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ISAAPA : Image Software Acquisition & Analysis for Particle Accelerator

par BROSSARD Julien, NGO MANDAG Emilienne - 3 août 2012

Une "Interface Homme Machine" (IHM) a été rédigée [1] afin d’acquérir, analyser et archiver les images de profils transverses du faisceau de PHIL (ce code - rédigé dans le cadre de PHIL - est utilisable sur tout autre accélérateur de particule). Cette IHM développée en Labview permet de connaître en quelques secondes [2] une propriété importante du faisceau d’électrons produit par l’accélérateur PHIL : ses dimensions transverses.

Cet article présente l’architecture de cette interface "Labview" [3] ainsi que son principe d’utilisation. Les "Vi" [4] Labview de ce code sont librement accessibles (cf : Téléchargement) et leur utilisation (dans un cadre non commercial) est subordonnée à la mention de certaines références (cf : Droit d’utilisation et de diffusion) .

Pour toute requête, remarque, veuillez contacter les auteurs de ce code (J. Brossard (mail) et/ou E. Ngo-Mandag (mail) ou le chef de projet.

  1. Principe d’utilisation & Manuel utilisateur
  2. Liste des VI utilises
  3. Fichier d’initialisation des cameras "ini_camera.txt"
  4. Téléchargement des Vi, versions, droits d’utilisation et de diffusion
  5. Manuel pour les "développeurs LABVIEW"
  6. Evolutions programmées du code


Principe d’utilisation de l’IHM & Manuel utilisateur

L’IHM est divisée en 2 parties distinctes

  • La première intitulée "Analyse en Temps Réel" (ATR) (voir capture d’écran) permet de traiter les images d’une des caméras GigaEthernet préalablement configurées dans un fichier d’initialisation (cf : Fichier d’initialisation des cameras).
  • La seconde intitulée "Traitement des Images Archivées" (TIA) (voir capture d’écran) permet de visualiser et traiter des images stockées (au format "bmp").

Le "manuel utilisateur" [5] permet de comprendre le fonctionnement de ces 2 parties.

La version "Open office" de ce document est disponible sur la partie restreinte du site.

Dans sa version actuelle, l’IHM est rédigée pour

  • dialoguer avec des caméra GigaEthernet 8bits de Matrix-Vision éventuellement "triggées"
  • analyser et archiver des images au format "bmp"
  • la partie "Traitement des Images Archivées" permets de choisir parmi 3 méthodes mathématiques pour le fit gaussien des images : moindres résidus absolus, moindres carrés ou bicarré (plus d’informations sur le site de National Instruments).

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Liste des VI utilises

  • ISAAPA.vi : programme principal, permettant de choisir entre l’acquisition en temps réel (—> voir ATR.vi) ou l’analyser d’images stockées en mémoire (—> voir TIA.vi).
  • ATR.vi : Analyse en Temps Réel (ATR). VI permettant d’acquérir, de traiter et d’enregistrer des images en temps réels.
  • TIA.vi : Traitement des Images Archivées (TIA). VI permettant d’analyser des images déjà enregistrées.
  • Version_ISAAPA.vi : VI permettant d’afficher la version du code. Cette partie est aussi utilisée comme en-tête, lors de la création de tous les rapports ( réalisés depuis TIA ou depuis ATR).
  • chaine_info.vi : VI permettant de lire le fichier d’initialisation des cameras "ini_camera.txt" (cf : Fichier d’initialisation des cameras).

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Fichier d’initialisation des cameras "ini_camera.txt"

La configuration des "stations optiques" [6] permettant de mesurer les dimensions transverses du faisceau s’effectue par l’intermédiaire d’un fichier d’initialisation nommé "ini_camera.txt" (à partir de la version 1.2 du logiciel, un fichier "init_RDO.txt" d’initialisation des roues à densité optiques a été ajouté pour l’initialisation des stations de mesure). Ce fichier contient l’ensemble des informations nécessaires pour transformer les dimensions des images obtenues par le capteur de la caméra en dimensions "physiques" (i.e : dimensions dans le plan orthogonal à la direction nominale du faisceau, au niveau de l’écran phosphorescent). La figure ci-dessous présente un exemple de fichier d’initialisation des caméras.

