Μέρος 1. ThinkBioT Αυτόνομος Βιοακουστικός αισθητήρας Υλικό κατασκευής: 13 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Στόχος του ThinkBioT είναι να παράσχει ένα πλαίσιο λογισμικού και υλικού, σχεδιασμένο ως τεχνολογικό σκελετό για την υποστήριξη περαιτέρω έρευνας, με τη διαχείριση των λεπτομερειών των εργασιών συλλογής δεδομένων, προεπεξεργασίας, μετάδοσης δεδομένων και οπτικοποίησης, επιτρέποντας στους ερευνητές να επικεντρωθούν στις αντίστοιχες επιχειρήσεις ταξινόμησης και βιοακουστικής μετρικής συλλογής Το

Αυτό το πρωτότυπο είναι ακόμα σε εξέλιξη και ως εκ τούτου θα συνιστούσα να περιμένετε μέχρι να ολοκληρωθούν όλα τα μαθήματα της σειράς ThinkBioT.:) Για ενημερωμένα νέα παρακολουθήστε το ThinkBioT Github στη διεύθυνση

Βήμα 1: Συλλέξτε εξαρτήματα

Συλλέξτε τα στοιχεία που αναφέρονται στο αρχείο Bill Of Materials (επισυνάπτεται). Τα βασικά ηλεκτρονικά εξαρτήματα παρατίθενται με τις αντίστοιχες επωνυμίες τους και δεν είναι εναλλάξιμα, τα υπόλοιπα συμπεριλαμβανομένης της θήκης μπορούν να αντικατασταθούν από τα γενικά ισοδύναμα.

Βήμα 2: Συλλέξτε τα απαιτούμενα εργαλεία

Για να φτιάξετε αυτό το πρωτότυπο, βεβαιωθείτε ότι έχετε τουλάχιστον τα ακόλουθα εργαλεία.

• Δραπανοκατσάβιδο με πριόνι 24mm και μεγάλο πλαστικό κατάλληλο σετ κομματιών
• #1 Κατσαβίδι κεφαλής Phillips
• Πλευρικά κοπτικά (ή κοφτερά ψαλίδια)
• Μικρές πένσες (μύτη βελόνας ή στάνταρ)
• Γυαλιά ασφαλείας

Λάβετε υπόψη: Οι πένσες είναι προαιρετικές και απαιτούνται μόνο για χρήστες που δυσκολεύονται να χειριστούν τα μικρά εξαρτήματα

Βήμα 3: Προετοιμάστε το περίβλημα

Φορώντας προστατευτικά γυαλιά, ανοίξτε τρύπες για τους συνδετήρες στο περίβλημα.

Θα χρειαστείτε 3 τρύπες

1. Αδιάβροχος σύνδεσμος βάσης USB - χρησιμοποιήστε πριόνι οπής ή βηματικό τρυπάνι.
2. Περίβλημα μικροφώνου - χρησιμοποιήστε μεγάλο τρυπάνι
3. SMA διέλευση σύνδεσης (M-M)

Εάν χρησιμοποιείτε τη θήκη Evolution 3525, σας συνιστούμε να τρυπήσετε στην επίπεδη επιφάνεια στην αντίθετη πλευρά του περιβλήματος. Ωστόσο, εξαρτάται πραγματικά από το πώς σκοπεύετε να τοποθετήσετε τη μονάδα, απλώς βεβαιωθείτε ότι οι υποδοχές βρίσκονται κάτω από τη μονάδα για προστασία από την άμεση βροχή.

Μόλις τρυπηθείτε, μπορείτε να τοποθετήσετε το μικρόφωνο στη βάση και να συνδέσετε το καλώδιο SMA και το καλώδιο επιδιόρθωσης USB (παρέχεται με Voltaic V44).

Βήμα 4: Εγκαταστήστε το Stretch στο Raspberry Pi 3

Πριν τοποθετηθεί στο πρωτότυπο, το Raspberry Pi 3 πρέπει να διαμορφωθεί και να έχει εγκατεστημένο ένα λειτουργικό σύστημα. Στους υπολογιστές Raspberry Pi ενός πίνακα, το λειτουργικό σύστημα αποθηκεύεται σε αφαιρούμενη κάρτα SD.

Χρησιμοποίησα Samsung Micro SD EVO+ 128GB.

Για να εγκαταστήσετε το Stretch στην κάρτα SD σας.

