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樹莓派運(yùn)動(dòng)跟蹤槍炮塔

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資料介紹

描述

我們有許多寶貴的財(cái)產(chǎn)需要保護(hù)，但我們不能同時(shí)無(wú)處不在。運(yùn)動(dòng)檢測(cè)使用 openCV 和計(jì)算機(jī)視覺(jué)來(lái)跟蹤攝像機(jī)前的移動(dòng)目標(biāo)。

1 / 2 ?在 MDF 板上畫出兩個(gè) 9 英寸的圓圈

測(cè)量圓形 MDF 塊的中心并用鉛筆標(biāo)記。一個(gè)電機(jī)將安裝在一個(gè)圓圈的中心，一個(gè) 3D 打印的法蘭軸環(huán)將安裝在另一個(gè)圓圈的中心。

對(duì)于電機(jī)安裝孔，取一張紙并將其放在電機(jī)安裝面上，用電機(jī)軸刺穿紙。使用鋼筆在紙上為每個(gè)螺紋安裝孔戳孔。然后可以將這張紙用作模板來(lái)定位 MDF 圓上的孔。將此模板居中在一個(gè) MDF 圓上，并使用 1/8" 鉆頭鉆四個(gè)安裝孔。使用 5/8" 鉆頭鉆出中心孔。

1 / 4 ?找到兩個(gè)圓圈的中心并用鉛筆標(biāo)記它們

使用四個(gè) M3 機(jī)器螺釘和四個(gè)墊圈，將其中一個(gè)步進(jìn)電機(jī)安裝到 MDF 圈上，然后用六角扳手將其擰緊。使用另一個(gè) MDF 圓，將 3D 打印的帶環(huán)法蘭居中于板的中心，并使用鉛筆標(biāo)記三個(gè)安裝螺釘孔中的每一個(gè)的鉆孔位置。使用手鉆或螺絲刀，使用三個(gè) #8 埋頭孔半英寸長(zhǎng)螺釘將法蘭環(huán)連接到板上。然后將電機(jī)軸的槽口與法蘭環(huán)上的槽口對(duì)齊，然后將其壓入。

1 / 3 ?使用四個(gè) M3 螺釘和墊圈將電機(jī)安裝到鉆孔的 MDF 板上

給槍接線

在進(jìn)行下一步之前，請(qǐng)準(zhǔn)備好氣槍或 nerf 槍，以便在建造時(shí)準(zhǔn)備好安裝到炮塔上。準(zhǔn)備方法取決于您的氣槍或 nerf 槍型號(hào)，但我們發(fā)現(xiàn)有兩種方法可以將電線連接到我們的槍：

選項(xiàng)1：

第一個(gè)，但也許更困難的選擇是拆開你的槍，找到扣動(dòng)扳機(jī)時(shí)關(guān)閉的開關(guān)。從這個(gè)開關(guān)上拆下電線，將它們直接焊接到你自己更長(zhǎng)的電源線和地線上，然后將它們從槍中送出。然后重新組裝槍。由您剛剛斷開的觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)的物理開關(guān)稍后將被 Raspberry Pi 控制的繼電器取代。雖然我們使用了這個(gè)選項(xiàng)，但我們發(fā)現(xiàn)正確地重新組裝我們的槍非常困難。

選項(xiàng) 2：

第二種選擇是讓你的槍完好無(wú)損，但將電源線和地線焊接到電池的電觸點(diǎn)上。然后，您必須使用膠帶或其他方式按住扳機(jī)，以關(guān)閉內(nèi)部開關(guān)。

1 / 2 ?兩根導(dǎo)線直接焊接到噴槍內(nèi)部的電機(jī)上

建造炮塔腿

接下來(lái)，我們準(zhǔn)備制作用于固定槍的炮塔腿。腿的形狀取決于你的槍，但我們使用了大約 7.9 英寸高的腿，底座寬 6.3 英寸，頂部寬約 2 英寸。

在一張紙上畫出你想要的腿形，然后用剪刀剪下來(lái)。然后，您可以使用此紙作為模板在您的 MDF 板上進(jìn)行跟蹤。使用手鋸，或者最好是電動(dòng)拼圖，將腿從 MDF 板上切下。

1 / 3 ?在 MDF 板上追蹤轉(zhuǎn)塔腿的形狀

在其中一條腿上，鉆一個(gè) 5/8 英寸的孔，讓第二個(gè)電機(jī)的軸穿過(guò)，以四個(gè) 1/8 英寸的孔為中心，用于安裝第二個(gè)電機(jī)，就像您在其中一個(gè)圓形 MDF 板上所做的那樣。另一條腿將有一個(gè)半英寸的孔，用于支撐 3D 打印的法蘭軸旋轉(zhuǎn)。

