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École Centrale de Lyon PE 103 : Création d`un outil d`aide à la

1. 25 4 5 1 2 Coordonn es du capteur dans l espace 26 4 5 1 3 Acquisition des donn es 26 4 5 1 4 Traitement et visualisation des donn es 26 452 lectronique socia AE E Soh OR Bale Ee we 28 4 5 2 1 Test du capteur 244 ea hah n a eb SR RS ES 28 4 5 2 2 Test du circuit d initialisation 4 4 54 4 44 ee oo 28 5 Perspectives d am liorations 29 Sl Programie se sesse TREN 29 o o 4 ss skema tora p Ones Be at Gb et Re ot 29 mo Outilg n ral sss seeiis d ea A A EE as E e aa 29 6 Conclusion 30 A Gestion de projet 31 Documentation 35 Page 2 60 BI CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 Table des figures 1 1 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 4 6 4 7 4 8 4 9 4 10 4 11 4 12 4 13 4 14 4 15 4 16 4 17 4 18 A l A 2 A 3 Organigramme du groupe projet 0200 2s 5 Image acquise d form e par la perspective 2 12 Image reconstruite partir de H 12 Sc nario d utilisation du programme 14 GUI pour cartographier le champ d une pi ce 19 Avec trois capteurs unidimensionnels a 21 Avec un unique capteur tridimensionnels 21 Photo et concept de fonctionnement du HMC2003 21 Sch ma de branchement du HMC2003 2
2. function varargout show varargin SHOW MATLAB code for show fig SHOW by itself creates a new SHOW or raises the existing singleton H SHOW returns the handle to a new SHOW or the handle to the existing singletons SHOW CALLBACK hObject eventData handles calls the local function named CALLBACK in SHOW M with the given input arguments SHOW Property Value creates a new SHOW or raises the existing singletons Starting from the left property value pairs are applied to the GUI before show _OpeningFcn gets called An unrecognized property name or invalid value makes property application stop All inputs are passed to show_OpeningFcn via varargin Page 10 23 BI CENTRALELYON 46 0 AJO O1 W ND taO 00 DORA ND ND ND ND ND ND OS ND H PE 103 Documentation de notre outil de mesure 26 juin 2013 See GUI Options on GUIDE s Tools menu Choose GUI allows only one instance to run singleton See also GUIDE GUIDATA GUIHANDLES Edit the above text to modify the response to help show Last Modified by GUIDE v2 5 20 Mar 2013 16 13 25 Begin initialization code DO NOT EDIT gui_Singleton 1 gui_State struct gui Name mfilename gui Singleton gui_Singleton gui_OpeningFcn show_OpeningFcn eut OutputFcn Cshow_DutputFcn gui LayoutFen y gui_ Callback
3. stremp 1 3 num2str size dimensions display Enter the room dimensions 1 L h dimensions str2num strrep input where l the front length L is the left length and h the height of the room 8 if isempty dimensions display Room dimensions must be 3 numbers end end other_data dimensions zeros 1 length dimensions dimensions Initialization of the color of the marker color Er while stremp red color amp amp stremp color green amp amp stremp color blue color input Enter the color of your marker blue green red s end clear dimensions disp Variables initialized 4 2 3 init daq m Permet d initialiser la DAQcard Il faut bien veiller ce que celle ci soit d j branch e avant louverture de Matlab Pour plus de simplicit nous avons automatis la plus part des r glages hors le temps d acquisition et la fr quence d chantillonage Page 6 23 8 CENTRALELYON 49 00 O O1 N ta 0 O O amp amp ND H PE 103 Documentation de notre outil de mesure 26 juin 2013 Initialization of the DAQ card OH answer A warning off global session data filter_parameters other_data Checks whether the DAQ is plugged or not If not Matlab has to be restarted while strcmp answer yes amp amp strcmp answer Yes answer inpu
4. hObject handle to edit x see GCBO eventdata reserved to be defined in a future version of MATLAB handles structure with handles and user data see GUIDATA Hints get hObject String returns contents of edit x as text x str2double get hObject String checks if text value is a number if isnan x set hObject String 0 errordlg Input must be a number Error end set handles slider_x Value x handles x x end Executes during object creation after setting all properties function edit_x_CreateFcn hObject eventdata handles hObject handle to edit x see GCBO eventdata reserved to be defined in a future version of MATLAB handles empty handles not created until after all CreateFcns called Hint edit controls usually have a white background on Windows See ISPC and COMPUTER if ispc amp amp isequal get hObject BackgroundColor get 0 defaultUicontrolBackgroundColor set hObject BackgroundColor white end end sue Ce qui suit n est pas r p t FOUDUANAUTABRWNRFOUOANOAUARWNH Ny Executes on button press in refresh function refresh_Callback hObject eventdata handles hObject handle to refresh see GCBO eventdata reserved to be defined in a future version of MATLAB handles structure with handles and user data see GUIDATA global data axes handles
5. acquisition des donn es se fait relativement simplement une carte d acquisition contr l e par une fonction MATLAB transmet les donn es depuis un capteur vers l ordi nateur par connexion USB Il n y a qu trouver et impl menter cette fontion 4 1 1 3 Acquisition des coordonn es du capteur Lors de la conception du cahier des charges voir 3 nous avons propos l utilisation d une webcam pour simplifier l acquisition de la position du capteur dans l espace Le probl me auquel avons donc t confront est l extraction depuis une photo en 2D d une position dans l espace Avec une seule photo il est impossible d obtenir trois dimensions Nous avons donc consid r qu il ne serait pas trop p nible d indiquer la hauteur du cap teur chaque acquisition si l on pouvait en contrepartie s affranchir de l indication des coordonn es dans le plan Nous avons continu de simplifier le programme en d cidant que le programme ne chercherait pas le capteur dans la photo prise par la webcam mais uniquement un objet par exemple circulaire et de couleur vive pos au sol sous le capteur Cela nous permet de nous concentrer sur la d tection d objet sur un plan videmment la webcam a un angle de vue et la perspective modifie donc les coordonn es de l objet sur l image Il est donc n cessaire ici de comprendre la transformation qui nous fait passer d une photographie de l espace comportant une d formati
6. y h10 hig r x h31 y h32 h33 T Tag 0 SS oe 3 x1 23 x S x H p ho y hoe ho3 1 x h31 y h32 h33 Xa Zas 0 e SS qx 2X2 T3 Donc le vecteur h cherch est bien vecteur directeur du noyau de S il reste juste ensuite le transformer en une matrice 3 x 3 pour obtenir H 4 1 1 4 Traitement des donn es Lors de l acquisition des donn es nous obtenons un signal temporel Afin qu il soit ex ploitable il est n cessaire d en calculer sa transform e de fourier et sa phase afin d obtenir pour chaque fr quence une amplitude complexe Comme nous utilisons un capteur basse fr quence il nous faut supprimer les compo santes moyenne et basse fr quence qui ne refl tent pas le champ mesur Apr s l avoir fen tr fen tre de Hanning le signal subit donc une transform e de Fourier discr te via l algorithme FFT puis est id alement filtr par suppression des composantes sup rieures la fr quence de coupure Enfin l aide du deuxi me capteur nous pouvons r cup rer la phase du signal Une fonction de nos commanditaires permettant d j de r aliser cette op ration nous n aurons qu l ajouter au programme final 4 1 1 5 Sauvegarde des donn es Le but de l outil tant d obtenir les donn es trait es il nous a fallu choisir la mani re dont nous allions sauvegarder les donn es Afin d augmenter la robustesse de l enregistre ment et ne pas tout perd
7. 26 juin 2013 coord_in_meters XY_rebuilt B A C end 5 3 Affichage 5 3 1 slice mem function slice_me xs ys zs freq Creates the slice plot of the data for the frequency freq on the xs ys zs planes global dimensions data nb_points 30 number of points in each direction xi xs dimensions 1 2 dimensions 1 1 dimensions 1 2 dimensions 1 1 nb_points lt dimensions 1 2 xi xi xi gt dimensions 1 1 creation of the 30 point vector on the x axis where xs appears yi ys dimensions 2 1 dimensions 2 2 dimensions 2 2 dimensions 2 1 nb_points dimensions 2 2 yi yi yi gt dimensions 2 1 creation of the 30 point vector on the y axis where ys appears constant isconstant data real_coordinates 3 indicates if the data is a plane or a volume This has an importance when the data is interpolated if isnan constant zs constant zi zs 1l zs l if the data is on a plane the number of points is reduced to minimum on the z axis to enable the slice function else zi zs dimensions 3 1 dimensions 3 2 dimensions 3 2 dimensions 3 1 nb_points 4 dimensions 3 2 zi zi zi gt dimensions 3 1 if the data is acquired in a volume a 3d interpolation will take place with a 30 point vector on the z axis end if isnan constant if the data is acquired in a volume Bx1 By1 Bz1 gridx interpo
8. 26 juin 2013 n es homog nes qui peuvent s crire sous la forme d une matrice 3 x 3 T h Rio hig x z2 ha ha ha y 23 ha h32 has 1 A H Rectification de la perspective Une des application des homographies est la rec tification de la perspective et c est ce qui nous int resse ici Dans l image 4 1 les points FIGURE 4 1 Image acquise d form e par la perspective FIGURE 4 2 Image reconstruite partir de H ont des coordonn es x y soit 1 y 1 en coordonn es homog nes Dans l image 4 2 les coordonn es sont 2 y soit 11 12 13 en coordonn es homog nes On a alors les quations 21 hi hi2 y hi3 Ta ha 2 haz Y ha 3 ba h32 yY has et Obtenir H En fixant 4 points dans la premi re image et leur coordonn es apr s trans formation dans la deuxi me image on obtient 8 quations ind pendantes si l aire du quadrilat re n est pas d g n r e qui nous permettent d obtenir tous les coefficients de H On pose pour le premier point la matrice Page 12 60 8 CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 ce Es y 1 0 H 0O AL yx xr 0 0 r 4 l xx ye x On concat ne les 4 matrices pour obtenir une matrice 8 x 9 puis on cherche le noyau de cette matrice En effet si on pose h hi1 hi2 hi3 ha ha h s ba h32 bas alors pour 1 gt p gt 4 Y S x h 2p 1 x hyy
9. COLE CENTRALE DE LYON PROJET D ETUDES 26 juin 2013 PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure des champs magn tiques de basse fr quence Olivier CHURLAUD Sylvain HEMETTE Yuechen LIU C dric OGER Xiaoyi YANG Ampi GI CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 R sum Ce projet a t r alis sous la tutelle et la demande de MM Laurent Morel et Riccardo Scorretti du laboratoire Amp re afin qu ils puissent par la suite tudier l action d un champ magn tique basse fr quence sur l organisme Le but du projet est de concevoir un outil d aide la mesure des champs magn tiques de basse fr quence dans un espace d fini telle une pi ce Cet outil nous permet de cartographier le champ magn tique dans un tel environnment Nous avons r alis un support mobile permettant de d placer le capteur ainsi qu un programme MATLAB qui r alise l ensemble des acquisitons et des traitements de donn es Le programme est r alis pour travailler avec quatres entr es analogiques les trois pre mi res tant les magn tom tres mobiles permettant d obtenir les composantes selon x y et z du champ la quatri me servant de r f rence pour le calcul de la phase du signal La r elle valeur ajout e de l outil est sa capacit de d tecter la position du capteur ce qui acc l re norm ment les mesures Mots cl s champ magn tique basse fr
10. en d duira la position au sol du capteur Ainsi seule la hauteur du capteur doit tre donn e ce qui est relativement simple si le support mobile sur lequel est pos le capteur est gradu Le programme r alise aussi les traitements attendus par nos commanditaires apr s avoir fait subir une transform e de Fourier au signal et supprim les fr quences hautes il r cup re les informations de phase et enregistre toutes ces donn es dans un fichier Cette documentation a pour but d expliquer comment utiliser l outil et le programme Il a pour vocation d tre simple et succinct videmment une compr hension plus fine de notre travail permettrait d utiliser l outil dans des configurations diff rentes de ce que nous avons imagin Pour que cela soit possible et que notre travail soit r utilisable nous avons r dig une deuxi me partie destination d un d veloppeur ou d un utilisateur plus curieux des rouages du programme Nous consid rons ici que l utilisateur utilise des capteurs fonctionnels qu il connait et ma trise Ainsi notre choix dans ce domaine n a pas d influence sur l utilisation de l outil Nous vous souhaitons une bonne lecture tout en esp rant que vos yeux sont affut s et la bo te d aspirines proximit car malgr la coloration syntaxique il y a une probabilit non nulle que toutes ces lignes de code finissent par avoir raison de vous Le groupe de PE 103 Olivier CHURLAUD Sylvain
11. et pr par au niveau de sa structure et de sa logique d une mani re la plus compl te possible afin de ne pas tre g n lors de l assemblage des diverses parties de code Il doit non seulement r pondre aux besoins des commanditaires respect du cahier des charges mais aussi tre modifiable et am liorable par de prochaines quipes ou le commanditaire La maintenabilit est donc le deuxi me point crucial Dans la mesure o ce projet est une preuve de concept la pr cision n arrive qu en trois me position dans la liste des priorit s 4 2 1 R flexions et d cisions 4 2 1 1 Choix du language de programmation Dans la mesure o nos commanditaires utilisent r guli rement MATLAB dans leurs travaux que c est un outil tr s r pandu en recherche et que le language de programmation est relativement commun nous avons d cid de programmer enti rement la partie logicielle de notre outil sur MATLAB De plus ne pas avoir compiler le programme et le fait qu il soit multi plateforme permet un gain de temps non n gligeable dans la programmation plusieurs d veloppeurs 4 2 1 2 Choix de l architecture Nous souhaitions tout d abord r aliser une interface GUI c est dire avec des menus icones cliquables etc Apr s r flexion nous nous sommes arr t s sur une solution en ligne de commande En effet il n y a que 3 6 commandes n cessaires l utilisation compl te de notre programme Afin de simplifier
