Etude et conception d'un circuit à optiques et traitements intégrés pour la vision en contrôle qualité PDF Download
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Author: Delphine Emzivat
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Languages : fr
Pages : 158
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Book Description
Différentes méthodologies reposant sur la notion d'Adéquation Algorithme Architecture ont été développées à ce jour mais en aucun cas, elles ne prennent en compte la notion de capteur. Pourtant, l'accroissement des applications nécessitant des fonctions d'acquisition est important ! D'où l'idée de développer une méthodologie qui serait applicable au capteur intelligent, dispositif qui réunit sur un même et unique support les fonctions d'acquisition d'images et de traitement d'images. L'objet de cette thèse est non seulement d'élaborer un capteur mais surtout de formaliser et de proposer une méthodologie qui fournit, pour un traitement donné et en parfait accord avec les exigences requises par le demandeur, les architectures capteur et traitement. Les premières études bibliographiques ont permis d'appréhender la vision dans le monde industriel. De ces observations, nous avons dressé les caractéristiques du circuit dédié au contrôle qualité en industrie. La méthodologie développée se veut complémentaire des méthodologies déjà existantes. Seuls deux nouveaux paramètres sont pris en compte, à savoir la proposition d'un modèle d'architecture pour le capteur et les spécifications qui vont entraîner une nouvelle formulation de l'algorithme. La validation de la méthodologie est réalisée pour une application d'estimation de mouvement. Les différentes simulations ont été menées via les logiciels ModelSim, Synopsys, Cadence et en utilisant les modèles de composants de la technologie CMOS 0,8 um d'AMS. Le circuit global qui comporte des fonctions d'acquisition et de traitement admet une surface total de 9 mm2. Le temps de calcul pour une valeur test donnée est de 142 ns pour le traitement seul, soit de l'ordre de 200 ns en considérant le temps de transfert et de chargement. On aboutit à un débit de 1200 Hz par ligne image. Une fois les simulations et les différents tests achevés, la conception du circuit global via le CMP peut être envisagé.
Author: Delphine Emzivat
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Languages : fr
Pages : 158
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Book Description
Différentes méthodologies reposant sur la notion d'Adéquation Algorithme Architecture ont été développées à ce jour mais en aucun cas, elles ne prennent en compte la notion de capteur. Pourtant, l'accroissement des applications nécessitant des fonctions d'acquisition est important ! D'où l'idée de développer une méthodologie qui serait applicable au capteur intelligent, dispositif qui réunit sur un même et unique support les fonctions d'acquisition d'images et de traitement d'images. L'objet de cette thèse est non seulement d'élaborer un capteur mais surtout de formaliser et de proposer une méthodologie qui fournit, pour un traitement donné et en parfait accord avec les exigences requises par le demandeur, les architectures capteur et traitement. Les premières études bibliographiques ont permis d'appréhender la vision dans le monde industriel. De ces observations, nous avons dressé les caractéristiques du circuit dédié au contrôle qualité en industrie. La méthodologie développée se veut complémentaire des méthodologies déjà existantes. Seuls deux nouveaux paramètres sont pris en compte, à savoir la proposition d'un modèle d'architecture pour le capteur et les spécifications qui vont entraîner une nouvelle formulation de l'algorithme. La validation de la méthodologie est réalisée pour une application d'estimation de mouvement. Les différentes simulations ont été menées via les logiciels ModelSim, Synopsys, Cadence et en utilisant les modèles de composants de la technologie CMOS 0,8 um d'AMS. Le circuit global qui comporte des fonctions d'acquisition et de traitement admet une surface total de 9 mm2. Le temps de calcul pour une valeur test donnée est de 142 ns pour le traitement seul, soit de l'ordre de 200 ns en considérant le temps de transfert et de chargement. On aboutit à un débit de 1200 Hz par ligne image. Une fois les simulations et les différents tests achevés, la conception du circuit global via le CMP peut être envisagé.