使用四個(gè) M3 螺釘和墊圈將第二個(gè)電機(jī)安裝到支腿上，四個(gè) 1/8" 孔以 5/8" 孔為中心。然后將第二個(gè) 3D 打印法蘭環(huán)插入電機(jī)軸上。

現(xiàn)在拿起兩個(gè) 90 度角的支架并將它們擰入每條腿的底部，如圖所示，使用適合特定金屬支架孔的任何螺釘。

1 / 3 ?在腿上鉆孔。一條腿上有一個(gè) 1/2" 孔。四個(gè) 1/8" 孔以另一條腿上的 5/8" 孔為中心

組裝炮塔

現(xiàn)在你必須弄清楚雙腿之間的距離有多遠(yuǎn)。在所需的連接點(diǎn)測(cè)量槍的寬度。將 3D 打印的法蘭軸放入另一條腿的 1/2" 孔中，然后將腿豎起來(lái)，將它們分開，使槍的寬度在兩個(gè)法蘭部分之間。然后您可以測(cè)量您的腿應(yīng)該多遠(yuǎn)間隔，并在圓形MDF板上標(biāo)記此間距。在圓形MDF板上標(biāo)記后，將裝有電機(jī)的腿擰到一側(cè)。

1 / 3 ?測(cè)量將噴槍安裝在兩者之間所需的腿之間的間距

在將另一條腿擰入之前，使用一些粘性的雙面戶外安裝膠帶并將其放在法蘭軸環(huán)和法蘭軸的表面上。在朋友的幫助下，將槍放在法蘭之間，并在使用手鉆將腿擰入時(shí)將另一條腿固定到位。

1 / 2 ?在法蘭軸環(huán)和法蘭軸的表面上放置堅(jiān)固的雙面戶外安裝膠帶

電子產(chǎn)品

將步進(jìn)電機(jī)帽插入 Raspberry Pi。將步進(jìn)電機(jī)帽的電源輸入連接到升壓轉(zhuǎn)換器的電源輸出（如下圖第一張左側(cè)所示）。

電機(jī)帽上有兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)端子。將轉(zhuǎn)塔底座上的電機(jī)連接到端子 A（如下圖第一張右側(cè)所示）。將噴槍樞軸電機(jī)連接到另一個(gè)端子 B。

將這些電子設(shè)備以及便攜式電池充電器放在炮塔的底座上。您可以使用微型 USB 電纜將 Raspberry Pi 和升壓轉(zhuǎn)換器連接到便攜式電池充電器，以便稍后使用。

通過(guò)將繼電器的電源和接地連接到步進(jìn)電機(jī)帽的電源軌（下圖第三張圖中的紅色和紫色線），將繼電器連接到步進(jìn)電機(jī)帽。然后將信號(hào)線連接到 Pi 上的 GPIO 引腳 22（下圖第三張圖中的橙色線）。將繼電器的輸出連接到噴槍上的電線。

1 / 3 ?將升壓轉(zhuǎn)換器和步進(jìn)電機(jī)連接到電機(jī)帽（僅顯示一個(gè)電機(jī)連接）

電子產(chǎn)品差不多就是這樣。插入的最后一件事是使用其 USB 電纜將網(wǎng)絡(luò)攝像頭連接到 Pi。網(wǎng)絡(luò)攝像頭的位置取決于所使用的模式：自主運(yùn)動(dòng)跟蹤或交互模式。在運(yùn)動(dòng)跟蹤模式下，將相機(jī)放在桌子上，使其靜止，而槍會(huì)跟蹤移動(dòng)的目標(biāo)。在手動(dòng)模式下，您需要嘗試將相機(jī)視野與槍的方向?qū)R，因此在這種情況下將網(wǎng)絡(luò)攝像頭指向槍管的瞄準(zhǔn)線。這樣，當(dāng)您控制它并四處移動(dòng)時(shí)，您將看到槍支所看到的一切。

1 / 2 ?將網(wǎng)絡(luò)攝像頭放在噴槍上進(jìn)行手動(dòng)模式

。然后，您需要從 Adafruit GitHub 存儲(chǔ)庫(kù)安裝用于控制步進(jìn)電機(jī)帽的庫(kù)。

運(yùn)動(dòng)追蹤模式校準(zhǔn)

由于軟件在啟動(dòng)時(shí)不知道槍的位置，因此您需要在打開時(shí)校準(zhǔn)炮塔。python程序會(huì)提示你使用鍵盤調(diào)整炮塔的仰角和偏航角，并確認(rèn)它是水平和居中的。

炮塔位置校準(zhǔn)后，軟件將校準(zhǔn)相機(jī)的曝光水平，并選擇參考圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。由于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)通過(guò)將后續(xù)圖像與初始參考圖像進(jìn)行比較來(lái)進(jìn)行更改，因此您需要確保在圖像校準(zhǔn)期間相機(jī)前方?jīng)]有任何移動(dòng)。