12. pr ce demment mais aussi r utilis ailleurs ou autrement C est pourquoi nous avons r dig une documentation Cette documentation a deux buts 1 une documentation utilisateur destin e au manipulateur afin qu il comprenne com ment se servir de l outil et y retrouve les commandes utiles La proc dure et le protocole exp rimental y seront rappel s et d taill s Page 19 60 8 CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 2 une documentation d veloppeur destin e aux d veloppeurs voulant retravailler sur le projet et aux utilisateurs souhaitant comprendre le fonctionnement interne de notre outil On y retrouvera le descriptif complet des fonctions comment es du programme les entr es sorties de chacune de ces fonctions ainsi que terme des exemples d utilisations La version actuelle de ce document est disponible en annexe B Nous n avons malheu reusement pas eu le temps d y ajouter les exemples pr vus 4 2 4 Am liorations possibles Factorisation des variables globales nous aurions pu placer la variable color dans other_data De m me la valeur z n est pas lourde elle n a donc pas besoin d tre pass e par r f rence Pouvoir afficher le champ selon un axe ou sa norme au choix Permettre l ajout de points hors de l image Am liorer la pr cision de la recherche du capteur dans l image 4 2 5 Bilan Nous avons d crit ici le c
13. ur de notre outil le programme qui acquiert les donn es et les traite Gr ce aux diff rentes toolbox et fonctions de MATLAB il a t plus simple de construire les parties fonctionnelles de l outil Chaque fonction construite nous avons pu relier tout cela et tester l ensemble du programme Si celui ci n est pas parfait il refl te d j une base solide de Tout C est de plus la partie qui caract rise compl tement cette aide la mesure que nous avons cr e et qui n est pas interchangeable puisqu un autre capteur ou un autre support pourraient aussi permettre d obtenir des mesures avec la m me simplicit N anmoins ces autres composants ont fait l objet de r flexion lors de leurs choix et conception et seront pr sent s dans la suite du pr sent document 4 3 Conception de la carte lectronique et choix des magn tom tres Notre outil doit pouvoir mesurer le champ magn tique basse fr quence dans une pi ce dans les trois dimensions En pratique deux capteurs sont utilis s l un le capteur unidi mensionnel est situ un endroit fixe il servira de point de r f rence pour calculer les diff rence de phases Le second tridimensionnel est mobile afin de mesurer le champ en plusieurs points diff rents Les donn es recueillies par les capteurs sont ensuite chantillon n es par la carte d acquisition puis transf r es vers l ordinateur sur lequel le programme voir 4 2 r alisera le post tr
14. utilisateur Enfin une fen tre dite de preview s ouvre Elle permet l utilisateur de positionner la webcam de sorte d avoir un angle convenable Ceci fait il doit quitter la fen tre pour que le programme passe la derni re initialisation init_webcam m 4 la matrice de passage permettant de supprimer la perspective le programme va prendre une image de la pi ce dans laquelle devra se trouver le support L utilisa teur devra alors s lectionner les quatre coins de l talon le plus pr cis ment possible S il est insatisfait de sa s lection il peut recommencer sinon il peut terminer lini tialisation Le programme va ensuite en utilisant les math matiques vues dans la section 4 1 1 construire la matrice de passage entre les points s lectionn s et un rectangle qu il aura cr L utilisateur pourra ensuite v rifier la validit de la recti fication en lan ant la commande disp_rebuilt m 4 2 2 2 Acquisition et traitement des donn es Acquisition Ceci est le r le principal de cet outil Il doit pouvoir r cup rer puis traiter les donn es recueillies par le capteur Le programme est con u pour fonctionner avec une Page 16 60 BI CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 carte d acquisition NATIONAL INSTRUMENTS mais une petite modification des initialisa tions permettra sans peine d utiliser un autre mod le si toute fois elle est reconnue par MATLAB Traitements
15. 4 4 l utilisateur peut d finir des plans selon x selon y et selon z ainsi qu une fr quence afficher au moyen de sliders Cela permet d avoir une premi re vue des intensit s de champ dans la pi ce 4 2 3 Maintenabilit et documentation 4 2 3 1 Maintenabilit Afin de garantir une r utilisabilit de notre programme et les am liorations qu une mise en production n cessiterait nous avons d cid de coder l ensemble de l outil en anglais et de le commenter abondamment Notre projet s inscrivant dans une optique de recherche Page 18 60 BI CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 FIGURE 4 4 GUI pour cartographier le champ d une pi ce il nous semblait pertinent d en respecter ces principes de base bien que le cahier des charges ne l ait pas sp cifi 4 2 3 2 Robustesse Nous avons aussi impl ment des tests chaque intervention de l utilisateur lorsqu un nombre est demand un oui non ou un vecteur le programme v rifie que l utilisateur a bien entr la chaine demand Dans le cas contraire il r it re sa question Pour simplifier les r ponses que l utilisateur doit donner nous avons propos des choix par d faut le plus souvent possible si l utilisateur ne r pond rien le choix par d faut est appliqu 4 2 3 3 Documentation Le programme doit pouvoir tre facilement relu et compris comme expliqu
16. 8 CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 2 tat de l art Des conjonctures imputent aux champs magn tique de basse fr quence d accroitre le nombre de leuc mies ou cancers En cons quence la norme ICNIRP a fix un seuil critique 1074 Tesla Mais les tudes sur les champs de basses fr quences sont moins nombreuses et vari es que celle sur les champs de haute fr quence Nous avons tudi la litt rature en d but d ann e il en ressort qu il y a finalement peu d tudes dans le domaine sur lequel on se cantonne Voici un chantillon repr sentatif des documents que nous avons tudi s Mesure du champ magn tique autour d une plaque induction 2 Un mur de mousse perc tous les 90cm permet de placer un capteur autour de la plaque d induction Le champ est ensuite interpol entre les diff rents points avant d en faire l tude Cette tude est int ressante car La m thode de mesure est tr s proche de celle que l on veut appliquer on acqui re de nombreuses mesures puis on interpole le champ dans le reste du volume Mais les points suivants font qu elle n et pas applicable dans notre cas Les mesures se font en hautes fr quences 20kHz Le placement des capteurs se fait selon une grille pr tablie dans un volume tr s petit Or on veut prendre des mesures dans une pi ce de plus grande taille et sans contraintes de positionnement pour l
17. CENTRALE LYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 Prototype Estimation de l erreur commise Manuel d utilisation Test de validation de l outil Page 9 60 U CENTRALE LYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 4 Conception de l outil Nous avons d compos la conception de Tout en grands domaines Tout d abord une traduction du cahier des charges en fonctions et utilit s recherch es Quelques points th oriques y seront aussi abord s Nous viendrons ensuite la programmation de l outil Ces deux premi res parties sont relativement proches et se compl tent A nsi la premi re suffira au lecteur souhaitant uniquement comprendre le fonctionnement global du pro gramme final quand la deuxi me d crira plus pr cisemment comment le code est pens et impl ment En revanche aucune ligne de code ne sera d taill e ici la documentation B regroupe l int gralit du programme Nous explicitons ensuite l lectronique du syst me savoir la carte lectronique et la mani re dont les magn tom tres ont t s lectionn s puis la mani re dont a t pens le support mobile qui porte la capteur principal Enfin la validation de diff rentes parties du projet sera trait e ainsi que des am lio rations auxquelles nous avons pens es 4 1 Pr sentation du fonctionnement attendu Le fonctionnement de l outil r alis est troitement li au
18. Circuit d initialisation le circuit du capteur Quand Set et Reset sont 0 un condensateur accumule de l nergie qu il va lib rer sur le front montant de set ce qui va donner un pic d intensit d environ 3A Lorsque set et reset sont 1 le condensateur va lib rer son nergie sur un front descendant de reset cr ant un pic d intensit d environ 3A voir Figure 4 9 Capteur de r f rence Ce capteur n a pas de vocation tre pr cis il est juste n ces saire pour pouvoir mettre les mesures diff rents instants dans une m me base de temps Il permet donc de calculer des d phasages entre les diff rentes mesures prises C est pour quoi nous avons choisi un capteur un axe d j mont sur son support Pour obtenir le champ il suffit de l alimenter et de brancher la carte d acquisition sur les bornes de sortie du capteur 4 4 Conception du support Afin d assurer les prises de mesures nous avons con u un support pour le capteur et le circuit l accompagnant avec pour principal objectif de faciliter la manutention et le positionnement du capteur Comme le projet est exp rimental la minimisation des erreurs de positionnement sur le prototype n a pas t prioritaire dans cette conception 4 4 1 Cahier des charges Les principaux crit res de conception de l ensemble du support ont donc t par ordre de priorit 1 Simple de construction 2 Cotit de construction peu lev 3 Facile et rapide d ut
19. HEMETTE Yuechen LIU C dric OGER Xiaoyi YANG 4cm Page 2 23 8 CENTRALELYON 3 PE 103 Documentation de notre outil de mesure 26 juin 2013 Premi re partie Documentation utilisateur 1 eve ee ees he es Mat riel n cessaire Un ordinateur poss dant MATLAB dans une version suffisamment r cente Une webcam avec une r solution raisonnable fournie pour la preuve de concept Une carte d acquisition DAQ Un magn tom tre 3 dimensions ou 3 capteurs plac en tri dre capteur g n ral mobile Un magn tom tre de r f rence une dimension fixe Un support pour les magn tom tres pour la webcam dont la hauteur est connue Le gabarit fourni permettant d talonner le programme pour d terminer les coordonn es du capteur dans la pi ce feuille A3 Le marqueur ou disque de couleur pour rep rer le magn tom tre mobile Utilisation Installer les drivers de la carte d acquisition et de la webcam Brancher la webcam et la carte d acquisition AVANT de lancer MATLAB Lancer MATLAB Se placer dans le dossier MagneticCartog Placer le capteur de r f rence dans le point que vous consid rez comme le 0 0 de votre pi ce Initialiser le mat riel gt gt init Suivez le programme en r pondant aux diverses questions Remarque Si vous vous trompez dans une r ponse ou dans un param tre finissez l initialisation malgr tout puis r initialisez le bloc erron gt gt init_variables
20. Slice MEM 26 ed dee ee eee ee ea ea bee ee ee ee eee ed aos 18 5 3 2 Interpolation A Garb be be ee dde mi Bete 48 ee eG a a 19 5 9 9 ISCONSEND 44 se a eo ek dde dd RR BU de oe ee pd He de ue 20 9 3 4 reshape for sliced Lui de A gout eed A Ai dat des 20 6 Test sur du programme sur le champ th orique d un fil infini 21 GOD Init eet mm 4 Ma dE ee de Aa ae un H fe pa E 21 6 0 6 acquisition Test e ss ecem Hu MERE RE EOE he ds aux 21 6 07 Donn es Film x s 2 s a 6 Ge ments UE ts manne de ow E Adal 22 lt E Page 1 23 CENTRALELYON 37 PE 103 Documentation de notre outil de mesure 26 juin 2013 Introduction Dans le cadre d un projet d tude l cole Central de Lyon nous avons r alis un outil permettant de cartographier le champ magn tique d un espace afin de permettre nos commanditaires Laurent Morel et Riccardo Scorretti de pouvoir travailler sur son interaction avec l organisme Le but de cet outil est de simplifier et d acc l rer l acquisition de donn es En effet pour avoir une cartographie pr cise et compl te le champ doit tre mesur en de nombreux points Nous avons donc impl ment une d tection du capteur permettant l exp rimentateur de ne pas avoir mesurer sa position dans l espace Une webcam prend une photographie de la pi ce et le programme pr alablement calibr durant les initialisations
21. axes1 cla frequency get handles slider_frequency Value Gets the value of frequency chosen xslice get handles slider_x Value yslice get handles slider_y Value zslice get handles slider_z Value Gets the coordinates of the slices to make slice_me xslice yslice zslice frequency interpolates the data in a grid and plots it as a slice plot Shows the locations of the acquired points end 5 Fonctions secondaires 5 1 Initialisation 5 1 1 video acquisition m Prend un instantann gr ce la webcam 00 O Oe G r function Image video_acquisition webcam IN webcam struct contains webcam parameters OUT Image image taken configurates the webcam vid videoinput webcam device webcam id webcam format set vid ReturnedColorSpace rgb number of frames 1 picture Page 12 23 CENTRALELYON 48 11 12 13 14 15 16 17 00 O O1 h M 0 I O D D i oO 00 O O1 h MH 0 JO D ND M PE 103 Documentation de notre outil de mesure 26 juin 2013 vid FramesPerTrigger 1 start vid extracts image Image getdata vid end 5 1 2 get points m Demande l utilisateur de s lectionner des points sur une image function XYimage get_points Image n Asks to select the pattern s corners in the picture IN Image image RGB n m 3