Author: Florent Gardillou
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Languages : fr
Pages : 152
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Book Description
Les avancées majeures des télécommunications optiques ont nécessité l'élaboration de circuits intégrés optiques (ClOs) pour émettre, recevoir, traiter et distribuer l'information. Historiquement, de nombreuses technologies de ClOs ont été développées en parallèle. Cependant, dans le but de réduire les dimensions et les coûts des futurs ClOs, il est nécessaire de pouvoir intégrer plusieurs fonctions élémentaires sur un même substrat Pour cela, nous avons étudié la possibilité de réaliser des structures hybrides sur verre composées d'une couche mince guidante de matériau actif ou passif reporté sur un guide d'ondes de surface réalisé par échange d'ions. Nous nous sommes particulièrement intéressés à la réalisation d'un amplificateur. optique hybride grâce à la mise au point d'une technique de collage par adhésion moléculaire d'un verre silicate contenant des guides d'ondes .et d'un verre phosphate codopé Er3+/Yb3+. Pour cela, nous avons développé un procédé d'échange d'ions T1+/K+ laissant la surface du verre intacte, un procédé de collage à basse température ainsi qu'une technique d'amincissement permettant de réduire l'épaisseur du verre actif à moins de 10μm. Un amplificateur hybride a été réalisé et un coefficient de gain de 3,66 dB/cm a été obtenu, ce qui est comparable aux meilleures performances publiées pour des amplificateurs classiques réalisés par échange d'ions. Un gain net positif a même été démontré dans un autre amplificateur hybride réalisé par un échange d'ions Ag+/Na+ et aminci par rodage/polissage. La réalisation d'autres fonctions en configuration hybride (encapsulation d'un réseau de Bragg, isolateur optique) a ensuite été étudiée.
Author: Sylvie Kerouedan
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Languages : fr
Pages : 131
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LE CONTEXTE DE CETTE THESE EST L'ETUDE DE CIRCUITS INTEGRES OPTOELECTRONIQUES SUR SUBSTRAT SILICIUM INTERFACANT ENTREES OPTIQUES (PHOTODIODES) ET SORTIES OPTIQUES (CRISTAL LIQUIDE FERROELECTRIQUE). POUR VALIDER LES RELATIONS ENTRE LES COMPOSANTS OPTIQUES ET LES FONCTIONS ELECTRONIQUES INTEGREES, DEUX CIRCUITS ONT ETE REALISES. LA PREMIERE REALISATION, UN AIGUILLEUR OPTIQUE A ADRESSAGE INTEGRE MET EN EVIDENCE LA RELATION CIRCUIT INTEGRE ET CLF, EN PARTICULIER ELLE MONTRE LES DIFFICULTES TECHNOLOGIQUES DU DEPOT DE CLF SUR CI. CETTE APPLICATION DE ROUTAGE ELECTRONIQUE ENTRE FIBRES OPTIQUES MONOMODES PERMET D'ENVISAGER L'INTEGRATION SUR UN MEME SUPPORT, LE SILICIUM, DE LA FONCTION D'ADRESSAGE ET DES MIROIRS OPTIQUES. CES MIROIRS ASSURENT LA CREATION DE CHEMINS OPTIQUEMENT TRANSPARENTS ET RECONFIGURABLES ENTRE 2 FIBRES QUELCONQUES. LA DEUXIEME REALISATION, UNE RETINE DE DETECTION DE CONTOURS PERMET D'ILLUSTRER LES PROBLEMES D'INTERCONNEXIONS DANS LES SYSTEMES A BASE DE PIXELS FORTEMENT INTERCONNECTES. ELLE MONTRE EGALEMENT QUE LE CHOIX DE L'ALGORITHME S'AVERE TRES IMPORTANT : SA COMPLEXITE ENTRAINERA UN RAPPORT SURFACE PHOTOSENSIBLE PAR PIXEL/SURFACE TOTALE DU PIXEL PLUS OU MOINS CONVENABLE DANS DES APPLICATIONS DE TRAITEMENTS D'IMAGES. A LA SUITE DE CES REALISATIONS, NOUS CHERCHONS A DONNER QUELQUES PISTES DE REFLEXION POUR REPONDRE A QUELQUES QUESTIONS SUR LES TRAITEMENTS OPTOELECTRONIQUES COMPLEXES : COMMENT PEUT-ON LES IMPLANTER SUR SILICIUM ? QUAND EST-IL PREFERABLE D'EFFECTUER DES OPERATIONS OPTIQUES PLUTOT QUE DES OPERATIONS ELECTRONIQUES ? QUELS SONT LES AVANTAGES DES SYSTEMES D'INTERCONNEXIONS OPTIQUES ?
