IMA3/IMA4 2020/2022 P7 - Historique des versions

Mlauren1 : /* Amélioration du modèle de mangeoire */

2022-05-06T10:43:13Z

‎Amélioration du modèle de mangeoire

Mlauren1 : /* Amélioration du modèle de mangeoire */

2022-05-06T10:42:43Z

‎Amélioration du modèle de mangeoire

Mlauren1 : /* Conception du PCB (remplacement de l’Arduino) */

2022-05-06T10:38:01Z

‎Conception du PCB (remplacement de l’Arduino)

Mlauren1 : /* Conception du PCB (remplacement de l’Arduino) */

2022-05-06T10:37:12Z

‎Conception du PCB (remplacement de l’Arduino)

Mlauren1 : /* Conception du PCB (remplacement de l’Arduino) */

2022-05-06T10:36:23Z

‎Conception du PCB (remplacement de l’Arduino)

Mlauren1 : /* Amélioration du modèle de mangeoire */

2022-05-06T10:25:51Z

‎Amélioration du modèle de mangeoire

Mlauren1 : /* Conception du PCB (remplacement de l’Arduino) */

2022-05-06T10:24:21Z

‎Conception du PCB (remplacement de l’Arduino)

Mlauren1 : /* Amélioration du modèle de mangeoire */

2022-05-05T23:27:11Z

‎Amélioration du modèle de mangeoire

Mlauren1 : /* Conception du PCB (remplacement de l’Arduino) */

2022-05-05T23:25:21Z

‎Conception du PCB (remplacement de l’Arduino)

Mlauren1 : /* Conception du PCB (remplacement de l’Arduino) */

2022-05-05T23:20:08Z

‎Conception du PCB (remplacement de l’Arduino)

@@ Ligne 403 : / Ligne 403 : @@
 que le capteur de niveau d’eau puisse recevoir de l’eau sans avoir besoin d'être dans la
 bouteille.
-Fichier:Reservoir eau.jpg
+[[Fichier:Reservoir eau.jpg|500px|center|thumb|"Réservoir d'eau"]]
 L’une des grandes difficultés sur cette partie était de bien paramétrer les

@@ Ligne 403 : / Ligne 403 : @@
 que le capteur de niveau d’eau puisse recevoir de l’eau sans avoir besoin d'être dans la
 bouteille.
+Fichier:Reservoir eau.jpg
-[[Fichier:Capteur_température.png|500px|center|thumb|"Capteur de température"]]
+Fichier:Capteur_température.png|500px|center|thumb|"Réservoir d'eau"]]
 L’une des grandes difficultés sur cette partie était de bien paramétrer les
@@ Ligne 437 : / Ligne 437 : @@
 bleu (les contours) avant de découper les encoches (en vert).
-[[Fichier:Capteur_température.png|500px|center|thumb|"Capteur de température"]]
+[[Fichier:Maquette numerique.PNG|500px|center|thumb|"Fichier de Design de la mangeoire sous InkScape"]]
 Une fois toutes les planches découpées, nous nous sommes attaqués au
@@ Ligne 449 : / Ligne 449 : @@
 de graines.
-[[Fichier:Capteur_température.png|500px|center|thumb|"Capteur de température"]]
+[[Fichier:Maquette mangeoire.PNG|500px|center|thumb|"Mangeoire finale en bois"]]

@@ Ligne 254 : / Ligne 254 : @@
 pour se retrouver facilement dans les branchements.
-[[Fichier:Pcb numerique.PNG|500px|center|thumb|"Capteur de température"]]
+[[Fichier:Pcb numerique.PNG|500px|center|thumb|"Schéma et routage PCB"]]
 En ce qui concerne la communication entre les deux cartes nous avons router les
@@ Ligne 266 : / Ligne 266 : @@
 réaliser.
-[[Fichier:Shield mangeoire.PNG|500px|center|thumb|"Capteur de température"]]
+[[Fichier:Shield mangeoire.PNG|500px|center|thumb|"Shield physique remplaçant l'Arduino"]]
 ==Conception Informatique==

@@ Ligne 253 : / Ligne 253 : @@
 deux côtés du PCB (avec des via) reliés à un autre rail qui lui reprend toutes les pins
 pour se retrouver facilement dans les branchements.
 En ce qui concerne la communication entre les deux cartes nous avons router les
@@ Ligne 264 : / Ligne 266 : @@
 réaliser.
-[[Fichier:Pcb numerique.PNG|500px|center|thumb|"Capteur de température"]]
+[[Fichier:Shield mangeoire.PNG|500px|center|thumb|"Capteur de température"]]
 ==Conception Informatique==

