3d]
* Gaine thermorétractable pour fixer les fibres optiques aux leds [https://www.amazon.fr/Gaine-Thermor%C3%A9tractable-560-Tailles-Ratio/dp/B071D7LJ31/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1547726015&sr=8-1&keywords=gaine+thermo+retractable]
* 1 résistance CMS de 3,3k Ohms [https://www.mouser.fr/ProductDetail/KOA-Speer/WK73R2BTTD3301F?qs=sGAEpiMZZMukHu%252bjC5l7YecsEjxoCNTl98vEZggeVYU%3d]
* 8 résistances CMS de 45 Ohms [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Vishay-Sfernice/P1206E50R0BBT?qs=sGAEpiMZZMu61qfTUdNhG%2fYQG99cOQpChKuvTje3pd0%3d]
* 1 Aduino Uno [https://fr.farnell.com/arduino-org/a000066/arduino-uno-carte-d-eval/dp/2075382]
|-
| P33 [[IMA4 2018/2019 P33|Collier à animations lumineuses]]
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|-
| P35 [[IMA4 2018/2019 P35|Machine Learning pour navigation autonome de robots mobiles]]
|
|-
| P37 [[IMA4 2018/2019 P37|Station de recharge intelligente pour robot mobile]]
|
|-
| P38 [[IMA4 2018/2019 P38|Interface Graphique pour Robotino 2 Upgradé]]
|
|-
| P40 [[IMA4 2018/2019 P40|RFID/NFC]]
|
|-
| P42 [[IMA4 2018/2019 P42|Coupe de robotique des écoles primaires]]
|
* 80 LEDs bleus [https://fr.farnell.com/multicomp/mcl034sblc/led-3mm-32-super-bleu/dp/1581174]
* 80 LEDs rouges [https://fr.farnell.com/multicomp/mcl034pd/led-3mm-70-rouge/dp/1581112]
* 80 LEDs blanches [https://fr.farnell.com/tt-electronics-optek-technology/ovlaw4cb7/led-3mm-blanc-45-deg/dp/1497991]
* 10 contrôleur à LED (TLC5947DAP) [https://fr.farnell.com/texas-instruments/tlc5947dap/ic-led-driver-linear-32-tssop/dp/1755259]
* 6 interrupteurs [https://fr.rs-online.com/web/p/interrupteurs-a-levier/7109652/]
* 4 servomoteurs (SG92R) [https://www.digikey.fr/product-detail/fr/adafruit-industries-llc/169/1528-1076-ND/5154651]
* 2 cartes Arduino Mega [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Arduino/A000067?qs=sGAEpiMZZMt0re6d%252b2Rx9v%252bc%252bQEIaOW9]
* 2 modules Bluetooth (MH-10) [https://www.robotshop.com/eu/fr/module-bluetooth-pour-arduino-hm-10-maitre-esclave.html]
* 2 moteurs pas-à-pas (SY35ST26-0284A) [https://www.robotshop.com/ca/fr/moteur-pas-a-pas-bipolaire-sy35st26-0284a.html]
* 2 contrôleurs moteur (DRV8825) [https://www.robotshop.com/ca/fr/controleur-moteur-pas-a-pas-drv8825-connecteurs-soudes.html]
* 2 roulettes à bille [https://www.mouser.fr/ProductDetail/DFRobot/FIT0007?qs=sGAEpiMZZMtyU1cDF2RqUDZGC8letk%2fMsmge%252b6DUsCg%3d]
* 1 paire de roues en caoutchouc [https://www.robotshop.com/ca/fr/roues-noir-60-8mm-pololu-paire.html]
* 1 bloc de 4 piles AA [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Eagle-Plastic-Devices/12BH351-GR?qs=sGAEpiMZZMvxqoKe%252bDjhrq7CisiC19MEQQnE6bRo2ZU%3d]
|-
| P44 [[IMA4 2018/2019 P44|Clônes améliorés des modules ARDUINO]]
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| P45 [[IMA4 2018/2019 P45|Sac à main ou sac à dos solaire]]
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|-
| P46 [[IMA4 2018/2019 P46|Kit Robot]]
|
* Plaque de plexiglas 1m2, 4mm d'épaisseur pour des fines pièces
* Plaque de plexiglas 1m2, 8mm d'épaisseur pour des pièces plus grosses et résistantes
* 2 Motoréducteur + encodeur FIT0520: [https://www.gotronic.fr/art-motoreducteur-encodeur-fit0520-27896.htm]
* 1 Capteur de distance par Ultrasons HCSR04: [https://www.gotronic.fr/art-module-a-detection-us-hc-sr04a-27740.htm]
* 2 Capteurs de distance par Infrarouges de type SHARP: [https://www.gotronic.fr/art-capteur-de-mesure-sharp-gp2y0a41sk0f-18338.htm]
* 1 Gyroscope: [https://www.gotronic.fr/art-module-gyroscope-l3gd20h-2129-21729.htm]
* 2 Capteur de lignes: [https://www.gotronic.fr/art-module-suiveur-de-ligne-gt1140-26142.htm]
* 2 Fin de courses: [https://www.gotronic.fr/art-microrupteur-sps75gl-4325.htm]
* 5 ATTiny85 CMS: [https://fr.rs-online.com/web/p/microcontroleurs/1331673/]
