Maquette maison intelligente

Publié le 15 juin 2021 par TETE Justine

Nous sommes deux étudiants, Justine et Adrien, en deuxième année du cycle préparatoire de Polytech Angers.
Durant ce dernier semestre, nous avons pu travailler sur la conception et la réalisation d’une maquette de maison intelligente.

L’objectif du projet
Nous savons que le comportement des usagers d’un bâtiment a un impact significatif sur la consommation d’énergie mais ces données s’appuient uniquement sur des observations limitées. Grâce à la réalisation de cette maquette de maison équipée de capteurs enregistreur de données (telles que l’humidité, la luminosité ou encore la température), nous avons pu modéliser et étudier l’impact du comportement des occupants sur la consommation d’énergie.

Les travaux réalisés

Modélisaton de la maquette sur Sketchup

Dans un premier temps, nous avons réalisé la maquette sur un logiciel de modélisation 3D.
Nous avons utilisé le logiciel Sketchup, qui a l’avantage d’être gratuit.
L’objectif principal de notre projet était de réaliser une maquette de maison afin d’y installer les différents capteurs. Nous avons décidé d’ajouter une autre contrainte, la maison doit être séparée en deux blocs : l’un isolé et l’autre non-isolé (mais tous deux équipés d’une lampe pour chauffer) afin de constater l’impact d’un isolant sur son environnement.

Modélisation de la maquette en taille réelle

Codage des capteurs

Afin de mesurer les données, nous avons utilisé une carte Arduino Leonardo ainsi que différents capteurs :

Il nous a alors fallu les coder dans le langage Arduino. Voici un exemple du code utilisé pour le capteur mesurant la température et l’humidité :

Montage du capteur

Ici les mesures sont effectuées toutes les 5 secondes

Ci-dessous, le premier montage comprenant les trois capteurs cités précédemment. Il sera placé dans le toit qui comporte les ouvertures.

Puis, nous avons réalisé un second montage, qui sera placé à l’intérieur des pièces, comportant les deux lampes et les deux sondes de température (plus précises que le capteur de température) :

Réalisation de la maquette

Grâce à la modélisation, nous connaissions les dimensions de notre maquette. Malgré cela, nous avons rencontré quelques problèmes lors de cette étape : difficulté à la découpe, mauvais choix du matériau (notre premier choix était le PVC), etc..

Nous avons finalement réalisé notre maquette en bois OSB et avons assemblé les différentes découpes avec des équerres.
Il a ensuite fallu ajouter l’isolant (du polystyrène) dans la pièce concernée.

Intérieur de la maquette

Puis, nous avons réalisé le toit. Nous souhaitions qu’il contienne toute l’installation des capteurs, en ce sens, il devait pouvoir s’ouvrir afin d’en permettre l’accès.

Maquette finale

Par la suite, nous avons mis les capteurs dans la maquette : les deux montages sont installés dans le toit et nous avons placé les différents capteurs.

Toit vue de l’intérieur des pièces

Intérieur du toit

Recueil des données

Pour collecter nos données, nous avons utilisé un compilateur de données pour Excel qui permet de tracer un graphique en temps réel.
Les essais des deux tests ont été réalisés dans les mêmes conditions.
Pour le montage 2, nous devions choisir un temps d’éclairage des lampes (le même pour les deux pièces) avant que les données soient collectées afin de faire monter en température l’air des pièces.

Résultat pour le montage n°2 avec 2min d’éclairage et une prise de données toutes les secondes

Résultat pour le montage n°2 avec 4min d’éclairage et une prise de mesures toutes les 5sec

Ainsi, on peut constater que la température de la pièce isolée augmente plus que dans la pièce non-isolée, mais elle diminue aussi plus rapidement.
Nous pensons que nos essais ayant étaient faits lors d’une chaude journée, la température de la pièce non-isolée est restée assez constante par rapport à l’extérieur entraînant une faible différence entre pièce chauffée et non-chauffée.

Conclusion
Ce projet fut très enrichissant pour la suite de nos études puisqu’il nous a permis d’apprendre à maîtriser un logiciel de modélisation, de découvrir le langage Arduino et de coder des capteurs. Il nous a également apporté au point de vue personnel : nous avons pu développer certaines compétences telles que l’autonomie, la communication ou encore l’organisation qui sont, de plus, des compétences indispensables en tant qu’ingénieur.
Nous tenons à remercier Mr.Riahi, notre professeur encadrant, pour son aide apportée tout au long de ce projet.

Système de stationnement automatisé sur Arduino

Publié le 15 juin 2021 par MAUPAS Alexis

Bonjour à toutes et à tous !

Introduction

Nous sommes Esteban Cornu, Mattéo Jupille et Alexis Maupas des élèves en deuxième année de cycle préparatoire ingénieur et nous allons vous présenter notre projet intitulé “Système de stationnement automatisé sur Arduino”. Ce projet nous a vraiment attiré lors de la sélection car il correspond au domaine dans lequel nous souhaitons évoluer dans le cycle d’ingénieur. En effet, le projet possède toute une partie basée sur la programmation qui fait écho à la filière SAGI ainsi que sur la partie qualité, innovation et fiabilité qui nous initie à la filière QIF.
Le but est dans un premier temps de découvrir l’Arduino sur laquelle aucun de nous n’avait travaillé auparavant, mais nous étions tous impatients de commencer. Dans un second temps, le projet a permis de nous faire découvrir toutes les étapes à suivre pour mener à bien un projet. Pour cela, il faut s’organiser en répartissant correctement les tâches au sein du groupe dans le but d’être plus efficace. Tout au long du projet nous avons été épaulés par Monsieur Haddad.

Objectifs du projet

Trouver un moyen pour rendre un parking autonome
Concevoir et Programmer un parking situé en plein cœur d’une ville
Réaliser une maquette fonctionnelle de ce parking

Travail réalisé

1. Etude d’automatisation

Nous avons établi trois possibilités pour réaliser ce parking automatisé. La première option consiste à utiliser une carte Arduino avec deux caméras à reconnaissance de plaque d’immatriculation. La deuxième sollicite une carte Arduino avec des capteurs optiques et la dernière se compose d’une carte Raspberry Pi avec deux caméras à reconnaissance de plaque.