@@ Ligne 264 : / Ligne 264 : @@
 réaliser.
-[[Fichier:Capteur_température.png|500px|center|thumb|"Capteur de température"]]
+[[Fichier:Pcb numerique.PNG|500px|center|thumb|"Capteur de température"]]
 ==Conception Informatique==

← Version précédente		Version du 5 mai 2022 à 23:27
Ligne 366 :		Ligne 366 :

	==Amélioration du modèle de mangeoire==		==Amélioration du modèle de mangeoire==
		+
		+	Après avoir bien analysé notre besoin, nous avons décidé de modifier plusieurs
		+	choses dans la conception de notre mangeoire connectée.
		+
		+	1) Optimisation du système de distribution d’eau
		+
		+	Pour la modélisation de notre réservoir à eau nous avons pensés à un système
		+	classique pour la majorité des versoirs pour animaux utilisant le principe de pascal et
		+	la théorie de l’hydrostatique (Dans un liquide en équilibre de masse volumique
		+	uniforme, la différence des pressions en deux points est égale au poids de la colonne
		+	de liquide ayant pour section l'unité de surface et pour hauteur la différence de niveau
		+	des deux points. Toute pression exercée sur un liquide se transmet par lui
		+	intégralement et dans toutes les directions). En retournant la bouteille munie d’un
		+	bouchon possédant un petit orifice avec une membrane qui lors ce qu'elle sera percée
		+	par un pic permettra l’écoulement de l’eau. Les dimensions de notre bouteille sont de
		+	190 mm en hauteur et 60 mm de rayon grâce à cela nous avons calculé la quantité
		+	d'eau contenu.
		+
		+	𝐴 = 𝜋 𝑥 𝑟² = 3,14 𝑥 3² = 28,26 𝑐𝑚²
		+	𝑉 = 𝐴 𝑥 ℎ = 28.26 𝑥 19 = 536.94 𝑐𝑚3
		+
		+	Pour ce faire, nous avons réalisé une nouvelle modélisation 3D sur le logiciel «
		+	FUSION 360 » en faisant toujours attention à l’emplacement des capteurs et des
		+	réservoirs de nourriture.
		+
		+	Puis nous avons pensé à un nouveau design ce semestre qui a été pensé pour
		+	faciliter le remplissage de la bouteille. Pour ce faire, nous avons mis en place un système
		+	de vis qui nous permet d'accéder par le dessus ce qui permet aussi de remplacer
		+	facilement la membrane permettant la bonne étanchéité et le bon fonctionnement.
		+	Pour le plateau qui va supporter la bouteille, l’idée reste la même avec le principe
		+	de Pascal et la théorie de l’hydrostatique. Nous avons également modifié le plateau pour
		+	que le capteur de niveau d’eau puisse recevoir de l’eau sans avoir besoin d'être dans la
		+	bouteille.
		+
		+	L’une des grandes difficultés sur cette partie était de bien paramétrer les
		+	imprimantes 3D pour obtenir une bonne précision pour permettre le vissage et le
		+	dévissage ainsi que l’emboitement des pièces et jouer avec les supports d’impressions.
		+	Puis, pour le bac à graines, nous avons gardé le même modèle que l’année dernière
		+	avec une pente permettant de verser les graines.
		+
		+	2) Réalisation d’une maquette en bois
		+
		+	Pour la réalisation de notre mangeoire finale, nous avons utilisé du bois (du
		+	contreplaqué de 10mm d’épaisseur) ce qui permet d’obtenir une structure très solide
		+	permettant de résister aux vents violents. En ce qui concerne les intempéries
		+	pluviales, ce prototype en bois n’est pas optimal car il n’y a pas de joints étanches.
		+	En ce qui concerne l’impression, nous avons réalisé un fichier InkScape comme
		+	pour la précédente maquette en carton. Nous avons donc utilisé les mêmes fichiers
		+	mais avons modifié les dimensions afin de prendre en compte l’épaisseur de la
		+	planche. Nous avons également modifié les dimensions des encoches.
		+
		+	Une fois les mesures prises et les schémas InkScape réalisés, il nous a suffi
		+	d’envoyer les fichiers vers la découpeuse laser et de surveiller que notre planche ne
		+	prenne pas feu pendant la découpe. L’utilisation de scotch a été nécessaire pour
		+	assurer la fixation et le maintien, car nous avons pu observer que le système
		+	d’encoches se doit d’être extrêmement précis pour s’auto-suffire.
		+
		+	Nous avons donc réalisé deux “feuilles” InkScape, l’une nous permettant de
		+	découper le toit en trois parties et une autre pour découper toutes les parties du cube
		+	principal.
		+
		+	Pour la découpeuse laser, nous avons utilisé un système de couleur (bleu et
		+	vert) permettant de donner l’ordre à la découpeuse de d’abord découper la couleur
		+	bleu (les contours) avant de découper les encoches (en vert).
		+
		+	Une fois toutes les planches découpées, nous nous sommes attaqués au
		+	découpage des emplacements des capteurs et de la caméra. Nous avons également
		+	anticipé en perçant les trous nécessaires au passage des fils vers l’espace réservé
		+	aux composants.
		+	Nous avons décidé de fixer le toit avec des vis pour maximiser la solidité, et
		+	nous avons collé la plupart des autres parties entre elles avec de la colle à bois.
		+	Nous avons également utilisé la découpeuse laser afin de réaliser les planches
		+	de plexiglas au niveau du toit mais également en façade permettant de voir le niveau
		+	de graines.

