OUCH: 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Ouch là Người trợ giúp Đục thủy tinh thể vô dụng đa hướng của cá nhân bạn. Khi nhận dạng khuôn mặt chạm vào Zeitgeist, OUCH sẽ đánh bạn! OUCH không chỉ biết bạn trông như thế nào, nó còn biết làm thế nào để rất khó chịu! Không giống như người anh lớn, chiếc máy này rất dễ nhìn và chỉ đáp ứng một mục đích: Làm cho cuộc sống của bạn trở nên tồi tệ hơn một chút. Bạn đã bao giờ để quên kính râm ở nhà và cảm thấy ngạc nhiên bởi một hình ảnh phản chiếu sáng? OUCH cho phép bạn hồi tưởng lại khoảnh khắc này nhiều lần. Bằng cách phản chiếu ánh sáng từ nguồn sáng xung quanh thẳng vào mặt bạn, nó sẽ đảm bảo rằng bạn sẽ không tận hưởng được một khoảnh khắc nào xung quanh nó.

Hãy coi chừng, nếu không OUCH có thể là thứ cuối cùng bạn sẽ thấy!

Dự án được thực hiện như một phần của hội thảo Thiết kế Tính toán và Chế tạo Kỹ thuật số trong chương trình thạc sĩ ITECH.

Tháng Tám Lehrecke | Max Zorn

Quân nhu

Phần điện tử:

Arduino

• Arduino UNO

  • 2x Reely Mini-Servo S0009
  • Điện trở quang 4x
  • Điện trở 4x 10k
  • Chiết áp 2x
  • 1x cáp máy in USB

Raspberry Pi

• Rasberry Pi 4

  • 1x RaspiCam
  • 4x Reely Mini-Servo S0009
  • 1x PCA9685 Trình điều khiển Servo PWM 16 kênh 12 bit
  • Nguồn điện bên ngoài 5v DC
  • 1x Rasberry Pi 5.1V - Nguồn điện 3Amp (hoặc nguồn tương đương bên ngoài)
  • 1x MAKERFACTORY HC-SR05 Ultraschallsensor (MF-6402156)
  • Điện trở 1x 470 Ohm
  • Điện trở 1x 320 Ohm

Bộ phận in 3D:

OUCH có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau. Đối với phiên bản này, chúng tôi đã sử dụng máy in 3D để in các cơ chế tùy chỉnh.

• 4 x Chân đế
• 2 x Cơ sở S
• 1 x Cơ sở L
• 2 x Đế xoay Đôi
• 1 x Cơ sở xoay đơn
• 1 x Bộ hỗ trợ trục S
• 1 x Bộ hỗ trợ trục M
• 1 x Bộ hỗ trợ trục L
• 1 x Camera Mount
• 1 x Gắn đèn
• 1 x Gương gắn

Theo tùy chọn, bạn có thể sử dụng thiết kế Tháp được cung cấp, để thay đổi các thành phần để:

• 1 x Tháp (thay vì 4 x Chân đế)
• 1 x Cơ sở S & 1x Cơ sở M (thay vì 2 x Cơ sở S)

Những khu vực khác:

• Mylar
• 1 x dây cao su
• 1 x cà vạt Zip
• 12 Vít đầu phẳng M5 x 160
• 2 Vít đầu phẳng M5 x 80

Công cụ:

• máy in 3D
• Tuốc nơ vít H3.0
• Súng bắn keo nóng

Bước 1: Bước 1: In các bộ phận

Nếu bạn có quyền truy cập vào máy in 3D, bạn có thể in các cơ chế tùy chỉnh để chứa Servos và gắn ba thành phần chính.

Đối với thành phần Khuôn mặt, chúng ta cần:

• 2 x giá đỡ
• 1 x Cơ sở L
• 1 x Đế xoay Đôi
• 1 x Bộ hỗ trợ trục M
• 1 x Máy ảnh & Giá đỡ Cảm biến Khoảng cách

Thành phần Ánh sáng yêu cầu:

• 1 x Chân đế
• 1 x Cơ sở S
• 1 x Đế xoay Đôi
• 1 x Bộ hỗ trợ trục S
• 1 x Gắn đèn

Các thành phần Mirror bao gồm những điều sau:

• 1 x Chân đế
• 1 x Cơ sở S
• 1 x Đế xoay Đơn
• 1 x Bộ hỗ trợ trục L
• Gương gắn

Cuối cùng, bạn cũng có thể in tháp được cung cấp.

