ΩΧ: 6 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Ouch είναι ο προσωπικός σας Παντοκατευθυντικός Άχρηστος Βοηθός Καταρράκτη. Καθώς η αναγνώριση προσώπου χτυπά το Zeitgeist, το OUCH σας χτυπάει! Το OUCH δεν ξέρει μόνο πώς μοιάζεις, ξέρει επίσης να είναι πολύ ενοχλητικό! Σε αντίθεση με τον μεγάλο αδελφό, αυτό το μηχάνημα είναι πολύ ορατό και εκπληρώνει μόνο έναν σκοπό: Να κάνει τη ζωή σας λίγο πιο ζοφερή. Μήπως ξεχάσατε ποτέ τα γυαλιά ηλίου σας στο σπίτι και σας εξέπληξε μια φωτεινή αντανάκλαση; Το OUCH σάς επιτρέπει να ξαναζήσετε αυτήν τη στιγμή ξανά και ξανά. Αντανακλώντας το φως από την πιο φωτεινή πηγή φωτός γύρω σας κατευθείαν στο πρόσωπό σας, θα βεβαιωθείτε ότι δεν θα απολαύσετε ούτε μια στιγμή γύρω του.

Προσοχή, διαφορετικά το OUCH μπορεί να είναι το τελευταίο πράγμα που θα δείτε ποτέ!

Το έργο πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο του σεμιναρίου Computational Design and Digital Fabrication στο μεταπτυχιακό πρόγραμμα ITECH.

August Lehrecke | Μαξ Ζορν

Προμήθειες

Ηλεκτρονικά μέρη:

Arduino

• Arduino UNO

  • 2x Reely Mini-Servo S0009
  • 4x φωτοαντιστάσεις
  • 4x 10k αντιστάσεις
  • 2x ποτενσιόμετρα
  • 1x καλώδιο εκτυπωτή USB

Raspberry Pi

• Rasberry Pi 4

  • 1x RaspiCam
  • 4x Reely Mini-Servo S0009
  • 1x PCA9685 16-Channel 12-bit PWM Servo Driver
  • 5v DC εξωτερική τροφοδοσία
  • 1x τροφοδοτικό Rasberry Pi 5.1V - 3Amp (ή εξωτερικό ισοδύναμο)
  • 1x MAKERFACTORY HC-SR05 Ultraschallsensor (MF-6402156)
  • Αντίσταση 1x 470 Ohm
  • Αντίσταση 1x 320 Ohm

Τρισδιάστατα τυπωμένα μέρη:

Τα OUCH έρχονται σε διάφορα σχήματα και μεγέθη. Για αυτήν την έκδοση, χρησιμοποιήσαμε έναν εκτυπωτή 3D για την εκτύπωση προσαρμοσμένων μηχανισμών.

• 4 x Βάση
• 2 x Βάση S
• 1 x Βάση L
• 2 x Βάση Περιστροφής Διπλό
• 1 x Βάση Περιστροφής Μονή
• 1 x Σετ υποστήριξης άξονα S
• 1 x Σετ υποστήριξης άξονα M
• 1 x Σετ υποστήριξης άξονα L
• 1 x Βάση κάμερας
• 1 x Light Mount
• 1 x Βάση καθρέφτη

Προαιρετικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον παρεχόμενο σχεδιασμό του Πύργου, για να ψιλοχτυπήσετε τα εξαρτήματα για:

• 1 x Πύργος (αντί για 4 x Βάση)
• 1 x Βάση S & 1x Βάση Μ (αντί για 2 x Βάση Σ)

Αλλα μέρη:

• Mylar
• 1 x Λαστιχένια ταινία
• 1 x φερμουάρ
• 12 Βίδες με επίπεδη κεφαλή M5 x 160
• 2 Βίδες με επίπεδη κεφαλή M5 x 80

Εργαλεία:

• Τρισδιάστατος εκτυπωτής
• H3.0 Κατσαβίδι
• Πυροβόλο θερμό κόλλα

Βήμα 1: Βήμα 1: Εκτύπωση των ανταλλακτικών

Εάν έχετε πρόσβαση σε έναν εκτυπωτή 3D, μπορείτε να εκτυπώσετε προσαρμοσμένους μηχανισμούς για να στεγάσετε το Servos και να τοποθετήσετε τα τρία κύρια εξαρτήματα.

