Rapport de stage - PHIL
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[2012] Rapport de stage [Création d'une IHM en Labview pour le pilotage des caméras du PHotoInjecteur du LAL (PHIL)] [Du 17Avril 2012 au 6 Juillet 2012] Etudiant : Songkai SONG Tuteurs au laboratoire: Mlle. Emilienne NGO MANDAG M. Julien BROSSARD Tuteur à l’IUT de Cachan : Mme. Sylvie DUGARD REMERCIEMENTS Je souhaite remercier toutes les personnes qui m’ont apporté leur aide tout au long de la réalisation de ce stage. Je remercie tout d’abord le laboratoire de l’accélérateur linéaire de son accueil. Je tiens àremercier tout particulièrement à mes maî tres de stage Mademoiselle NGO MANDAG et Monsieur BROSSARD. Merci pour leurs patiences et le partage de leurs expériences. Je remercie aussi Madame DUGARD pour sa visite durant mon stage. RESUME J’ai effectué mon stage au sein du département «Accélérateurs » du Laboratoire de l’Accélérateur Linéaire (LAL) àOrsay. Le sujet qui m’a été confié portait sur la création d’une Interface Homme Machine (IHM) en Labview pour visualiser et calculer les dimensions du faisceau d’électrons produit lors du fonctionnement du PHotoInjecteur PHIL. Plusieurs phases ont été nécessaires pour la réalisation de cette IHM, à savoir : - l’analyse des besoins des opérateurs de la machine (PHIL), - le pilotage et le contrôle des caméras GigEthernet, - l’acquisition et le traitement des images acquises en temps réel, - l’acquisition et le traitement des images archivées. Mon travail a consisté, àme documenter sur le logiciel LabVIEW, utilisé pour la réalisation de l’ensemble du logiciel de banc de test. Puis j’ai réalisé différents programmes permettant la mise en place des actions citées ci-dessus. J’ai ensuite inclus ces différents programmes dans deux interfaces afin d’avoir les fonctions ensemble. Mots clés : IHM, PHIL, Caméra GigEthernet, Acquisition images, Dimensions faisceau, Traitement images, Labview, fit gaussien, écarttype SOMMAIRE REMERCIEMENTS ................................................................................................. 1 RESUME .................................................................................................................. 1 SOMMAIRE ............................................................................................................. 2 I. Introduction générale............................................................................................. 1 II. Présentation du laboratoire .................................................................................... 2 II-1. Présentation du Laboratoire de l’Accélérateur Linéaire(LAL) .................. 2 II-2. Présentation du Département Accélérateur ............................................... 3 II-3. Présentation de PHIL ............................................................................... 4 III. Présentation du stage ........................................................................................... 5 III-1. Contexte du stage..................................................................................... 5 III-2. Cahier des charges ................................................................................... 6 III-3. Planification du travail ............................................................................. 7 IV. Description du matériel mis ànotre disposition.................................................... 8 IV-1. Les caméras Gig Ethernet ........................................................................ 8 IV-2. Un ordinateur comportant une carte d’acquisition LabVIEW ................... 9 IV-3. Le logiciel de programmation : LabVIEW ............................................... 9 V. Réalisation d’une IHM pour l’acquisition et le traitement d’images de PHIL .......11 V-1. Principe global de cette interface ..............................................................11 V-2. Interface Principale ...................................................................................12 V-3. Interface «Acquisition en Temps Réel »...................................................13 V-4. Interface «Traitement d’Images Archivées».............................................20 V-4-1. Face-Avant de ce programme ................................................................21 V-4-2. Diagramme du programme ....................................................................22 V-5. Quelques fonctions utilisées pour «A.T.R »et pour «T.I.A»....................23 VI. Validation de l’IHM pour l’acquisition et le traitement d’images de PHIL ..........28 VI-1. Test programme «Acquisition en Temps Réel »......................................28 VI-2. Test programme «Traitement des Images Archivées »............................30 VII. Conclusions ......................................................................................................32 VIII. Annexes ............................................................................................................ 