* 2 ADS1015 : [https://fr.rs-online.com/web/p/can-a-usage-general/7094550/]
* Vis M4 12mm,16mm et écrous M4: [https://fr.rs-online.com/web/p/vis-a-six-pans/2328215/] + [https://fr.rs-online.com/web/p/vis-a-six-pans/2328209/] + [https://fr.rs-online.com/web/p/ecrous-hexagonaux/0189579/]
* Arduino Mega: [https://www.gotronic.fr/art-carte-mega-2560-r3-25502.htm]
|-
| P50 [[IMA4 2018/2019 P50|3D-printer-based force test-bed ]]
|
|-
| P57 [[IMA4 2018/2019 P57|Mise à jour over the air]]
|
* 2 ATMEGA328P-Au [https://www.microchip.com/wwwproducts/en/ATmega328p]
* 2 Flash 128kB [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Winbond/W25X10CLSNIG?qs=sGAEpiMZZMve4%2fbfQkoj%252bOhLEICX0StD3ede4x7EGwE%3d]
* 2 SRAM 128kB [https://www.mouser.com/ProductDetail/ISSI/IS62WVS1288FBLL-20NLI?qs=sGAEpiMZZMt9mBA6nIyysO%252bUVEHy8kHdw1Lt0j8%2flOw%3d]
* 3 NRF24L01 [https://www.robotshop.com/en/24g-transceiver-nrf24l01p-module.html]
* 2 3v3 regulator [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Texas-Instruments/LM1117MP-33-NOPB?qs=X1J7HmVL2ZFn4x9DZ4T2hA%3D%3D]
* 2 16Mhz oscillator [https://fr.farnell.com/iqd-frequency-products/lfxtal003237/quartz-cms-16mhz/dp/9713808?gclid=Cj0KCQiA-JXiBRCpARIsAGqF8wUEu0Ne-RC-vjXZ_b2i6tajmkh-N3i4CzSyy-ehYtkqTLWsK0wsu7waAu6-EALw_wcB&gross_price=true&mckv=kpBqurSg_dc|pcrid|80993958782|&CAWELAID=120185620000131014&CAGPSPN=pla&CAAGID=13038031862&CMP=KNC-GFR-GEN-SHOPPING-9713808&CATCI=pla-73752353462]
* 1 Raspberry Pi [[https://fr.rs-online.com/web/p/kits-de-developpement-pour-processeurs-et-microcontroleurs/1720555/]]
* 1 ecran lcd Raspberry pi [https://fr.rs-online.com/web/p/kits-de-developpement-pour-afficheurs-graphiques/8997466/]
|-
| P63 [[IMA4 2018/2019 P63|Etude de la consommation d'un capteur de pollution]]
|
; Carte Arduino UNO [https://fr.farnell.com/arduino/a000066/arduino-uno-carte-d-eval/dp/2075382?st=arduino%20uno]
* ATMEGA328p [https://fr.farnell.com/microchip/atmega328p-au/micro-8-bits-avr-32k-flash-32tqfp/dp/1715486?st=atmega%20328p]
* BreadBoard [https://fr.farnell.com/mcm/21-18936/carte-de-prototypage-55-x-83-mm/dp/2855018?st=breadboard]
* Quartz de 16MHz [https://fr.farnell.com/txc/9b-16-000maaj-b/xtal-16-000mhz-18pf-hc-49s/dp/1842216?st=quartz%2016MHz]
* Capteur de température/humidité DHT11 [https://fr.farnell.com/df-robot/dfr0067/capteur-humidite-de-temperature/dp/2946103?ost=dht11&krypto=nSAe3xUmYzn82Ba3MCmTb1xsIQwIwLm0Wug77jAEBmRR8c0u9aORPwbEXUzZkgEOkW9FWrot%2FD2G1fauIEdT2%2FLQpj%2FbWYyeehmGw6cPJouYreHMHIL5EcUCZ7dGiBBrtP9Pztes%2BFTSfnidMZNl%2BV2bmfUdjVN%2Ffd%2BfpCvmWmC2Pa6oc8NiPYtnwD9DHagkFXRCFgLeICUjhLO0CrI5O7YSEu8GSaIH61z3l8yfWPvGhER3Egx5AGiiDDaA%2BvLuSgGqia%2F4qpn0eOM86V%2F84%2FqRn1SizGCoHhSdWeZMJ81ZzxrqmZnpz5A1t9UiWlqGESOur8dThEJ4SYF1DYqqFpYhDtchRQn6bk%2BeaDYBdbXrGYsKcSoVUPPgX4lBqxs1BUvNI49Bk7GpBIi1ViHtneYL%2BMRj7QyfDp9iWIw9Qe8pxdpcFFdqxlO%2B78PffaFHNseBt0aCCBSgXM0ai%2FKz%2BQ%3D%3D&ddkey=https%3Afr-FR%2FElement14_France%2Fsearch]
* Capteur de particules PM2.5 - SEN0177 (avec son adaptateur) (x3) [https://eu.mouser.com/ProductDetail/DFRobot/SEN0177?qs=%2fha2pyFadug0jBbcL1AeO5xbZZKOlHL5GOQhx8mcyvg%3d]
* Carte SD 16Go [https://www.gotronic.fr/art-carte-micro-sd-16-gb-21521.htm]
* Shield Bluetooth [https://www.gotronic.fr/art-module-bluetooth-hc05-26097.htm]
* FTDI
* Module USB
* Condensateur 20 pF (x2)
* Condensateur 100 nF
* Résistance 10kOhm
* Fils
|-
| P70 [[IMA4 2018/2019 P70|Impact du matériel et du logiciel sur le rayonnement électromagnétique]]
|
|-
| P72 [[IMA4 2018/2019 P72|Mesure du courant simple]]
|
*Carte Arduino Uno [https://fr.rs-online.com/web/p/kits-de-developpement-pour-processeurs-et-microcontroleurs/7154081/ [A1]]
*Shield Arduino pour carte SD [https://fr.rs-online.com/web/p/kits-de-developpement-pour-radio-frequence/7485348/ [A2]]
*Breadboard et câbles pour breadbard