Για το στοιχείο Face, χρειαζόμαστε:

• 2 x βάσεις
• 1 x Βάση L
• 1 x Περιστρεφόμενη βάση διπλό
• 1 x Σετ υποστήριξης άξονα M
• 1 x Βάση αισθητήρα κάμερας και απόστασης

Το στοιχείο Light απαιτεί:

• 1 x Βάση
• 1 x Βάση S
• 1 x Περιστρεφόμενη βάση διπλό
• 1 x Σετ υποστήριξης άξονα S
• 1 x Light Mount

Τα στοιχεία καθρέφτη αποτελούνται από τα ακόλουθα:

• 1 x Βάση
• 1 x Βάση S
• 1 x Περιστρεφόμενη βάση Μονή
• 1 x Σετ υποστήριξης άξονα L
• Όρος καθρέφτη

Τέλος, μπορείτε επίσης να εκτυπώσετε τον παρεχόμενο πύργο.

Εάν θέλετε να το χρησιμοποιήσετε ως βάση και για τα τρία στοιχεία, θα πρέπει να προσαρμόσετε τα διανυσματικά μαθηματικά στον κώδικα ανάλογα. Επιπλέον, συνδέστε το στοιχείο Face με τη βάση Μ αντί της βάσης L στον πύργο.

Βήμα 2: Βήμα 2: Κάνοντας τον καθρέφτη

Για να φτιάξετε το δικό σας στοιχείο Mirror, κόψτε ένα κυκλικό κομμάτι Mylar και τοποθετήστε το πάνω από το τρισδιάστατο τυπωμένο τμήμα καθρέφτη. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε πρώτα ένα λαστιχάκι για να το στερεώσετε στη θέση του. Η λαστιχένια ταινία πρέπει να ταιριάζει μέσα στην αυλάκωση γύρω από το εξάρτημα. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε μια φερμουάρ για να ασφαλίσετε απαλά τη σύνδεση, μην τη σφίξετε ακόμη πολύ. Τώρα μπορείτε να αρχίσετε να τεντώνετε το Mylar μέχρι να αποκτήσετε μια γυαλιστερή επιφάνεια καθρέφτη. Τέλος, σφίξτε τη φερμουάρ και απολαύστε την αντανάκλαση του όμορφου προσώπου σας!

Βήμα 3: Βήμα 3: Συναρμολόγηση των εξαρτημάτων

Στοιχείο προσώπου

1. Κολλήστε ζεστά τη γροθιά Servo με την αντίστοιχη αποκοπή της περιστρεφόμενης βάσης
2. Κολλήστε τον σύνδεσμο Servo στην αυλάκωση, που βρίσκεται στο κάτω μέρος του τμήματος βάσης
3. Συνδέστε τα δύο βασικά μέρη μαζί, έτσι ώστε το Servo να μπλοκάρει με το βύσμα
4. Χρησιμοποιήστε τη βίδα Servo για να στερεώσετε τη σύνδεση στο Servo
5. Κόψτε ζεστά το δεύτερο τεμάχιο σύνδεσης στην κατάλληλη αυλάκωση, που βρίσκεται στην κορυφή του στηρίγματος άξονα
6. Χρησιμοποιήστε 4 μπουλόνια M5 για να βιδώσετε το στήριγμα άξονα στη περιστρεφόμενη βάση
7. Κόψτε ζεστό το δεύτερο Servo στο στήριγμα
8. Σύρετε την κάμερα στις ακίδες
9. Συνδέστε τον αισθητήρα υπερηχητικής απόστασης στη βάση, είτε με βίδωμα είτε με θερμή κόλλα
10. Συνδέστε τη βάση της κάμερας / αισθητήρα στην υποστήριξη άξονα, το Servo πρέπει πάλι να γλιστρήσει στο τεμάχιο σύνδεσης
11. Χρησιμοποιήστε τη βίδα Servo για να στερεώσετε τη σύνδεση στο Servo
12. Βιδώστε το Raspberry Pi και το σερβο οδηγό σε ένα κομμάτι κόντρα πλακέ (Βεβαιωθείτε ότι η απόσταση ταιριάζει με τις οπές της Βάσης L)
13. Βιδώστε το εξάρτημα Face στις βάσεις, χρησιμοποιώντας μπουλόνια M5