1 Annexe 1. Quelques Informations sur la caméra ............................................... 2 Annexe 2. Un exemple de la face-avant et le diagramme sous LabVIEW ............ 3 Annexe 3. Le rapport d’un test dans PHIL ......................................................... 5 Annexe 4. Exemples de résultats obtenus ........................................................... 3 Annexe 5. Quelques Exemples de diagrammes ................................................... 4 Annexe 6. Détails sur Ajustement de pic gaussien .............................................. 7 LEXIQUE ................................................................................................................. 9 BIBLIOGRAPHIE ...................................................................................................10 LISTE DES FIGURES .............................................................................................11 I. Introduction générale La formation en DUT GEII se complète par un stage en entreprise d’une durée minimum de deux mois en fin de 2ème année. Ce stage constitue une étape obligatoire pour l’obtention du diplôme. J’ai choisi d’effectuer mon stage au sein du laboratoire de l’Accélérateur Linéaire (LAL) àOrsay. Au cours de ce stage portant sur l’acquisition et le traitement des images issues de caméras GigEthernet, j’ai été amené à réaliser différents programmes pour créer une interface homme machine (IHM) utilisable par les opérateurs du PHotoInjecteur du LAL (PHIL). Dans ce rapport, je présenterai sommairement le laboratoire dans lequel j’ai effectué mon stage, ensuite je parlerai du contexte général de mon stage, de l’interface IHM que j’ai réalisé sous Labview ainsi que de quelques fonctions importantes qui ont étéutilisées pour cette réalisation. Et enfin, je montrerai des tests de validation avant de conclure sur ce stage. Page 1 II. Présentation du laboratoire II-1. Présentation du Laboratoire de l’Accélérateur Linéaire(LAL) Le Laboratoire de l’Accélérateur Linéaire (LAL1) [1] est une unitémixte de l’IN2P3 du CNRS et de l’Université Paris-Sud, qui se situe sur le campus d’Orsay (Figure 1). Le laboratoire comptait 333 agents au 1/1/2012 parmi lesquels 122 chercheurs. L’activité de recherche du LAL est centrée sur la physique des particules, complétée par une forte composante en cosmologie et en astrophysique. Figure 1: Localisation du laboratoire au sein du campus d’Orsay La Figure 2 montre un organigramme du laboratoire. Figure 2 : Organisation du laboratoire 1 Site du LAL : http://www.lal.in2p3.fr Page 2 II-2. Présentation du Département Accélérateur Mon stage s’est déroulé au sein du groupe «Diagnostics Faisceau et Instrumentation »du département Accélérateur dont l’organisation est présentée dans la Figure 3. Figure 3: organisation du département Ce département fait partie à la fois des «Groupes de Physique » et des «Services Techniques et Ingénierie ». (Voir Figure 2) Les activités "Accélérateurs" sont diversifiées, et traitent autant des aspects expérimentaux que théoriques. Ses activités abordent les accélérateurs linéaires et circulaires, de haute ou basse énergie, àbut fondamental ou applicatif, les sources de positrons polarisés ou non pour les collisionneurs e+/e-. Les injecteurs, les diagnostics, l’étude de structures HF (coupleurs, modulateurs) et les technologies associées aux études de surfaces contribuent au développement et au maintien des compétences techniques "Accélérateurs" au sein du LAL. Page 3 II-3. Présentation de PHIL PHIL 2 est l’abréviation de PHotoInjecteur du LAL. L’installation de cet injecteur d’électrons d’essais au laboratoire a pour but le développement de sources d’électrons de haute qualité. Cette machine est utilisée pour l’étude de canons HF3 permettant de produire un faisceau d’électrons qui est par la suite caractérisée par ses dimensions transverses. Figure 4 : Aperçu global de PHIL La Figure 4 représente une vue d’ensemble sur laquelle, nous pouvons distinguer différents éléments tels que le canon (alpha X Gun), les solénoï des (B3 solénoï de, B5 solénoï de), des dipôles et des caméras (YAG1, YAG2, YAG3 etc.) 2 3 PHIL : Photo Injecteur