Лазер ба камер ашиглан хүрээ хэмжигч хийх: 6 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Би одоо ирэх хавар дотоод засал хийхээр төлөвлөж байгаа боловч хуучин байшин худалдаж авсны дараа надад ямар ч байшингийн төлөвлөгөө байхгүй байна. Би захирагч ашиглан хананаас ханыг хооронд нь хэмжиж эхэлсэн боловч энэ нь удаан бөгөөд алдаатай байдаг. Процессыг хөнгөвчлөхийн тулд би холын зайн мэдрэгч худалдаж авах талаар бодож байсан боловч дараа нь лазер, камер ашиглан өөрийн гэсэн хэмжигч бүтээх тухай хуучин нийтлэлийг олсон. Эндээс харахад миний семинарт эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүд байгаа.

Төслийг энэхүү нийтлэлд үндэслэсэн болно:

Ганц ялгаа нь би Raspberry Pi Zero W, LCD, Raspberry Pi Camera модулийг ашиглан хүрээ хэмжигчийг бүтээх болно. Би мөн лазерыг хянахын тулд OpenCV -ийг ашиглах болно.

Таныг технологийн мэдлэгтэй, Python болон командын мөрийг ашиглахад тухтай гэж бодож байна. Энэ төсөлд би Pi -ийг толгойгүй горимд ашиглаж байна.

Эхэлцгээе!

Алхам 1: Материалын жагсаалт

Энэ төслийн хувьд танд хэрэгтэй болно:

• хямд 6мм 5мВт лазер
• 220 Ω эсэргүүцэл
• 2N2222A транзистор эсвэл түүнтэй адилтгах зүйл
• а Raspberry Pi Zero W
• a Raspberry Pi камер v2
• Nokia 5110 LCD дэлгэц эсвэл түүнтэй адилтгах дэлгэц
• зарим холбогч утас, жижиг талхны самбар

Би 3d принтерээ ашиглан туршилтын явцад надад тусалсан jig -ийг хэвлэв. Би мөн 3d принтер ашиглан хүрээ хайгчийн иж бүрэн хашаа барихаар төлөвлөж байна. Үүнгүйгээр та бүрэн хийж болно.

Алхам 2: Лазер ба камерын төхөөрөмж барих

Систем нь камерын линз ба лазер гаралтын хооронд тогтмол зайг тооцдог. Туршилтыг хөнгөвчлөхийн тулд би камер, лазер, лазерын жолоодлогын жижиг хэлхээг суурилуулах боломжтой төхөөрөмжийг хэвлэв.

Камерын бэхэлгээг барихын тулд би камерын модулийн хэмжээсийг ашигласан. Би голчлон дижитал диаметр хэмжигч, нарийвчлалтай хэмжигчийг ашиглан хэмжилт хийсэн. Лазерын хувьд би лазер хөдлөхгүйн тулд бага зэрэг арматуртай 6 мм -ийн нүх гаргав. Жигнүүрийн ард жижиг талхны тавцан засах хангалттай зай үлдээхийг хичээсэн.

Би бүтээхдээ Tinkercad-ийг ашигласан бөгөөд та загварыг эндээс олж болно:

Лазер линзний төв ба камерын линзний хооронд 3.75 см зайтай байдаг.

Алхам 3: Лазер болон LCD жолоодох

Би https://www.algissalys.com/how-to/nokia-5110-lcd-on-raspberry-pi зааврыг дагаж Raspberry Pi Zero ашиглан LCD дэлгэцийг ажиллууллаа. /Boot/config.txt файлыг засахын оронд тушаалын мөрөөр дамжуулан sudo raspi-config ашиглан SPI интерфэйсийг идэвхжүүлж болно.

