OUCH: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Ouch je váš osobní všesměrový zbytečný pomocník při kataraktu. Jak rozpoznávání obličeje zasáhne Zeitgeist, OUCH vás zasáhne! OUCH nejenže ví, jak vypadáš, ale také ví, jak být velmi otravný! Na rozdíl od velkého bratra je tento stroj velmi dobře viditelný a plní pouze jeden účel: Udělat ze svého života maličko posranější. Zapomněli jste někdy doma sluneční brýle a překvapil vás jasný odraz? OUCH vám umožní znovu prožít tento okamžik znovu a znovu. Odrazem světla z nejjasnějšího světelného zdroje kolem vás přímo do obličeje se ujistíte, že si kolem něj neužijete ani okamžik.

Dávejte pozor, nebo OUCH může být to poslední, co kdy uvidíte!

Projekt byl proveden v rámci semináře Computational Design and Digital Fabrication v rámci programu ITECH magisterské studium.

Srpna Lehrecke | Max Zorn

Zásoby

Elektronické součástky:

Arduino

• Arduino UNO

  • 2x Reely Mini-Servo S0009
  • 4x fotorezistory
  • 4x 10k odpory
  • 2x potenciometry
  • 1x kabel USB tiskárny

Raspberry Pi

• Rasberry Pi 4

  • 1x RaspiCam
  • 4x Reely Mini-Servo S0009
  • 1x 16kanálový 12bitový PWM ovladač PCA9685
  • Externí napájení 5 V DC
  • 1x napájecí zdroj Rasberry Pi 5,1 V - 3 A (nebo externí ekvivalent)
  • 1x MAKERFACTORY HC-SR05 Ultraschallsensor (MF-6402156)
  • 1x odpor 470 Ohm
  • 1x odpor 320 ohmů

3D tištěné díly:

OUCH's přicházejí v různých tvarech a velikostech. Pro tuto verzi jsme použili 3D tiskárnu k tisku vlastních mechanismů.

• 4 x stojan
• 2 x základna S
• 1 x základna L
• 2 x dvojitá základna rotace
• 1 x základna otáčení Single
• 1 x Sada podpory osy S
• 1 x Sada podpory osy M
• 1 x Sada podpěry osy L
• 1 x držák fotoaparátu
• 1 x držák světla
• 1 x držák na zrcadlo

Volitelně můžete použít dodaný design Tower k vyladění komponent pro:

• 1 x věž (místo 4 x stojan)
• 1 x Base S & 1x Base M (namísto 2 x Base S)

Ostatní díly:

• Mylar
• 1 x gumový pásek
• 1 x kravata na zip
• 12 plochých šroubů M5 x 160
• 2 šrouby M5 x 80 plochá hlava

Nástroje:

• 3D tiskárna
• Šroubovák H3.0
• Pistole na horké lepidlo

Krok 1: Krok 1: Tisk součástí

Pokud máte přístup k 3D tiskárně, můžete si vytisknout vlastní mechanismy pro umístění serv a připojení tří hlavních komponent.

Pro komponentu Face potřebujeme:

• 2 x stojany
• 1 x základna L
• 1 x dvojitá otočná základna
• 1 x Sada podpory osy M
• 1 x držák kamery a snímače vzdálenosti

Složka Light vyžaduje:

• 1 x stojan
• 1 x základna S
• 1 x dvojitá otočná základna
• 1 x Sada podpory osy S
• 1 x držák světla

Komponenty Mirror se skládají z následujících položek:

• 1 x stojan
• 1 x základna S
• 1 x otočná základna Single
• 1 x Sada podpěr os L
• Zrcadlová montáž

Nakonec si můžete vytištěnou věž také vytisknout.

Pokud ho chcete použít jako základ pro všechny tři komponenty, budete muset odpovídajícím způsobem upravit vektorovou matematiku v kódu. Dále připojte komponentu Face k Base M místo Base L k věži.

Krok 2: Krok 2: Zrcadlení

Chcete -li si vyrobit vlastní komponentu Mirror, uřízněte kruhový kus Mylaru a položte jej na 3D vytištěnou část zrcadla. Poté nejprve pomocí gumičky upevněte na místě. Gumička by měla zapadnout do drážky kolem součásti. Poté jemně zajistěte spojovací pásek, zatím jej příliš neutahujte. Nyní můžete začít protahovat Mylar, dokud nezískáte lesklý zrcadlový povrch. Nakonec utáhněte zipovou pásku a užijte si odlesk vaší krásné tváře!