1. Κατεβάστε το Raspbian Stretch από το Raspbian Stretch. Λάβετε υπόψη: Το ThinkBioT χρησιμοποιεί το Stretch καθώς τα μοντέλα Coral Edgetpu δοκιμάζονται προς το παρόν μόνο μέχρι την έκδοση 1.13.0 του TensorFlow, η οποία δεν δοκιμάστηκε στο Debian Buster.
2. Βεβαιωθείτε ότι η κάρτα SD σας έχει διαμορφωθεί ως Fat32 σύμφωνα με αυτόν τον οδηγό.
3. Ακολουθήστε ένα από τα παρακάτω μαθήματα (ανάλογα με τον τύπο του λειτουργικού σας συστήματος) για να γράψετε την εικόνα Stretch στην κάρτα SD σας. Windows, Mac OS ή Linux
4. Προαιρετικά, συνδέστε τη θύρα βατόμουρου HMDI σε μια οθόνη σε αυτό το σημείο.

5. Τοποθετήστε την κάρτα SD στην υποδοχή του raspberry Pi και συνδέστε την στην τροφοδοσία. Αρχικά, θα συνιστούσαμε τη χρήση ενός επίσημου τροφοδοτικού Raspberry για να διασφαλίσετε ότι δεν εμφανίζονται προειδοποιήσεις υπό τροφοδοσία κατά την εγκατάσταση του λογισμικού.

Παρακαλώ σημειώστε: έχω επιλέξει την πλήρη έκδοση του Stretch) σε αντίθεση με την έκδοση 'Lite' καθώς η αρχική ασύρματη σύνδεση είναι ευκολότερη στη ρύθμιση με μια γραφική διεπαφή. Οι πρόσθετες λειτουργίες απενεργοποιούνται από δέσμες ενεργειών ThinkBiot όταν η συσκευή βρίσκεται σε λειτουργία πεδίου, οπότε το GUI δεν θα απαιτεί μεγαλύτερη επιβάρυνση ισχύος στο πεδίο.

Βήμα 5: Συνδεθείτε στο τοπικό σας δίκτυο WIFI μέσω SSH

Για να ρυθμίσετε το πρωτότυπο θα πρέπει να μπορείτε να συνδεθείτε στο Raspberry Pi για να ανταλλάξετε εντολές και να δείτε δεδομένα ρύθμισης. Αρχικά μπορεί να είναι πιο εύκολο να χρησιμοποιήσετε τη γραφική διεπαφή επιφάνειας εργασίας μέχρι να συνδέσετε το SSH. Θα συνιστούσαμε μετά την αρχική ρύθμιση να συνδεθείτε μέσω ενός τερματικού SSH απευθείας στη γραμμή εντολών, όπως περιγράφεται στο τέλος του σεμιναρίου.

1. Ακολουθήστε το σεμινάριο εδώ για να συνδεθείτε στο Raspberry Pi
2. Συνιστάται επίσης να εγκαταστήσετε το Winscp εάν είστε χρήστης του wndows, όπως είναι πολύ

Σημειώσεις: Ανάλογα με την αξιοπιστία του Wifi σας, θεωρήσαμε απαραίτητη τη σύνδεση μέσω των hotspots των κινητών μας τηλεφώνων. Με τη ρύθμιση αυτού, θα μπορείτε επίσης να επικοινωνείτε με τη μονάδα σας στο πεδίο όπου δεν υπάρχει εξωτερικό WiFi. Πρέπει όμως να προσέξετε να μην ξεπεράσετε τα όρια δεδομένων σας!

Βήμα 6: Εγκαταστήστε το Witty Pi 2

Ο πνευματώδης πίνακας Pi χρησιμοποιείται για τη διατήρηση του χρόνου συστήματος όταν το Raspberry Pi τροφοδοτείται και για ενεργοποίηση και απενεργοποίηση κατά τη διάρκεια του κύκλου λειτουργίας ThinkBioT.