Après avoir comparé les 3 alternatives en fonction du prix, de la fiabilité, de la complexité nous avons retenu la deuxième option.

Explication du fonctionnement :
Un écran LCD indique le nombre de places restantes si le nombre de place est supérieur à 0 alors un véhicule peut rentrer. Des capteurs optiques placés sous le sol avant et après la barrière vérifient si la voiture est bien rentrée avant de refermer la barrière. La barrière s’ouvre et se ferme à l’aide d’un servomoteur. Puis la voiture peut se garer sur n’importe quelle place libre. Pour aider le conducteur nous avons placés des LED vertes et rouges au bout de chaque place. Si la LED est verte alors la place est libre, elle passera au rouge lorsque le véhicule sera bien garé au-dessus du capteur optique présent sur chaque place. A chaque fois qu’une voiture se gare un chronomètre associé à la place est lancé ce qui permet de vérifier le temps passé dans le parking. Lorsqu’un automobiliste décide de partir, l’écran affiche le prix à payer en fonction du chronomètre lié à sa place puis il peut partir par la barrière de sortie fonctionnant de la même manière que celle d’entrée.

2. Conception du parking

A. Agencement Parking

Nous devions ensuite imaginer l’agencement des places de parking ainsi que la position des barrières d’entré et de sortie mais aussi prévoir un emplacement pour cacher la carte Arduino.

Nous avons ajouté deux places de parking pour personnes à mobilité réduite selon l’arrêté du 1er août 2006 en respectant les normes.
Le temps était maintenant venu pour nous de réaliser ce parking en 3D à l’aide du logiciel en ligne OnShape en taille réelle. Cette étape a pour but de nous aider à dimensionner le projet mais aussi de nous projeter dans le futur pour connaitre précisément l’emplacement de chaque composant.

Parking de 30m x 16m

B. Programmation

Afin de pouvoir contrôler tous les composants nous avons utilisé une carte Arduino MEGA car il fallait beaucoup d’entrées analogiques pour les capteurs optiques ainsi que beaucoup de sorties digitales pour contrôler chaque LED.

Sachant que nous attendions la livraison des composants nous en avons profité pour réaliser des tests sur le logiciel en ligne TinkerCad qui permet de simuler une carte Arduino pour venir y connecter des composants eux aussi virtuels. Ces nombreux tests nous ont permis de comprendre le fonctionnement de chaque composant ainsi que la manière de le brancher à la carte. Nous avons donc utilisé les librairies ServoMoteur et LiquidCrystal pour contrôler la barrière et l’écran LCD facilement. Cette étape nous a fait gagner beaucoup de temps car dès la réception des composants nous avons pu passer à la réalisation sans trop se soucier si le parking fonctionnera une fois l’assemblage des pièces 3D et de la planche en bois terminé.

TinkerCad-LCD

3. Réalisation de la maquette

La réalisation de la maquette à commencer lorsque nous avons reçu nos composants. Nous avons d’abord tracé l’emplacement de chaque élément (places, pièces 3D, …) pour ensuite commencer à découper la planche.

Découpage de la planche

Perçage de la planche

Soudure des composants

Après le découpage et le percage de la planche nous avons placé tous les composants ainsi que tous les pièces 3D.

L’étape suivant était de souder tous les composants entre eux afin de les connecter à la carte Arduino ce fut très long et périlleux en raison du nombre de composants à alimenter.

Nous avons ajoutés quelques détails comme les panneaux de sens interdit et les signalisations pour les places handicapées.

Résultat final

Conclusion

Pour conclure, nous sommes très reconnaissants d’avoir participé à ce projet pour clôture notre deuxième année préparatoire. En effet, nous avons pu découvrir ou approfondir plusieurs domaines comme la programmation Arduino, la conception assistée par ordinateur, la gestion du temps, la fabrication d’une maquette fonctionnelle, … En plus des connaissances, nous avons appris à concevoir de A à Z un projet ce qui va beaucoup nous aider dans nos futures missions en tant qu’étudiant en école d’ingénieur. Nous sommes très fiers car nous considérons avoir réussi à répondre correctement au cahier des charges en essayant d’innover. Nous profitons de cette conclusion pour remercier Monsieur Haddad pour nous avoir accompagné à concevoir ce projet.

Esteban Cornu

Mattéo Jupille

Alexis Maupas

Cryptographie Visuelle

Publié le 15 juin 2021 par Clement Veyer

Nous sommes deux étudiants en peip2A à Polytech Angers, Baptiste Marchand et Clément Veyer. Cet article vous présente notre projet de cryptographie visuelle. Ce projet s’est effectué dans le cadre des projets de fin de cycle préparatoire aux écoles Polytech. Nous avons choisi ce projet car, tous deux, nous voulons poursuivre nos études d’ingénieur dans le domaine informatique, et ce projet s’inscrit parfaitement dans notre démarche.

La cryptographie visuelle, qu’est-ce que c’est?
La cryptographie visuelle est l’art de protéger des messages sous formes d’images. On obtient alors des “masques” qui sont en fait des images en noir et blanc générées aléatoirement. La méthode a été créée par Moni Naor et Adi Shamir en 1994, deux chercheurs en mathématiques et informatique. Ce qu’il y a de tout à fait particulier avec ce concept, c’est qu’il est à la fois accessible à tout le monde car très visuel, mais paradoxalement quasi impossible à cracker sans disposer de tous les masques nécessaires.

Image 1 : exemple de cryptographie visuelle avec deux masques jetables

Présentation du projet
Le but de ce projet était à la base très simple : créer un programme python permettant d’effectuer une cryptographie visuelle à partir d’une image que l’on veut cacher. Dans notre groupe, nous nous sommes fixés plusieurs objectifs qui découlent du premier. Dans un premier temps, la création d’une GUI (Graphic User Interface) qui regrouperait l’ensemble des méthodes que nous avons pu mettre au point. Mais également, sur l’idée de Sébastien Lagrange, nous nous sommes fixés l’objectif de créer un jeu de cartes classique (32 cartes) qui permettrait de révéler un symbole différent pour chaque combinaison de carte, soit (31*32)/2 = 496 combinaisons différentes.