au LAL. HF: Hyper fréquence. Page 4 III. Présentation du stage III-1. Contexte du stage Au sein du LAL, un petit accélérateur de particules (PHIL) est utilisédans le cadre de la R&D accélérateurs. Ce Photo-injecteur fournit un faisceau d’électrons de basse énergie d’une valeur inférieure à9 MeV. (Actuellement de 3 MeV) Sur cette machine, sont positionnées des caméras (Figure 5) infrarouges Gig Ethernet de Matrix Vision (Annexe 1) qui permettent de caractériser le faisceau d’électrons à différents points de l’accélérateur, en mesurant les dimensions transverses horizontale et verticale du faisceau. Figure 5 : Positionnement des caméras sur PHIL Actuellement, ces caméras sont pilotées à distance depuis un PC par des logiciels fournis par les vendeurs, ce qui n’est pas toujours évident à utiliser, compte tenu de la multiplicitédes interfaces. Page 5 III-2. Cahier des charges Le but de ce stage est donc de créer une seule et unique interface hommemachine (IHM) en LabVIEW [3] permettant de piloter et de maî triser l'ensemble de ces sous-systèmes. (Caméras, roues àdensité) Cette interface doit permettre de : - Afficher des images vues par caméra en temps réel - Mesurer les dimensions du faisceau d'électrons à partir des images obtenues - Enregistrer ces images et les résultats précédents avec un rapport - Faire les traitements des images archivées Pour réaliser ces différentes activités, un planning de départ a étésuggérépar les responsables de stage. Page 6 III-3. Planification du travail L’organisation de mon stage a étéplanifiée en 5 phases comme montrédans la Figure 6. Figure 6 : Planification du stage IUT Page 7 IV. Description du matériel mis à notre disposition La réalisation de l’IHM a nécessitéde piloter les caméras àpartir du logiciel LabVIEW. Dans cette partie, sont présentées les caméras et le matériel utilisé pour le pilotage de ces caméras. IV-1. Les caméras Gig Ethernet La caméra mvBlueCOUGAR-S MATRIX VISION (Figure 7) est une caméra Ethernet Gigabit compacte et flexible compatible GigE Vision et GenICam. L'interface Ethernet Gigabit transfère 1Gbit/s sur plus de 100m en utilisant des composants "réseau" standards à faible coût. Facile à intégrer dans un environnement logiciel, elle permet d'obtenir plus rapidement de meilleurs résultats. Cette caméra remplace avantageusement des caméras analogiques classiques. Figure 7: Exemple de caméra GigEthernet Les références et les dimensions d’un modèle de caméra sont données dans l’Annexe 1. Page 8 IV-2. Un ordinateur comportant une carte d’acquisition LabVIEW Un ordinateur comportant une carte d’acquisition (Figure 8) est aussi nécessaire. Il va nous aider àacquérir des images le plus rapide possible. Figure 8: Un ordinateur comportant une carte d'acquisition IV-3. Le logiciel de programmation : LabVIEW4 LabVIEW [2] est un outil très utile pour la programmation d’une interface homme machine. Les fonctions sont réalisées par des bibliothèques spécialisées, mais aussi par les particularités du langage G, Pour le développeur, un programme en langage G se présente comme un schéma, le diagramme, réunissant différentes icônes reliées par des fils de couleur. Chaque fil symbolise le passage d'une donnée depuis une source dont elle sort (comme résultat), vers une cible où elle entre (comme paramètre). Donc la programmation sera très visuelle. Figure 9 : Logo de Labview Les programmes LabVIEW sont appelés des Instruments Virtuels (VIs). Ces VIs se composent de trois éléments de base : la face-avant, le diagramme, et l’icône/connecteur. 4 Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench Page 9 La Figure 10 représente deux faces vides (face-avant et diagramme), dans lesquelles on va travailler pour réaliser les différents programmes. Figure 10: Les deux faces vides Des détails supplémentaires sur le logiciel sont fournis dans l’Annexe 3. Durant le stage, les fonctions de la bibliothèque «Programmation»et «Vision et Motion» nous permettent d’utiliser des fonctionnalités liées aux caméras et de faire des calculs sur les images. Page 10 V. Réalisation d’une IHM pour l’acquisition et le traitement d’images de PHIL V-1. Principe global de cette interface Pour piloter les caméras, faire l’acquisition en temps réel, et pour faire un traitement des images existantes ou déjà prises, on a besoin d’une interface globale qui lie les deux interfaces séparées afin d’effectuer ces actions indépendamment. L’objectif de cette interface est de permettre aux opérateurs de la machine de faire des acquisitions d’images du faisceau en temps réel ainsi que le calcul des