* 2x ALI MCP601 [https://fr.rs-online.com/web/p/amplis-operationnels/1449129/ [B1]]
* 2x ALI de précision OPA277PA [https://fr.rs-online.com/web/p/amplis-operationnels/3071667/ [B2]]
* 1x Timer555 [https://fr.rs-online.com/web/p/timers/2215535/ [B3]]
* 3x support DIL 8 broches [https://fr.rs-online.com/web/p/supports-dil/6742435/ [B4]]
* 5x ALI LM324N [https://fr.rs-online.com/web/p/amplis-operationnels/5338215/ [B5]]
* 1x shift register [https://fr.rs-online.com/web/p/amplis-operationnels/5338215/ [B6]]
* 5x support DIL 14 broches [https://fr.rs-online.com/web/p/supports-dil/0402765/ [B7]]

* 10x résistance 140 1% [https://fr.rs-online.com/web/p/resistances-traversantes/6833027/ [C1]]
* 2x résistance 1k 1% [https://fr.rs-online.com/web/p/resistances-traversantes/4777928/ [C2]]
* 4x résistance 10k 1% [https://fr.rs-online.com/web/p/resistances-traversantes/4778246/ [C3]]
* 2x résistance 100k 1% [https://fr.rs-online.com/web/p/resistances-traversantes/4778505/ [C4]]
* 2x résistance 1M 5% [https://fr.rs-online.com/web/p/resistances-traversantes/2141535/ [C5]]
* 2x résistance 10M 1% [https://fr.rs-online.com/web/p/resistances-traversantes/5065951/ [C6]]
* 10x led rouge [https://fr.rs-online.com/web/p/led/2285988/ [C7]]
|-
| P73 [[IMA4 2018/2019 P73|Ecriture automatique de partition musicale]]
|
* Le connecteur jack femelle : [https://fr.rs-online.com/web/p/connecteurs-jack/0478015/]