Méthode basique des masques jetables
Cette méthode est l’essence même de toutes les autres. Elle prend une image en noir et blanc, constitué donc de 0 et de 1 et la divise en 2 images distinctes. La première des deux images est générée complètement aléatoirement. La seconde, est générée en fonction du masque et de l’image d’origine. Pour faire le choix de couleur de de cette image, on utilise un XOR. Si on applique de nouveau un XOR aux images chiffrées, on retrouve l’image secrète à la perfection. Et si l’on superpose physiquement les 2 images (OU), on retrouve l’image secrète, mais imparfaite car cette fois-ci elle possède du bruit, comme illustré sur l’Image 1.

Pour faire notre premier programme qui appliquait donc cette méthode, voici les étapes que nous avons suivi sur python, à l’aide du module Pillow :
• on demande à l’utilisateur l’image à crypter (qui doit être purement en noir et blanc)
• on ouvre le fichier (png ou jpg) et on en fait une matrice de pixels de valeurs 0 ou 255
• on crée un premier masque aléatoirement (donc 50% noir et 50% blanc)
• on crée le second masque, en faisant pour chaque pixel, un xor entre le pixel original, et celui du premier masque
• on enregistre les deux masques, et le tour est joué!

Améliorations
Cette première méthode fonctionne très bien, mais après l’avoir terminée, nous avons vite compris le potentiel de cryptographie visuelle. On pourrait par exemple réduire le bruit, augmenter le nombre de masques, ou encore avoir des masques imagés.
Mais pour faire tout cela, il faut quadrupler la taille des masques créés. On a ainsi, pour chaque pixel original, une matrice de 2*2 pixels.
Nous pouvons donc nous permettre de représenter les pixels par des niveau de gris. Tel que: noir 0% = 0 pixels noir sur les 4, 25% = 1 pixel noir sur les 4, 50% = 2/4 , 75% = 3/4, 100% = 4/4.
Si on reprend la première méthode avec la taille quadruplée, on obtient les cas suivants :

Image 2 : différentes combinaisons pour chaque pixel original en ayant quadruplé la taille des masques

Les combinaisons en haut de l’image décrivent un pixel original blanc, et celles d’en bas décrivent un pixel original noir. On aura, en superposant les masques, un blanc qui est en fait un gris 50%, et un noir 100%.

Une fois qu’on a fait cela, on imagine aisément que, si on veut maintenant trois masques, on aura un résultat avec un blanc 75%. En effet, on superpose trois matrices de 2*2 pixels qui laissent passer un seul pixel blanc.

Avec cette nouvelle méthode, la taille quadruplée réduit le bruit observé par l’oeil humain, et les trois masques permettent une sécurité de plus : si on superpose 2 des 3 masques, on n’observe rien du tout à part du gris. Voici le résultat qu’on obtient :

Image 3 : Exemple de cryptographie visuelle à trois masques

Méthode des masques imagés
Cette méthode est la plus convaincante de toutes, car les masques ont maintenant un sens. Il faut donc 3 images pour cette méthode, 2 images seront visibles et la 3ème secrète, cachée dans les deux autres. Pour ce faire, on utilise bien sûr les masques à taille quadruplée.

Les masques ont des pixels blancs représentés en 50% et des pixels noirs en 75%.
L’image obtenue par la superposition (OU) des deux masques imagés, elle possède des pixels blancs en 75% et des pixels noirs en 100%.

A partir d’ici, on distingue 8 possibilités distinctes:
4 possibilités ou le pixel secret est blanc, donc un pixel 75% obtenu une fois superposé
Le premier masque est blanc, le second aussi
Le premier masque est noir, le second aussi
Le premier masque est blanc, le second noir
Le premier masque est noir, le second est blanc (équivalent au précédent)

Et 4 autres ou le pixel secret est noir, donc un pixel 100%, obtenu une fois superposé:
Le premier masque est blanc, le second aussi
Le premier masque est noir, le second aussi
Le premier masque est blanc, le second noir
Le premier masque est noir, le second est blanc (équivalent au précédent)

Nous avons décomposé les différentes configurations de pixel que nous avons choisi dans le tableau blanc ci-contre (en haut):
Microsoft whiteboard
Mais le plus important est de comprendre la logique:
Lorsqu’un pixel à coder est noir, on fait en sorte de ne pas superposer les pixel noirs des masques pour qu’une fois les masques superposé, il ne reste pas de pixel blanc (noir 100%).
Au contraire, si le pixel a coder est blanc, on fait en sorte de superposer les pixels noirs des masques pour que lorsque l’on superpose les masques, un des 4 pixels reste blanc (noir 75%).
L’œil humain est aisément capable de faire la distinction entre du noir 75% et du noir 100%. Ce qui lui permet donc de percevoir cette image obtenue, comme vous pouvez en faire l’expérience ci-dessous.

Image 4 : exemple de cryptographie visuelle avec deux masques imagés

Pour terminer
Pour finir, nous avons d’une part créé une interface graphique qui regroupe toutes les méthodes développées. Télechargez le dossier contenant un exécutable ci-dessous :
Et dont voici un tuto d’utilisation : https://youtu.be/8tiozFkfo8A

Et d’autre part, nous avons élaboré un jeu de 32 cartes sur la base des masques imagés, mais où chaque combinaison de cartes fait apparaitre une symbole différent (voir notre gitlab) .

Nous avons voulu terminer en beauté en développant un algorithme de VSS (Visual Secret Sharing) qui permet de générer n masques, puis en superposant superposant au moins k parmi ces n masques, nous pourrions observer l’image secrète. Malheureusement, nous avons à peine eu le temps de finir notre travail de recherche à ce sujet.
Pour avoir plus de précisions sur ces trois projets, nous vous conseillons également de télécharger notre rapport complet, disponible à la fin de cet article.