Ce fichier contient une première ligne décrivant le contenu des colonnes des lignes suivantes. Chaque ligne qui suit cet en-tête permet de décrire la configuration d’une caméra. La première colonne décrit le lieu où est installée la caméra, la seconde colonne décrit l’adresse IP de la caméra [7], la troisième colonne décrit son "nom". La quatrième colonne décrit l’orientation de son capteur ("D" pour droit et "T" pour tourné). La cinquième colonne décrit le grossissement optique [8] reliant le plan objet au plan image. La dernière colonne décrit la taille d’un pixel de la caméra.

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Téléchargement des Vi, versions, droits d’utilisation et de diffusion

Versions de l’IHM Labview disponibles :

  • version 1.2 [9] (16 Novembre 2012). Cette version intègre la gestion des roues à densités optiques qui équipent la plupart des stations de mesure. La version 1.2 permet de contrôler/piloter uniquement des roues à filtres de type FW212B et/ou FW103/M du fournisseur "THORLABS").
  • version 1.1 [10] (14 Novembre 2012). Cette version a :
    • configuré - par défaut - le "trigger" en "RisingEdge" (et ajouté cette commande sur la face avant)
    • ajouté les dimensions (mm) au fichier "rapport de mesure"
  • version 1.0 [11] (Septembre 2012)
    • cette version avait un "trigger" mal configuré.

En cas d’utilisation, modification, diffusion de ce code, merci d’inclure la phrase suivante dans tout document, notice, rapport, site internet relatif à l’utilisation de ce code :

Code initialement rédigé par E. Ngo Mandag et J. Brossard du Laboratoire de l’Accélérateur Linéaire (http://www.lal.in2p3.fr IN2P3/CNRS/Université Paris-Sud XI, Orsay). La version initiale du code est librement disponible à cette adresse : http://phil/spip.php?article163

— -> For english documents

This software has been initialy written by E. Ngo Mandag and J. Brossard from Laboratoire de l’Accélérateur Linéaire (http://www.lal.in2p3.fr IN2P3/CNRS/Université Paris-Sud XI, Orsay, France). The initial version of this software is freely available on this web page : http://phil/spip.php?article163

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Manuel pour les "développeurs LABVIEW"

Le "Manuel pour développeurs LABVIEW" décrit de manière synthétique le fonctionnement des parties "ATR" et "TIA" et l’enchaînement des "sous-vi". Ce document ambitionne de donner aux personnes souhaitant comprendre et/ou adapter et/ou améliorer le fonctionnement de cette IHM les bases nécessaires pour comprendre les "vi" utilisés.

La version "Open office" de ce document est disponible sur la partie restreinte du site.

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Evolutions programmées du code

  • Inclure le pilotage du miroir télécommandé qui pilote le positionnement du laser sur la cathode.
  • Ajouter la possibilité de piloter les roues à densité optique (DO) situées devant chaque caméra
  • Ajouter la possibilité d’acquérir en temps réel et de visionner en temps réel les tailles horizontale et verticale du faisceau
  • Ajouter un signal "WARNING" clignotant lorsqu’une portion important des images est saturée
  • Ajouter les positions mu_x et mu_y (centroïdes des faisceaux) dans le fichier d’output "rapport.txt" ainsi qu’à l’écran.
  • Ajouter un VI pour le calcul des émittances transverses horizontale et verticale
  • Ajouter une option "Region Of Interest"

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[1] ce travail a été initié a l’occasion du stage de S. Songkai en 2012

[2] la version 1.0 de l’IHM ne réalise pas un "vrai" temps réel

[3] La version de Labview utilisée est la 8.6.1

[4] Sous Labview, un "programme" est appelé "VI", pour "Virtual Instrument"

[5] ce support est celui présenté aux membres du département accélérateur, le jeudi 25 octobre 2012

[6] on appelle "station optique" l’ensemble permettant d’acquérir des images du profil transverse du faisceau d’électrons. Usuellement, ces "stations optiques" sont constituées d’un écran phosphorescent (YAG ou YAG:Ce), d’un système optique (ex : une lentille achromatique), d’une caméra et d’un PC d’acquisition auquel est relié l’ensemble des caméras

[7] c’est par l’intermédiaire de l’adresse IP que Labview "reconnaît" une caméra

[8] Le grossissement optique des stations est définie et calculé dans les sous-rubriques de la page suivante

[9] La version de Labview utilisée est la 8.6.1

[10] La version de Labview utilisée est la 8.6.1

[11] La version de Labview utilisée est la 8.6.1