1. Αρχικά ανοίξτε ένα τερματικό μέσω της σύνδεσής σας SSH ή τοπικά στην επιλογή Desktop, για πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο ανοίγματος και χρήσης της συνεδρίας τερματικού κάντε κλικ εδώ.
2. Ακολουθήστε τη ρύθμιση στην τεκμηρίωση πνευματώδους Pi.
3. Σημείωση: όταν σας ζητηθεί "Κατάργηση πακέτου fake-hwclock και απενεργοποίηση ntpd daemon; (συνιστάται) [y/n]" απαντήστε y. Όταν ρωτήθηκε "Θέλετε να εγκαταστήσετε το Qt 5 για GUI που εκτελείται; [y/n]" απάντηση n
4. Μόλις εγκατασταθεί το υλικολογισμικό, αφαιρέστε το Raspberry Pi από την πηγή τροφοδοσίας και τοποθετήστε την πλακέτα στο Raspberry Pi χωρίς να χρησιμοποιήσετε ακόμη τις βίδες.
5. Συνδέστε το Raspberry Pi backinto power και χρησιμοποιώντας τις οδηγίες στην τεκμηρίωση Wittty Pi συγχρονίστε την ώρα και κλείστε το Raspberry Pi. Για να κλείσετε και να ξεκινήσετε, μπορείτε απλώς να πατήσετε το πνευματώδες κουμπί Pi από τώρα.

Βήμα 7: Τοποθέτηση εξαρτημάτων συστήματος σε θήκη εσωτερικής υποστήριξης

Χρησιμοποίησα μια φθηνή ακρυλική θήκη Raspberry Pi για να τοποθετήσω τα βασικά στοιχεία του συστήματος μας, μπορείτε να αλλάξετε τη σειρά και το στυλ τοποθέτησης. Χρησιμοποίησα βάσεις στερέωσης 2,5Μ μεταξύ κάθε στρώματος για να επιτρέψω τη ροή του αέρα και χρησιμοποίησα τις εσωτερικές οπές για να τοποθετήσω τα εξαρτήματα.

1. Τοποθέτηση του βατόμουρου Pi (και προσαρτημένου Witty Pi): Χρησιμοποιώντας τις βίδες και τις βάσεις που παρέχονται με το Witty Pi τοποθετήστε το σε μία από τις πλάκες βάσης
2. Τοποθέτηση του κοραλλιού Google: Χρησιμοποιώντας τα 2 x συγκολλητικά στηρίγματα καλωδίων, τοποθετήστε το Coral στη βάση πλάκας μέσω συνδέσμων καλωδίων σύμφωνα με τις παραπάνω εικόνες
3. Τοποθέτηση του RockBlock: Χρησιμοποιήστε προσεκτικά μία θέση στήριξης στην οπή τοποθέτησης της πλακέτας κυκλώματος και μια τρύπα στην πλάκα βάσης και, στη συνέχεια, προσθέστε μια κολλητική βάση στήριξης καλωδίου κάτω από τη μονάδα και μια γραβάτα καλωδίου για να σταματήσετε τη μονάδα να κινείται. ΜΗΝ σφίξετε υπερβολικά τη γραβάτα του καλωδίου καθώς μπορεί να προκαλέσετε ζημιά στο Rockblock. Βεβαιωθείτε ότι έχετε επιλέξει μια βάση στήριξης παρόμοιου ύψους με το Rockblock που στηρίζεται στη βάση σύνδεσης καλωδίου.
4. Συνιστούμε να συνδέσετε το καλώδιο RockBlock σε αυτό το σημείο, καθώς μπορεί να είναι αμήχανο όταν η μονάδα συναρμολογηθεί.
5. Κόψτε κάθε πλεόνασμα μήκους γραβάτας καλωδίου με τους πλευρικούς κόφτες σας φορώντας τα γυαλιά ασφαλείας σας.
6. Συνδέστε τα μεμονωμένα στρώματα θήκης μαζί με τους στύλους στερέωσης, μπορεί να χρειαστείτε πένσα σε αυτό το σημείο ανάλογα με το μέγεθος των χεριών σας.
7. Εφαρμόστε κολλητικό άγκιστρο στο επίπεδο βάσης της ολοκληρωμένης πλέον θήκης εξαρτημάτων.
8. ΜΗΝ συνδέσετε το RockBlock και το Google Coral σε αυτό το σημείο.

Βήμα 8: Εγκαταστήστε το TensorFlow Lite

1. Ανοίξτε ένα νέο παράθυρο τερματικού, είτε στο Raspberry Pi Desktop είτε μέσω σύνδεσης SSH και εισαγάγετε τις ακόλουθες εντολές γραμμή προς γραμμή για να διασφαλίσετε ότι η εγκατάσταση Stretch είναι ενημερωμένη. Η πρώτη γραμμή συλλέγει τις ενημερώσεις, η δεύτερη γραμμή εγκαθιστά τις ενημερώσεις και η τρίτη επανεκκινεί το βατόμουρο Pi για επανεκκίνηση με τα νέα αρχεία.