Conclusion
Pour conclure, ce projet nous a permis d’abord de mettre en application nos connaissances en terme d’algorithmique et d’adaptation à un langage de programmation. Effectivement, nous n’avions encore jamais vraiment programmé en python, et nous avons réussi assez rapidement à nous accommoder au langage qui a l’avantage d’être facile à appréhender.
Nous avons également eu l’occasion de faire un travail de documentation important pour essayer de bien comprendre tous les concepts, même si nous n’avons pas eu l’occasion de tout mettre en application. Pour cela, nous avons exploité de nombreux articles de recherche, notamment ceux de Moni Naor et Adi Shamir, mais également des articles français. Cela nous a permis d’effectuer un “semblant” de travail de recherche assez intéressant.
Finalement, nous sommes fier du travail que nous avons produit et avons accompli nos 2 objectifs principaux. Avec plus de temps, nous aurions pu essayer de développer la méthode ultime de VSS.

Télécharger le rapport de notre projet :

Compteur binaire motorisé

Publié le 14 juin 2021 par THEZELAIS Hugues

Nous sommes un groupe de 3 étudiants de PEIP 2A constitué de Mattéo NAIS, Emylien PAUTONNIER et Hugues THEZELAIS. Dans le cadre des projets tutorés nous avons travaillé sur un projet de compteur binaire motorisé tenant dans une mallette pour être facilement transportable sur les différents salons et forums.
Ce projet est un mélange d’électronique, de mécanique et de CAO dans lequel chacun pouvait exprimer ses qualités respectives.

Objectif

Nous avons été assez libre dans la conception de notre projet. Les consignes que nous avons reçues étaient de réaliser un compteur binaire mécanique accompagné d’un compteur décimal, le tout dans une mallette. Pour nous faire comprendre le principe de ce projet, la vidéo suivante accompagnait la consigne.

Nous avons choisi d’utiliser un compteur binaire avec 8 bits pouvant donc compter de 0 à 255. Nous avons également décidé de créer notre propre compteur décimal en 7-segments avec 3 chiffres. Pour cela, nous nous sommes inspiré de l’horloge suivante que nous avons adapté en compteur.

Déroulement

Nous pouvons catégoriser le déroulement du projet en 2 parties:

La première partie s’étend du début des séances en janvier jusqu’à début avril. Durant ses séances, le travail était essentiellement en distanciel. Nous avons d’abord brainstormé quelques séances sur la conception du projet, puis nous nous sommes répartis le travail. Pendant qu’un de nous réalisait les pièces du compteur binaire sur Solidworks, un autre concevait la plaque de 7 segments qui allait servir au compteur décimal et le troisième recherchait le matériel qui allait nous être utile.

Pièces du compteur binaire sur Solidworks (face 1)

Pièces du compteur binaire sur Solidworks (face 0)

Ensuite, nous nous sommes concentrés sur la partie la plus compliquée du projet pour nous : le codage du compteur décimal, puisque nous ne connaissions rien à l’Arduino.

La deuxième partie s’étend de début avril jusqu’à la fin des séances en juin, c’est la réalisation du projet. Cette partie a été, pour nous, plus intéressante car les séances étaient désormais en présentiel dans l’atelier de Polytech et nous pouvions constater l’avancement au fur et à mesure que nous réalisions nos pièces. Nous avons également pu utiliser des machines pour la première fois telles que l’imprimante 3D et la fraiseuse.

Plaque des 7 segments découpée à la fraiseuse

Palets du compteur binaire imprimés en 3D

disposition des compteurs dans la mallette

Disposition des éléments dans la mallette

Le projet s’est grandement accéléré les dernières semaines car nous avons soudé les LEDs NeoPixels du compteur binaire. Cette étape fut très importante car nous avons pu testé nos compteurs binaire et décimal en conditions réelles. Bien que la partie réalisation fut plus plaisante que la partie conception, nous avons néanmoins dû faire face à de nombreux problèmes et de nombreuses frustrations.

Problèmes rencontrés

Ce projet n’a pas été de tous repos et nous avons fait face à de nombreuses difficultés. Les premières difficultés rencontrées étaient liées au code du compteur décimal. Notre code ne comptait pas le 9 aux dizaines et passait de 89 à 100 et de 189 à 200. Heureusement, notre professeur encadrant, M. Godon, nous a aidé en nous montrant ce qui n’allait pas. De plus, nous n’arrivions pas à repartir à 0 après 255.
Comme je l’ai dit dans la partie précédente, la réalisation nous a causé de nombreux problèmes. A chaque nouvelle séance nous avions une mauvaise surprise. Parfois c’était une pièce conçue la séance précédente qui n’était pas bonne, d’autre fois c’était une machine qui était en panne et qui nous empêchait d’avancer comme on le voulait ou bien notre compteur décimal qui ne marchait plus soit car les soudures s’étaient défaites, soit car les LEDs ne fonctionnaient pas (sûrement parce qu’elles avaient cramé).
Lorsque nous avons testé tout le projet dans son ensemble, c’est-à-dire, avec les deux compteurs dans la mallette fonctionnant synchroniquement, nous nous sommes aperçus que le moteur pas-à-pas du compteur binaire n’était plus assez puissant, alors que nous avions fait des tests réussis sur le compteur binaire au préalable.

Conclusion

Ce projet a été très enrichissant pour nous trois, nous avons su travailler en équipe, écouter nos idées et exploiter les qualités de chacun pour travailler efficacement et rendre le travail le plus complet possible. Le projet nous a permis de mettre en pratique ce que nous avons appris ces deux dernières années et nous a fait découvrir de nouvelles choses que nous pourrons possiblement revoir dans la suite de nos études et plus tard. Nous avons été amenés à tester notre réactivité face aux problèmes rencontrés et nous avons su trouver des alternatives rapidement et très souvent par nous-mêmes.
Globalement, nous sommes satisfaits et fiers de notre travail malgré le problème rencontré en toute fin de projet sur le moteur du compteur binaire.

Pince Robot pour le Kuka KR3

Publié le 14 juin 2021 par EL GARTI Ahmed Amine

Bonjour à vous !