22. et quadrill e la webcam et le programme Le but de ce test est d estimer les erreurs de coordonn es lorsque le capteur est d tect par la webcam et que le programme calcule se position dans l espace Des tests moins pouss s ont t r alis s avec une pi ce non quadrill e pour obtenir des coordonn es coh rentes avec le positionnement du capteur en v rifiant les erreurs de signe 4 5 1 3 Acquisition des donn es Mat riel Carte d acquisition programme capteur ou alimentation stabilis e Avec la carte d acquisition branch e et MATLAB lanc le but a t de v rifier que les entr es sorties programm es taient bien les bonnes et qu un signal tait re u Puis avec l alimentation stabilis e de branch e d obtenir la m me tension en sortie que celle en entr e 4 5 1 4 Traitement et visualisation des donn es Un champ magn tique cr par un fil infini vertical est mod lis sur MATLAB Il est ensuite trait par le programme Ce test concerne la FFT la sauvegarde et la visualisation des donn es Le fil cr e un champ selon l axe eg en coordonn es polaires et sa norme ne d pend que de la distance au fil La visualisation de ce champ est faite dans la figure 4 15 Page 26 60 8 CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 Induction B T T fi T 0 1 D g ai i 29 00 e D 5 K 4 L a L ad 2 ad eh pre 2 0 0 5 1 15 2 25 dis
23. fr quentiels Apr s une acquisition d une dur e et une fr quence d ac tivit d finies par l utilisateur durant l initialisation sur les quatres capteurs le signal enregistr est fen tr gr ce la fonction hanning n o n est le nombre d chantillons du signal puis subit une transform e de Fourier discr te gr ce fft signal Enfin toutes les composantes du signal fr quence sup rieure la moiti de la fr quence d chantillonage sont mises z ro ce qui revient un filtre passe bas id al Gr ce aux Toolbox de MATLAB nous avons pu suivre exactement la proc dure ima gin e lors de la conception voir section 4 1 1 4 Obtention de la phase La phase devant tre calcul e nos commanditaires nous ont procur une fonction cod e sur MATLAB permettant partir de deux signaux de trouver le d phasage Ceci explique la n cessit du deuxi me capteur positionn de mani re fixe pour toute la dur e de l exp rience Cette fonction nous renvoit un d lai en secondes que nous pouvons convertir ensuite en une phase en degr s ou radians en le multipliant par la fr quence consid r e 4 2 2 3 Acquisition des coordonn es du capteur Retrouver le capteur Une fois l acquisition des donn es termin e le programme lance la d tection du capteur Comme indiqu dans la section 4 1 1 3 il va chercher un cercle de couleur au sol positionn sous le capteur La webcam commence par prendre une photographi
24. l utilisation de mat riaux ferromagn tique telle que l acier pour diminuer encore les possibles perturbations Fabriquer le manchon sur mesure afin de minimiser au maximum les jeux et de pouvoir utiliser un syst me de maintien en position de la partie mobile plus efficace actuellement la pince ne peut soutenir qu un poids relativement faible Utiliser un poteau un peu plus large pour r duire encore les possibilit s de fl chis sement le diam tre actuel a t choisi sous la contrainte des mat riaux disponible dans le commerce tel que le manchon Am liorer l isostatisme de la base en utilisant des plots sous la planche ou en utilisant une planche plus paisse et lourde 4 4 5 Bilan Le d tournement de mat riaux venant du commerce nous a permis de permettre une construction rapide et faible co t Cela a en contrepartie induit des impr cisions dues aux diff rents jeux et la l g re flexion du poteau Ce probl me d impr cisions n est pas primordial pour notre projet puisque c est une preuve de concept un prototype n anmoins dans l optique d une exp rience norm e ces d tails l seront corriger 4 5 Validations de l outil Au cours de la r alisation des tests ont t mis en place afin de corriger les erreurs le plus t t possible et de pouvoir les rep rer plus facilement Ces tests concernent aussi bien la programmation que les tests du capteur Au niveau de la programmation le
25. l length data real_coordinates Applies fft to the acquired values delta_x delta_y delta_z get_delay Bx i By i Bz i Br Rate Bx_nu By_nu Bz_nu fftdata_test Bx i By i Bz i Get the delay FORMULE QUI LIE LE DELAI A LA PHASE ICI CORRECTION DE LA SUITE Saves the generated data in one go preventing problems with unfinished acquisitions data delta i delta_x delta_y delta_z data Bx_nu i Bx_nu data By_nu i By_nu data Bz_nu i Bz_nu end disp Warning may occure if a signal is null for exemple the By field for y 0 saves de data if exist data_test file save data_test data append else save data_test data end Keyword to add data to an existing file For MAT files append adds new variables to the file or replaces the saved values of existing variables with values in the workspace For ASCII files append adds data to the end of the file end 6 0 7 DonneesFil m close all global data Br Caracteristique de l objet d etude u0 5 permeabilite magnetique 10 20 amplitude du courant en A f 50 frequence du courant en Hz C 50 Amplitude des parasites Taille du domaine spatial etudie ici un pave a 2 2 longueur sur x b 1 5 longueur sur y c 0 55 longueur sur z global dimensions dimensions a a b b c c Temps de mesure
26. protocole exp rimental sou hait Notre premier besoin tait donc la mise en place d un protocole g n ral suffisament large pour des applications diverses Il semble par exemple raisonnable de d finir que l uti lisateur placera le capteur lancera la mesure puis une fois la mesure effectu e d placera nouveau le capteur pour une nouvelle mesure Finalement un tel recueil de mesure est ce qu il y a de plus simple Appliquer cette apparente vidence n est pas forc ment la simplicit m me 4 1 1 Traduction des besoins en un outil fonctionnel 4 1 1 1 Pr requis On supposera que l utilisateur a les l ment suivants quatre magn tom tres dont un fixe servant de r f rence pour le calcul de la phase et trois mobiles ou un tridimensionnel permettant d obtenir les coordonn es du champ dans les trois dimensions une carte d acquisition pour faire communiquer l ordinateur avec les magn to m tres une webcam un ordinateur avec MATLAB et les pilotes pour la carte d acquisition et la webcam ce que l on appelera partir de maintenant le gabarit c est dire une feuille A3 permettant de calibrer la webcam ce que l on appelera partir de maintenant le disque de couleur ou marqueur qui permettra de rep rer le capteur le support du capteur Page 10 60 BI CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 4 1 1 2 Acquisition des donn es L
27. relativement faible Utiliser un poteau un peu plus large pour r duire encore les possibilit s de fl chis sement le diam tre actuel a t choisi sous la contrainte des mat riaux disponible dans le commerce tel que le manchon Am liorer l isostatisme de la base en utilisant des plots sous la planche ou en utilisant une planche plus paisse et lourde 5 3 Outil g n ral Evaluer l erreur de mesure de position Evaluer l erreur de mesure de champ Page 29 60 BI CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 6 Conclusion Arriv s la fin de cette ann e et de ce projet nous avons rempli la plus part des objectifs que nous nous tions fix s Nous avons con u un programme pris en main un magn tom tre triaxes et construit un support mobile r pondant un cahier des charges relativement pr cis Malheureusement suite un probl me de carte d acquisition nous n avons pas pu r aliser de mesure finale c est dire une cartographie compl te d une pi ce contenant une source de rayonnements magn tiques En revanche gr ce aux diff rents tests r alis s nous savons que chaque partie du projet prise s par ment fonctionne De plus gr ce la documentation que nous avons r dig le projet pourra tre repris et am lior sur les points non trait s savoir la pr cision des mesures Nous avons pu durant cette ann e exp rimenter les aspec
28. vector out of the commited search in hope of having less bugs webcam_id webcam_info DeviceIDs temp checks if the ID is correct end webcam_id webcam_id 1 end Selects automatically the picture format webcam_format webcam_info DeviceInfo temp DefaultFormat Saves the webcam parameters in the struct webcam struct device webcam_device id webcam_id format webcam_format disp sprintf Webcam initialized disp sprintf Please put your webcam properly Then you can close the window vid videoinput webcam_device webcam_id webcam_format src getselectedsource vid preview vid Clears unused variables clear liste_webcams webcam_info webcam_device webcam_id webcam_format temp vid 4 2 5 init matrix H m Permet d initialiser la suppression de la perspective Initialization of the H matrix global webcam other_data input Please set the A3 paper pattern in portrait orientation s Page 8 23 8 CENTRALELYON 44 000 3004 JO UONE DD I O O ND H DJ O1 G r PE 103 Documentation de notre outil de mesure 26 juin 2013 Saves the picture of the pattern other_data lmagei video_acquisition webcam Asks the user the corners of the pattern xy_pattern get_points other_data Imagei 4 Prepare the transition matrix H creation and the homotheties lengths xy_pattern_rebuilt other_data pattern_
29. 1 Forme des signaux dans le circuit 22 Circuit initialisation du capteur 4 2 vus she fs ee 22 Esquisse du support r flexion 23 Photographie du support termin 24 Image acquise d form e par la perspective 26 Image reconstruite partir de H 26 Amplitude du champ cr par un fil en fonction de l loignement 27 Affichage du champ cr par un fil RN EEN a 27 r sultat de l interpolation d une hyperbole 28 sch ma de principe du MOFSET 28 Diagramme de d composition des t ches 32 Diagramme E GENEE 33 Diagramme Gantt e wim oe LINGE Ne her CHER e a 34 Page 3 60 CENTRALE LYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 0 Introduction 0 1 Contexte L homme c toie de nombreux types de champs lectromagn tiques Certains sont d ori gine naturelle comme le champ magn tique terrestre ou la lumi re solaire d autres ont t cr ees par l homme pour de nombreuses applications transport communication in dustrie Les cons quences long terme de ces types de champs sur la sant humaine sont encore mal connues Comme le nombre de sources de champs lectromagn tiques est en forte croissance depuis les ann es 80 les institutions et centres de recherches s interrogen
30. 3 Yo for i 1 M for j 1 N Yo col round X2 1 Nx i 1 j collects the abscissa of each rebuilt pixel row round X2 2 Nx i 1 j collects the ordinate of each rebuilt pixel aus if 0 lt row amp amp row lt M amp amp 0 lt col amp amp col lt N disp in range output row col 1 Image i j 1 gives back each pixel its color output row col 2 Image i j 2 output row col 3 Image i j 3 else disp out range end K end end intArray uint8 output displays the picture in RGB figure image intArray end Page 9 23 BI CENTRALELYON 45 D e ko 00 JO O1 amp ND H 00 I O O1 Ga Ny 1 O1 GO ra PE 103 Documentation de notre outil de mesure 26 juin 2013 4 3 Mesures et aper us 4 3 1 acquisition m R alise l acquisition le traitement fft filtrage calcul des champs et la sauvegarde des donn ees function acquisition z0 Void function no out parameters which makes the acquisitions of the positions of the detector and the values magnetic field applies fft finds the phase and saves the datas IN z0 double height of the detector OUT none global data other_data webcam session Z warning off z 20 Finds the x y position in pixels of the detector thanks to the webcam x y XYcoordinates webcam n size other_data detector_raw_coord n n 1
31. 3 Documentation de notre outil de mesure 26 juin 2013 V abs YY Y lt 10xeps Vy The data is copied where the coordinates of the interpolated points correspond to the meshgrid 2 planes of non zeros will appear in the amplitude matrix where x xs and y ys end ZZ repmat Zz 1 1 length zi V abs ZZ Zf lt 10 eps Vz 3 the same is done with the z zs plane slice Xf Yf Zf V xs ys zs this new data is then ploted Because xs ys zs exist in the Xf Yf Zf matrixes the data will not be interpolated The value on the planes are given by V hold on plot3 data real_coordinates 1 data real_coordinates 2 data real_coordinates 3 g The acquisition points are shown on the 3d plot hold off end 5 3 2 interpolation m function interpolated_field_x interpolated_field_y interpolated_field_z interpolation_grid lt are Hais interpolation X Y Z frequencies Gives the interpolation of Bx By Bz on a grid formed by the X Y Z frequency vectors Important the data must create a real volume or create a real polygon on a z cte plane for this function to work Else you will have an error saying The data is degenerate in at least one dimension ND set of points lying in N 1 D space IN X Y Z frequency n m l k sized vectors of doubles planes where the field should be interpolated OUT interpolat
32. Applies the transition matrix H to the coordinates of the selected point temp_rebuilt_coords unpersp other_data H x y Converts the coordinates in pixels to meters xy homothetie temp_rebuilt_coords other_data pattern_size_rebuilt other_data pattern_size gt other_data pattern_coord other_data pattern_coord_rebuilt t Launches acquisition of the magnetic field values Bx By Bz Br daq_acq session Applies fft to the acquiered values Get the delay FORMULE QUI LIE LE DELAI A LA PHASE ICI CORRECTION DE LA SUITE delta_x delta_y delta_z get_delay Bx By Bz Br session Rate Bx By Bz fftdata Bx By Bzl n size data Bx_nu n n 1 Saves the coordinates in the struc datas other_data detector_raw_coord n x y data real_coordinates n xy z data delta n delta_x delta_y delta_z data Bx_nu n Bx data By_nu n By data Bz_nu n Bz saves de data if exist data file save data data other data append else save data data other data Keyword to add data to an existing file For MAT files append adds new variables to the file or replaces the saved values of existing variables with values in the workspace For ASCII files append adds data to the end of the file end 4 3 2 show m Il s agit d un Deg cr grace au GUIde de MATLAB et du fichier m compl t par nos soins