dimensions du faisceau des images acquises et sur des images archivées. La Figure 11 représente sommairement un diagramme grafcet de l’interface globale. Figure 11: Diagramme grafcet d'Interface Globale Page 11 V-2. Interface Principale L’interface principale du programme est présentée Figure 12. Cette interface offre la possibilitéde faire soit : - l’acquisition des images en cliquant sur le bouton «Acquisition en Temps Réel » Ou - le traitement des images en appuyant sur le bouton «Traitement des Images Archivées ». Figure 12 : L’interface principale du programme Elle comporte aussi un schéma de l’accélérateur PHIL, qui permet à l’utilisateur de visualiser l’emplacement de chacune des caméras. Les programmes permettant de faire l’acquisition en Temps réel et le traitement des images archivées seront présentés par la suite. Page 12 V-3. Interface « Acquisition en Temps Réel » Le but de cette interface est de faire l’acquisition des images du faisceau lorsque l’on opère sur PHIL. La Figure 13 représente toutes les fonctions réalisées dans cette interface. Figure 13: Diagramme grafcet d’interface «Acquisition en Temps Réel » V-3-1. Face-Avant de ce programme L’interface «Acquisition en Temps Réel » (Figure 14) représente le programme que l’opérateur va ouvrir en cliquant sur le bouton «Acquisition en Temps Réel » [3-5] de l’interface Figure 12. Cette interface est utilisée pour piloter les caméras afin d’acquérir des images et de réaliser des mesures des dimensions des faisceaux automatiquement. Pour effectuer ces fonctions, on doit d’abord connecter les caméras au PC. Page 13 Figure 14 : Interface "Acquisition en temps réel" Sur la face-avant du programme, l’utilisateur peut réaliser les fonctions suivantes : - Choisir une caméra et faire afficher automatiquement quelques caractéristiques de cette caméra. - Un bouton permet d’acquérir des «Iobs » et puis faire la moyenne des différentes images acquises du courant d’obscurité. - Un bouton permet d’acquérir des images réelles du faisceau et d’en faire une moyenne. - Un bouton permet de traiter ses images (soustraction avec une moyenne du bruit). - Un bouton pour enregistrer les résultats et créer un rapport en même temps. - L’affichage des images en temps réel, l’affichage de la moyenne, et les résultats de la mesure. Sur cette interface, sont aussi tracés les sigmas X et les sigmas Y qui permettent d’obtenir les dimensions transverses du faisceau d’électrons. (Annexe 6) Page 14 V-3-2 Diagramme de cette interface La Figure 15 représente un diagramme principal de notre programme. Figure 15 : Schéma de l'interface "Acquisition en temps réel" Le diagramme comporte plusieurs sous-programmes dont quelques-uns sont détaillés dans les prochains paragraphes. Page 15 La Figure 16 représente les principes de trois fonctions : Comment choisir une caméra, affichage de l’heure, et l’enregistrement. Figure 16: Diagramme d'enregistrement, choix et caractéristiques de la caméra Le diagramme en haut à droit de la figure est l’initialisation de notre programme, il va initialiser la caméra, vider les dossiers temporaires, et nous fournir les caractéristiques de la caméra actuelle. Les deux petits diagrammes présentés en dessous de la figure sont les sous-VI qu’on a créés pour afficher l’heure et enregistrer les images prises. L’acquisition des images est réalisée de telle sorte que l’opérateur puisse distinguer le courant d’obscurité (Iobs) et les images brutes du faisceau. (Figure 17) Si aucun des deux boutons n’est appuyé, le programme continu à afficher les images en temps réel et aucune acquisition n’est effectuée. Page 16 Figure 17: Diagramme d'acquisition La Figure 18 montre la programmation des boucles pour calculer une moyenne des différentes images acquises et les afficher à l’écran. Figure 18: Diagramme d'affichage de la moyenne Les quatre LEDs de différentes couleurs nous permettent de comprendre l’état d’exécution du programme. C’est àdire qu’après un clic sur un bouton, la LED va devenir rouge, si cette action est finie, elle revient en état normal. Page 17 La durée de cette action dépend du nombre d’images qu’on veut acquérir. Une acquisition de dizaine d’images est immédiate. Figure 19: Diagramme d'état d'exécution et boutons Une fois qu’on clique sur le bouton «Dimensions Faisceau », la condition vraie d’une boucle est activée, cette boucle a un sous-VI qui peut faire la soustraction de plusieurs images. Les nouvelles images obtenues, àpartir de la soustraction du courant d’obscurité des images du faisceau, sont projetées sur les axes horizontale et verticale