Microscope à bille
Sommaire :
Introduction
Cahier des Charges
Ressources
Réalisation du Projet
Perspectives D’améliorations
Conclusion
Remerciements
Introduction
Lors de cette deuxième année en DUT GEII, je suis amené à réaliser un projet, celui-ci doit être en lien direct avec ma formation ( génie électrique et informatique industrielle ), pour mon cas, il s’agit du projet intitulé « Microscope à bille », ce projet rentre dans le cadre du module « études et réalisations » dont la notation dépend des efforts fournies (avancement du projet), ainsi que le rapport et la vidéo .
Pour mon projet, il m’est demandé d’utiliser une Raspberry Pi 3 mais également de faire une « Conception Assistée par Ordinateur » (CAO) du microscope. Afin de réaliser mon projet, qui consiste à acquérir des images et faire du traitement de donnée, j’utilise « Python » un langage de programmation intégré dans le Raspberry Pi 3.
Cahier des Charges
A quoi sert le projet et à qui il sert ?
Les différents fonctions et contraintes du projet :
Fonctions principales : Le projet doit posséder les bases d’une microscope traditionnelles, en terme d’acquisition d’image, zoom, réglage de luminosité et travaille d’un échantillon.
Contrainte Informatique : J’utilise une Raspberry Pi afin de crée le microscope. Au delà de ça, il faut une interface visuelle afin de rendre le projet plus intuitif. La prise en main et la maîtrise des différents langages sont nécessaires pour réaliser le projet.
Contrainte Conceptuelle : J’utilise Corel Draw afin de réaliser la conception assistée par ordinateur de ma microscope en obtenant en produit final, un appareil peu coûteux et simple d’accès.La prise en main et la maîtrise des notions d’optiques sont nécessaires pour réaliser le projet.
Contrainte de ressources : Le budget est limité à 100€.
Organisation du projet :
Ressources
PICAMERA :
Caméra permettant d’acquérir une image ou faire une vidéo. Dans mon cas, elle est utilisée en tant que lentille d’acquisition d’image. Elle est de très bonne qualité, en effet elle possède une multitude d’application (réglage de contraste, résolution, qualité…) très facile d’accès.
RASPBERRY PI 3:
C’est un mini-ordinateur qui relie les différents module du microscope. Cette carte contrôle l’écran, les LEDS ainsi que la caméra à travers des langages de programmations notamment le python.
SENSEHAT :
C’est un module qui contient un ensemble de capteur (pression, ultrason, température…), personnellement j’utilise seulement la matrice de LED compatible avec Raspberry Pi pour des raisons d’accessibilité. Ces LEDS sont simples à programmer. Cependant, le flux lumineux qu’elles délivrent est irrégulier après expérience.
ECRAN LCD :
Ecran tactile « 7 pouces » permettant de visualiser les images acquises par le microscope. Il est possible de travailler directement avec le microscope sans avoir besoin d’être à proximité d’un écran d’ordinateur grâce à une interface manipulée avec python.
BILLE :
C’est utilisé comme une lentille, de 1,92 millimètres de diamètre, qui permet d’agrandir 177 fois l’image de la camera, qui est placé entre la source de lumière et l’échantillon. La seule problématique est la distance entre la focale et l’échantillon.
Réalisation du Projet
Programmation :
Dans un premier temps, l’objectif consiste à acquérir une image à l’aide de la PiCamera. La maîtrise de linux et aussi python est nécessaire avant de débuter l’un est semblable à l’invite commande d’un PC et l’autre est un langage de programmation intégré dans le Raspberry PI. Pour capturer une image, il faut : télécharger la librairie appropriée, déclarée au tout début du programme python. On à ainsi accès aux différents fonctionnalités comme par exemple : le contraste de l’image, la résolution, obtenir une vidéo, image ….
Puis dans un second temps le but est de régler la luminosité délivrée par le sense hat par le biais de la matrice de LED, pour facilité l’observation de l’échantillon. Il faut également installer la librairie pour ce cas.
Ensuite il m’est demandé de mettre au point une interface permettant de manipuler le code de manière tactile via Tkinter. Et pour terminer, faire du traitement d’image avec OpenCv, le travaille ce fait sur les pixels de l’image, le but est d’obtenir un échantillon perceptible pour ensuite l’étudier, avec l’aide du détection de contours et de filtre.
Test 1 : observation d’un échantillon de plume d’oiseau avec filtre.
Test 2 : observation d’un échantillon de plume d’oiseau sans filtre.
Conception :
Pour ce projet, il m’est demandé de faire une CAO de la microscope. Pour ce faire, certains critères doivent être traités en amont, tout d’abord la distance focale entre la bille et la lentille de caméra (quelques millimètres ), ensuite la distance entre l’échantillon et la source de lumière (proche de 2cm), prendre en compte la taille de la nappe (15 cm), un support pour projeter la lumière à un point précis, un support pour tenir l’échantillon et le tout relié au Raspberry pi. Pour la conception, le logiciel utilisé est « CorelDraw ». C’est une conception en 3D utilisant une machine à découpe laser.
Perspectives D’améliorations
Afin que le projet puisse connaître de meilleur résultat, il est envisageable de travaillé sur la source d’éclairage, l’autotomie ainsi qu’un moyen de support, d’extension pour la Picamera.
Source d’éclairage : LED Blanche.
Extension Picamera : Raspberry Pi Camera HDMI Câble Extension
Autonomie : Batterie lithium 5 Volts.
Conclusion
Ce projet m’a permis de découvrir de nouvelles choses comme : la gestion d’un projet, le travail en autonomie, la démarche à suivre pour arriver au bout d’un projet. De plus, cela m’a permis d’approfondir mes connaissances en informatique, en langage python, l’univers de linux ainsi qu’à la conception d’une microscope.
Remerciements
Merci au département GEII de l’IUT de Mulhouse pour le budget et l’apport de matériels.
Nos professeurs encadrants Mr Verrier et Mr Bazeille de m’avoir aidé pour ce projet.