← Version précédente		Version du 5 mai 2022 à 23:25
Ligne 263 :		Ligne 263 :
	les pistes et les headers à la main. Celui-ci est au final semblable au PCB que nous aurions pu		les pistes et les headers à la main. Celui-ci est au final semblable au PCB que nous aurions pu
	réaliser.		réaliser.
		+
		+	==Conception Informatique==
		+
		+	1) Reconnaissance des oiseaux
		+
		+	Tests d’améliorations
		+
		+	Augmenter le nombre de couches cachées dans la partie dense
		+	Notre réseau contient 4 couches de réseau de neurones de convolutions. Ces 4
		+	couches permettent de créer les filtres qui vont reconnaitre les oiseaux. Une fois ces
		+	filtres créés, ils sont introduits dans une couche dense contenant un nombre de couches
		+	cachés que nous allons régler. Cette couche dense sera notre modèle final contenant
		+	tous les filtres de chaque oiseau. Le premier modèle avait un nombre de 512 couches
		+	cachées. Le deuxième modèle a eu 4096 couches cachées et cela lui a permis
		+	d’atteindre 86 % de réussite.
		+
		+	Augmenter la taille des images
		+
		+	Des images de taille 150x150 pixels étaient fournies au premier modèle pour son
		+	entraînement. Pour notre troisième modèle, nous avons gardé une résolution de 4096
		+	couches cachées mais nous avons fourni des images de taille 256x256. Cependant, ce
		+	modèle a échoué et atteint un taux de 74% de réussite.
		+
		+	Augmenter le batch size
		+
		+	Le batch size est le dernier test que nous allons faire. Il s’agit du nombre itération
		+	que le modèle va faire sur chaque image lors de son apprentissage pour chaque
		+	entraînement. Le premier modèle avait un batch size de 64. Pour notre modèle final,
		+	nous avons gardé les 4096 couches cachées dans la partie dense du modèle et nous
		+	somme revenu à des tailles d’images de 150x150. Nous avons augmenté le batch size
		+	à 150 ce qui nous a permis d’atteindre les 90% de réussite.
		+
		+	Conclusion de l’IA
		+
		+	Des tests plus poussés ont été essayés. Cependant, par manque de puissance
		+	niveau ordinateur, nous n’avons pas pu les réaliser. Notre modèle final ayant un taux de
		+	90% de réussite, ne fait que 2 erreurs sur 10 oiseaux.
		+
		+	De plus, nous avons maintenant un dictionnaire (Annexe 3) contenant les noms de
		+	chaque oiseau. Nous parcourons le tableau que nous retourne le modèle afin de trouver
		+	l'indice de la prédiction la plus haute. Une fois trouvé, nous retournons le nom de
		+	l’oiseau.
		+
		+	2) RaspBerry Pi
		+
		+	Nous avons changé la transmission des données entre la RaspBerry Pi et l’Arduino.
		+	Nous sommes passés de la liaison USB à l’utilisation des pins TxD et RxD. Le code n’a
		+	pas changé car il s’agit toujours d’une liaison série. Nous avons fait des tests et nous
		+	recevons bien les données de l’Arduino.
		+
		+	Nous avons essayé d’implémenter notre modèle de reconnaissance d'oiseaux dans
		+	le programme de la RaspBerry Pi. Cependant, le programme n’arrive pas à ouvrir le
		+	modèle et à l’utiliser. Il n’est donc pas implémenté sur la RaspBerry Pi.
		+
		+	3) Arduino
		+
		+	Les gros changements dans le code lors de ce semestre sont les suivants : l’ajout
		+	d’interruption et d’un mode « sleep » permettant de ralentir le fonctionnement de
		+	l’Arduino ainsi que la communication en série via les broches RX et TX de l’Arduino et
		+	de la RaspBerry qui seront expliquée par la suite.
		+	Pour l’ajout de l'interruption il nous a suffi de réaliser la fonction « attachInterrupt »
		+	déjà implémentée dans le code Arduino.
		+	Le mode « sleep » quant à lui nous à poser pas mal de difficulté, en effet il existe
		+	une bibliothèque s’appelant « AVR sleep » permettant de mettre en veille les
		+	processeurs de la marque AVR notamment les Atmega néanmoins nous n’avons jamais
		+	réussi à nous servir de cette bibliothèque avec une interruption.
		+
		+	C’est pourquoi après quelques heures nous nous sommes penchés dans la
		+	datasheet de l’Atmega 328p processeur de l’Arduino nano. Pour ce faire et pour
		+	naviguer efficacement dans les 300 pages de datasheet nous avons tout d’abord
		+	rechercher le mot clef « sleep ».
		+	Ce qui nous a permis de tomber sur la partie system clock and clock options
		+	représentent tout d’abord l’ensemble du microcontrôleur et ses différents modules.
		+
		+	Puis en analysant ce système nous nous sommes ensuite intéressés à la partie
		+	Power management and « sleep modes ».
		+
		+	Ce mode de fonctionnement correspond à nos attentes. La partie qui nous
		+	intéresse le plus est la partie « 9.5 power-down mode » qui nous permet d'éteindre le
		+	microprocesseur.
		+	Pour ce faire nous devons modifier les bits SM que nous avions vu dans le « sleep
		+	MODE » et qui appartiennent au registre SMCR.
		+
		+	Il nous faut donc trouver le fonctionnement de ce registre dans la datasheet.
		+
		+	On choisit donc selon la datasheet SM2...SM1 =010 pour « power-down ».
		+	Et SE = 1 pour activer le « sleep mode ». Une fois la veille activée il faut attendre une
		+	interruption pour réveiller le microcontrôleur.
		+	Mais comment faire pour le réveiller efficacement ?
		+	En effet, lorsque l'on coupe le « power » de la manière dont on le fait, nous
		+	pouvons couper et modifier des bits permettant le bon fonctionnement des différents
		+	modules. N'étant pas expert dans le fonctionnement des Atmega, le moyen le plus
		+	efficace est de réinitialiser le pointeur de programme pour forcer un “reboot logiciel” de
		+	l’Arduino.
		+
		+	Nous mettons un « Delay » avant le « dodo () » pour être sûr que les données
		+	aient été transmises avant l'arrêt dans le code final. En effet, les registres d'émission sur
		+	le port série USART, par exemple, fonctionne indépendamment du programme principal
		+	alors que l'exécution power down pourrait arriver au milieu d’une émission d’un paquet.
		+	Pour la communication entre l’Arduino et le RaspBerry il suffit de se brancher au
		+	port TXd et RXd entre l’Arduino et le port GPIO.
		+
		+	==Amélioration du modèle de mangeoire==