sudo apt-get updatesudo apt-get upgrade sudo επανεκκίνηση

2. Τώρα για να εγκαταστήσετε το TensorFlow Lite 1.13.0 πληκτρολογήστε τις ακόλουθες εντολές γραμμή προς γραμμή. Αυτό που συμβαίνει σε αυτό το απόσπασμα κώδικα είναι ότι οι απαιτήσεις για το TensorFlow Lite είναι εγκατεστημένες και, στη συνέχεια, όλες οι προηγούμενες εκδόσεις απεγκαθίστανται εάν υπάρχουν (για να αποφευχθούν διενέξεις) και ένα προ-μεταγλωττισμένο δυαδικό του TensorFlow Lite κατεβάζεται από το αποθετήριο μου και εγκαθίσταται.

ΠΑΡΑΚΑΛΩ ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Καθώς ορισμένα από αυτά είναι αρκετά μεγάλα αρχεία, μπορεί να χρειαστεί λίγος χρόνος για την εγκατάσταση και απαιτεί σταθερή σύνδεση στο διαδίκτυο και καλή παροχή ρεύματος. Διαπίστωσα ότι η αυστραλιανή ευρυζωνική σύνδεσή μου προκάλεσε σφάλματα στη διαδικασία, οπότε έπρεπε να χρησιμοποιήσω μια σύνδεση 4G μέσω του κινητού μου hotspot που λειτούργησε τέλεια.

sudo apt-get install -y libhdf5-dev libc-ares-dev libeigen3-devsudo pip3 install keras_applications == 1.0.7 --no-deps sudo pip3 install keras_preprocessing == 1.0.9-no-deps sudo pip3 install h5py = = 2.9.0 sudo apt-get install -y openmpi-bin libopenmpi-dev sudo apt-get install -y libatlas-base-dev pip3 install -U-user-six-wheel mock sudo pip3 απεγκατάσταση tensorflow wget https:// github. com/mefitzgerald/Tensorflow-bin/raw/master/tensorflow-1.13.1-cp35-cp35m-linux_armv7l.whl sudo pip3 install tensorflow-1.13.1-cp35-cp35m-linux_armv7l.whl

3. Δοκιμάστε την εγκατάστασή σας με το ακόλουθο σενάριο παρακάτω, απλά πληκτρολογήστε python3 (στο τερματικό) για να ξεκινήσετε μια προτροπή python (υποδεικνύεται από το >>>). Στη συνέχεια, εισάγετε το TensorFlow (ώστε να μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τις μεθόδους του) και χρησιμοποιείτε τη μέθοδο έκδοσης με την οποία επιστρέφει τον αριθμό έκδοσης εάν η εγκατάστασή σας ήταν επιτυχής, στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε την έξοδο () για να κλείσετε την προτροπή python.

python3

>> εισαγωγή tensorflow >>> tensorflow._ έκδοση_ 1.13.0 >>> έξοδος ()

Βήμα 9: Εγκαταστήστε το Google Coral Edge TPU

Το κοράλλι Google θα χρησιμοποιηθεί για συμπεράσματα κατά τη διάρκεια των εργασιών ταξινόμησης και πρέπει να ρυθμιστεί με το δικό του υλικολογισμικό. Παρόμοια με τη ρύθμιση Tensorflow, αυτό απαιτεί σταθερό περιβάλλον λήψης, οπότε αναπαράγετε τη σύνδεση δικτύου σας από το προηγούμενο βήμα.

1. Μην συνδέσετε ακόμα το USB Coral του Google, ανοίξτε ένα τερματικό (είτε τοπικά στην επιφάνεια εργασίας raspberry Pi είτε μέσω SSH).
2. Ακολουθήστε το σεμινάριο στη διεύθυνση https://coral.withgoogle.com/docs/accelerator/get-started/#set-up-on-linux-or-raspberry-pi για να εγκαταστήσετε και να δοκιμάσετε το υλικολογισμικό Google Coral.

Βήμα 10: Εγκαταστήστε το ThinkBioT

1. Ανοίξτε παράθυρα τερματικού είτε τοπικά στην επιφάνεια εργασίας του Raspberry Pi είτε μέσω SSH.