Actuellement en deuxième année de cycle préparatoire ingénieur, nous avons comme choisi comme projet la conception d’une pince robot pour le robot Kuka. On est trois étudiants à faire ce projet : Alexis, Gabriel et Ahmed. Intéressés par le domaine de la mécanique et de la robotique, ce projet nous semblait une bonne approche pour mieux comprendre ces derniers. On a pu découvrir le fonctionnement de certains logiciels comme SolidWorks ou alors Arduino, le fonctionnement des imprimantes 3D ainsi que des microcontrôleurs de la pince. On a été accompagner par Monsieur Boimond tout au long de notre projet.

Source : “https://www.kuka.com/fr-ch/produits-et-prestations/syst%C3%A8mes-de-robots/robots-industriels/kr-3-agilus”

Objectif :

Notre objectif principal était de réaliser une pince robot que l’on peut fixer au robot Kuka et que l’on peut piloter afin de pouvoir saisir des objets de petite dimension.
Nous devions donc :

– Créer une pince ou alors adapter une pince qui existe au préalable.

– Créer un code nous permettant de contrôler la pince.

– Créer une flasque qui se mettra entre la base de la pince et l’extrémité du Kuka.

– Mettre en relation la pince et le robot Kuka.

La première étape était d’actionner une pince d’un autre robot, celle du braccio (voir photo ci-dessous).

Robot Braccio

On a désassemblé la pince du bras pour pouvoir la simuler toute seule. On est parvenu à la faire fonctionner sauf qu’on avait un petit problème avec le code de l’Arduino. Le code créer au préalable était celui des 6 servo-moteurs du Braccio (vu qu’il possède 6 servo-moteurs pour ses différentes articulations), on a dû isoler celui de la pince. Aussi, les valeurs des angles d’ouvertures et de fermetures n’étaient pas correctes, on peut entendre un bruit de résistance dans la vidéo ci-contre.

Il faut savoir que le servo-moteur de la pince ne peut faire qu’une rotation de 180°. On les a donc changés pour des valeurs plus correctes tout en s’assurant à ne pas casser la pince. On a créé un nouveau code Arduino tout en s’inspirant de l’ancien pour faire en sorte que la pince se ferme quand on applique une tension sur l’une des pins libres de l’Arduino, pour que ça fonctionne comme un bouton poussoir. Si la tension de la pin 5 par exemple est de 5V alors elle passe à 1, la pince se ferme. Si la tension de la pin 6 passe à 5V alors la pince se met en position ouverte. Après quelques tests, la pince semble fonctionner correctement.

L’étape suivante consiste à créer une flasque qui permettra de relier la base de la pince à l’extrémité du robot Kuka. Pour ce faire on a utilisé SolidWorks. À l’aide de la documentation ci-dessous, on a pu créer la pièce que l’on a imprimée en 3D par la suite.

Schéma de l’éxtremité du robot Kuka

Flasque sous SolidWorks

Pince avec la flasque fixée sur le robot

Une fois ces étapes terminées, on a commencé à chercher comment connecter la pince robot avec l’Arduino au robot Kuka et son boitier de commande. On n’a pas pu trouver comment relier directement les entrées de l’Arduino au boitier de commande du Kuka. On a trouvé une solution alternative qui consiste à utiliser des bus. Ce sont des systèmes qui permettent la transmission d’informations entre différents composants. Ils assurent la liaison et la communication entre ces différents composants. Cependant, on a pu recevoir à temps la pièce nécessaire qui permet de relier l’Arduino au boitier de commande du Kuka. On a donc pas pu les relier entre eux.

Rendu Final

Conclusion

L’expérience fut enrichissante et stimulante, nous avons pu découvrir les différentes étapes pour la conception d’une pince robot, de la conception en CAO à la création du code Arduino. Nous avons pu apprendre davantage sur des sujets qui nous passionnent, et d’expérimenter dans ces domaines. Ce projet nous a permis d’approfondir nos connaissances en ce qui concerne la programmation (en C++ et en Arduino) ainsi que la conception 3D en CAO (notamment via SolidWorks et TinkerCad).
D’un point de vue global, ce projet nous a permis de progresser sur notre manière d’appréhender un travail de groupe, sur la diffusion des connaissances et sur notre organisation.

Merci d’avoir lu jusqu’au bout !

Projet 45 – borne d’arcade

Publié le 13 juin 2021 par SAILLY Adrien

Bonjour à tous ! Nous sommes 3 étudiants de Polytech Angers et nous allons vous raconter comment nous avons construit notre borne d’arcade.

1) Recherches

-Raspberry Pi
Notre professeur encadrant, Nicolas Delanoue, nous a fourni un Raspberry Pi 3B+. C’est un nano-ordinateur qui répond parfaitement à notre sujet. En effet, le Raspberry dispose tout d’abord d’un port HDMI, qui est un avantage majeur pour l’écran de la borne d’arcade. Il dispose aussi d’une sortie jack 3.0 utile pour n’importe quel système audio. Nous voulions aussi pouvoir commander la borne par l’intermédiaire d’un clavier et d’une souris, pour toute maintenance technique éventuelle. Cela est possible grâce à ses 4 sorties USB. De plus, un des atouts principaux de ce Raspberry, c’est sa connectique. Et oui, car il dispose de branchement GPIO, qui sont configurés pour y accueillir des “controllers” pour deux joueurs. Il est aussi possible d’y installer RetroPie, qui est un système d’émulation de jeux rétros : Playstation, Super NES, Nintendo 64, etc.

-CAO
Nous avons ensuite modéliser notre borne en CAO. En effet, elle nous a permis de mieux appréhender la construction de la machine, les pièces qui la composent et donc de pouvoir commander la bonne quantité de bois. Pour cela, on utilise le logiciel SolidWorks en s’inspirant d’un modèle vu sur un blog. Nous avons décidé d’une hauteur maximale de 1m65 et d’une largeur de 60cm. Le choix de celle-ci s’explique par le dimensionnement normalisé des planches de médium et le fait que cela suffit pour accueillir deux joueurs. La hauteur des “controllers” permet une utilisation correcte de la machine (ils se trouvent à environ 1m du sol).

