Caméra à suivi IR

De Wikidebrouillard.

Version actuelle en date du 25 mars 2014 à 12:12

Présentation du projet Arduino

Objectif : Caméra de conférence, suivant un orateur automatiquement. Une caméra, montée sur un support rotatif motorisé, suit une DEL infra-rouge portée par l'orateur.

Liste du matériel

• Un servo-moteur

• La carte Arduino Uno

• Le logiciel Arduino

• Du fil électrique (noir, rouge…)

• Un ordinateur pour programmer, avec interface Bluetooth

• Une diode infra-rouge comme marqueur

• Une caméra USB

• Une wiimote pour capter l'infra-rouge

• Du carton

• Du scotch

Réalisation du projet

Caméra de conférence, suivant un orateur automatiquement, avec une diode infra-rouge. Voir le tutoriel suivant pour plus d'information sur les led : [[1]]

Pour le branchement de la led : utiliser une petite plaque labdec (Breadboard), alimentée par une pile 5V. N'oubliez pas de mettre une résistance équivalent de 55 ohms avant la led infra-rouge.

Un exemple de branchement, avec l'utilisation d'un Arduino comme alimentation 5V :

Solution alternative : vous pouvez utiliser une télécommande, qui émet également en infra-rouge.

Mécanique

Un capteur infra-rouge (la Wiimote) et la caméra destinée au film sont montés sur un même axe vertical, posés sur un plateau.

Le plateau peut tourner à l'horizontal, motorisé par un servo-moteur.

Celui-ci est contrôlé par la carte Arduino.

Construction du boitier en carton

La base du boîtier est une boîte en carton de 10cm de long sur 6cm de large sur 4cm de hauteur. Le servo-moteur est fixé depuis l’intérieur du carton, par le haut. Un disque en carton de 6cm de diamètre est alors fixé à l’extrémité du servo-moteur. Un support est alors posé sur ce disque, pour accueillir la webcam ainsi que la Wiimote.

Le Schéma:

Le câblage du projet est simple, en effet, nous n'utilisons q'un servo-moteur :

• Le fil noir sur la masse (GND)
• Le fil rouge sur le 5 volt de l'Arduino
• Le fil jaune de commande sur la sortie PWM 9

Logiciel

L'image du capteur infra-rouge est interprétée sur un PC : Le programme y recherche la diode infra-rouge, et commande le moteur pour la centrer horizontalement.

Le logiciel utilisé pour programmer l'Arduino se télécharge avec ce lien

Dans ce logiciel, il faut renseigner le code suivant, qui correspond au code Arduino du projet.

Le fichier est découpé en trois parties :

• Les fonctions setup et loop propres à Arduino, qui permettent dans ce projet de mettre en place la liaison série USB, ainsi que d'attacher le servo-moteur au pin 9 de l'Arduino. La fonction loop est dédiée à la réception et à l'interprétation de messages reçus depuis le port série.
• Une deuxième partie, qui gère l'envoi et la réception des messages grâce à la liaison série.
• Une troisième partie, qui permet la commande du servo-moteur.

Ainsi, nous donnons la possibilité de contrôler le servo-moteur par la liaison série.

Code Arduino

#include <Servo.h> 
 
//Permet d'attendre que le servomoteur finisse sont mouvement
#define TEMPS 550

//On créer un objet servo pour controler le servomoteur 
Servo myservo;   
 

void setup()
{
  //On initialise la liaison série
  Serial.begin(9600);
  
  //On attache le pin 9 au servomorteur
  myservo.attach(9);
  
  //On met le servomoteur à 90° par défault
  reset90();
}

void loop()
{ 
  //Si il y a une connexion série
  if(Serial.available())
  {
    //On recoit la trame 
    String recu = recevoir();
    
    //On détermine la commande
    String commande = recu.substring(0,3);
    
    //On détermine le paramètre
    String parametre = recu.substring(3);
    
    //Si la commande est ADD
    if(commande == "ADD")
    {
      //On récupère le paramètre
      int par = parametre.toInt();
      
      //On ajoute l'angle passé en paramètre
      add(par);
    }
    
    //Si la commande est SUB
    else if(commande == "SUB")
    {
     //On récupère le paramètre
      int par = parametre.toInt();
      
      //On soustrait l'angle passé en paramètre
      sub(par);
   }
   
   //Si la commande est SET
   else if(commande == "SET")
   {
      //On récupère le paramètre
      int par = parametre.toInt();
      
      //On impose l'angle passé en paramètre
      set(par);
   }
   
   //Si la commande est GET
   else if(commande == "GET")
   {
     //On envoi l'angle du servo moteur
     envoyer(String(getAngle()));
   }
  }
}

///// Partie Liaison série
//Fonction qui permet de recevoir des string
String recevoir()
{  
  //On créer la chaine de charactère pour recevoir un message
  char test[20];
  