2. Εισαγάγετε την ακόλουθη γραμμή κώδικα για λήψη του σεναρίου εγκατάστασης ThinkBioT.

sudo wget -O installThinkBioT.sh https://github.com/mefitzgerald/ThinkBioT/raw/master/installThinkBioT.sh"

3. Τώρα εισάγετε τον παρακάτω κωδικό για να ξεκινήσετε την εγκατάσταση.

sudo sh installThinkBioT.sh

4. Μόλις ολοκληρωθεί η εγκατάσταση, εισαγάγετε τα ακόλουθα για να επανεκκινήσετε με ασφάλεια το Raspberry Pi

sudo επανεκκίνηση

5. Τώρα όταν συνδέεστε στο raspberry Pi θα πρέπει να έχετε ένα νέο αρχείο στο αρχικό μενού, το οποίο είναι η βάση δεδομένων σας που ονομάζεται tbt_database και 2 νέοι κατάλογοι, ο κατάλογος ThinkBioT που περιέχει όλα τα σενάρια ThinkBioT και ο κατάλογος pyrockblock που περιέχει τη βιβλιοθήκη rockblock Το

Βήμα 11: Πλήρης κατασκευή

Τώρα βρισκόμαστε στη φάση ολοκλήρωσης του υλικού, η πραγματική φυσική διάταξη της συσκευής σας εξαρτάται από το περίβλημα σας, ωστόσο ένας απλός τρόπος ολοκλήρωσης του έργου είναι παρακάτω.

1. Χρησιμοποιώντας αυτοκόλλητο άγκιστρο και βρόχο καλύψτε την τράπεζα τροφοδοσίας και τη βάση του περιβλήματος raspberry pi σας. Για να διασφαλίσω ότι ευθυγραμμίζεται, βρήκα ότι είναι καλύτερο να τοποθετήσω τόσο το άγκιστρο όσο και το βρόχο στην επιφάνεια (έτσι ένα κολλητικό στρώμα είναι συνδεδεμένο στη μπαταρία για παράδειγμα και τα στρώματα γάντζου και βρόχου πιέζονται μεταξύ τους με το τελικό συγκολλητικό στρώμα γυμνό) τότε πιέστε ολόκληρη την παρτίδα στην εσωτερική επιφάνεια της θήκης.
2. Τώρα θα πρέπει να έχετε την περίπτωση με το βατόμουρο pi, το RockBlock και το Google Coral και το power bank που είναι προσαρτημένο στο περίβλημα ThinkBioT. Τώρα απλά κόψτε το άγκιστρο και επαναλάβετε τη δράση για το SoundBlaster Play 3 !.
3. Τακτοποιημένα καλώδια, χρησιμοποίησα επιπλέον συγκολλητικές βάσεις καλωδίων, ώστε να μπορώ να συνδυάσω τα καλώδια τακτοποιημένα με δεσμούς καλωδίων.
4. Δεν συνδέετε την μπαταρία στην έξυπνη πρίζα Pi.
5. Συνδέστε προσεκτικά το καλώδιο SMA στον σύνδεσμο SMA στο κλείδωμα βράχου.
6. Συνδέστε το μικρόφωνο primo στο SoundBlaster Play 3!
7. Μπορείτε επίσης να συνδέσετε το Rockblock σε βατόμουρο Pi, αλλά είναι ευκολότερο να το κρατήσετε απενεργοποιημένο μέχρι να εξοικειωθείτε με τη λειτουργία του συστήματος.

Βήμα 12: Αδιάβροχος ο βιοακουστικός αισθητήρας σας

Ανάλογα με το πού σκοπεύετε να χρησιμοποιήσετε τη συσκευή σας, μπορεί να χρειαστείτε στεγανοποίηση.

Έχω συνηθίσει να σφραγίζω γύρω από τις θύρες του περιβλήματος και τον σύνδεσμο στο ηλιακό πάνελ, όπως φαίνεται στην εικόνα, αλλά μπορεί να βρείτε εξίσου καλά έργα στεγανοποίησης/πυριτίου πυριτίου ή θαλάσσιου βαθμού. Επιλέγω κόλλα πυριτίου με δυνατότητα μούχλας καθώς δεν ήθελα να μπει κανένας στις αρθρώσεις και να προκαλέσει ενδεχομένως ανοιχτά κυκλώματα.

Βήμα 13: Χρησιμοποιήστε τον βιοακουστικό σας αισθητήρα

Τώρα έχετε ολοκληρώσει την κατασκευή υλικού του λογισμικού και η χρήση καλύπτεται στα ακόλουθα σεμινάρια.

Μέρος 2. Μοντέλα Tensorflow Lite Edge για ThinkBioT

www.instructables.com/id/ThinkBioT-Model-With-Google-AutoML/

Μέρος 3. Λειτουργία ThinkBioT

tbc