Εξάρτημα καθρέφτη

1. Ακολουθήστε τα βήματα 1 έως 7
2. Συνδέστε τον καθρέφτη στην υποστήριξη άξονα
3. Κολλήστε μια βάση καθρέφτη στο κόντρα πλακέ, έτσι ώστε το στοιχείο Mirror και Face να ευθυγραμμιστούν
4. Βιδώστε το εξάρτημα Mirror στη βάση, χρησιμοποιώντας μπουλόνια M5

Ελαφρύ συστατικό

1. Ακολουθήστε τα βήματα 1 έως 7 από τα παραπάνω
2. Περάστε τους αισθητήρες φωτός μέσω των οπών στερέωσης στο κάτω μέρος του σταυρού σκίασης
3. Συνδέστε το σταυρό σκίασης με το στήριγμα άξονα, το Servo πρέπει πάλι να γλιστρήσει στο τεμάχιο σύνδεσης
4. Χρησιμοποιήστε τη βίδα Servo για να στερεώσετε τη σύνδεση στο Servo
5. Κολλήστε μια βάση σε κόντρα πλακέ, έτσι ώστε το στοιχείο Φωτισμός, Καθρέφτης και Πρόσωπο να ευθυγραμμιστούν και ο Καθρέφτης να βρίσκεται μεταξύ των στοιχείων του Προσώπου και του Φωτός
6. Βιδώστε το εξάρτημα Face στις βάσεις, χρησιμοποιώντας μπουλόνια M5

*Όλα τα εξαρτήματα θα μπορούσαν επίσης να στερεωθούν στον πύργο, ωστόσο λάβετε υπόψη την αυξημένη πολυπλοκότητα κωδικοποίησης και καλωδίωσης και τον χρόνο εκτύπωσης. Εάν θέλετε να χρησιμοποιήσετε τον πύργο, χρησιμοποιήστε το τμήμα Βάσης Μ αντί του εξαρτήματος Βάσης Λ για το Πρόσωπο και βιδώστε τα τμήματα της Βάσης στον πύργο χρησιμοποιώντας τις οπές και τα μπουλόνια Μ5.

Βήμα 4: Βήμα 4: Διαμορφώστε τους πίνακες

Εδώ είναι το διάγραμμα καλωδίωσης για τα τρία εξαρτήματα. Ο ηλιακός ιχνηλάτης λειτουργεί με το δικό του βρόχο στο Arduino και στέλνει τις σερβο θέσεις του στο Rasberry Pi μέσω της σειριακής θύρας USB. Ένας προαιρετικός αισθητήρας απόστασης μπορεί να συνδεθεί στο μπροστινό μέρος της κάμερας/κλίσης piCamera για να δημιουργήσει μια πιο ισχυρή τριγωνοποίηση του στόχου. Εδώ θα τα παρατάξουμε σε ευθεία γραμμή και θα υπολογίσουμε τον μέσο όρο των διανυσμάτων, ώστε να μην απαιτείται.

Τέσσερα servos είναι συνδεδεμένα με το σερβο οδηγό PCA9685, το οποίο τροφοδοτείται από εξωτερικό τροφοδοτικό 5v. Δύο από τα servos ελέγχουν το τηγάνι και γέρνουν για την κάμερα παρακολούθησης προσώπου, ενώ τα υπόλοιπα δύο, ελέγχουν το τηγάνι και γέρνουν για τον καθρέφτη.

Βήμα 5: Ο Κώδικας:

Ο Κώδικας για αυτό το έργο μπορεί να χωριστεί σε δύο μέρη: Ο κώδικας παρακολούθησης φωτός Arduino και ο κώδικας παρακολούθησης/τοποθέτησης καθρέφτη προσώπου python.