  //On recois le message
  int recus = Serial.readBytesUntil('\n', test, 20);
 
  //On convertit le tableau en string et on la retourne
  return String(test);
}

//Fonction qui permet d'envoyer des string
void envoyer(String env)
{
  //On envoie le message
  Serial.println(env);
}


///// Partie commande servoMoteur

// pour avoir la position actuelle
int getAngle()
{
  return myservo.read();  // myservo.read() renvoit l'angle du servo.
}
 
// fonction set 
int set(int angle)
{  // qui prend en paramètre d'entrée l'angle, et qui met le servo à cette angle.
  myservo.write(angle);  
  delay(TEMPS / (181 - (angle)));
}
 
//fonction  add 
int add(int angle)
{
  if((myservo.read()+angle) >= 172)
    set(172);// valeur de butée pour ne pas forcer sur le moteur.
  else
    set(angle+myservo.read());
}
 
//fonction  sub 
int sub(int angle)
{  
  if((myservo.read()-angle) < 0)
    set(0);  // on fixe l'angle à 0.
  else
    set(myservo.read()-angle);
}
 
 //fonction reset90
int reset90()
{
  set(90); 
}

//fonction reset0
int reset0()
{
  set(0);
}
 //fonction reset180
int reset180()
{
  set(180); 
}

Code Python du projet

Ce script Python utilise la Wiimote pour détecter la led infra-rouge. La Wiimote dispose d'une caméra IR d'une résolution de 1024*768, et renvoie les coordonnées de 4 points au maximum.

Tout d'abord, on passe la Wiimote en mode de synchronisation, en pressant simultanément les bouton 1 et 2. On lance ensuite le script, la Wiimote se connecte alors en Bluetooth.

Lors de l’exécution du script, celui-ci récupère les coordonnées de tous les points détectés, et effectue la moyenne de ces dernières. Puis, il agit en conséquence : si le point moyen est sur le tiers gauche, on dit au servomoteur de tourner dans la direction adéquate. Si le point est dans la zone droite, le servomoteur tourne dans le sens inverse.

main.py

#encoding:utf-8

import serial 	#port serie afin d'envoyer les instructions a l'arduino
import cwiid	#libraire pour la wiimote
import time
ser = serial.Serial("/dev/ttyACM0")

WIDTH=1024		#largeur de la camera de la wiimote
WIIMOTE_MAC = "E0:0C:7F:88:99:F9"	#code de la wiimote

print("We are now pairing the wii remote, please, presse 1 and 2 button...")

try:
	wm = cwiid.Wiimote(WIIMOTE_MAC)	#on apaire la wiimote
except RuntimeError:				#en cas d'échec un message est affiché
	print("Error will pairing wii remote, is blutooth on ?")
	quit()						#et on quit
else:
	print("Pairing succes")			
	wm.led = 5						
	wm.rpt_mode = cwiid.RPT_IR		#on active la récupération des info IR
lastUpdate=time.clock()
while(True):	#boucle infinie
	x=0 							#les coordonnée
	y=0
	s=0 							#le nombre de points trouvé
	for dot in wm.state['ir_src']: 	#on récupére les points détécté par la wiimote
		print(dot)
		if dot != None:
			x += dot["pos"][0]
			y += dot["pos"][1]
			s+=1
	
	if s and (time.clock()-lastUpdate)>=0.001:  #si l'on a recu un point
		x/=s 	#on moyenne les coordonée
		y/=s	
		if x <(1.0/3)*WIDTH:	#si la coordonée est dans le 1/3 gauche, on diminue l'angle
			ser.write("SUB2\n".encode("ascii"))
			print("SUB !!!")
		elif x >= (2.0/3)*WIDTH:#si on est dans le 1/3 droit on augmente l'angle
			ser.write("ADD2\n".encode("ascii"))
			print("ADD !!!")
		
		lastUpdate=time.clock()

Ce logiciel à les dépendences suivantes :

 python-cwiid

Installation des dépendences (sous Linux) :

 sudo apt-get install python-cwiid

Execution ( dans le terminal) :

 python2.7 main.py

Liens avec d'autres projets arduino

Chercher ici : http://wikidebrouillard.org/index.php/Catégorie:Arduino

Pour aller plus loin

Avec ce même principe, il est possible de réaliser un tableau numérique : la Wiimote est orientée vers le tableau, et la led infra-rouge est placée sur un stylo. Le stylo comporte un bouton permettant d'allumer/éteindre la led IR. Il suffit alors de récupérer la position de la diode lorsqu'elle est allumée, et de dessiner à l'écran en conséquence.

Liens avec le quotidien

Ce programme peut, entre autre, être utile pour des conférences.

Caméra à suivi IR