Би Raspberry Pi Zero -ийг хамгийн сүүлийн үеийн Raspbian Stretch ашиглан толгойгүй горимд ашиглаж байна. Би энэ зааварт зааварчилгаа өгөхгүй, гэхдээ та энэ гарын авлагыг дагаж болно: https://medium.com/@danidudas/install-raspbian-jessie-lite-and-setup-wi-fi-without-access-to- тушаалын мөр эсвэл сүлжээг ашиглан-97f065af722e

Хурц лазер цэг авахын тулд би Pi -ийн 5V төмөр замыг ашиглаж байна. Үүний тулд би транзистор (2N2222a эсвэл түүнтэй тэнцэх) ашиглан лазерыг GPIO ашиглан жолоодох болно. Транзисторын суурь дээрх 220 Ω эсэргүүцэл нь лазераар хангалттай гүйдэл дамжуулах боломжийг олгодог. Би Pi GPIO -ийг удирдахын тулд RPi. GPIO ашиглаж байна. Би транзисторын суурийг GPIO22 зүү (15 -р зүү), ялгаруулагчийг газарт, коллекторыг лазер диодтой холбосон.

Командын мөрөөр дамжуулан sudo raspi-config ашиглан камерын интерфейсийг идэвхжүүлэхээ бүү мартаарай.

Та энэ кодыг ашиглан тохиргоогоо шалгаж болно:

Хэрэв бүх зүйл сайн болсон бол танд dot-j.webp

Кодонд бид камер болон GPIO -г тохируулж, дараа нь лазерыг идэвхжүүлж, зургийг нь авч, лазерыг идэвхгүй болгодог. Би Pi -г толгойгүй горимд ажиллуулж байгаа тул харуулахаасаа өмнө өөрийн Pi -ээс авсан зургуудаа компьютер дээрээ хуулах хэрэгтэй.

Энэ үед таны техник хангамж тохируулагдсан байх ёстой.

Алхам 4: OpenCV ашиглан лазер илрүүлэх

Нэгдүгээрт, бид OpenCV -ийг Pi дээр суулгах хэрэгтэй. Танд үүнийг хийх гурван үндсэн арга бий. Та хуучин багцалсан хувилбарыг apt ашиглан суулгаж болно. Та хүссэн хувилбараа эмхэтгэх боломжтой боловч энэ тохиолдолд суулгах хугацаа 15 цаг хүртэл үргэлжилж болох бөгөөд ихэнх нь бодит эмхэтгэлд зориулагдана. Эсвэл миний сонгосон арга бол та гуравдагч талаас өгсөн Pi Zero-ийн урьдчилан эмхэтгэсэн хувилбарыг ашиглаж болно.

Энэ нь илүү энгийн бөгөөд хурдан учраас би гуравдагч талын багцыг ашигласан. Та энэ нийтлэлээс суулгах алхмуудыг олж болно: https://yoursunny.com/t/2018/install-OpenCV3-PiZero/ Би бусад олон эх сурвалжуудыг туршиж үзсэн боловч тэдний багц шинэчлэгдээгүй байна.

Лазер заагчийг хянахын тулд би https://github.com/bradmontgomery/python-laser-tracker дээрх кодыг шинэчилж USB төхөөрөмжийн оронд Pi камерын модулийг ашигласан. Хэрэв танд Pi камерын модуль байхгүй бөгөөд USB камер ашиглахыг хүсвэл кодыг шууд ашиглах боломжтой.

Та бүрэн кодыг эндээс олж болно:

Энэ кодыг ажиллуулахын тулд та Python багцуудыг суулгах хэрэгтэй болно: дэр ба пикамера (sudo pip3 дэр пикамера суулгах).