Κωδικός Arduino:

Αυτός ο κώδικας είναι μια ελαφρώς τροποποιημένη έκδοση του έργου παρακολούθησης του ήλιου από το geobruce. Είναι μια μεγάλη αναφορά για να μάθετε περισσότερα σχετικά με το στοιχείο ηλιακής παρακολούθησης και περισσότερες λεπτομέρειες μπορείτε να βρείτε σε αυτήν τη σελίδα με οδηγίες. Οι τιμές έντασης φωτός λαμβάνονται από τις 4 αντιστάσεις φωτογραφίας και υπολογίζονται κατά μέσο όρο για να βρεθεί η πιο φωτεινή περιοχή και να προσαρμοστούν ανάλογα τα servos. Στη συνέχεια, γράφουμε τις τιμές γωνίας σερβο στη σειριακή θύρα.

Κωδικός Python:

Αυτός ο κωδικός ενσωματώνει ανοιχτό βιογραφικό σημείωμα για να δημιουργήσει έναν μηχανισμό κλίσης του τηγάνι παρακολούθησης προσώπου, καθώς και οδηγεί τα servos για τον καθρέφτη. Θα πρέπει να περάσετε από κάποια βήματα για να κάνετε λήψη ανοικτού βιογραφικού στο Raspberry pi. Υπάρχουν πολλοί πόροι για αυτό, αλλά μου αρέσει πολύ αυτό του pyimagesearch. Ολόκληρη η διαδικασία αυτής της διαδικασίας μπορεί να βρεθεί εδώ. Σημείωση: Έχουμε κατεβάσει τις ανοιχτές βιβλιοθήκες βιογραφικού σε ένα εικονικό περιβάλλον στο οποίο τρέχουμε όλο τον κώδικα, αν αποφασίσετε να το κάνετε αυτό, βεβαιωθείτε ότι έχετε κατεβάσει όλες τις εξαρτήσεις στο εικονικό περιβάλλον στο οποίο εκτελείτε το πρόγραμμα και όχι το ίδιο το Pi.

Αφού κατεβάσετε το ανοικτό βιογραφικό, αυτός ο κωδικός θα απαιτήσει επίσης κάποιες περισσότερες εξαρτήσεις (εγκατεστημένες στο συγκεκριμένο περιβάλλον που εκτελείτε) για να εκτελεστεί:

• Adafruit ServoKit: Μια πλήρη σελίδα σχετικά με τη διαδικασία λήψης στο raspberry Pi μπορείτε να βρείτε εδώ.
• imutils
• μουδιασμένος
• gpiozero (εάν χρησιμοποιείτε αισθητήρα απόστασης)

Για την παρακολούθηση προσώπου, το σενάριο απαιτεί ένα όρισμα (--faces) το οποίο είναι ένα αρχείο.xml που χρησιμοποιεί το openCv για την εύρεση προσώπων. Θα πρέπει να βάλετε αυτό το αρχείο στον ίδιο κατάλογο με το σενάριο python. Το παρέχω στις λήψεις και μπορεί επίσης να βρεθεί εδώ.

Βήμα 6: Εκτέλεση του κώδικα

Μόλις κατεβάσετε όλο τον κώδικα στον ίδιο κατάλογο και ρυθμίσετε το εικονικό σας περιβάλλον με ανοιχτό βιογραφικό, είστε έτοιμοι να τον εκτελέσετε.

1. Ανοίξτε τη γραμμή εντολών στο pi σας
2. Πληκτρολογήστε βιογραφικό workon (ή όποιο όνομα επιλέξατε για το εικονικό σας περιβάλλον)
3. Αλλάξτε τον κατάλογο όπου έχετε αποθηκεύσει τα αρχεία σας (cd (διαδρομή προς αρχεία))
4. Η τελευταία γραμμή εκτελεί το πρόγραμμα και εξειδικεύει το αρχείο καταρράκτη haar. (python Face3.py --faces haarcascade_frontalface_default.xml)

Όταν το εκτελέσετε θα πρέπει να δείτε μια ροή βίντεο από το picam να εμφανίζεται στην οθόνη και η γραμμή εντολών θα αρχίσει να εκτυπώνει τις τιμές σερβο και από τις έξι σερβο.

Και τελειώσατε! Ανάλογα με την ποιότητα των servos που έχετε, μπορεί να θέλετε να τα βαθμονομήσετε το καθένα ειδικά για να βελτιώσετε την ακρίβεια του συστήματός σας. Καταλήξαμε να τροποποιήσουμε όλα τα εύρη PWM για να λειτουργήσουν σωστά.