Nếu bạn muốn sử dụng nó làm cơ sở cho cả ba thành phần, bạn sẽ phải điều chỉnh toán vectơ trong mã cho phù hợp. Hơn nữa, kết nối thành phần Mặt với Cơ sở M thay vì Cơ sở L với tháp.

Bước 2: Bước 2: Làm gương

Để tạo thành phần Gương của riêng bạn, hãy cắt một miếng Mylar hình tròn và đặt nó lên trên phần gương được in 3d. Sau đó, đầu tiên bạn dùng dây chun để cố định lại. Dây cao su phải nằm gọn bên trong rãnh xung quanh linh kiện. Sau đó dùng dây buộc zip nhẹ nhàng để cố định phần kết nối, không nên thắt quá chặt. Bây giờ bạn có thể bắt đầu kéo căng Mylar cho đến khi bạn có được bề mặt sáng bóng như gương. Cuối cùng, thắt chặt dây buộc và tận hưởng sự phản chiếu của khuôn mặt xinh đẹp của bạn!

Bước 3: Bước 3: Lắp ráp các thành phần

Thành phần khuôn mặt

1. Keo nóng Servo nắm tay trong phần cắt ra của đế xoay
2. Dán đầu nối Servo vào rãnh, nằm ở dưới cùng của phần cơ sở
3. Đặt hai phần cơ sở lại với nhau, sao cho Servo khóa với đầu nối
4. Sử dụng vít của Servo để cố định đầu nối vào Servo
5. Keo nóng phần đầu nối thứ hai vào rãnh tương ứng, nằm ở trên cùng của giá đỡ trục
6. Sử dụng 4 bu lông M5 để vặn giá đỡ trục vào đế xoay
7. Keo nóng Servo thứ hai vào ngàm
8. Trượt máy ảnh trên các chốt
9. Gắn cảm biến khoảng cách siêu âm vào ngàm, bằng cách vặn vít hoặc dán nóng
10. Kết nối máy ảnh / giá đỡ cảm biến với giá đỡ trục, Servo lại phải trượt vào phần đầu nối
11. Sử dụng vít của Servo để cố định đầu nối vào Servo
12. Vặn Raspberry Pi và trình điều khiển servo vào một miếng ván ép (Đảm bảo khoảng cách khớp với các lỗ của Đế L)
13. Vặn bộ phận Mặt vào giá đỡ, sử dụng bu lông M5

Thành phần gương

1. Làm theo các bước từ 1 đến 7
2. Kết nối Gương với giá đỡ trục
3. Dán giá đỡ gương vào ván ép để thành phần Gương và Mặt được căn chỉnh
4. Vặn bộ phận Gương vào giá đỡ, sử dụng bu lông M5

Thành phần ánh sáng

1. Làm theo các bước từ 1 đến 7 từ bên trên
2. Luồn các cảm biến ánh sáng qua các lỗ lắp ở dưới cùng của tấm chắn sáng
3. Kết nối chữ thập đổ bóng với giá đỡ trục, Servo lại phải trượt vào phần đầu nối
4. Sử dụng vít của Servo để cố định đầu nối vào Servo
5. Dán giá đỡ vào ván ép để thành phần Ánh sáng, Gương và Mặt được căn chỉnh và Gương nằm giữa các thành phần Mặt và Ánh sáng
6. Vặn bộ phận Mặt vào giá đỡ, sử dụng bu lông M5

* Tuy nhiên, tất cả các thành phần cũng có thể được gắn vào tháp, vui lòng xem xét độ phức tạp của mã hóa và hệ thống dây điện cũng như thời gian in tăng lên. Nếu bạn muốn sử dụng tháp, hãy sử dụng phần Cơ sở M thay vì phần Cơ sở L cho thành phần Mặt và vặn các phần Cơ sở vào tháp bằng khoen và bu lông M5.

Bước 4: Bước 4: Định cấu hình bo mạch

Đây là sơ đồ nối dây cho ba thành phần. Bộ theo dõi mặt trời hoạt động theo vòng lặp của chính nó trên Arduino và gửi các vị trí servo của nó đến Rasberry Pi thông qua cổng USB nối tiếp. Một cảm biến khoảng cách tùy chọn có thể được nối vào mặt trước của piCamera xoay / nghiêng để tạo ra tam giác mạnh mẽ hơn của mục tiêu. Ở đây chúng ta sẽ xếp chúng theo một đường thẳng và chỉ lấy trung bình các vectơ nên không bắt buộc.