33. HX if nargin amp amp ischar varargin 1 gui_State gui_Callback str2func varargin 1 end if nargout varargout l nargout gui_mainfcn gui_State varargin else gui_mainfcn gui_State varargin end End initialization code DO NOT EDIT end Executes just before show is made visible function show_OpeningFcn hObject eventdata handles varargin This function has no output args see OutputFen hObject handle to figure eventdata reserved to be defined in a future version of MATLAB handles structure with handles and user data see GUIDATA varargin command line arguments to show see VARARGIN Choose default command line output for show handles output hObject Update handles structure guidata hObject handles UIWAIT makes show wait for user response see UIRESUME uiwait handles figurel end Outputs from this function are returned to the command line function varargout show_OutputFen hObject eventdata handles varargout cell array for returning output args see VARARGOUT hObject handle to figure eventdata reserved to be defined in a future version of MATLAB handles structure with handles and user data see GUIDATA Get default command line output from handles structure varargout 1 handles output end La partie qui suit est identique pour les sliders selon x y z ou fr quences Les r p titions ont t retir es Si vous v
34. O bi si Li airs Ee 4 2 2 2 Acquisition et traitement des donn es Page 1 60 GI CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 4 2 2 3 Acquisition des coordonn es du capteur 17 4 2 2 4 Sauvegarder les donn es 17 4 2 2 5 Showme un GUI pour afficher la cartographe 3D de la PISE A EENEG 18 4 2 3 Maintenabilit et documentation 18 4 2 3 1 Maintenabilit 2 124 44 34044 be eco e es 18 4 2 3 2 Robustesse lt lt iria e RE 19 4 2 3 3 Documentation y La 4 Med ee ewe Le Eee Le 19 4 2 4 Am liorations possibles 20 425 Bilans e pee te ae wh oy a E oe et ee a ee St a 20 4 3 Conception de la carte lectronique et choix des magn tom tres 20 4 3 1 tapes suivies lors de la conception du choix du capteur et de la conception du circuit lectrique 20 4 3 2 Choix des capteurs 4 de La dis ee gen eG mes a be 21 4 3 3 Carte de conditionnement du capteur 21 44 Conception du support 4 4 ce dau se es pme ed dee bans 22 4 4 1 Cahier des charges espurio es 22 AAD R flexion asadores ries rio AAA ER 23 Ad COM Ce EEGENEN A OR ee Oa es 23 AAA Ame liorati ns Viseras BES ta pmu AE E 25 AAS Blaine seck oop be So oo SE A E A 25 4 5 Vahdations de outil 2 aaa EI Heu de can 25 45 1 Programmation gt s o 4 se e 48 EN a Es EA 25 4 5 1 1 Rectification de la perspective
35. R NRO O O1 ND H 0 J O O1 UNE PE 103 Documentation de notre outil de mesure 26 juin 2013 Br calculates the delay for each signal delta_x AlignRefSignals Bx Br rate delta_y AlignRefSignals By Br rate delta_z AlignRefSignals Bz Br rate end 5 2 4 XYcoords m Prend un instantann grace 4 la webcam et appelle la fonction get_marker_position function x y XYcoordinates webcam IN 0 webcam struct contains webcam parameters OUT x y double marker coordinates in pixels in the picture takes a picture image_marker video_acquisition webcam calls the function which find the marker in the picture x y get_marker_position image_marker end 5 2 5 get marker position m Recherche un disque de la couleur d finie dans les initialisations Afin de r duire les calculs l utilisateur doit cliquer aux alentours du disque Ainsi on ne cherche le disque que dans une fen tre r duite autour du point d sign par l utilisateur function x y get_marker_position image_obj Returns x y components of the detector position IN image obj picture to be studied OUT x y 2 real vectors x y components of the detector position defines the colour chosen during initialisations global color definition of the half width of the window around the point clicked
36. Tf DurationInSeconds en s Echantillonage px 5 pas spatial d echantillonnage py 5 pas spatial d echantillonnage pz 1 75 pas spatial d echantillonnage Fs Rate Ts 1 Fs temps d echantillonnage en s Le fil etudie passe par l origine et est colineaire au vecteur ez for x a px a for y b py b for z c pz c Page 22 23 CENTRALELYON 5 PE 103 Documentation de notre outil de mesure 26 juin 2013 Y Passage en coordonnees cylindrique r x 2 y 2 1 2 Echantillonnage temporel Abscisse Nb d echantillons t 0 Ts Tf Ts n length t I 10 sin 2 pixfxt Calcul du echantillonnage Creation B_parasite 0 2 Cx rand 1 n 1 2 Mesure du champ parasites compris Bx u0 1 2x pix r B_parasite x x r By u0 1 2x pix r B_parasite x y r Bz u0 1 2x pix r B_parasite 0 r Champs de reference remplissage structure n size data real_coordinates data real_coordinates n 1 x y z r data Bx_nu n 1 Bx data By_nu n 1 By data Bz_nu n 1 Bz maxiX n 1 maxiY n 1 u0 I0 2 pixr abs x u0 I0 2 pixr abs y Jr Jr end end end Br u0 I 2 pix 3 2 372 1 2 B_parasite 3 372 372 7 1 2 plot data real_coordinates 4 maxiX 1 real_coordinates 4 sqrt maxiX 72 maxiY 2 o 7 clear r Bx By Bz B_parasite Numero_de_positionnement x y Z pa b c u0 Nblin
37. ZUEUEZ ZI ZI OL Dep uorssiusuei UORdaDUO e TUTT TITTAT uogisnbep aen ap an ZiT 21 07 22 Sap aiye 39 qU3 s p uoguypq e s aer oke TRE zizter TU ZIU ZI T dha uy2paeg pap aed won mu uae zem TON Jalauel DEET asqwaaou 2140720 EE paload JL H 107 am CD O COLE 8 CENTRALE DON FIGURE A3 Diagramme Gantt Page 34 60 PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 B Documentation Dans cette partie vous trouverez la documentation compl te de notre outil Celle ci est videmment disponible hors du pr sent rapport Page 35 60 BI CENTRALE LYON COLE CENTRALE DE LYON PROJET D ETUDES 26 juin 2013 PE 103 Documentation de notre outil de mesure de champs magn tiques de basses fr quences Olivier CHURLAUD Sylvain HEMETTE Yuechen LIU C dric OGER Xiaoyi YANG GE GI CENTRALELYON 36 PE 103 Documentation de notre outil de mesure 26 juin 2013 Table des mati res Introduction 1 I Documentation utilisateur 3 1 Mat riel n cessaire 3 2 Utilisation 3 3 Contenu du fichier enregistr 4 II Documentation d veloppeur 5 4 Fonctions accessibles en commande par l utilisateur 5 T Aide sa kode dbase a a AN Er e EE Reed eh eee eee a eee ead 5 41 1 helpmeim e 4 4 2 444 444 6 66 da 4G HERES on 8 de de de de e E e 5 4 2 Tnitialisations s aca aaa NN a mecs HN Me Mie EE RR o Aw we 6 AQ Init at AAA a
38. a A Bae ek la ee 6 42 27 init Variables 5 5 E kt tne Wo a a Re se 6 Geh iit AUD A i a Qe OA ee ee ee a a 6 AA init webCamiM 550000 cee Ooo eee a Rae N E Oe a aoe 8 42 90 init matrix Hmm oe eee ee ea ee ee eee a ee ee ee 8 4 2 6 disp rebuilt lt lt oe ea GG Pe ee ga dpt Rese E a nid a 9 4 3 Mestres et Aper us 4 2 4244444 eee ORE eee eee A be aang 10 4 3 1 ACQUISITIONMM e e ob Gk ha ee a ee Be hit 10 AB 2 SHOW MM axa A a bw de Gee Se E A ewe ee A A ee a e a 10 5 Fonctions secondaires 12 DL Tnitialisations 4 4 42444400 has au A Ee ee ead EGE ES 12 9 1 1 video acquIsitION M da tee due ere a aa ee AR 12 D 1 2 Het POMS ML ET de AA ds mme NN A A 13 AT Create rectangl m 4 4 dee ue va 4 a ne mb L a 13 5 1 4 get transition matrix m 14 DILO ASKADOINCSN sus saute AA RE A ee edad Ai 14 D 2 AGQUISICI ON ear Le FER bo Ree el ARR ER RSR A EE 15 521 daer arm 44 4 a rater eee EEA INR ae e RES d 15 0 22 Hidaba 2 RS SE PAS MR RS RENE DONS EC hh Re de a A 15 oir Bet dely ML ien dt geg d II 15 5 24 EEN 414 5 1 AA eee a Ree baa e a a 16 5 2 5 get marker position m 16 5 20 UND ISDIMNE r de RE SR AN a eR ete tee de tes Mi ad 17 5257 homotheti 3 5434444404 eos aca eee God rs due ed eae 4 17 Bide AfICHASE Sia a seen eee CE ESE ORS EL HE EEE LOH ORES 18 5 3 1
39. aitement 4 3 1 tapes suivies lors de la conception du choix du capteur et de la conception du circuit lectrique Choix des capteurs permettant de mesurer les champs magn tiques de basse fr quence Achat des capteurs et composants associ s Contr le des composants et construction du circuit Page 20 60 BI CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 V rification du circuit Test d acquisition afin de valider le choix de capteur 4 3 2 Choix des capteurs Afin de mesurer le champ en trois dimensions nous avons d abord pens utiliser trois capteurs unidimensionnels sur trois axes diff rents pour ainsi mesurer les valeurs des composantes du champ Cette m thode pr sente une difficult pour le positionnement exact des capteurs sur les axes voulus les axes X Y et Z du rep re orthogonal De plus les valeurs mesur es sur les diff rents axes ne sont pas exactement repr sentatifs de la valeur ponctuelle que nous recherchons comme le montrent les sch mas4 5 et 4 6 Le d phasage risque notamment d tre faux Nous nous sommes donc tourn s vers la solution de ez capteurs unidimensionnels capteur tridimensionnel FIGURE 4 5 Avec trois capteurs FIGURE 4 6 Avec un unique cap unidimensionnels teur tridimensionnels d un unique capteur tridimensionnel malgr son prix beaucoup plus lev Nous avons choisi le magn tom tre HMC2003 de HONEYWELL Le
40. arranged values of B m length x n length y Page 20 23 CENTRALELYON 56 I O om ND D H 00 I O o UNE N AUNE PE 103 Documentation de notre outil de mesure 26 juin 2013 p length z size of the 3 d dimensional matrix whichsrved as a grid ok_freq freq grid 4 binary vector which indicates the lines relative to the chosen frequency gt II reshape grid ok_freq 1 m n p Y reshape grid ok_freq 2 m n p Z reshape grid ok_freq 3 m n p V reshape B ok_freq m n p data is in meshgrid format it is needed in ndgrid format P 2 1 3 X permute X P Y permute Y P Z permute Z P V permute V P end 6 Test sur du programme sur le champ th orique d un fil infini Afin de valider notre programme nous avons modifi certaines fonctions pour les faire accepter des donn es non acquises Nous avons mod lis le champ induit par un fil de courant et l avons mis en entr du programme pour v rifier que ce que l on obtient en sortie est correct 6 0 5 init test m clear all projectpath genpath pwd addpath projectpath disp Welcome to your tool s test initialization You will be asked a few questions Define the global variables global data Rate data struct real_ coordinates nu_m Bx_nu By_nu Bz_nu delta Initialization of th
41. below width 30 answer No while stremp No answer waits the user s click on the picture scrsz get 0 ScreenSize h figure Position 10 10 scrsz 3 scrsz 4 DockControls on menubar none image image_obj x y ginput 1 creates a window around the click to reduce computations precautions for the case where the click is near the boarder of the picture max_y max_x size image_obj x0 max 1 x width xi min x width max_x 1 yO max 1 y width yi min y width max_y 1 creates a the smaller image in window designed above smaller_image image_obj yO y1 x0 x1 suppresses other colours than the selected one changes the colour chosen into the name of the raw to keep switch color case red valeur_couleur 2 case blue valeur_couleur 2 case green valeur_couleur 1 end changes the coloured picture in a B amp W picture where black is the colour of the raw we kept white its opposite Page 16 23 8 CENTRALELYON 59 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 OD AJO O1 h H DAD D KOR w OA NH 0 A oo PE 103 Documentation de notre outil de mesure 26 juin 2013 computed_object smaller_image valeur_couleur contrast enhancement image_objet imadjust computed_object suppresses the parts of the
42. c sensors http physics ucsd edu neurophysics Manuals Honeywell AN 201 pdf HONEYWELL An 202 Magnetic sensor hybrid application circuit http www51 honeywell com aero common documents myaerospacecatalog documents Defense_Brochures documents Magnetic__Literature_Application_ notes documents AN202_Magnetic_Sensor_Hybrid_Application_Circuit pdf Aida Muharemovic Hidajet Salkic and Mario Klaric The calculation of electroma gnetic fields EMF in substations of shopping centers page 1081 1088 2012 Mohammad Nadeem Yngve Hamnerius Kjell Hansson Mild and Mikael Persson Magnetic field from spot welding equipment is the basic restriction exceeded Bioe lectromagnetics 25 4 278 84 May 2004 Page 60 60 CENTRALELYON
43. destination point x2y posRX 2 i Get y coordinate of destination point ThisA x1 0 0 0 x2x x1 0 0 0 x1 x2y x1 A A Thisa end This loop is a resolution of a linear system It is then reshaped into a 3 by 3 matrix H reshape null A 3 3 end 5 1 5 ask4points m Demande l utilisateur de s lectionner un certain nombre de points 1 si argument est d tector 4 si c est le gabarit function ir real ask4Point detector_or_pattern IN detector or pattern string pattern or detector OUT XY_real vector x y coordinates of the selected point ask for the coordinates of the detector the pattern define X and Y X E Yoo Switch whether the text displayed is about the detector or the benchmark switch detector_or_pattern case detector while isempty X isempty Y check if it s empty or NaN X str2num strrep input Abscissa of the detector nx s 3 Y str2num strrep input Ordinate of the detector ny s 3 if isempty X isempty Y if empty or NaN displays disp Numeric values expected end end 3 case pattern while isempty X isempty Y check if it s empty or NaN X str2num strrep input Abscissa of the upper left corner of the benchmark nx E Ee E Y str2num strrep input Ordinate of the upper le
44. e 26 juin 2013 ik 3h interolation FIGURE 4 17 r sultat de l interpolation d une hyperbole 4 5 2 Electronique 4 5 2 1 Test du capteur Mat riel Bobine GBF oscilloscope capteur 3 axes Le capteur a t test proximit de la bobine qui d bitait un champ jusqu 2004 T L oscilloscope nous a servi visualiser le signal Ce test permis de v rifier que le capteur fonctionnait et que son gain tait bien de l ordre de celui donn par le constructeur Mal heureusement la pr sence d un champ parasite important nous emp ch de le pr ciser 4 5 2 2 Test du circuit d initialisation Mat riel Circuit ohmm tre L ohmm tre t utilis pour v rifier que les connexions taient bien pr sentes et qu il n y avait pas de courts circuits Ce test nous permis de d tecter qu un des composants n avait pas le bon comportement les branchements cr aient des courts circuits La puce que nous avions command e aurait d avoir le sch ma de fonctionnement visible sur la figure 4 18 mais les tests ont montr que les pattes G1 2 D1 et D2 taient reli es et que les pattes D1 et D1 ainsi que D2 et D2 n taient pas reli es Nous avons alors v rifi sur celui de rechange qui avait les m mes caract ristiques N ayant plus de le temps d en commander un autre et cette fonction n tant n cessaire que pour une tr s grande pr cision nous l avo