Tout naturellement, cette partie s’est accompagnée des plans de designs. Voici donc les visuels que nous avons retenus après réalisation sur Pixlr (équivalent de PhotoShop en ligne) :

Nous voilà donc maintenant avec de bonnes bases. Nous commandons alors les matériaux chez Leroy Merlin (tablettes de médium, planches de pin, etc) et les pièces spécifiques aux bornes d’arcade sur le site SmallCab (boutons, joysticks, etc). Une fois la commande reçue, nous pouvons passer à la réalisation de la borne.

2) Réalisation

La première étape consiste à dimensionner les différentes parties de la borne. Ainsi les planches de pin sont découpées selon la bonne forme et les tablettes de medium et le plexiglas aux bonnes longueurs. On en profite aussi pour y percer les différents “trous” qui accueilleront les boutons, joysticks, et enceintes.

Une fois nos pièces découpées, on fixe des tasseaux sur les “côtés”. Ceux-ci nous permettrons de fixés les planches de médium.

On peut commencer le montage :

On enchaîne sur la peinture :

Puis on finit par le branchement de tous les composants électroniques (boutons, écran, Raspberry Pi, LEDs, etc) :

3) Configuration

La borne étant construite, il faut maintenant la rendre fonctionnelle en configurant le Raspberry Pi. Nous sommes partis dans un premier temps sur le système d’exploitation RetroPie. Nous le trouvions plus pratique pour modifier la liste des jeux et plus personnalisable mais nous n’avons pas réussi à configurer le deuxième joueur. Nous avons donc été obligés de passer sur Recalbox. Nous avons ensuite configuré les boutons et les joysticks sur les logiciels Emulation Station (pour le menu) et RetroArch (pour l’utilisation en jeu).
Cela est maintenant fini pour la partie numérique ! Il ne nous reste plus qu’à effectuer quelques tests sur différents jeux et consoles pour peaufiner. Et pour la petite touche finale, nous choisissons un visuel des menus que nous trouvons joli.

La borne est donc enfin terminée !!!

4) Problèmes rencontrés

Nous avons rencontré la majorité de nos problèmes lors de la construction. C’est donc tout naturellement que nous allons nous focaliser sur cette étape de notre projet. En effet, Hugo et Adrien ont très peu d’expérience en bricolage.

– Le premier difficulté a été rencontrée durant la découpe des plaques de plexiglas de 2.5mm d’épaisseur. Celui-ci étant un plastique, ça rend sa découpe très difficile. Nous avons d’abord essayé de le découper au cutter. Après maintes aller-retour, il a fini par se briser. Nous avons donc dû changer notre approche.

En le découpant avec une scie à dents fine, tout en le fixant à l’aide de baguettes de bois et de serre-joint, nous obtenons un résultat convenable. Et plus que satisfaisant une fois poncé légèrement.

– Le second problème a été la symétrie des tasseaux entre les deux “côtés”. Malgré une précision professionnelle, un tasseau a été fixé en décalé par rapport à son symétrique. Nous avons donc dû le redimensionner, à l’aide d’un ciseau à bois et de papier de verre.

Simulation en JavaScript

Publié le 13 juin 2021 par BODIN Paul

Introduction

Bonjour à tous. Nous sommes Paul Bodin et Romain Taillet, étudiants à Polytech Angers.
Notre projet de deuxième année avait pour but de produire un outil permettant de créer des simulations de lignes de production sur une page web. Pour cela, nous étions encadré par M. Cottenceau et nous avons utilisé le langage informatique JavaScript.

Le projet de deuxième année prend place durant le quatrième semestre de cycle préparatoire. Nous avons une centaine d’heures marquées sur nos emplois du temps qui y sont consacrées.

Pour réaliser ce travail, nous avons donc dû nous organiser pour remplir le cahier des charges de notre projet en temps et en heure.

Une bonne organisation du travail avec ses camarades fait partie de la réussite du projet

Une bonne organisation du travail avec ses camarades fait partie de la réussite d’un projet.

Notre travail

Pour commencer, nous avons créé des classes d’objets pouvant représenter des machines que l’on peut retrouver sur des lignes de production en usine.

Le séparateur séquentiel est une des machines. Elle sépare les pièces en entrée sur deux convoyeurs en sortie selon une séquence définie en attribut.

Ensuite, nous avons défini des attributs pour toutes ces classes et nous avons codé la manière dont elles doivent interagir entre elles.

Enfin, nous laissons un outil permettant à l’utilisateur de définir les objets qu’il souhaite mettre dans sa simulation ainsi que leurs attributs. Il pourra également changer de simulation aisément depuis le site.

Le bouton de sélection permet de choisir la simulation de notre choix. Nous proposons également deux exemples pour les utilisateurs.

Résultats

Nous pouvons donc vous présenter le résultat de notre projet avec le second exemple créé sur notre site. Il montre toutes les machines que nous avons créé, dans une configuration que nous avons prédéfinie.

Toutes les machines et les convoyeurs peuvent être réarrangés pour donner une autre simulation. Nous avons donc respecté notre cahier des charges. Vous pouvez retrouver notre projet ci-joint.

Conclusion

Le projet nous a permis de développer des qualités nécessaires au métier d’ingénieur telles que l’organisation et la communication. De plus, nous avons pu étudier et améliorer nos connaissances sur un sujet précis durant une centaine d’heure.

Le choix du thème du projet se fait parmi une longue liste et la répartition des élèves avec un algorithme de mariage stable. La probabilité que chacun tombe sur un sujet qu’il aime est alors élevé et cela permet de bien mieux s’investir.

Pour en savoir plus sur notre projet ou le travail de compte-rendu demandé, regardez notre compte-rendu ci-après.

Création d’un arrosage automatisé

Publié le 12 juin 2021 par FONTENEAU Chloe

Bonjour à toutes et à tous !

Dans cet article vous trouverez des bonnes et des mauvaises raisons de s’engager dans la création d’un arrosage automatique et surtout notre démarche face à ce projet.