* L'ampli OP nécessaire à notre préampli : [https://fr.rs-online.com/web/p/amplis-operationnels/4618582/]

* Le microcontrôleur STM32F411 : [https://fr.rs-online.com/web/p/microcontroleurs/1106616/]

* Connecteur USB : [https://fr.rs-online.com/web/p/connecteurs-usb-type-b/1612310/]

* Câble jack 6,35mm :[https://www.amazon.fr/dp/B003OSVIRE/ref=twister_B078TKRJVB?_encoding=UTF8&psc=1]
|-
|}

IMA4 2018/2019 P28

2019-01-25T16:56:38Z

Mmichel1 : /* Choix techniques : matériel et logiciel */

IMA4 2018/2019 P28

2019-01-25T16:53:39Z

Mmichel1 : /* Semaine 2 */

IMA4 2018/2019 P28

2019-01-25T16:45:18Z

Mmichel1 : /* Feuille d'heures */

IMA4 2018/2019 P28

2019-01-25T16:44:16Z

Mmichel1 : /* Semaine 2 */

Discussion:Projets IMA4 SC & SA 2018/2019

2019-01-23T13:54:40Z

Mmichel1 : /* Présence */

IMA4 2018/2019 P28

2018-12-24T11:41:24Z

Mmichel1 : /* Choix techniques : matériel et logiciel */

IMA4 2018/2019 P28

2018-12-24T11:39:50Z

Mmichel1 : /* Choix techniques : matériel et logiciel */

IMA4 2018/2019 P28

2018-12-24T11:37:05Z

Mmichel1 : /* Liste des tâches à effectuer */

IMA4 2018/2019 P28

2018-12-09T10:26:56Z

Mmichel1 : /* Choix techniques : matériel et logiciel */

IMA4 2018/2019 P28

2018-12-09T10:26:27Z

Mmichel1 : /* Réponse aux questions difficiles */

IMA4 2018/2019 P28

2018-12-08T19:35:44Z

Mmichel1 : /* Liste des tâches à effectuer */

IMA4 2018/2019 P28

2018-12-08T19:29:18Z

Mmichel1 : /* Choix techniques : matériel et logiciel */

IMA4 2018/2019 P28

2018-12-08T14:24:06Z

Mmichel1 : /* Choix techniques : matériel et logiciel */

IMA4 2018/2019 P28

2018-12-08T14:23:01Z

Mmichel1 : /* Choix techniques : matériel et logiciel */

IMA4 2018/2019 P28

2018-12-08T14:14:37Z

Mmichel1 : /* Cahier des charges */

IMA4 2018/2019 P28

2018-12-08T14:13:44Z

Mmichel1 : /* Cahier des charges */

IMA4 2018/2019 P28

2018-12-08T14:06:46Z

Mmichel1 : /* Réponse aux questions difficiles */

IMA4 2018/2019 P28

2018-12-08T14:05:49Z

Mmichel1 : /* Réponse aux questions difficiles */

IMA4 2018/2019 P28

2018-12-08T14:01:39Z

Mmichel1 : /* Analyse du second concurrent */

IMA4 2018/2019 P28

2018-12-07T20:40:27Z

Mmichel1 : /* Réponse aux questions difficiles */

IMA4 2018/2019 P28

2018-12-07T20:33:36Z

Mmichel1 : /* Réponse aux questions difficiles */

IMA4 2018/2019 P28

2018-12-07T20:07:14Z

Mmichel1 : /* Réponse aux questions difficiles */

IMA4 2018/2019 P28

2018-12-07T20:06:28Z

Mmichel1 : /* Réponse aux questions difficiles */

IMA4 2018/2019 P28

2018-12-07T20:06:11Z

Mmichel1 : /* Réponse aux questions difficiles */

IMA4 2018/2019 P28

2018-12-07T20:05:53Z

Mmichel1 : /* Réponse aux questions difficiles */

IMA4 2018/2019 P28

2018-12-07T19:56:17Z

Mmichel1 : /* Réponse à la question difficile */

IMA4 2018/2019 P28

2018-11-25T12:04:44Z

Mmichel1 : /* Objectifs */

IMA4 2018/2019 P28

2018-11-25T12:03:33Z

Mmichel1 : /* Objectifs */