Author: Matthieu Voiry
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Languages : fr
Pages : 0
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Dans différents domaines industriels, la problématique du diagnostic prend une place importante. Ainsi, le contrôle d'aspect des composants optiques est une étape incontournable pour garantir leurs performances opérationnelles. La méthode conventionnelle de contrôle par un opérateur humain souffre de limitations importantes qui deviennent insurmontables pour certaines optiques hautes performances. Dans ce contexte, cette thèse traite de la conception d'un système automatique capable d'assurer le contrôle d'aspect. Premièrement, une étude des capteurs pouvant être mis en oeuvre par ce système est menée. Afin de satisfaire à des contraintes de temps de contrôle, la solution proposée utilise deux capteurs travaillant à des échelles différentes. Un de ces capteurs est basé sur la microscopie Nomarski ; nous présentons ce capteur ainsi qu'un ensemble de méthodes de traitement de l'image qui permettent, à partir des données fournies par celui-ci, de détecter les défauts et de déterminer la rugosité, de manière robuste et répétable. L'élaboration d'un prototype opérationnel, capable de contrôler des pièces optiques de taille limitée valide ces différentes techniques. Par ailleurs, le diagnostic des composants optiques nécessite une phase de classification. En effet, si les défauts permanents sont détectés, il en est de même pour de nombreux « faux » défauts (poussières, traces de nettoyage. . . ). Ce problème complexe est traité par un réseau de neurones artificiels de type MLP tirant partie d'une description invariante des défauts. Cette description, issue de la transformée de Fourier-Mellin est d'une dimension élevée qui peut poser des problèmes liés au « fléau de la dimension ». Afin de limiter ces effets néfastes, différentes techniques de réduction de dimension (Self Organizing Map, Curvilinear Component Analysis et Curvilinear Distance Analysis) sont étudiées. On montre d'une part que les techniques CCA et CDA sont plus performantes que SOM en termes de qualité de projection, et d'autre part qu'elles permettent d'utiliser des classifieurs de taille plus modeste, à performances égales. Enfin, un réseau de neurones modulaire utilisant des modèles locaux est proposé. Nous développons une nouvelle approche de décomposition des problèmes de classification, fondée sur le concept de dimension intrinsèque. Les groupes de données de dimensionnalité homogène obtenus ont un sens physique et permettent de réduire considérablement la phase d'apprentissage du classifieur tout en améliorant ses performances en généralisation.