45. e temporelle courant au moment d lt de parasite Composante sur x Composante sur y Composante sur z data real_coordinates temporelle magnetique 4 maxiY lt data lt I0 f C n Tf Ts Fs 1 Page 23 23 H CENTRALELYON 59 PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 Bibliographie 1 2 3 4 5 6 7 8 9 chaianun matlab tutorial perspective AIT computer vision wiki http webeng cs ait ac th cvwiki matlab tutorial perspective Andreas Christ Ren Guldimann Barbara B hlmann Marcel Zefferer Jurriaan F Bakker Gerard C van Rhoon and Niels Kuster Exposure of the human body to pro fessional and domestic induction cooktops compared to the basic restrictions Bioe lectromagnetics May 1 11 June 2012 Matthew Dailey Course lecture notes http cis ait asia course_offerings 48 lecture_notes 154 Birgitta Floderus Carin Stenlund and Frank Carlgren Occupational exposures to high frequency electromagnetic fields in the intermediate range gt 300 hz 10 MHz Bioelectromagnetics 23 8 568 77 December 2002 C D Halevidis J D Koustellis a D Polykrati and P D Bourkas Exposure of wor kers to extremely low frequency magnetic fields during the temperature rise test of electrotechnical equipment Measurement 45 8 1960 1965 October 2012 HONEYWELL An 201 Set reset pulse circuits for magneti
46. e 26 juin 2013 Deuxi me partie Documentation d veloppeur 4 Fonctions accessibles en commande par l utilisateur 4 1 Aide 4 1 1 helpme m R capitule l ensemble des commandes disponibles gt gt helpme Commands you may need helpme Displays this help init Initializes the whole program Makes the same thing as init variable init DO init webcam init matrix H init _ variables Initializes global variables init_DAQ Initializes the DAQ card You will be asked a few questions If the card s light is not blinking please replug the card and restart MATLAB init_webcam Initializes the webcam You will be asked a few questions init_matrix_H Initializes the transition matrix to find sensors coordinates Be sure to have already initialized your webcam disp_rebuilt Shows the image taken during init_matrix_H rebuilt to avoid perspective acquisition z Launches the acquisition with argument z height of the sensor in meters Several function will be called Firstly finds the sensor s position acquires data then apply FFT on the data and finds the phase Finally saves the data to hard disk show GUI program which let you see the magnetic field in the room f gt gt FIGURE 2 R sultat de la commande helpme disp Commands you may need disp helpme disp Displays this help disp init disp Initializes the whole program disp Makes the same th
47. e de structure cf documentation MATLAB dans le dossier courant de l utilisateur Tout cela est sch matiquement r sum dans la figure 4 8 4 1 2 3 Visualisation L utilisateur pourra de plus visualiser une cartographie du champ magn tique dans l espace tudi en trois dimensions en entrant la commande gt gt showme 4 1 2 4 Erreurs Si l utilisateur s aper oit que les mesures de coordonn es ne sont pas assez pr cises ou qu il s est tromp lors d une des initialisations il a la possibilit de relancer toute Pinitialisation comme lors du d marrage de l exp rience Il peut aussi ne lancer que la partie corriger init_variables init_daq init_webcam ou init_matrix_H Page 14 60 CENTRALE LYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 4 1 3 Bilan Nous avons ici traduit le cahier des charges en un concept de programme comprenant d une part des outils th oriques et un plan de travail d autre part d un sc nario qui nous permettront d ailleurs de r diger rapidement une premi re documentation pour Putilisa teur voir la section 4 2 3 et l annexe B et d avoir les id es claires pour le d veloppement du code explicit dans la section 4 2 4 2 Programmation de l outil L outil cr er repose essentiellement sur l informatique pour l acquisition et le traite ment des donn es quelles soient spatiales ou temporelles Le programme doit donc tre pens
48. e qui est pr sent e l utilisateur gr ce aux fonctions de la toolbox Image Acquisition Toolbox Il clique ensuite dans un soucis de r duction du nombre de calculs aux alentours du cercle d tecter Le programme recherche ensuite par actions sur les contrastes un cercle de la couleur souhait e Plus pr cis ment on supprime de l image les composantes des autres couleurs puis on la convertit en nuances de gris Le contraste est augment Finalement il ne doit rester qu un disque noir le disque color que nous recherchions Le centre de l objet trouv est montr l utilisateur S il n y a pas d erreur il valide sinon il pointe plus pr cisemment l objet Toutes ces actions sont quasi instantan es et permettent un gain de temps pour l utilisateur qui n a pas besoin d tre pr cis On a alors les coordonn es du disque dans le r f rentiel de la photo Replacer les coordonn es dans le r f rentiel de la pi ce 1 En utilisant les math matiques pr sent es dans la section 4 1 1 3 on a cr durant les initialisation la matrice H de passage entre les deux r f rentiels Il n y a qu multiplier cette matrice par les coordonn es obtenues au paragraphe pr c dent puis de leurs faire subir une homothetie pour obtenir la position du capteur dans la pi ce et de la concat ner avec la valeur z entr e par l utilisateur lors de acquisition pour avoir la position dans les trois dimensions 4 2 2 4 Sau
49. e struct and global variables init_variables Rate 1000 DurationInSeconds 1 global filter_parameters filter_parameters struct Fs 1 Rate Rp 0 5 Rs 20 nu_pass 4 10 Rate nu_stop 1 2 lt Rate nu m 0 1 DurationInSeconds Rate 2 1 DurationInSeconds data nu_m 0 1 DurationInSeconds Rate 2 1 DurationInSeconds donneesFil Calculates the theoric magnetic field in specified points data real_coordinates 4 removes the 4th column of the coordinates which are used to display the magnetic field on the first graph disp Initialization completed acquisition_test applies the fft on the signals calculated global other_data other data struct Rate Rate dimensions dimensions saves the dimension and rate data in a struct show uses show gives a preview of the data D 6 0 6 acquisition test m function acquisition_test Void function no out parameters which applies fft to the test points finds the phase and saves the data IN Page 21 23 8 CENTRALELYON 57 00 AJO O1 amp NH D O 00 AJO O1 ND H I O O1 CO ND M PE 103 Documentation de notre outil de mesure 26 juin 2013 none OUT none global data Br Rate warning off Bx data Bx_nu By data By_nu Bz data Bz_nu data Bx_nu data By_nu data Bz_nu Il il ll l for i
50. econd 1000 s if isempty rate rate 1000 end rate str2num rate end session Rate rate Here we choose the duration by default 1 second duration while isempty duration H duration input Choose the duration in second 1 s if isempty duration duration 1 end duration str2num duration end session DurationInSeconds duration Here we define the discrete frequency domain data num 0 1 session DurationInSeconds session Rate 2 1 session DurationInSeconds And here we define the filter parameters struct filter_parameters struct Fs session Rate Rp 0 5 Rs 20 nu_pass Rate nu_stop 1 2 session Rate 4 10 and 1 2 are here to verify the theorem of Shannon We copy the rate in other data for load purposes other_data Rate rate disp sprintf Card initialized D 4 10 xsession else disp sprintf You didn t plug the device You may have to restart Matlab after plugging end Page 7 23 B CENTRALELYON 43 84 85 86 87 H r J O om ND ta Noe PE 103 Documentation de notre outil de mesure 26 juin 2013 else disp sprintf You didn t plug the device You may have to restart Matlab after plugging 23 Should be useless but end clears the unused variables clear answer i d DAQ_device channel rate duration 4 2 4 init webcam m Pe
51. ed field x y _z p sized vectors of doubles p nxmxlxk value of the field at each point of the grid interpolation grid p by 4 matrix of doubles each line of coordinates cooresponds to the same line in the interpolated field NaNs_locations n xm l k p by 4 matrix of doubles coordinates outside of the convex hull where interpolation is possible global data constant isconstant data real_coordinates 3 looking for the indices of the boundarie values of frequencies in nu_m mini find data nu_m gt min frequencies 1 first maxi find data nu_m gt max frequencies 1 first selecting the meaningful data to accelerate the interpolation 2 seems to be the fastest choice for a linear interpolation mini max 1 mini 2 maxi min maxi 2 length data nu_m n length data nu_m mini maxi m size data real_coordinates preparation of the interpolation if isnan constant if the data s coordinates form a real volume a 4 dimensional matrix is made X Y Z nu ndgrid X Y Z frequencies i j k 1 size X N ix j kx 1 interpolation_grid reshape X N 1 reshape Y N 1 reshape Z N 1 reshape nu N 1 Creation of a 2d matrix containing all interpolation coordinates Volume repmat data real_coordinates n 1 sort repmat data nu_m mini maxi m 1 Creation of a 2d matrix containing all acquisition coordinates for each frequency near the chosen on
52. elon x resptectivement y zZ CB uu 1 Braun 1 delta une matrice contenant les d lais en seconde entre les signaux Bx respectivement By Bz et la r f rence Br deltag deltag delta other data une structure comprenant pattern coord rebuilt un vecteur contenant les coordonn es du coin sup rieur gauche du gabarit dans le r f rentiel de la photo en pixels x y H la matrice permettant de supprimer la perspective matrice 3 x 3 pattern coord un vecteur contenant les coordonn es du coin sup rieur gauche du gabarit dans le r f rentiel de la pi ce en m tres x y Imagel l image de la pi ce prise lors de l initialisation de la matrice H pattern_ size un vecteur contenant les dimensions longueur x largeur en m tres du gabarit dans le r f rentiel de la pi ce L 1 pattern_size_ rebuilt un vecteur contenant les dimensions longueur x largeur en pixels du gabarit dans le r f rentiel de la photo L 1 dimensions un vecteur contenant les dimensions de la pi ce en m tres 1 L h detector_raw_ coord une matrice contenant les coordonn es en pixel de disque de rep rage dans le r f rentiel de la photo avant tout traitement x yC 1 Rate un r el repr sentant la fr quence d chantillonnage nue Page 4 23 B CENTRALELYON 40 OD AO O1 GM H 00 I O O1 UNE PE 103 Documentation de notre outil de mesur
53. en pixels x y H la matrice permettant de supprimer la perspective matrice 3 x 3 pattern_ coord un vecteur contenant les coordonn es du coin sup rieur gauche du gabarit dans le r f rentiel de la pi ce en m tres x y Imagel l image de la pi ce prise lors de l initialisation de la matrice H pattern _ size un vecteur contenant les dimensions longueur x largeur en m tres du gabarit dans le r f rentiel de la pi ce L 1 pattern _size_ rebuilt un vecteur contenant les dimensions longueur x largeur en pixels du gabarit dans le r f rentiel de la photo L 1 dimensions un vecteur contenant les dimensions de la pi ce en m tres 1 L h detector raw coord une matrice contenant les coordonn es en pixel de disque de rep rage dans le r f rentiel de la photo avant tout traitement x y 1 Rate un r el repr sentant la fr quence d chantillonnage nu 4 2 2 5 Showme un GUI pour afficher la cartographe 3D de la pi ce L id e du GUI n tait pas dans le cahier des charges et est apparue au cours de l ann e lors de discussions avec les tuteurs En effet nous manipulons des entit es num riques mais nous ne pouvons pas v rifier la coh rence physique de notre cartographie Nous avons donc cr un GUI c est dire une fen tre graphique qui permet l utilisateur de visualiser l amplitude du champ en un point Comme on le voit sur la figure
54. es else if the data forms a plane same z altitude a 3d matrix is made X Y nu ndgrid X Y frequencies li j 1 size x N ix jx1 interpolation_grid reshape X N 1 reshape Y N 1 reshape nu N 1 Creation of a 2d matrix containing all interpolation coordinates Page 19 23 B CENTRALELYON 55 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 JO D G r I O O1 W ND H DJ WNE N PE 103 Documentation de notre outil de mesure 26 juin 2013 Volume repmat data real_coordinates 1 2 n 1 sort repmat data nu_m mini maxi m 11 Creation of a 2d matrix containing all acquisition x and y coordinates for each frequency near the chosen ones end Bx reshape data Bx_nu mini maxi m n 1 By reshape data By_nu mini maxi m n 1 Bz reshape data Bz_nu mini maxi m n 1 Creation of a vector where each value matches its coordinates in the 2d matrix te interpolated_field_x griddatan Volume Bx interpolation_grid interpolated_field_y griddatan Volume By interpolation_grid interpolated_field_z griddatan Volume Bz interpolation_grid toc interpolation of each field in the coordinates given by the interpolation grid if isnan constant interpolation_grid 3 4 repmat constant N 1 interpolation_grid 3 if the acquired data is o
55. eur 4 2 2 Programme pr sentation par fonctionnalit Dans cette partie nous d taillerons le programme par bloc fonctionnels En effet de nombreuses fonctions sont imbriqu es et leur explicitation serait ici longue fastidieuse et sans int r t En revanche un d coupage par fonctionalit permet d avoir une vision globale du programme et d en comprendre les probl matiques 4 2 2 1 Initialisations Comme indiqu dans le sc nario voir 4 1 2 l utilisation du logiciel est pr c d par Pappel des initilisations Le programme va initialiser dans l ordre 1 les variables globales pr sent es en 4 2 1 des questions seront pos es l utilisateur pour d finir par exemple les dimensions de la pi ce dans laquelle les mesures sont r alis es init_variables m 2 la carte d acquisition en supposant que la carte est une NATIONAL INSTRUMENT le programme va rep rer les diff rents param tres et se configurer pour pouvoir communiquer avec la carte L utilisateur n aura plus qu r pondre aux derni res questions permettant de choisir la fr quence et le temps d acquisition init_DAQ m 3 la webcam comme les noms donn s par MATLAB aux diff rentes cam ras diff rent selon OS de l ordinateur et la marque des webcam l utilisateur est un peu plus sollicit ici Une fois un choix de cam ra effectu le programme essaiera s il le peut de finir seul la configuration de la webcam Sinon il sollicitera l