permettant ainsi de définir un profil selon chaque axe. Le profil sera ensuite ajusté à une gaussienne afin d’obtenir le sigma et l’écart-type liés àchaque image. (Figure 20) Page 18 Figure 20: Diagramme de calcul et affichage de résultat Page 19 V-4. Interface « Traitement d’Images Archivées» L’interface «Traitement d’Images Archivées »a étéréalisée selon les différentes étapes de la figure 21. Figure 21: Diagramme grafcet de l’interface «Traitement d’Images Archivées » Page 20 V-4-1. Face-Avant de ce programme La Figure 22 est la face-avant de cette interface, ici nous pouvons faire la moyenne des images archivées, elle nous permet aussi de réaliser tous les calculs qui sont déjà réalisés dans l’interface «Acquisition en Temps Réel ». C’est-à-dire que si jamais on a des images acquises mais pas traitées, on peut faire leur moyenne et calculer leurs dimensions. Pour réaliser ces fonctions, on a besoin justement d’indiquer un chemin et sélectionner le type de caméra. Au final, on a aussi un rapport du type de txt qui est édité. Figure 22 : Interface "Traitement d'Images Archivées" Page 21 V-4-2. Diagramme du programme Les structures et les sous-VIs de l’interface «Acquisition en Temps Réel »sont beaucoup utilisés dans l’interface «Traitement d’images archivées ». Le programme va d’abord lister toutes les images dans le dossier, et puis fait leurs moyennes en temps réel (afficher sur écran). Ensuite pour calculer la dimension, on clique sur «Dimensions Faisceau », cette action va activer une boucle conditionnelle qui nous permet de calculer la dimension. Et en utilisant ce résultat et les informations définies pour le menu «Type de caméra », on pourra réaliser un rapport. Figure 23: Diagramme de l'interface "Traitement d'Images Archivées" Page 22 V-5. Quelques fonctions utilisées pour « A.T.R » et pour « T.I.A» Dans cette partie, sont présentées les principales fonctions utilisées pour les deux interfaces «L’Acquisition en Temps Réel »et «Traitement d’Images Archivées ». V-5-1. Caractéristiques caméras Pour donner une possibilité à l’utilisateur de voir des caractéristiques de la caméra, on a crééun sous-VI afin d’obtenir une interface comme la Figure 24. Cette interface nous donne plusieurs sorties, l’adresse IP de la caméra, son nom, son Model Name, et les paramètres qu’on a préparé pour chaque caméra (Optique, Orientation, taille pixel), ses informations sont aussi combinées ensemble, pour être vu sur l’interface «Acquisition en Temps Réel », en réalisant une chaî ne concaténée qui comprend toutes les sorties précédentes. Figure 24： Face avant du VI "Carac_Cam" Le principe de cette interface est présenté Figure 25, on fait une lecture d’informations sur la caméra directement, et une lecture d’un fichier initialisation de la caméra. Avec ces informations, on compare leur adresse IP afin de trouver et afficher ses caractéristiques correctement. (L’optique, taille du pixel, orientation) Page 23 Figure 25: Diagramme du VI "Carac_Cam" V-5-2. Affichage d’images en temps réel L’affichage des images en temps réel est une fonction importante dans notre programme, la Figure 26 représente un diagramme qui nous affiche les images vues par la caméra. Figure 26: Diagramme de "Acquisition images" Page 24 V-5-3. Acquisition d’une série d’images On a utilisé la «séquence » pour acquérir une série d’images. (Figure 27) Le programme enregistre d’abord ces images dans un registre, puis elles sont transférées dans un dossier en utilisant une boucle for. Figure 27: Acquisition série d’images V-5-4. Calcul des dimensions H et V du faisceau Le sous-VI «Sigma_XY » nous permet de calculer les dimensions du faisceau, la Figure 28 représente la face-avant de ce programme. Figure 28: Face avant du VI "Sigma_XY" Page 25 Le principe de ce programme est de faire la projection horizontale des pixels de l’image du faisceau et de trouver une gaussienne qui se rapproche le plus des projections ; on parle dans ce cas de faire un «fit gaussien ». A partir de ce fit, le VI nous renvoie l’amplitude, le centre et l’écart-type de l’ajustement gaussien pour un ensemble de données (X, Y) de notre image. Figure 29: Diagramme du VI "Sigma_XY" V-5-5. Création d’un rapport Pour finaliser ce programme, nous avons penséàcréer un rapport dans lequel, sont représentées les informations importantes sur les données obtenues lors de l’utilisation par les opérateurs de PHIL telles que : - Le nombre d’images dans chaque dossier qu’on a créé - La date d’acquisition - Les résultats obtenus. Ce rapport est créé à la fin du programme lorsque l’utilisateur