Author: Mathieu Rouvière
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Languages : fr
Pages : 170
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Les interconnexions optiques intra-puce constituent une voie alternative pour pallier les limitations des interconnexions métalliques globales dans les prochaines générations de circuits intégrés CMOS. Ce travail porte sur l'étude d'un photodétecteur rapide et sensible intégré en bout d'un guide d'onde SOI (silicium sur isolant) et fonctionnant à 1,3 μm.L'étude des propriétés des matériaux compatibles avec la filière silicium a conduit à sélectionner le germanium pur pour absorber la lumière.Plusieurs configurations optiques et électriques ont été considérées et leurs paramètres essentiels évalués : encombrement, temps de collection des porteurs, capacité, courant d'obscurité, tension de polarisation, etc. Ils sont ensuite utilisés pour évaluer les performances d'un circuit de réception CMOS pour une distribution optique d'un signal d'horloge.Les épitaxies par dépôt chimique en phase vapeur permettent la réalisation de couches de germanium ayant une épaisseur compatible avec une intégration en bout de guide d'onde SOI (~ 300 nm). Les principales caractéristiques de ces couches ont été mesurées : coefficient d'absorption (7500 cm-1 à 1,3 μm), résistivité, mobilité des trous (1300 cm2V-1.s2), durée de vie, etc. ainsi que l'influence des traitements thermiques post-épitaxie.Des photodétecteurs MSM (Métal Semi-conducteur Métal) à éclairement par la surface ont été fabriqués et caractérisés avec des analyses vectorielles RF et des mesures picosecondes. Ces composants ont des fréquences de coupure allants jusqu'à 35 GHz.En parallèle, le dimensionnement de photodétecteurs intégrés a été effectué et l'ensemble des étapes technologiques nécessaires a été défini.
Author: Ingo Faderl
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Languages : fr
Pages : 0
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Author: Régis Hamelin
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Languages : fr
Pages : 121
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Ce travail est consacré à l'étude et à la réalisation d'émetteurs optiques pour des applications opto-hyperfréquences d'une part, et des applications en optique intégrée d'autre part. Tout d'abord, en ce qui concerne le premier aspect, nous étudions la possibilité d'utiliser une diode laser multiélectrodes, en séparant les fonctions d'injection et de modulation du signal optique. Partant d'épitaxies réalisées à Thomson TCS, nous avons réalisé un tel dispositif en filière GaAs et décrivons le procédé technologique que nous avons mis au point. Une amélioration de la fréquence de coupure est observée et nous proposons également une utilisation originale de ces composants en tant que mélangeur hyperfréquence. Nous envisageons d'autre part l'intégration optoélectronique sur un même substrat d'un laser et d'un transistor bigrille utilisé comme mélangeur hyperfréquence. Dans une seconde partie nous étudions la faisabilité d'une intégration photonique d'un laser GaAs et d'un système optique passif constitué par un guide diélectrique. Nous avons utilisé la méthode du faisceau propagé en tant qu'outil de conception du monolithe et nous démontrons ce concept expérimentalement par l'intégration d'un guide plan diélectrique et d'un laser GaAs. A ce propos nous présentons la technique de gravure que nous avons mis au point pour la fabrication des facettes miroirs, ainsi que l'ensemble des opérations technologiques nécessaires à la réalisation du circuit intégré photonique. Les applications visées ici sont les sources optiques de puissance. Nous concluons cette étude par la réalisation de lasers larges contacts sur substrat InP entièrement réalisés à l'IEMN.
Author: Abdelhafid Elouardi
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Languages : fr
Pages : 216
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Book Description
Pour définir une architecture d'un système monpuce dédié à la vision embarquée, le travail de thèse s'est appuyé sur quatre modèles de systèmes de vision différents deux modèles utilisant des rétines qui peuvent assurer certains prétraitements d'images de bas niveau grâce aux opérateurs intégrés dans le même circuit du capteur imageur et deux autres modèles utilisant des capteurs CMOS/APS, des circuits reprogrammables types FPGA et un microporocesseur spécifique. Pour ces modules, une grande partie des traitements est réalisée sur le microprocesseur. Cet ensemble représente alors une plate-forme expérimentale pour l'instrumentation et l'évaluation de procédures de contrôle et de traitement des opérateurs rétiniens. La mise en œuvre de ces familles d'architectures nous a permis d'acquérir un niveau d'expertise dans le domaine de l'évaluation et l'instrumentation des systèmes de vision. Au travers de cette thèse, nous avons évalué plus profondément le système à base de la rétine PARIS1. L'évaluation a pris en compte les aspects suivants la programmabilité, l'évaluation de la puissance de calcul, l'énergie consommée et les problèmes d'embarquabilité. Cette étude a permisde définir une approche A3 (Adéquation, Algorithme, Architecture) pour un système de vision monopuce (System on Chip), doté des caractéristiques d'un système de vision intelligent et reconfigurable. Elle a eu aussi pour objectif de définir un compromis et des critères de sélections architecturales des opérateurs à intégrer sur le capteur en fonction des différents algorithmes à implanter et en prenant en considération les besoins de l'application envisagée : vision pour l'automobile.