56. ft corner of the benchmark ny E RE if isempty X isempty Y if empty or NaN displays disp Numeric values expected end end end XY_real X Y end Page 14 23 8 CENTRALELYON 59 0 JO D amp ND H DD JO O1 NN H D I O O1 ND a NOTRWNH PE 103 Documentation de notre outil de mesure 26 juin 2013 5 2 Acquisition 5 2 1 daq acq m Lance l acquisition sur la DAQ function Bx By Bz Br daq_acq session IN session struct contains DAQ session OUT Bx By Bz Br n double vectors acquired field Starts acquisition with options declared in init DAQ B 7 session startForeground Separates the 3 components and the reference Bx B 1 By B 2 Bz B 3 Br B 4 end 5 2 2 f tdata m R alise les traitements sur les donn es obtenues fen trage transform e de Fourier discr te filtrage function Bx By Bz fftdata_test data_to_compute Returns the fast Fourier transform of the data given IN data_to_compute n 3 real matrix temporal values of the measured field on the three axis x y z OUT Bx By Bz n 2 real vectors spectrum of the acquired signals global filter_parameters Fs filter_parameters Fs nu_stop filter_parameters nu_stop After this frequence the signal is negated n length data_to_compute X Frequency analysis coef_ham hanning n Fs The divis
57. g EH OsO Ud TWZWbZ Uu EU LO masa TUTWLL masa UoOReWUWUe DO Oomembag Deal pL aana omg EH LOZ A WLOOE Uu EH LOL masa EH bozo masa m uoneuuuue1601d UOREWUWUE IOI 0 aang SWPOSL Ud SWPOSL masa 0 sam ZWEWZL AH ZWZWZL Maga Diagramme Pert FIGURE A 2 ECOLE 8 CENTRALE DON Page 33 60 26 juin 2013 PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure t 50 40 t H0 10 oddns januey ETOT tikoftg Seu n 3P ueteugen Etikoit ET 0 T0 loaoid seat Etat et eo sz apos e ET eo pz ET E0 TT uogejodsajur ET TO EZ ET TO OT sp Sou een uogewweDoid ET TO 60 T To 20 Pauod sJepuewag uogewwe5osd UEL Eu aSewp uoqsinboep 1521 o t zo or T c0 0 anades np uogisod ej aAonuay e i et zo eo ET TO ez mee a ae uogewwe5osd ET TOMLZ UEL men ap sauen us say ameuuoxy Euro EU auozuou iOS r ue CLztUer zt zt 90 quoddns np neusjeu ou 7 z zt s0 SUEUE 31 no Sanayney g yoddns np am e 7 ET TO OE ET TO bZ uogeuqes EUrOEZ rum anajde uogexy vo bidd ZI TT ZT gou 33 nades ap ad y ap XIOYD ailer o 2r et eo nado jay o i t eo or ET ZO st ed ann Uno ap sauuaysuel Eco Et To ec as sepuuop sapjuausyempid e ELO ET TO bT sunajde gt sfeuueeg o ET TO ET ET TO LO seu 353 s puuop uogisnby
58. ilisation 4 Influence n gligeable sur les mesures Page 22 60 BI CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 FIGURE 4 11 Esquisse du support r flexion 4 4 2 R flexion Pour r pondre aux diff rents crit res du cahier des charges la forme de la partie fixe du support a volu en gardant l id e de poss der les caract ristiques suivantes Les mat riaux utilis s doivent avoir peu d influence sur les champs magn tiques bois PVC ou laiton La base doit assurer la stabilit du support en tant suffisamment large et lourde pour viter le basculement de celui ci ou qu il ne se d place cause de perturbations externes Le poteau doit tre suffisamment rigide pour maintenir le capteur toujours dans la m me position verticale afin de minimiser les erreurs de positionnement du capteur La partie mobile doit poss der les caract ristiques suivantes Permettre d amener le capteur diff rentes hauteurs rapidement et facilement par exemple avec un syst me de vis de pression ou de collier Minimiser les jeux entre la partie mobile et le poteau pour minimiser les erreurs de positionnement du capteur L ensemble doit tre le moins cher possible 4 4 3 Construction Pour r pondre aux crit res de simplicit et de co t il a t d cid de d tourner des mat riaux provenant du commerce Description du support Pour minimiser l i
59. image where the colour value is below 10 binary_image image_objet lt 10 looks for the center of circular objects s regionprops binary_image centroid object_center cat 1 s Centroid finds the center coordinates in the large original picture x x0 object_center 1 1 y yO object_center 1 2 hold on plot x y cx answer questdlg Is it good enough Question Yes No Yes if ishandle h close h end end 5 2 6 unpersp m Applique la matrice H calcul e dans init_matrix_H un couple de coordonn es function pos unpersp H xy Gives the rebuilt coordinates of a point in the acquired image IN H 3 by 3 real matrix transition matrix for the homogeneous coordinates xy integer vector or 2 by n integer matrix positions of the points in the acquired image x1 xn yl yn OUT pos real vector or 2 by n real matrix positions of the points in the rebuilt image p number of points to rebuilt p size xy applies H to homogenous coordinates of acquired points Hpos H xy ones 1 p normalizes the coordinates to have a 2 by n matrix of n rebuilt points pos Hpos 1 2 repmat Hpos 3 2 1 end 5 2 7 homothetie Applique l homoth tie d finie dans init_matrix_H un couple de coordonn es afin de les transformer en coordonn es m triques dans le bon r f rentiel fu
60. ing as init variable init DAQ init _webcam disp init matrix _H disp init variables disp Initializes global variables disp init DAQ disp Initializes the DAQ card You will be asked a few questions disp If the card s light is not blinking please replug the card disp and restart MATLAB disp init webcam disp Initializes the webcam You will be asked a few questions disp init matrix H disp Initializes the transition matrix to find sensors coordinates disp Be sure to have already initialized your webcam disp disp_ rebuilt disp Shows the image taken during init matrix H rebuilt to avoid disp perspective disp acquisition z disp Launches the acquisition with argument z height of the sensor disp in meters Several function will be called disp Firstly finds the sensor s position acquires data then apply disp FFT on the data and finds the phase disp Finally saves the data to hard disk disp show disp GUI program which let you see the magnetic field in the room Page 5 23 8 CENTRALELYON 41 0 I O O ND ta DJ O1 ND MH D AO D G r D amp ND ta PE 103 Documentation de notre outil de mesure 26 juin 2013 4 2 Initialisations 4 2 1 init m Un pre
61. ion by Fs is because we digitaly analyse an analog signal Bx_ham coef_ham data_to_compute 1 x component By_ham coef_ham data_to_compute 2 y component Bz_ham coef_ham data_to_compute 3 z component Application of an Hanning window to provide a better fourier transform Bx_freq_unshift fft Bx_ham x component By_freq_unshift fft By_ham y component Bz_freq_unshift fft Bz_ham z component Generates the fast fourier transform of the acquired signals filter filter_parameters nu_m lt nu_stop Bx Bx_freq_unshift l n 2 filter By By_freq_unshift 1 n 2 filter Bz Bz_freq_unshift 1 n 2 filter We apply an ideal filter nu_m s length must be half of the acquired signal s length This way we save only half the data end 5 2 3 get delay m Permet d obtenir le d lai en seconde des signaux gr ce la fonction AlignRefSignals que M Scorretti nous a procur En multipliant par la fr quence consid r e on optient la phase du signal function delta_x delta_y delta_z get_delay Bx By Bz Br rate Gives the delay of the 3 axis field relative to the reference IN Bx By Bz Br n vectors acquired magnetic fields rate integer rate of acquisition OUT delta x delta y delta z real delay of Bx By Bz relative to Page 15 23 8 CENTRALELYON 51 10 12 13 14 15 JO D G r PR
62. its dans le corps humain 4 Mod lisation du corps humain comme un r seau de Page 6 60 CENTRALE LYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 r sistance et v rification du mod le sur le champ magn tique cr par une machine de soudure Cette tude est int ressante car Elle montre que les normes ne sont pas assez pr cises pour prot ger les utilisateurs Mais les points suivants font qu elle n et pas applicable dans notre cas Un signal pur 50 Hz est utilis en entr e de la machine souder sans prendre en compte les harmoniques Bilan Si les articles comme le dernier ne nous permettent pas d avancer le projet ils montrent qu il y a un r el besoin de d velopper des outils pour mesurer les basses fr quences de mani re efficace Ceci pour am liorer les normes et surtout leur mise en place Le premier texte nous a donn un protocole de mesure qui a pu tre discut dans notre projet Les autres textes nous ont permis de nous familiariser avec le sujet Page 7 60 CENTRALE LYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 3 Cahier des Charges 3 1 Pr sentation R alisation d un outil permettant de mesurer et caract riser un champ magn tique tr s basse fr quence industrielle avec une attention particuli re pour le 50Hz pas de fr quence Maximale d finie dans un espace d limit exemple local domestique ou industriel L o
63. l utilisation il nous suffit d ajouter une commande helpme qui rappellera l ensemble des commandes d finies Pour all ger les codes de ces commandes principales et permettre la r utilisation de certains codes r currents nous avons d coup chaque script ou fonction possible en sous fonctions La maintenabilit est alors accrue puisqu il n est pas necessaire de relire quelques milliers de lignes de code pour comprendre le fonctionnement du programme le simple enchainement des appels fonctions et scripts permet d appr hender comment Poutil a t con u Enfin pour une meilleure gestion de la m moire et de l organisation des donn es nous utilisons 4 structures d finies de mani re globale comprennant l ensemble des donn es utiles et r utilisables au fil du programme data ensemble des donn es n cessaires l exploitation des acquistions coordonn es et champs aux diff rents points Page 15 60 BI CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 filter_parameters param tres du filtre passe bas permettant de supprimer les fr quences hautes session configuration de la carte d acquisition webcam configuration de la webcam other_data ensemble des autres donn es n cessaires la reprise des exp riences param trages de l acquisiton color configuration de la couleur du marqueur de d tection de position z hauteur du capt
64. lation xs yi zi freq Bx2 By2 Bz2 gridy interpolation xi ys zi freq the data is interpolated on the x xs plane and the y ys plane to keep calculations to a minimum Bi sqrt abs Bx1 72 abs By1 72 abs Bz1 72 B2 sqrt abs Bx2 72 abs By2 72 abs Bz2 72 This seems to be bullshit A euclidian norm is used to calculate the amplitude of the signal here the data is a vector D Xx 7 7 Vx reshape_for_slice gridx B1 xs yi zi freq Yy Vy reshape_for_slice gridy B2 xi ys zi freq The data is transformed from vectors to 2d grids end Bx3 By3 Bz3 gridz interpolation xi yi zs freq B3 sqrt abs Bx3 72 abs By3 72 abs Bz3 72 7 Zz Vz reshape_for_slice gridz B3 xi yi zs freq The same is done on the z altitude creation of 3d grids usable in slice Xf Yf Zf meshgrid xi yi zi the coordinates grid are created here V zeros length yi length xi length zi the creation of the amplitude grid is created here and fulled later if isnan constant if the data is acquired in a volume XX repmat Xx 1 length xi 1 YY repmat Yy length yi 1 1 the 2d matrix of data created before are replicated to create 3d matrixes V abs XX Xf lt 10 eps Vx 3 Page 18 23 CENTRALELYON 54 73 74 75 76 Tr 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 j DJ O1 amp ND H 0 I O O1 COM PE 10
65. matrix image on which the positions of the detector or the corners of the pattern will be selected n integer number of points to select on the figure During the init n 4 is necessary to create the transition matrix Afterwards n 1 can be used to have a full screen figure on which the detector can be pointed out OUT XYimage 2 by n integer matrix positions of the selected points scrsz get 0 ScreenSize difforme figure Position 10 10 scrsz 3 scrsz 4 DockControls on menubar none image Image plots the Image in full screen hold on XYimage zeros 2 n for i lin XYimage i ginput 1 asks the user the i th corner plot XYimage 1 i XYimage 2 i determines the selected corner end commandwindow comes back to workspace input If one of your point seems misplaced please run again of the secript close difforme end gt init matrix _H after the end 5 1 3 create rectangle m Ordonne les points entr s pour en faire un rectangle dont on donnera les coordonn es des sommets et les longueurs function XYr DistXY plate_coord_rebuilt create_rectangle XY Automatically creates a rectangle with the entered coordinates IN XY 2 by 4 integer matrix corresponds to the positions of the pattern s corner OUT XYr 2 by 4 real matrix rebuilt coordinates of the input points Dis
66. mier fichier init m permet de tout initialiser Si l utilisateur en a besoin il peut initialiser chaque bloc DAQ webcam variables ou matrix_ H ind pendamment disp Welcome to your tool s initialization You will be asked a few questions Defines the path projectpath genpath pwd addpath projectpath Defines the global variables global other_data global data global filter_parameters glabal z global color global session global webcam Initialization of the struct and global variables init_variables Initialization of the acquisition card init_DAQ Initialization of the webcam init_webcanm Initialization of the transition matrix H init_matrix_H disp Initialization completed 4 2 2 init variables m Permet d intialiser les structures Initialization of the structs and the color global color data other_data Itialization of the struct of field data data struct real_ coordinates nu_m Bx_nu By_nu Bz_nu delta Initialization of the struct of other data other_data struct pattern coord rebuilt H pattern coord Imagel o pattern size 21 297 pattern_size_rebuilt dimensions detector_raw_coord Rate Initialization of the room dimensions gt dimensions while isempty dimensions