Selon des estimations compilées par l’Organisation pour l’alimentation et l’agriculture (FAO), d’ici à 2050, la production alimentaire devra augmenter de 60 % pour nourrir une population mondiale de 9,3 milliards. Continuer à cultiver les terres selon nos habitudes exercerait une forte pression sur nos ressources naturelles. Nous n’avons donc pas d’autre choix que d’entreprendre une révolution plus verte. Sachant que plus nous serons nombreux, plus nos besoins en eau seront importants : il devient donc essentiel de commencer dès que possible à arroser nos plantes le plus écologiquement possible. Nous sommes deux étudiantes en deuxième année préparatoire intégrée de Polytech Angers et nous nous sommes intéressées au projet de la création d’un arrosage automatique.

Maquette finale d’un arrosage automatisé

Notre principal objectif est de créer un arrosage automatisé qui soit à la fois économique et écologique. Pour cela, nous avons dû faire des choix concernant les types d’arroseurs, le matériel que nous avons besoin et les différents capteurs qui nous seront utiles. La première phase de notre projet a donc été la recherche ainsi que la création d’une carte mentale regroupant tous les points essentiels pour réaliser notre arrosage automatique.

Notre carte mentale avec les éléments que l’on a jugé importants de prendre en compte

Dans un premier temps et avec nos moyens, il a été préférable de concevoir une maquette afin d’être capable de bien visualiser l’ensemble du projet ainsi que de pouvoir le réaliser à petite échelle et observer son fonctionnement. Ce qui, dans un second temps, pourra être réalisé à l’échelle d’un champ de maraîcher en redimensionnant l’ensemble.

Voici quelques schémas :

Schéma général avec les raccords en eau

Schéma vue de dessus à l’intérieur du bac potager

Schéma de notre boitier Arduino comprenant deux étages
-1er étage : la breadboard
-2ème étage : la carte Arduino UNO

Cette maquette a aussi été conçu sur SolidWorks. En effet, les schémas 3D permettent une meilleure visualisation de l’ensemble et des erreurs s’il y en a.

Schéma vue de côté réalisé sur SolidWorks
Vous pouvez observer le bac potager contenant 4 plants, les tuyaux, les 4 goutteurs ainsi qu’un capteur d’humidité des sols et un capteur de luminosité. À sa gauche deux autres capteurs mesurant la température et l’humidité de l’air. Il y a également la cuve remplit d’eau tout à gauche contenant le capteur de niveau d’eau. Au milieu on retrouve le boitier Arduino fermé avec la pompe et le servomoteur remplaçant l’électrovanne.

Schéma vue de dessus réalisé sur SolidWorks

Déroulement du projet

Par la suite, ce projet s’est décomposé en trois grandes étapes.

La première a été essentielle pour anticiper les éventuelles difficultés que l’on pourrait rencontrer. Il s’agit de la création du cahier des charges. Ce dernier étant le pilier de tout projet, il faut donc être précis dans la rédaction et prévenir des éventuels problèmes que l’on pourrait rencontrer lors des différentes étapes de la réalisation de la maquette. Notre cahier des charges regroupe les différentes fonctions que notre arrosage automatique remplit, les résultats attendus, les spécifications techniques et les spécifications fonctionnelles.

La seconde étape a été la découverte et la prise en main du matériel Arduino. Une phase plutôt compliquée pour nous, car, nous n’avions que très peu de connaissances sur Arduino. Nous avions donc commencé par beaucoup de recherches et de tests, élément par élément, comme la simple action d’allumer une LED.

Branchement de la breadboard avec la carte Arduino

Branchement final pour allumer la LED

LED allumée grâce au code retranscrit sur la carte Arduino

Ensuite, nous avons cherché à faire marcher chaque capteur séparément. Une fois que le programme fonctionnait et que nous trouvions des mesures cohérentes, nous avons branché les capteurs ensemble et rassemblé les programmes sur un même fichier Arduino. Cela nous a permis d’avoir toutes les données nécessaires pour être en mesure d’automatiser l’arrosage.

Branchement final Arduino avec tous les capteurs

Résultats observés sur le moniteur de série

La réalisation de la maquette complète, étant la dernière étape, n’a été que partiellement exécutée. En effet, nous nous sommes concentrées sur la partie hydraulique puis la partie électrique mais nous avons manqué de temps pour les réunir. De plus, nous n’avons pas réussi à transférer nos données sur une application. Nous nous sommes contentées d’observer les résultats sur Arduino.

Les problèmes rencontrés

Plusieurs problèmes ont pu être rencontrés au cours de ce projet que ce soient des manques de connaissances dans un domaine, des problèmes de précision ou bien des soucis de matériel. Au final, toutes ces contraintes nous ont surtout conduit à un manque de temps pour finir notre maquette.

Conclusion

La création d’un arrosage automatique est un projet très complet. Il nous faut être capable de concevoir l’ensemble de notre arrosage automatique sans même toucher au matériel, cela nécessite une grande réflexion. Il nous faut aussi gérer la partie budget, trouver les bons produits avec le meilleur rapport qualité/prix. Il y a aussi un vocabulaire technique propre à ce domaine qu’il nous a fallu apprendre ainsi que les caractéristiques de chaque élément. Certaines étant très importantes à prendre en compte afin de relier les éléments entre eux. Par exemple, l’absorption d’eau et la pression maximale doivent dépasser un certain seuil en fonction des goutteurs que l’on choisit. De même, les diamètres sont également à surveiller pour ne pas se tromper dans les tuyaux.

Les caractéristiques de notre pompe à eau

Nous avons aussi pu enrichir notre culture personnelle sur la façon de bien arroser ses plants selon les méthodes de maraîchers.

La CAO a aussi été un point sur lequel nous avons dû progresser mais la plus grande évolution concerne la partie électronique. En effet, nous avons eu aucune préparation préalable avec Arduino, la création de programme a donc été parfois compliquée.
Pour finir, notre intérêt pour ce projet n’a fait qu’augmenter de séance en séance. Il nous a permis d’acquérir de nombreuses compétences que l’on n’aurait peut-être pas développées avec un autre projet. Ce travail a été une source de développement de notre autonomie, et de notre réflexion sur un projet global.

Cet article touche à sa fin, en espérant qu’il vous aura plu.
Merci pour votre lecture !