Author: Catherine Erbeia
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Languages : fr
Pages : 212
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Book Description
CETTE ETUDE AVAIT POUR BUT DE DEMONTRER LA FAISABILITE D'UN NOUVEAU CAPTEUR DE DEPLACEMENT OPTIQUE INTEGRE INTERFEROMETRIQUE, POUVANT ETRE CONNECTE PAR DES FIBRES OPTIQUES MONOMODES, VOIRE MULTIMODES. LA TECHNOLOGIE MISE EN UVRE AU NIVEAU DU CIRCUIT OPTIQUE UTILISE UNE STRUCTURE MULTICOUCHES EPAISSE, DEVELOPPEE SPECIALEMENT AU LABORATOIRE POUR LA CONNECTIQUE PAR FIBRES. CETTE STRUCTURE PRESENTE L'AVANTAGE D'ETRE INSENSIBLE A L'ETAT DE POLARISATION DE LA LUMIERE S'Y PROPAGEANT. POUR TENIR COMPTE DE LA SPECIFICITE DE CETTE NOUVELLE FILIERE TECHNOLOGIQUE, UNE APPROCHE TOTALEMENT NOUVELLE DU CIRCUIT INTERFEROMETRIQUE INTEGRE A ETE NECESSAIRE. DANS UN PREMIER TEMPS, NOUS AVONS EFFECTUE UNE ETUDE COMPLETE DES COMPOSANTS OPTIQUES DE BASE A INTEGRER DANS LE CIRCUIT, CONDUISANT A LA DEFINITION DES DIFFERENTS NIVEAUX DE MASQUES UTILISES POUR SA REALISATION TECHNOLOGIQUE. LES PROBLEMES DE CONNEXION ENTRE LE CIRCUIT OPTIQUE ET LES FIBRES D'ENTREE ET DE SORTIE SONT AUSSI ETUDIES EN DETAIL. DANS UN SECOND TEMPS, LA CARACTERISATION DES CIRCUITS REALISES NOUS A PERMIS DE DEMONTRER LEUR FAISABILITE, TOUT EN METTANT EN EVIDENCE UN CERTAIN NOMBRE DE PROBLEMES A RESOUDRE POUR AMELIORER LEURS PERFORMANCES. NOUS NOUS SOMMES TOUT PARTICULIEREMENT ATTACHES A LA STABILISATION DE LA REPONSE DU CIRCUIT, ET, A CETTE FIN, DE NOUVEAUX COMPOSANTS INTEGRES FAISANT FONCTION DE FILTRES SPATIAUX ONT ETE DEFINIS. LE PROBLEME DE RETOUR DE LUMIERE (FEEDBACK) VERS LA DIODE LASER EST AUSSI ABORDE, ET DES SOLUTIONS DE MODULES PIGTAILES DIODE-FIBRE SONT PROPOSES. NOUS PRESENTONS ENFIN, UNE VERSION AMELIOREE DU CAPTEUR
Author: Alain Guez
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Languages : fr
Pages : 111
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Book Description
DETERMINATION DU PROFIL D'INDICE D'UN GUIDE PLANAIRE. ON ETUDIE DIFFERENTES METHODES DE MESURE D'INDICE ET ON DEVELOPPE LA METHODE DE MESURE A PARTIR DU SPECTRE DES MODES. REALISATION DE GUIDES PAR ECHANGE IONIQUE DANS LE VERRE. REALISATION D'UN DISPOSITIF INTEGRE MULTIMODE: PREPARATION DE COUCHES EPAISSES, DIFFUSION EN PRESENCE D'UN MASQUE, ETUDE D'UN DIVISEUR DE FAISCEAU