Bốn servo được kết nối với trình điều khiển servo PCA9685 được cấp nguồn bởi nguồn điện 5v bên ngoài. Hai trong số các servo điều khiển xoay và nghiêng cho camera theo dõi khuôn mặt, trong khi hai động cơ còn lại, điều khiển xoay và nghiêng cho gương.

Bước 5: Mã:

Mã cho dự án này có thể được chia thành hai phần: Mã theo dõi ánh sáng Arduino và mã theo dõi khuôn mặt trăn / mã định vị gương.

Mã Arduino:

Mã này là một phiên bản sửa đổi một chút của dự án theo dõi mặt trời từ geobruce. Đây là một tài liệu tham khảo tuyệt vời để tìm hiểu thêm về thành phần theo dõi năng lượng mặt trời và bạn có thể tìm thấy thêm chi tiết trên trang hướng dẫn này. Các giá trị cường độ ánh sáng được lấy từ 4 quang trở và được tính trung bình để tìm vùng sáng nhất và điều chỉnh Servos cho phù hợp. Sau đó, chúng tôi ghi các giá trị góc servo vào cổng nối tiếp.

Mã Python:

Mã này tích hợp CV mở để tạo cơ chế nghiêng chảo theo dõi khuôn mặt cũng như điều khiển các servo cho gương. Bạn sẽ phải thực hiện một số bước để tải xuống CV đang mở trên Raspberry pi của mình. Có rất nhiều tài nguyên cho việc này nhưng tôi rất thích tài nguyên của pyimagesearch. Bạn có thể tìm thấy hướng dẫn đầy đủ về quá trình này tại đây. Lưu ý: Chúng tôi đã tải xuống các thư viện CV mở vào một môi trường ảo mà chúng tôi chạy tất cả mã trên đó, nếu bạn quyết định làm điều này, hãy đảm bảo rằng bạn tải xuống tất cả các phần phụ thuộc vào môi trường ảo mà bạn đang chạy chương trình đó. chính số Pi.

Khi bạn đã tải xuống CV mở, mã này cũng sẽ yêu cầu thêm một số phụ thuộc (được cài đặt trên môi trường cụ thể mà bạn đang chạy) để chạy:

• Adafruit ServoKit: Bạn có thể tìm thấy trang đầy đủ về quy trình tải xuống mâm xôi Pi tại đây.
• imutils
• numpy
• gpiozero (nếu sử dụng cảm biến khoảng cách)

Để theo dõi khuôn mặt, tập lệnh yêu cầu một đối số (--faces) là tệp.xml mà openCv sử dụng để tìm khuôn mặt. Bạn sẽ phải đặt tệp này trong cùng thư mục với tập lệnh python. Tôi đã cung cấp nó trong phần tải xuống và nó cũng có thể được tìm thấy ở đây.

Bước 6: Chạy mã

Khi bạn đã tải xuống tất cả mã trong cùng một thư mục và thiết lập môi trường ảo với CV mở, bạn đã sẵn sàng chạy nó.

1. Mở dấu nhắc lệnh trên pi của bạn
2. Nhập cv workon (hoặc bất kỳ tên nào bạn chọn cho môi trường ảo của mình)
3. Thay đổi thư mục thành nơi bạn lưu trữ tệp (cd (đường dẫn đến tệp))
4. Dòng cuối cùng chạy chương trình và mô tả cụ thể tệp xếp tầng haar. (python Face3.py --faces haarcascade_frontalface_default.xml)

Khi bạn chạy nó, bạn sẽ thấy một luồng video từ picam bật lên trên màn hình và dấu nhắc lệnh sẽ bắt đầu in ra các giá trị servo từ tất cả sáu servo.

Và bạn đã hoàn thành! Tùy thuộc vào chất lượng của các Servos mà bạn có, bạn có thể muốn hiệu chỉnh từng loại cụ thể để cải thiện độ chính xác của hệ thống của mình. Cuối cùng, chúng tôi đã phải tinh chỉnh tất cả các dải PWM để chúng hoạt động bình thường.