choisit d’enregistrer ses données. Page 26 Dans son diagramme (Figure 30), on peut voir qu’il est réalisépar une boucle àséquence déroulée, on crée d’abord un rapport pour les images traitées, puis on combine les autres rapports qui sont créés quand on fait l’acquisition. Figure 30: Diagramme du VI «Création d'un rapport » V-5-6. Enregistrement des données Pour enregistrer les images et le rapport qui sont déjà dans les dossiers temporaires, un sous-VI a étécrééafin de transférer ces données vers le chemin donné par l’opérateur. La Figure 31 représente le principe du sous-VI, si le bouton «Enregistrement »est activé. La Figure 31 montre les différentes étapes de ce programme. (Annexe 6) Figure 31: Diagramme du VI «Transférer Données » Page 27 VI. Validation de l’IHM pour l’acquisition et le traitement d’images de PHIL La proposition de l’IHM étant terminée nous avons décidé de tester notre programme directement sur la machine PHIL en particulier pour l’acquisition en temps réel des images. VI-1. Test programme « Acquisition en Temps Réel » La Figure 32 est une capture écran après le lancement du programme, on voit bien qu’il y a un faisceau dans YAG 1 (cam3), il est affichéen temps réel. Figure 32: Test dans PHIL - étape 1 Après une acquisition des images, on peut trouver une moyenne qui est affichée (Figure 33). Page 28 Figure 33: Test dans PHIL - étape 2 L’étape d’après a consisté à calculer la taille du faisceau en cliquant sur «Dimensions Faisceau », le programme nous a tracédeux graphes, l’écart-type et la moyenne de sigma sont obtenues au même moment. A la suite, on a vérifié le bon fonctionnement de «Enregistrement Données »en regardant les résultats enregistrés. Figure 34: Test dans PHIL - étape 3 Page 29 VI-2. Test programme « Traitement des Images Archivées » Pour réaliser ce test, on a trois étapes àfaire. Etape 1 : Choix du dossier d’images. Figure 35: Etape 1 du test " Traitement des Images Archivées" Etape 2 : Calcul des dimensions. Figure 36: Etape 2 du test " Traitement des Images Archivées" Page 30 Etape 3 : Enregistrement et création d’un rapport. Dans cette partie, nous pouvons voir les résultats obtenus lors de cet enregistrement. Figure 37: Rapport obtenu après enregistrement des données Page 31 VII. Conclusions En terme technique, ce stage a étéune première expérience professionnelle très enrichissante: du point de vue de l’approfondissement de mes connaissances en électronique et en informatique. J’ai donc eu le plaisir d’apprendre et d’approfondir mes connaissances sur un nouveau langage de programmation, le langage G, àtravers LABVIEW. Une fois le programme terminé, je pouvais tester son fonctionnement directement avec la caméra installée dans mon bureau. Grâce à ça, la programmation a étéplus efficace. Enfin, le logiciel d’IHM a étéinstallésur le PC pilotant la machine (PHIL), ce qui nous a permis de faire des tests avec différentes caméras et en temps réel et de valider le logiciel. De façon plus générale, au terme de ce stage, j’ai eu la satisfaction d’avoir réalisé une IHM. Mais plus que cette satisfaction, j’ai eu le plaisir de travailler dans un domaine qui me passionne. En effet, ce stage m’a permis non seulement d’approfondir mes connaissances en électronique et en informatique mais aussi d’acquérir une expérience extrêmement valorisante d’un point de vue personnel, de travailler en collaboration avec les autres membres du département (stagiaires et personnel). Page 32 VIII. Annexes Page 1 Annexe 1. Quelques Informations sur la caméra Figure 38: Les références de caméra Figure 39: Les dimensions de caméra Page 2 Annexe 2. Un exemple de la face-avant et le diagramme sous LabVIEW La Figure 40 représente une application LabVIEW complète. Figure 40: Face-avant du programme La structure la plus externe est la boucle While. Elle contient l’ensemble des éléments du diagramme et se charge d’exécuter tout ce qui s’y trouve jusqu’à ce que l’interrupteur Acquisition soit placée en position ARRET. Les deux structures principales à l’intérieur de la boucle While sont des boucles For, l’acquisition de données se faisant par l’intermédiaire de la boucle For. On voit aussi une palette des fonctions, c’est l’outil qu’on utilise le plus souvent. Page 3 Figure 41: Un diagramme de LabVIEW Page 4 Annexe 3. Le rapport d’un test dans PHIL CO images 6/12/2012 3:59:23 PM 10 images IB images 6/12/2012 3:59:51 PM 20 images IT images 6/12/2012 4:00:12 PM 20 images Sigma x: sigma y: 3.979 5.066 2.373 3.671 2.340 3.590 2.350 3.490 2.424 3.923 2.314 3.523 2.338 3.312 2.827 4.462 3.105 4.607 4.210 