67. n a plane we remaje a n by 4 matrix by adding the correct altitude end are_NaNs isnan interpolated_field_x locations of NaNs in the data NaNs used to be removed but it is necessary to have the full matrix of values to display the data into slice This is why the binary vector are_NaNs is given if the user wants to remove them end 5 3 3 isconst m function constant isconstant vector If all elements in vector are identical it returns the value If they are not it returns nan IN vector vector in the primary use it is the z coordinates of the acquired points OUT constant NaN or double constant vector 1 for j 1 length vector if vector j constant constant NaN break end end end 5 3 4 reshape for_slice m function X Y Z V reshape_for_slice grid B x y z freq Reshapes the data to import it into slice The data must come from the interpolation function This function rearranges the data into a ndgrid format for slice to work even if slice demands a meshgrid format it seems to work with the ndgrid instead IN grid interpolated grid from interpolation B interpolated field from interpolation X Y Z vectors used to interpolate freq chosen frequency for slice must exist in the frequency vector used to interpolate OUT X Y Z 3 d grids of coordinates V 3 d grid of re
68. nction coord_in_meters homothetie XY_rebuilt pattern_size_rebuilt pattern_size pattern_coord pattern_coord_rebuilt IN XY_rebuilt vector or matrix 2 n coordinates of a bench of points in the rebuilt gt picture schape x1 x2 x3 yl y2 y3 pattern coord rebuilt vector coordinates of the points of the pattern already refered in the rebuilt picture pattern size rebuilt vector size of the pattern in pixels in the rebuilt picture pattern coord vector coordonates of the same point in the room reference pattern_size vector size of the pattern in the room reference OUT coord_in_meters coordonnates of the asked point in the room reference p size XY_rebuilt A repmat pattern_size 1 pattern_size_rebuilt 1 pattern_size 2 pattern_size_rebuilt 2 1 1 p to be able to apply the homothetie to each vector B repmat pattern_coord_rebuilt 1 pattern_coord_rebuilt 2 1 p affine component gt to be removed in the picture C repmat pattern_coord 1 pattern_coord 2 1 p affine component to be removed in the picture in the room Page 17 23 CENTRALELYON 53 20 21 22 00 O O1 G r WNrFO 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 ll 72 PE 103 Documentation de notre outil de mesure
69. nfluence sur le champ magn tique mesur nous n avons utilis que du bois et du PVC en dehors des querres et de la pince en acier et dont on consid re l influence n gligeable La base Figure 4 12 est constitu e d une planche de bois ainsi qu une bouche de vi dage en PVC coll s permettant d assurer une stabilit suffisante pour maintenir le support debout et une verticalit raisonnable Le poteau est constitu d un tuyau de deux m tres de longs et de quarante millim tre de diam tre en PVC utilis s en plomberie et fix la base par collage Le diam tre est suffisant pour minimiser le fl chissement du poteau sous le poids de la partie mobile et du capteur La mobilit du panneau mobile est assur e par un manchon en PVC Une planche de bois servant accueillir le capteur est maintenu en place par serrage gr ce des querres Page 23 60 BI CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 Partie Mobile 0 mm Poteau Base FIGURE 4 12 Photographie du support termin COLE Page 24 60 CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 Cette partie mobile glisse sur le poteau et est maintenue la hauteur voulue gr ce une pince m tallique permettant de repositionnement rapide et facile 4 4 4 Am liorations Il est possible d am liorer le support actuel sur plusieurs points liminer compl tement
70. ns mise en attente N CHANNEL MOSFET 1 _ 8 P CHANNEL MOSFET Top View FIGURE 4 18 sch ma de principe du MOFSET Page 28 60 BI CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 5 Perspectives d am liorations Au cours de la conception nous nous avons gard l esprit que notre outil tait avant tout une preuve de concept Ainsi certains probl mes de pr cision n ont pas t r gl s Nous regroupons dans cette partie les diff rentes am liorations possibles d j exprim es pour la plus part dans les parties concern es 5 1 Programme Factorisation des variables globales nous aurions pu placer la variable color dans other_data De m me la valeur z n est pas lourde elle n a donc pas besoin d tre pass e par r f rence Pouvoir afficher le champ selon un axe ou sa norme au choix Permettre l ajout de points hors de l image Am liorer la pr cision la recherche du capteur dans l image Ajouter des exemples d utilisation pour clarifier la documentation 5 2 Support liminer compl tement l utilisation de mat riaux ferromagn tique telle que l acier pour diminuer encore les possibles perturbations Fabriquer le manchon sur mesure afin de minimiser au maximum les jeux et de pouvoir utiliser un syst me de maintien en position de la partie mobile plus efficace actuellement la pince ne peut soutenir qu un poids
71. on due la perspective une image sans perspective D monstration de cette transformation 3 Notons le point x E Passage en coordonn es homog nes Les coordonn es homog nes sont une classe de vecteurs dans la laquelle les vecteurs k X et X sont quivalents Ainsi dans un plan une ligne est repr sent e par une quation du type ax by c 0 qui est quivalent a k ax by c 0 On peut donc repr senter la ligne par les coordonn es l b ou c a k b Les coordonn es sont homog nes c En faisant varier a b et c on peut obtenir diff rentes lignes R crivons l quation de la ligne ax by c x y 1 xl 0 k x y 1 xl x Un vecteur de R peut donc tre repr sent par les coordonn es homog nes y En 1 appelant P R 0 0 0 l espace de projection on peut g n raliser le vecteur homog ne DA z x2 dans P permet de caract riser le point z3 dans R T3 z3 Une autre propri t vidente mais utile d un point est qu il est l intersection de deux ligne et qu on peut crire x lAl car lt xl gt 0 et lt xl gt 0 et x est quivalent k x x de m me l x A x Dans P la classe de transformations qui nous int resse est la classe des applications projectives ou homographies Ce sont des applications lin aires bijectives entre coordon Page 11 60 BI CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure
72. oulez avoir le code complet il est dans les annexes Executes on slider movement function slider_x_Callback hObject eventdata handles hObject handle to slider x see GCBO eventdata reserved to be defined in a future version of MATLAB handles structure with handles and user data see GUIDATA sets the text area to the slider value x num2str get hObject Value set handles edit_x String x end Executes during object creation after setting all properties function slider_x_CreateFcn hObject eventdata handles hObject handle to slider x see GCBO eventdata reserved to be defined in a future version of MATLAB handles empty handles not created until after all CreateFcns called Hint slider controls usually have a light gray background global other_data sets the max and min values set hObject Min other_data dimensions 1 1 set hObject Max other_data dimensions 1 2 sets the slider step set hObject SliderStep 0 1 other_data dimensions 1 2 0 1 other_data dimensions 1 2 Page 11 23 B CENTRALELYON 47 PE 103 Documentation de notre outil de mesure 26 juin 2013 if isequal get hObject BackgroundColor get 0 defaultUicontrolBackgroundColor set hObject BackgroundColor 9 9 9 end guidata hObject handles end function edit_x_Callback hObject eventdata handles
73. pour les variables gt gt init_DAQ pour la carte d acquisition gt gt init_webcam pour la webcam gt gt init_matrix_H pour la cr ation de la fonction qui supprime la perspective Attention Si vous lancez init_ webcam il est imp ratif de relancer init_ matrix H 7 Placez le magn tom tre de mesure une hauteur connue z 10 Lancez la mesure gt gt acquisition z Lorsque vous avez r alis quelques mesures vous pouvez v rifier quoi ressemble le champ de votre pi ce par gt gt show Une fois vos mesures termin es fermez MATLAB vos donn es sont d j enregistr es dans le dossier local dans le fichier data m Pensez le renommer Page 3 23 8 CENTRALELYON 39 PE 103 Documentation de notre outil de mesure 26 juin 2013 Processus it r chaque point de mesure J Redresse e de l image Op rateur z Capteur B v B v B v g v Cam ra x y D RW FIGURE 1 Sc nario d utilisation du programme 3 Contenu du fichier enregistr data une structure contenant real coordinates une matrice contenant les cordonn es du capteur x y 2 1 nu_m est un vecteur lin aire contenant toutes les fr quences d finies durant l initialisation nu C nun 01 Bx_nu respectivement By_nu Bz_nu une matrice contenant pour chaque fr quence en ligne amplitude complexe du champ magn tique s
74. quence ELF mesure outil programme aide exp rimentation Page 1 60 BI CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 Table des mati res O Introduction 0 1 Contexte 0 2 Projet 0 3 tapes et ordres de pr sentations 1 quipe du Projet d Etude 103 2 tat de l art 3 Cahier des Charges 3 1 Pr sentation 3 2 D finition des objectifs et contraintes Contexte D finition fonctionnelle Contraintes Environnement Livrables 3 2 1 3 2 2 3 2 3 3 2 4 3 2 5 4 Conception de l outil 4 1 Pr sentation du fonctionnement attendu Traduction des besoins en un outil fonctionnel 4 1 1 1 Pr requis es e ea o 4 1 1 2 Acquisition des donn es 4 2 4 1 1 4 1 3 4 2 1 4 2 2 4 1 1 3 Acquisition des coordonn es du capteur 4 1 1 4 Traitement des donn es 4 1 1 5 Sauvegarde des donn es Sc nario d utilisation de l outil 4 1 2 1 Prepara so gee a REP 4 1 2 2 Mesures 4 1 2 3 Visualisation 4 1 2 4 Erreurs s 22666 44068 62 aua da Bilai e o oh sie Gk e o a de e e e A Programmation de Tout R flexions et d cisions 4 2 1 1 Choix du language de programmation 4 2 1 2 Choix de l architecture Programme pr sentation par fonctionnalit A
75. rdres de pr sentations Notre projet doit donc suivre une proc dure de documentation et tat de l art afin de d finir un cahier des charges avec les commanditaires Cela aboutira la conception d un programme outil r pondant aux objectifs fix s Enfin afin de valider le travail accompli il est n cessaire de calibrer le capteur et de le confronter la r alit d un probl me connu afin de quantifier ses erreurs Pour assurer une maintenabilit et un futur au projet il devra tre document et un manuel d utilisation l accompagnera Nous expliciterons notre projet en suivant les trois grands domaines de notre orga nisation le d veloppement du programme section 4 2 permettant l acquisition et le traitement des donn es puis la r alisation du circuit lectrique section 4 3 et enfin la conception du support section 4 4 Chaque partie s accompagnera de perspectives d am liorations qui seront r sum es dans une derni re partie section 5 Page 4 60 BI CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 1 quipe du Projet d Etude 103 L quipe s est organis e en p les de comp tences Olivier CHURLAUD Chef de projet r f rent C dric OGER Xiaoyi YANG Responsable informatique r Responsable lectronique y _ y Yuechen LIU Sylvain HEMETTE Tr sorerie Co Responsable lectronique FIGURE 1 1 Organigramme du groupe projet Page 5 60
76. re en cas de probl me logiciel chaque acquisition nous crivons la fin d un fichier data mat 4 1 2 Sc nario d utilisation de l outil 4 1 2 1 Pr paration L utilisateur place l ordinateur branche la carte d acquisition et attend qu elle soit reconnue et fixe une webcam en hauteur Il lance MATLAB et notre application Il entre la commande gt gt init Page 13 60 BI CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 qui d marre l initalisation du programme Au cours de cette initialisation un certain nombre de questions seront pos es l utilisateur lui permettant d initialiser la carte d ac quisitioon la webcam et les diff rentes variables du programme 4 1 2 2 Mesures L utilisateur r gle la hauteur du pied de support pour une s rie de mesures et le pose l endroit o la mesure doit tre faite Sur l ordinateur il saisit gt gt acquisition 1 05 o 1 05 est la valeur en m tres de la hauteur du support Processus it r a chaque point de mesure J Redre gt de l image Op rateur z Capteur B v B v Biv g v Cam ra xy M SS FIGURE 4 3 Sc nario d utilisation du programme Il peut ensuite d placer le capteur et recommencer la d marche jusqu ce qu il juge le nombre de mesures suffisant A la fin de la commande les donn es de obtenues sont automatiquement enregistr es sous form
77. rmet d initialiser la webcam Veillez ce que celle ci soit connect e Nous avons ici encore automatis la plus part des r glages Itinitalization of the webcam liste_webcams imaqhvinfo display liste_webcams global webcam webcam_device 0 Displays the available webcam and check if exists while webcam_device 0 while Tany stremp liste_webcams InstalledAdaptors webcam_device webcam_device input Enter name of the device to use see above without 7 e eil if any strcmp liste_webcams InstalledAdaptors webcam_device display liste_webcams display display The device you entered doesn t exist disp If your webcam wasn t detected please relaunch MATLAB end end Checks if available webcam can be used or let the user choose another webcam webcam_info imaqhwinfo webcam_device if size webcam_info DeviceIDs 1 0 disp This webcam is not available please choose another one webcam_device end end Selects the right device if size webcam_info DeviceIDs 1 automatically if there is only one webcam_id webcam_info DeviceIDs 1 1 temp 1 else or with the user s help if there are several webcam_id display webcam_info while isempty webcam_id temp input Enter name of DeviceIDs temp webcam_info DeviceIDs temp makes a binary