← Version précédente		Version du 5 mai 2022 à 23:20
Ligne 244 :		Ligne 244 :

	==Conception du PCB (remplacement de l’Arduino)==		==Conception du PCB (remplacement de l’Arduino)==
		+
		+	Pour optimiser au maximum l’espace de stockage des cartes dans la mangeoire
		+	et optimiser les pins que nous utilisons en enlevant les pins inutiles, nous avons réalisé
		+	un PCB qui se plug directement sur la Raspberry.
		+	Pour ce faire nous avons réalisé des rails qui comportent chacun une partie,
		+	comme par exemple le rail d’alimentation qui permet d’alimenter les cartes et les
		+	différents capteurs (5V et 3.3V). Il y a également les headers des cartes qui sont des
		+	deux côtés du PCB (avec des via) reliés à un autre rail qui lui reprend toutes les pins
		+	pour se retrouver facilement dans les branchements.
		+
		+	En ce qui concerne la communication entre les deux cartes nous avons router les
		+	ports Tx et Rx sur les deux cartes mais nous n’avons besoins que du port Tx de l’Arduino
		+	et du port Rx de la RaspBerry car notre communication n’est pas bilatérale, l’Arduino
		+	transmet seulement ses données à la RaspBerry.
		+	Néanmoins notre PCB est donc double face, nous pensions dans un premier temps que
		+	nous ne pouvions pas imprimer ce genre de PCB et les via à Polytech et nous l’avons appris
		+	trop tard pour pouvoir le faire. Nous avons donc réalisé notre propre PCB à la main en soudant
		+	les pistes et les headers à la main. Celui-ci est au final semblable au PCB que nous aurions pu
		+	réaliser.