Алхам 5: Range Finder -ийн шалгалт тохируулга

Анхны нийтлэлд зохиогч y координатыг бодит зайд хөрвүүлэхэд шаардлагатай параметрүүдийг авахын тулд шалгалт тохируулгын процедурыг боловсруулсан болно. Би зочны өрөөнийхөө ширээг шалгалт тохируулга, хуучирсан хивс болгон ашигласан. 10 см орчим тутамд би x ба y координатуудыг хүснэгтэд тэмдэглэж авлаа: https://docs.google.com/spreadsheets/d/1OTGu09GLAt… Бүх зүйл зөв хийгдсэн эсэхийг шалгахын тулд би алхам тутамд авсан зургуудыг шалгаж үзсэн. лазерыг зөв ажигласан. Хэрэв та ногоон лазер ашиглаж байгаа эсвэл лазераа зөв ажиглаагүй бол програмын өнгө, ханалт, утгын босгыг тохируулах хэрэгтэй болно.

Хэмжлийн үе шат дууссаны дараа параметрүүдийг бодитоор тооцоолох цаг болжээ. Зохиогчийн нэгэн адил би шугаман регрессийг ашигласан; Үнэндээ Google Spreadsheet миний хувьд энэ ажлыг хийсэн. Дараа нь би эдгээр параметрүүдийг дахин ашигласнаар тооцоолсон зайг тооцоолж, бодит зайны дагуу шалгаж үзсэн.

Зайг хэмжихийн тулд параметрүүдийг хүрээ хайгч програмд оруулах цаг болжээ.

Алхам 6: Алсын зайг хэмжих

Кодод: https://gist.github.com/kevinlebrun/e767a46855e5fd501d820e1c5fcc527c Би HEIGHT, GAIN, OFFSET хувьсагчдыг шалгалт тохируулгын хэмжлийн дагуу шинэчилсэн. Би анхны нийтлэл дэх зайн томъёог ашиглан зайг тооцоолж, LCD дэлгэц ашиглан зайг хэвлэв.

Код нь эхлээд камер болон GPIO -г тохируулах бөгөөд дараа нь хэмжилтийг илүү сайн харахын тулд LCD арын гэрлийг асаахыг хүсч байна. LCD оролт нь GPIO14 -т холбогдсон байна. 5 секунд тутамд бид:

1. лазер диодыг идэвхжүүлэх
2. зургийг санах ойд хадгалах
3. лазер диодыг идэвхгүй болгох
4. HSV хүрээний шүүлтүүр ашиглан лазерыг хянах
5. дибаг хийх зорилгоор үүссэн зургийг диск рүү бичнэ үү
6. y координат дээр үндэслэн зайг тооцоолно
7. LCD дэлгэц дээр зайг бичнэ үү.

Гэсэн хэдий ч арга хэмжээ нь миний хэрэглээний хувьд хангалттай нарийвчлалтай, нарийвчлалтай байгаа ч сайжруулах зүйл их байна. Жишээлбэл, лазер цэг нь маш муу чанартай бөгөөд лазер шугам нь үнэхээр төвлөрдөггүй. Илүү сайн чанарын лазерын тусламжтайгаар шалгалт тохируулгын алхамууд илүү нарийвчлалтай байх болно. Камер ч гэсэн миний төхөөрөмж дээр тийм ч сайн байрлаагүй, ёроол руу нь хазайсан.

Би мөн камерыг 90º эргүүлэх замаар хүрээ хайгчийн нарийвчлалыг нэмэгдүүлэх боломжтой бөгөөд камерын дэмждэг нарийвчлалыг нэмэгдүүлэх боломжтой. Одоогийн хэрэгжилтээр бид 0 -ээс 384 пикселийн хязгаарлалттай байгаа тул дээд хязгаарыг одоогийн нарийвчлалаас 4 дахин их болгож 1640 болгож нэмэгдүүлэх боломжтой. Зай нь илүү нарийвчлалтай байх болно.

Хяналтын хувьд би дээр дурдсан нарийвчлалыг сайжруулахын тулд ажиллаж, хүрээ хайгчийн хашлага барих шаардлагатай болно. Хананаас ханыг хэмжихэд хялбар болгохын тулд хашлага нь гүн байх ёстой.

Ерөнхийдөө одоогийн систем надад хангалттай бөгөөд байшингийнхаа төлөвлөгөөг гаргахад хэдэн доллар хэмнэх болно!