78. s figures 4 7 et 4 8 permettent de comprendre comment brancher le magn tom tre Zoff Zoff Xoff EEES UE SR repel an Yott rr eo 2873 KE S D il She Y trim RARAS di e l Yout Vbias Vbridce Vsense FIGURE 4 7 Photo et concept de fonc FIGURE 4 8 Sch ma de branchement tionnement du HMC2003 du HMC2003 4 3 3 Carte de conditionnement du capteur Le capteur tri axe choisi d livre une tension fonction du champ magn tique dans lequel il est plong Pour obtenir ses tensions il est n cessaire d alimenter le capteur et de brancher les sorties du capteur sur la carte d acquisition Page 21 60 BI CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 Le capteur peut tre d r gl s il a re u un choc par exemple et peut se retrouver en dehors de sa zone lin aire Il est alors n cessaire de le r initialiser Le circuit qui est pr sent dans la figure 4 10 permet de replacer le capteur dans sa zone lin aire 6 7 Il est command par les tensions Set et Reset voir Figure 4 9 16 to 20V SET e ATUF 1 25K ga RESET Leg te CS 3 v S R strap 4 59 typ TRS TSR e 3A peak min 16v H 8 HMC2003 set 10K 0 1pF E SET E O22F 17 1 S R 2N3904 i 58 Tew R 1 TRS gt 5 psec sev reset RESET S R Lee J 1 Tantalum low R TPW 2 psec Y Vv 2 HEXFETs with 0 202 Ron FIGURE 4 9 Forme des signaux dans FIGURE 4 10
79. s tests majeurs ont concern la rectification de la perspective l acquisition des donn es de la carte leur traitement et leur visualisation Au niveau du capteur les tests ont concern l acquisition du champ magn tique et le circuit d initialisation du capteur 4 5 1 Programmation 4 5 1 1 Rectification de la perspective Mat riel le programme et une image avec un quadrillage d form par la perspective Ce test s est bas sur un code de Chaianun 1 qui permet connaissant la matrice de passage H de construire une image rectifi e Si les coins de l talon ont t correctement d sign s alors les lignes parall les et perpendiculaires sur le sol doivent garder cette propri t dans l image construite Ce test permis la rectification de probl mes tels que l ordre des coordonn es donn e par MATLAB sur une image x y tant invers s Ainsi lorsque les points sont bien choisis sur l image de d part 4 13 les droites perpendiculaires dans la r alit le sont dans l image reconstruite 4 14 Malgr tout l image se d forme sur les bords de l image Page 25 60 BI CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 FIGURE 4 13 Image acquise d form e par la perspective us FIGURE 4 14 Image reconstruite partir de H 4 5 1 2 Coordonn es du capteur dans l espace Ce test n a pas encore t mis en place N cessite Une pi ce quasi vide
80. size_rebuilt other_data pattern_coord_rebuilt create_rectangle xy_pattern Calculate H other_data H get_transition_matrix xy_pattern xy_pattern_rebuilt Asks the user the pattern upper left point useful for the homothetie other_data pattern_coord ask4Point pattern Firstly check if everything else works well Let the user check if the calibration is well done disp_rebuilt other _data H other_data Imagel clears the unused variables clear xy_pattern xy_pattern_rebuilt disp init matrix H completed 4 2 6 disp_ rebuilt Permet de v rifier si la suppression de la perspective fonctionne bien function intArray disp_rebuilt Displays the rebuilt image IN global 07 0 none OUT intArray image RGB mxn x3 matrix redressed image with a black background global other_data H other_data H Image other_data Imagei M N size Image tmp zeros 2 MxN for i 1 M for j UN tmp 1 N i 1 j j saves the column tmp 2 N i 1 j i saves the line end end I converts tmp size 2 x M N to be tmp size 3 x M N by pad 1 size 1xM N at the 3rd row applies X2 H X1 mapped H tmp ones 1 MxN applies H to each pixel normalize X2 X2 mapped 1 2 repmat mapped 3 2 1 normalizes by the homogeneous coordinates map X2 size 3xM N back to output size MxNx3 output zeros M N
81. t Did you plug the DAQ card before opening Matlab and plug the 4 channels yes no ein if isempty ansver answer no end end if stremp answer Yes strcmp answer yes We know the name of the card that must be used ni session daq createSession ni d daq getDevices If the card is plugged the size is not 0 we can take the id if size d 0 DAQ_device d ID The init card should be placed here session addDigitalChannel DAQ device Port1 Line0 1 OutputOnly creates the digital output object session outputSingleScan 0 1 resets the circuit tie Timer timer Period 01 TimerFcn pulselInit ExecutionMode fixedDelay TasksToExecute 50 Timer timer Period 1 TimerFcn pulselInit ExecutionMode fixedDelay TasksToExecute 50 links the lines to the pulse making function start Timer launches the clock wait Timer waits for the dio to finish delete Timer clear Timer session removeChannel 1 2 toc deletes the Timer Here we define the 4 first channels for i 1 4 channel ai num2str i session addAnalogInputChannel DAQ_device channel Voltage end Here we choose the rate of acquisition by default 1000 rate while isempty rate rate input Choose the rate of operation in scans per s
82. t sur leurs effets sur la sant L Union Europ enne travaille par exemple la d finition de niveaux admissibles pour limiter l exposition humaine aux champs lectromagn tiques Si les champs de moyenne et haute fr quence sont assez document s quoi qu un grand nombre d tudes restent effectuer les champs de basse et tr s basse fr quence moins de 500 Hz ont t peu tudi s C est pourtant une gamme de champs g n r s par de nombreux syst mes le courant secteur 50 Hz et les machines lectriques ou moteurs dans les usines 20 200 Hz notamment 0 2 Projet Notre commanditaire le laboratoire Amp re travaille sur un projet ayant pour but de simuler et quantifier l effet de ce type de champs sur l organisme Pour cela il est n cessaire de caract riser pr cis ment l environnement lectromagn tique dans le cadre d une activit productive ou dans des lieux de vie Une telle caract risation n cessite de nombreuses mesures qui devront tre trait es par la suite Cette partie exp rimentale est tr s fastidieuse et il n existe actuellement pas d outil r f renc pour aider la r alisation de ces mesures Notre groupe de Projet d Etude a alors commenc la conception d un tel outil L acquisition de donn es doit en tre acc l r e afin que le projet de recherche de nos commanditaires soit plut t concentr sur le traitement des donn es plut t que son recueillement 0 3 tapes et o
83. tXY 2 real vector size of the rectangle created plate coord rebuilt 2 real vector coordinates of the upper left corner of the pattern if size xy 4 2 XY XY end unused inds sort XY xi unused 1 1 unused x2 unused 1 3 unused yi unused 2 1 unused y2 unused 2 3 unused create the small and high values annn N XYr 1 inds 1 x1 x1 x2 x2 sort the values in a table in fonction of XYr 2 inds 2 yl y1 y2 y2 the original points DistXY x2 x1 y2 y1 plate_coord_rebuilt x1 y1 end Page 13 23 8 CENTRALELYON 49 0 JO o N H 00 J O O1 D ta JO O N H 00 J O O1 D a ND ND ND ND ND ND D BONO 26 PE 103 Documentation de notre outil de mesure 26 juin 2013 5 1 4 get transition matrix m Construit la matrice H de passage permettant de supprimer la perspective function H get_transition_matrix posX posRX IN posX 2 by 4 integer matrix positions in pixels of the corners of the pattern in the altered image x1 x4 yl y4 posRX 2 by 4 integer matrix positions of the corners of the pattern in pixels in the straighten up image x1 x4 y1 y4 OUT H 3 by 3 real matrix transition matrix for the homogeneous coordinates A for i 1 4 xi posx i 1 Get ith point in original image in homogeneous coords x2x posRX 1 i Get x coordinate of
84. tance au fil m af 90 gee eo fa tg Po FIGURE 4 15 Amplitude du champ cr par un fil en fonction de l loignement A Tissue du traitement il est visualis l aide de l interface graphique que nous avons programm e voir Figure 4 16 D 06 24 FIGURE 4 16 Affichage du champ cr par un fil Le nombre de points de mesure est important pour prendre en compte le nombre plus important de mesure dans les zones de fort gradient On voit que la norme du champ couleur forme un cercle mais que le champ semble s annuler au centre Ceci vient de l interpolation du champ qui se fait avant le passage la valeur absolue En effet le champ selon x ou y est impair donc l interpolation donne le rendu de la figure 4 17 le champ s annule au niveau de la source A l issue de ce test nous avons pu d tecter entre autres des probl mes dans notre filtrage num rique caus par une d finition de variable une sauvegarde de donn es inutiles car la FFT d un signal r el peut tre enti rement reconstruite partir de la moiti du vecteur Ce test permis en outre de rendre la visualisation plus efficace rendant l interpolation plus cibl e lors de la visualisation En effet l interpolation est alors faite uniquement sur les plans affich s et plut t que sur l ensemble du volume Page 27 60 CENTRALE LYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesur
85. ts r jouissants manipula tions cr ativit autonomie prises de responsabilit et moins r jouissante gestion du temps retards tats de l art de la gestion de projet Nous esp rons que l outil aura une utilit et que nous aurons ainsi contribu de pr s ou de loin l avanc e du projet de recherche de MM Morel et Scorretti Page 30 60 CENTRALE LYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 A Gestion de projet Dans cette partie vous trouverez les documents de gestion de projet r alis s au d but de l ann e et pr sent s aux diff rents rendez vous de pilotage Page 31 60 BI CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 H f H 3 R E al HH H di Kr Hi LH D 2 E H E H 5 H 3 D H 2 E i FIGURE A 1 Diagramme de d composition des t ches Page 32 60 8 CENTRALELYON 26 juin 2013 PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure Pk aam EMOL Ud EURO 0 masa pl md CUPOS Au earl masa 1 sang EWZO LL Au EWZOPO 142A sod ej Jakonusy Wz aana EH LOU zwzWoz Maga des uonexy x10y aang lz aaunga FL aam g sung EW LONE Uld EW LOPS Uu L TWTWOZ Uu ZWZW9O Uld EW LOZ masa ZWZWOZ masa CH Ho Masa ZWZWEO masa uone31iqe4 39 sani noanog UP newazew ou oddns np x10y ez aging El LOS A ZWZULL masa eng aan
86. util sera simple d utilisation et permettra une acquisition rapide des donn es 3 2 D finition des objectifs et contraintes 3 2 1 Contexte Probl me Actuellement le manipulateur doit r aliser la mesure et ajouter dans un ta bleur les donn es de position l amplitude et la phase la main C est une manipu lation longue et p nible qui pourrait tre am lior e But Permettre la mesure du champ dans le but de v rifier le respect des normes de sant 3 2 2 D finition fonctionnelle Acquisition des donn es de position transparente pour l utilisateur une webcam permet la d tection des coordonn es Mesure de l amplitude et de la phase du signal des champs dans un domaine de 10Hz 50kHz avec une amplitude de O 1uT 1mT Interpolation de la fonction champ en une fonction continue Sortie fonction MATLAB f x y z f Bx By Bz Si avancement suffisant demande de points suppl mentaires int gration du logiciel de calcul de champs lectromagn tiques dans la boucle de mesure estimation de l erreur de mesure et de l impact de ce dernier sur les r sultats du calcul 3 2 3 Contraintes Le logiciel de traitement est une application MATLAB Erreur de moins de 10 3 2 4 Environnement On suppose les signaux p riodiques d composables en s ries de Fourier On teste l outil dans une pi ce quasi vide 3 2 5 Livrables Rapport p dagogique Logiciel Page 8 60
87. utilisateur Mod lisation du champ produit par des lignes hautes tension dans un maga sin 8 Afin de v rifier si les normes de s curit sont suivies un logiciel de mod lisation 3D t utilis pour calculer le champ magn tique d aux lignes HT dans le magasin Cette tude est int ressante car L tude se fait dans la bonne gamme de fr quence Elle permet d avoir une bonne id e de la r partition des champs dans l espace Mais les points suivants font qu elle n est pas applicable dans notre cas C est une mod lisation analytique du champ pas des mesures de celui ci Mesure des champs auxquels sont soumis les travailleurs 9 5 Des capteurs fixes repartis une certaines distance de la machine ou alors des capteurs sur la poitrine des utilisateurs permettent de mesurer le champ produit par des machines forts courants lectriques Cette tude est int ressante car On mesure le champ dans la pi ce ou bien sur l utilisateur Mais les points suivants font qu elle n est pas applicable dans notre cas Les mesures effectu es sont des valeur efficaces du champ on ne peut donc pas reconstituer le signal dans la pi ce Dans le cas o les mesures sont prises dans la pi ce le nombre de relev s est trop faible pour avoir une bonne cartographie Dans l autre cas une cartographie n est pas possible Mod lisation du champ cr e par une machine de soudure et les courants in du
88. vegarder les donn es A la fin de l acquisition toutes les donn es importantes sont sauvegard es Un test est r alis afin de savoir si des donn es existent d j dans le dossier si oui on crit la suite sinon on cr le fichier Page 17 60 BI CENTRALELYON PE 103 Cr ation d un outil d aide la mesure 26 juin 2013 L inconv nient de ceci est qu la fin des mesures il faut penser r cup rer les donn es sous peine d y ajouter d autres valeurs lors d une prochaine exp rience ce qui corromprait videmment les deux tudes Les donn es conserv es sont dans un seul fichier nomm data m et contenant data une structure contenant real coordinates une matrice contenant les cordonn es du capteur x yC z 1 nu_ mest un vecteur lin aire contenant toutes les fr quences d finies durant lini tialisation nu1 nun Bx_nu respectivement By nu Das nu une matrice contenant pour chaque fr quence en ligne l amplitude complexe du champ magn tique selon x resptec tivement y z Banu B amp nuy 1 delta une matrice contenant les d lais en seconde entre les signaux Bx respec tivement By Bz et la r f rence Br deltag deltag deltag 1 other data une structure comprenant pattern _coord_ rebuilt un vecteur contenant les coordonn es du coin sup rieur gauche du gabarit dans le r f rentiel de la photo

École Centrale de Lyon PE 103 : Création d`un outil d`aide à la

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