Partie info-électronique

Matériel utilisé :

• Caméra / projecteur : appareils basiques fournis déjà fixés dans un boitier par smartpixels. Ils sont reliés au bulb 8 (USB pour la caméra, HDMI pour le projecteur).
• Micro-ordinateur "Bulb 8" : c'est sur cet ordinateur que sont fait tous les calculs de projection/calibration. Il est également fixé dans le boitier SmartPixels. Il contient le fichier exécutable ainsi que les scripts qui calibrent/projettent l'image du flacon de parfum. Il est relié à la carte Arduino et à la caméra via USB, au projecteur via un cable HDMI. Il est connecté à un clavier sans fil.
• Carte Arduino : elle est reliée au moteur et à l'encodeur quadratique. Elle collecte les données de l'encodeur pour calculer la vitesse du plateau et piloter le moteur. Le pilotage du moteur est entièrement géré par la carte Arduino. En revanche, elle fournit au bulb8 la position angulaire afin de calculer l'image à projeter.
• Encodeur quadratique : Il s'agit d'un encodeur "absolu" avec deux disques, mais il semble défectueux. En effet, nous observons un décalage d'environ 5 degrés par tour. Cela devrait pouvoir être corrigé grâce au "zéro" de l'encodeur, comme il s'agit d'un encodeur absolu. Mais cette fonction fait également défaut sur l'encodeur dont nous disposons.

Objectifs :

La partie info-électronique concerne 3 tâches. Il s'agit d'abord de calibrer la caméra en faisant tourner le plateau automatiquement puis de faire tourner le plateau en projetant la bonne image. Enfin, en cas d'action manuelle sur le plateau, le moteur doit s'arrêter, et l'image continuer à suivre le plateau. En terme de programmation, il y a trois parties : la calibration de la caméra (C# avec appel à Arduino), le pilotage du moteur (Arduino) et la projection de l'image (mix C# / Arduino)

Calibration de la caméra :

• L'objectif de la calibration est de déterminer autour de quel axe tourne le plateau. On cherche donc une droite, à savoir une direction ainsi qu'un point.
• Une fois le coin de cube posé sur le plateau et le projecteur allumé, l'opération de calibration est totalement automatisée grâce à la connection entre Arduino et C#.
• Une fois que l'on lance le projecteur, toutes les 10 secondes, le moteur fait tourner le plateau d'environ trente degrés. On effectue trois "repérages du cube". Chaque prise est matérialisée par un flash vert envoyé par le projecteur.
• Les scripts fournis par Smartpixels nous permettent d'accéder à la position de la caméra dans le repère lié au cube. A partir de cela, nous calculons les 3 positions de l'origine du repère cube par rapport à la caméra. On obtient trois points.
• Ces trois points définissent un plan. L'axe de rotation est normal à ce plan (cela nous donne sa direction). Le centre du cercle qui passe par ces trois points est le "centre de rotation" (On obtient un point sur la droite que nous cherchons, l'axe de rotation est donc déterminé). Il s'agit du centre du cercle circonscrit au triangle défini par les trois points, et donc de l'intersection de ses médiatrices. C'est comme cela que nous le calculons.
• Une fois la calibration effectuée, le projecteur envoie des flash verts par intermittence (il clignote) jusqu'à ce que qu'on appuie sur la touche C (sur clavier sans fil fourni avec le bulb 8). On entre donc dans la phase de projection.

Pilotage du moteur :

• Le servomoteur est piloté via Arduino. A l'allumage du dispositif, avant la calibration, le moteur est mis en route (pendant 1 s) afin de mesurer sa vitesse de croisière (vitesse nominale). Après la calibration, à chaque fois que l'on démarre le moteur, on lui laisse un certain temps (500 ms) pour qu'il atteigne sa vitesse nominale. Après cette durée, on mesure la vitesse du plateau grâce à l'encodeur. Si on détecte un écart trop important entre cette vitesse et la vitesse nominale, alors le moteur s'éteint. En effet cela signifie que quelqu'un veut arrêter le plateau, ou a essayé de l'accéléré.
• Après une durée prédéterminée (sur notre prototype : 10 s) par le propriétaire du plateau, le moteur se remet en route. On lui laisse à nouveau du temps (500 ms) pour retrouver sa vitesse nominale, puis à nouveau on mesure l'écart entre la vitesse instantanée et la vitesse nominale.

Projection de l'image :

• Via un encodeur quadratique, un script Arduino repère la position angulaire du plateau. Il le transmet ensuite au script C#. A partir de cet angle, on fait tourner l'objet virtuel autour de l'axe de rotation déterminé pendant la calibration. Le calcul de l'image à projeter en fonction de la position de l'objet dans l'espace est ensuite faite grâce à un script fourni par Smartpixels.
• Malgré quelques craintes, il s'avère n'y avoir aucune latence entre la rotation du plateau et la projection de l'image, même quand le plateau est tourné manuellement.

Montage Arduino + Servomoteur + Encodeur quadratique

Le câblage du servomoteur et de l'encodeur sur la carte Arduino est réalisé comme suit:

• On relie les bornes plus du servomoteur de l'encodeur à la borne 5V de l'Arduino;
• On relie les "terres" ensemble (GND);
• On relie le channel A de l'encodeur à la digital pin 2 de l'Arduino et le channel B à la digital pin 4;
• Enfin on relie le fil de contrôle du servomoteur à la digital pin 9 de l'Arduino.