Krok 3: Krok 3: Sestavení součástí

Součást tváře

1. Horké lepidlo pěst Servo podle výřezu rotující základny
2. Nalepte konektor Servo do drážky umístěné ve spodní části základní části
3. Spojte dvě základní části k sobě, aby se servo spojilo s konektorem
4. Pomocí šroubu Serva připevněte konektor k Servu
5. Druhý spojovací kus zalepte za horka do příslušné drážky umístěné v horní části podpěry osy
6. Pomocí 4 šroubů M5 přišroubujte podpěru osy k rotující základně
7. Horké lepidlo druhého serva připevněte k držáku
8. Nasuňte fotoaparát na kolíky
9. Ultrazvukový snímač vzdálenosti připevněte k držáku šroubováním nebo lepením za tepla
10. Připojte držák kamery / senzoru k držáku osy, servo musí znovu zasunout do konektoru
11. Pomocí šroubu Servo připevněte konektor k Servu
12. Našroubujte Raspberry Pi a servopohon na kus překližky (ujistěte se, že rozteč odpovídá otvorům na základně L)
13. Pomocí šroubů M5 našroubujte komponentu Face na stojany

Zrcadlová komponenta

1. Postupujte podle kroků 1 až 7
2. Připojte zrcátko k podpěře osy
3. Na překližku přilepte stojan na zrcadlo tak, aby byla součást Mirror a Face zarovnána
4. Našroubujte komponentu Mirror na stojan pomocí šroubů M5

Světelná součást

1. Postupujte podle kroků 1 až 7 výše
2. Protáhněte světelné senzory montážními otvory ve spodní části stínícího kříže
3. Připojte stínící kříž k podpěře osy, servo musí znovu zasunout do konektoru
4. Pomocí šroubu Serva připevněte konektor k Servu
5. Přilepte stojan na překližku tak, aby komponenta Světlo, Zrcadlo a Obličej byla zarovnána a Zrcadlo bylo mezi součástmi Obličej a Světlo
6. Pomocí šroubů M5 přišroubujte komponentu Face ke stojanům

*Všechny komponenty lze také připojit k věži, vezměte však prosím v úvahu zvýšenou složitost kódování a zapojení a dobu tisku. Pokud chcete použít věž, použijte součást Base M místo Base L pro komponentu Face a přišroubujte části Base k věži pomocí oček a šroubů M5.

Krok 4: Krok 4: Konfigurace desek

Zde je schéma zapojení tří komponent. Sluneční sledovač funguje na vlastní smyčce na Arduinu a posílá své pozice serv na Rasberry Pi přes sériový port USB. Volitelný snímač vzdálenosti může být připojen k přední části kamery piCamera pro otáčení/naklánění, aby se vytvořila robustnější triangulace cíle. Zde je seřadíme do přímky a zprůměrujeme vektory, takže to není nutné.

K servo ovladači PCA9685, který je napájen externím 5v napájecím zdrojem, jsou připojena čtyři serva. Dvě ze serv ovládají otáčení a naklánění kamery pro sledování obličeje, zatímco zbývající dvě ovládají otáčení a naklánění zrcadla.

Krok 5: Kód:

Kód pro tento projekt lze rozdělit na dvě části: kód pro sledování světla Arduino a kód pro sledování obličeje/polohovací zrcadlo pythonu.

Arduino kód:

Tento kód je mírně upravenou verzí projektu sledování slunce z geobruce. Je to skvělá reference pro zjištění více o komponentě pro sledování slunečního záření a další podrobnosti najdete na této stránce s instrukcemi. Hodnoty intenzity světla se odebírají ze 4 fotoodporů a zprůměrují, aby našli nejjasnější oblast a podle toho upravili serva. Poté zapíšeme hodnoty úhlu serva na sériový port.

Kód Pythonu:

Tento kód integruje otevřené CV pro vytvoření mechanismu naklápění sledování tváře a pohání serva pro zrcadlo. Budete muset projít několika kroky ke stažení otevřeného životopisu na váš Raspberry pi. Existuje na to mnoho zdrojů, ale velmi se mi líbí ten od pyimagesearch. Kompletní procházku tímto procesem naleznete zde. Poznámka: Otevřené knihovny CV jsme stáhli do virtuálního prostředí, ve kterém spouštíme veškerý kód. Pokud jste se tak rozhodli, ujistěte se, že stáhnete všechny závislosti do virtuálního prostředí, ve kterém program spouštíte, a nikoli samotné Pi.

Jakmile si stáhnete otevřený životopis, bude tento kód ke spuštění vyžadovat také další závislosti (nainstalované v konkrétním prostředí, které používáte):

• Adafruit ServoKit: Celou stránku o procesu stahování na malinový Pi najdete zde.
• imutils
• otupělý
• gpiozero (pokud používáte snímač vzdálenosti)

Pro sledování obličejů skript vyžaduje argument (--faces), což je soubor.xml, který openCv používá k hledání obličejů. Tento soubor budete muset vložit do stejného adresáře jako skript pythonu. Poskytl jsem to při stahování a lze jej také najít zde.

Krok 6: Spuštění kódu

Jakmile máte celý kód stažený ve stejném adresáři a nastavíte si virtuální prostředí s otevřeným CV, jste připraveni jej spustit.

1. Otevřete příkazový řádek na vašem pí
2. Zadejte workon cv (nebo jakýkoli název, který jste si vybrali pro své virtuální prostředí)
3. Změňte adresář na místo, kde máte uložené soubory (cd (cesta k souborům))
4. Poslední řádek spouští program a specifikuje kaskádový soubor haar. (python Face3.py --faces haarcascade_frontalface_default.xml)

Po spuštění byste měli na obrazovce vyskočit video stream z picamu a příkazový řádek začne tisknout hodnoty serv ze všech šesti serv.

A jste hotovi! V závislosti na kvalitě serv, která máte, možná budete chtít každé z nich kalibrovat, aby se zlepšila přesnost vašeho systému. Nakonec jsme museli vyladit všechny rozsahy PWM, aby správně fungovaly.