LoRa

Publié le 11 juin 2021 par DOLLET Arthur

Introduction

Etant deux étudiants de deuxième année intéressés par le monde de la domotique et des objets connectés, nous avons décidé de choisir un projet qui nous tenait à cœur. Et qui nous ferait apprendre davantage sur le sujet.
Notre projet consiste, pour résumer, à un système anti-intrusion, qui envoie un email ou un sms lorsque quelqu’un passe devant un capteur. En utilisant LoRa, qui est une technologie d’onde longue portée et faible consommation.
On va alors avoir besoin d’une carte Arduino compatible LoRa, ainsi qu’un Gateway.

source : https://jensd.be

Comme on peut le voir ci-dessus, la carte Arduino communique avec le Gateway, qui lui se connecte à internet pour envoyer des messages sur le serveur, « the things network » que l’on utilisera ici.

Les étapes

Tout d’abord il a fallu configurer le Gateway :

Puis l’enregistrer sur the things network(TTN).

Ensuite il a fallu enregistrer la carte Arduino en créant une application sur le TTN, ainsi que créer des programmes pour préparer l’enregistrement sur le TTN, pour trouver les codes d’identification de celui-ci.

Et d’autres pour envoyer des messages sur le serveur.

On a commencé en en faisant un, avec un bouton poussoir, puis avec des capteurs (à gauche le bouton, à droite l’antenne, et au centre la carte Arduino).

Puis à l’aide de Red-Node, on peut envoyer des emails à la personne choisie.

Il suffisait de le configurer pour quand on reçoit un message, on envoie un courriel disant : « une intrusion a été détectée ».

Les problèmes

Le projet peut paraître assez simple, mais étant le premier groupe à passer dessus, il y avait beaucoup de points d’interrogation et peu de repères. A chaque étape d’autres obstacles apparaissaient. Par exemple pour configurer le Gateway on avait besoin de son EUI, et pour avoir accès à l’EUI du Gateway, on a dû avoir les codes du WIKI du constructeur de celui-ci, puis trouver qu’il fallait un logiciel nommé PuTTY, puis trouver comment le lier, puis comprendre quel code utiliser pour l’avoir.
Finalement pour envoyer le mail à la fin, après avoir passé plusieurs heures à essayer de résoudre un problème, le support nous annonce que la nouvelle version, était instable et qu’il n’était plus possible d’utiliser nod-red sur celui-ci.
Et ce ne sont que quelques exemples parmi tant d’autres.

Conclusion :

Ce projet nous a beaucoup appris, mais surtout dans la manière de rechercher des solutions aux problèmes. J’espère que nos recherches serviront aux prochains étudiants qui le choisiront. S’il était à refaire je pense qu’il faudrait moins hésiter à contacter les supports des entreprises concernées.
Merci à vous d’avoir pris un peu de temps pour lire notre article !

Arthur Dollet
Romane Freland

Capteur CO2

Publié le 11 juin 2021 par RABAULT Antonin

Introduction

Bonjour, nous sommes Nicolas Macé et Antonin Rabault, étudiants en 2ème année à Polytech Angers.
Dans le cadre du projet de conception de fin de cycle préparatoire, nous avons décidé de créer une interface web reliée à des capteurs de CO2.

Pourquoi ce projet ?

Vous n’êtes pas sans savoir qu’au moment où ces lignes sont écrites, le monde est encore en pleine crise sanitaire. Ainsi, nous souhaitions apporter notre contribution dans la lutte contre la pandémie. En effet, nos capteurs mesurent la qualité de l’air en fonction de la concentration en CO2, et selon un article du Haut Conseil de la Santé Publique, les particules de COVID-19 se comportent d’une manière similaire à celles du dioxyde de carbone (CO2) dans l’air.

Présentation du projet

Il y a actuellement 50 capteurs répartis dans les différents UFR de l’Université d’Angers et 100 de plus sont en préparation et seront installés prochainement.

: Si vous voyez ce genre de QR Code, n’hésitez pas à les scanner !

Chaque capteur envoie des données toutes les 5 minutes dans une base de données grâce à une carte électronique (ESP-32). Ensuite, nous stockons puis récupérons ces données afin de les afficher sur le site pour que l’utilisateur puisse y avoir accès. Nous représentons ces données premièrement sous forme de jauges qui nous indiquent si le taux de CO2 actuel est trop élevé ou non. Nous les représentons aussi sous forme de courbes afin que l’on puisse voir l’évolution dans la dernière heure.

Courbe du taux de CO2 (en ppm) en fonction du temps

Nous avons aussi intégré dans notre site web une fonctionnalité assez inédite, une prévision de l’heure à laquelle le taux de CO2 dépassera un certain seuil. Cela permet de savoir assez précisément quand est-ce qu’une aération sera nécessaire. Cette prévision est utile car elle donne un bon indicateur temporel et évite à l’utilisateur de consulter toutes les 5 minutes le site. En général, le site affichera “Pas d’ouverture nécessaire prochainement”, c’est bon signe et cela signifie que la pièce est correctement aérée.

Equation donnant le temps en heures avant lequel une aération sera nécessaire

Tutoriel sur comment ajouter un capteur et comment visualiser la courbe de la concentration en CO2 en fonction du temps.

Vous pouvez dès à présent essayer vous même notre site web !

Pour approfondir

Notre projet a fait parler de lui ! En effet, un court reportage a été consacré à notre projet sur France 3 Régions.

Si vous souhaitez en apprendre davantage sur la transmission par voies aériennes du COVID, nous ne pouvons que vous recommander l’excellente vidéo de David Louapre.

Enfin, nous vous joignions notre rapport détaillé si vous voulez des renseignements supplémentaires sur le processus de création du site web ou sur l’élaboration de l’équation de prévision d’aération :

Polytech Angers – Projets PEIP2

Projets de deuxième année du cyle prépa Peip2

Archives de catégorie : 2020-2021

Maquette maison intelligente

Système de stationnement automatisé sur Arduino

Cryptographie Visuelle

Compteur binaire motorisé

Pince Robot pour le Kuka KR3

Projet 45 – borne d’arcade

Simulation en JavaScript

Création d’un arrosage automatisé

LoRa

Capteur CO2