5.194 2.317 3.616 2.307 3.510 2.299 3.577 2.335 3.639 2.372 3.549 2.495 4.131 2.587 4.212 2.416 3.789 2.358 3.316 2.375 3.479 Sigma x = 2.606002 +/- 0.547630 Sigma y = 3.882733 +/- 0.555237 Page 5 Annexe 4. Exemples de résultats obtenus D’abord, on a bien vérifiéque les noms d’images sont bons. La Figure 42 est la moyenne des Iobs qui se trouve dans le dossier CO. Avec un gain très faible, on n’a pas beaucoup de bruit. Figure 42: Image «mean_co_test1_.bmp » La Figure 43 est la moyenne des images bruites, elle dans le dossier IB, on peut bien voir le faisceau au milieu d’écran. Figure 43: Image «mean_IB_test1_.bmp » La Figure 44 est la moyenne des images traitées, elle se trouve dans le dossier IT, c’est le résultat obtenu après les soustractions. Figure 44: Image «mean_IT_test1_ » On a aussi bien obtenu un rapport, il est joint dans Annexe 4, la formule de rapport est comme le prévu. Page 3 Annexe 5. Quelques Exemples de diagrammes Figure : Diagramme «transférer Données » Page 4 Figure 45 : Diagramme pour écrire un rapport temporaire Figure 46 : Programme pour renommer des images Page 5 Figure 47 : Diagramme de «sigma_xy » Figure 48 : Diagramme de «vider_dossier » Page 6 Annexe 6. Détails sur Ajustement de pic gaussien Ce VI ajuste les données àune courbe gaussienne de la forme décrite par la formule suivante : x étant la séquence X en entrée, a l'amplitude, µ le centre, et l'écart-type. Ce VI trouve a, µ, et qui correspondent le mieux aux observations (X, Y). Si le bruit de Y est àdistribution gaussienne, utilisez la méthode des moindres carrés. L'illustration suivante représente l'ajustement gaussien résultant de l'utilisation de cette méthode. Lorsque la méthode d'ajustement est celle des moindres carrés, ce VI trouve l'amplitude, le centre et l'écart-type du modèle gaussien en minimisant le résidu en fonction de l'équation suivante : N étant la longueur de Y, wi le ième élément de Pondération, fi le ième élément de l'ajustement gaussien optimal, et yi le iième élément de Y. Les méthodes d'ajustement des moindres résidus absolus et bicarrée sont des méthodes d'ajustement robustes. Utilisez ces méthodes si vous trouvez des données aberrantes dans les observations. L'illustration suivante compare les résultats de l'ajustement des méthodes Page 7 d'ajustement de type moindres carrés, moindres résidus absolus, et bicarrée. Dans la plupart des cas, la méthode bicarrée est moins sensible aux données aberrantes que la méthode des moindres résidus absolus. Lorsque la méthode d'ajustement est celle des moindres résidus absolus, ce VI trouve l'amplitude, le centre et l'écart-type du modèle gaussien en minimisant le résidu en fonction de l'équation suivante : Lorsque la méthode d'ajustement est bicarrée, ce VI obtient l'amplitude, le centre et l'écarttype en utilisant un processus itératif, comme dans le schéma suivant, et calcule le résidu en utilisant la même formule que la méthode des moindres carrés. Page 8 LEXIQUE IHM : L'interface homme-machine VI : Les programmes LabVIEW sont appelés des Instruments Virtuels (VIs). TIA : Traitement des Images Archivées ATR : Acquisition des Images en Temps Réel LAL: Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire PHIL : Photo Injecteur au LAL HF: Hyper fréquence Page 9 BIBLIOGRAPHIE Site web: [1] http://www.lal.in2p3.fr [2] : http://france.ni.com Documentation: [3] «NI-IMAQ VI Reference Manual » [4] «NI-IMAQ User Manual – Image Acquisition Software» [5] «NI-IMAQdx User Manual – Image Acquisition Software» Page 10 LISTE DES FIGURES Figure 1: Localisation du laboratoire au sein du campus d’Orsay ............................................2 Figure 2 : Organisation du laboratoire .....................................................................................2 Figure 3: organisation du département ....................................................................................3 Figure 4 : Aperçu global de PHIL ...........................................................................................4 Figure 5 : Positionnement des caméras sur PHIL ...................................................................5 Figure 6 : Planification du stage IUT ......................................................................................7 Figure 7: Exemple de caméra GigEthernet ..............................................................................8 Figure 8: Un ordinateur comportant une carte d'acquisition.....................................................9 Figure 9 : Logo de Labview ....................................................................................................9 Figure 10: Les deux faces vides ............................................................................................ 