Κάμερα αυτόματης ανίχνευσης αντικειμένων σε μηχανισμό pan-tilt.

Abstract

Στα πλαίσια του προγράμματος σπουδών αναπτύχθηκε η παρούσα πτυχιακή εργασία. Έν συντομία κατασκευάστηκε μηχανισμός pan-tilt, σύμφωνα με τα σχέδια, από αλουμίνιο και χρησιμοποιήθηκαν βηματικοί κινητήρες για τον έλεγχο. Στην συνέχεια χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα Matlab προγραμματίστηκε η πλακέτα Raspberry Pi όπου μέσω κάμερας εκτελείται κώδικας μηχανικής όρασης αναγνωρίζοντας στην εικόνα ένα κόκκινο αντικείμενο. Τέλος ελέγχονται κατάλληλα οι κινητήρες ώστε να στρέφουν τον μηχανισμό σε θέση στην οποία το αντικείμενο να βρίσκεται συνεχώς στο κέντρο της εικόνας. Στην πρώτη ενότητα της εργασίας παρουσιάζεται η φιλοσοφία του μηχανισμού καθώς επίσης και τα έτοιμα προϊόντα που βρίσκει κανείς στο εμπόριο. Στην δεύτερη ενότητα της εργασίας παρουσιάζονται οι απαιτούμενοι υπολογισμοί του μηχανισμού όσον αφορά τα διάφορα στοιχεία μηχανών και την επιλογή των κινητήρων. Στην συνέχεια της ενότητας γίνεται ο σχεδιασμός της κατασεκευής σε ένα πρόγραμμα τρισδιάστατης μοντελοποίησης. Στην τρίτη ενότητα αναλύεται η κατασκευή των απαραίτητων κομματιών στο μηχανουργείο της σχολής. Στην συνέχεια του ίδιου κεφαλαίου περιγράφεται αναλυτικά η συναρμολόγηση των εξαρτημάτων με την ακριβή διαδικασία τοποθέτησης. Στην τέταρτη ενότητα αναλύεται η σύνδεση όλων των ηλεκτρονικών μερών της κατασκευής (βηματικοί κινητήρες, πλακέτα Raspberry Pi & Arduino και άλλα). Στην πέμπτη ενότητα αναλύεται η επιστήμη της μηχανικής όρασης όπως επίσης και διάφορες εφαρμογές της με σκοπό την κατανόηση της λειτουργίας της συγκεκριμένης κατασκευής. Στην έκτη ενότητα παρουσιάζονται αναλυτικά οι δυο πλακέτες που χρησιμοποιούνται σε αυτή την εφαρμογή (Raspberry Pi 3 & Arduino), καθώς επίσης και ο τρόπος σύνδεσης και αρχικοποίησης διαφόρων παραμέτρων. Στην έβδομη ενότητα αναλύονται τα προγράμματα που «τρέχουν» οι δυο πλακέτες για αυτό τον σκοπό της συγκεκριμένης εφαρμογής.

In the purpose of my bachelor project I developed this mechanism and after it I program the Raspberry Pi via Matlab in order to find and track a red object in a room. In the first unit, of this document, is presented the general aspect of this specific mechanism and also analytical all the same mechanism products you can find in the market. In the second unit we analyze the required calculations for all the mechanism and especially the gears, pulleys and motors. Also in the same unit is presented the design of the mechanism in a 3D cad software. In the third unit is presented the construction of all the components in the machine shop of the university, and the assembly of these components with analytical instructions. In the fourth unit is presented the electronic components (stepper motor, Raspberry Pi, Arduino, e.t.c.) and the circuit we build to connect them together. In the fifth unit is presented the computer vision technology as a science and also as we give some examples for the uses in order someone could understand the operation of this mechanism. In the sixth unit we present the two electronic boards (Raspberry Pi & Arduino) we use for this project and also analytical instructions of the setup and connections. In the seventh unit is presented all the necessary programs the two boards are “running” in order to accomplish the goal of this project.