10 Figure 11: Diagramme grafcet d'Interface Globale ................................................................ 11 Figure 12 : L’interface principale du programme .................................................................. 12 Figure 13: Diagramme grafcet d’interface « Acquisition en Temps Réel »............................ 13 Figure 14 : Interface "Acquisition en temps réel" .................................................................. 14 Figure 15 : Schéma de l'interface "Acquisition en temps réel" ............................................... 15 Figure 16: Diagramme d'enregistrement, choix et caractéristiques de la caméra .................... 16 Figure 17: Diagramme d'acquisition ..................................................................................... 17 Figure 18: Diagramme d'affichage de la moyenne................................................................. 17 Figure 19: Diagramme d'état d'exécution et boutons ............................................................ 18 Figure 20: Diagramme de calcul et affichage de résultat ....................................................... 19 Figure 21: Diagramme grafcet de l’interface « Traitement d’Images Archivées »................. 20 Figure 22 : Interface "Traitement d'Images Archivées" ......................................................... 21 Figure 23: Diagramme de l'interface "Traitement d'Images Archivées" ................................. 22 Figure 24： Face avant du VI "Carac_Cam"......................................................................... 23 Figure 25: Diagramme du VI "Carac_Cam" .......................................................................... 24 Figure 26: Diagramme de "Acquisition images" ................................................................... 24 Figure 27: Acquisition série d’images ................................................................................... 25 Figure 28: Face avant du VI "Sigma_XY" ............................................................................ 25 Figure 29: Diagramme du VI "Sigma_XY" ........................................................................... 26 Figure 30: Diagramme du VI «Création d'un rapport »......................................................... 27 Figure 31: Diagramme du VI «Transférer Données »........................................................... 27 Page 11 Figure 32: Test dans PHIL - étape 1...................................................................................... 28 Figure 33: Test dans PHIL - étape 2...................................................................................... 29 Figure 34: Test dans PHIL - étape 3...................................................................................... 29 Figure 35: Etape 1 du test " Traitement des Images Archivées"............................................. 30 Figure 36: Etape 2 du test " Traitement des Images Archivées"............................................. 30 Figure 37: Rapport obtenu après enregistrement des données ................................................ 31 Figure 38: Les références de caméra .......................................................................................2 Figure 39: Les dimensions de caméra .....................................................................................2 Figure 40: Face-avant du programme ......................................................................................3 Figure 41: Un diagramme de LabVIEW .................................................................................4 Figure 42: Image «mean_co_test1_.bmp ».............................................................................3 Figure 43: Image «mean_IB_test1_.bmp ».............................................................................3 Figure 44: Image «mean_IT_test1_ ».....................................................................................3 Figure 45 : Diagramme pour écrire un rapport temporaire .......................................................5 Figure 46 : Programme pour renommer des images ................................................................5 Figure 47 : Diagramme de «sigma_xy ».................................................................................6 Figure 48 : Diagramme de «vider_dossier »...........................................................................6 Page 12
