自動追尾雲台を作りたい その7 とりあえずサーボモータ購入と動作チェック
自動追尾雲台を作る上で何より外せないパーツ
サーボモータを買ってきましたよ
ツクモロボット王国で10%offだったのでとりあえず1個試しに買ってみた
近藤科学 B3M-SB-1040-A を買ってみました。
B3Mシリーズの中ではトルクが一番低いモデルですが、トルク高いモデルはA数が倍近く違うようなのでバッテリ持ちを狙って一番省電力っぽいのを買ってみました。
(トルク足りなければ水平方向用のモータに使えばいいし)
モータの動作確認に純正のUSB-RS485変換ボードを使っても良かったのですがちょっと高いので・・・ネットで見つけた記事を参考に秋月でRS485トランシーバを購入して動作確認
ジャンパワイヤーが2本ほど断線してたらしく動かねえなおかしいなと小一時間あれやこれやしてました。
参考記事は↓(回路図もそのままで動きました)
qiita.com
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それとピンヘッダのハンダ付けがうまくできなかったので、治具っぽいものを作ってみたり
(まだ試してないけど)
自動追尾雲台を作りたい その6 rasberry piに映像を入力する方法の検討
ロケットの打上を追尾するためにはロケットの位置を認識する必要があります。
対空レーダー的なものが使えれば雲とか関係なく使えますが、もちろんそんな代物は用意出来ません。
先例に倣ってカメラからの映像をソースにロケットの位置を識別してサーボを動かすというのが良いかなと思います。
というわけでrasberry piに映像を入力する方法を検討しないとなりません。
使えそうな手は以下のもの
- USBカメラ
- rasberry pi用のカメラモジュール
- HDMI出力ができるカメラからの入力
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USBカメラ
- Windows10 IoT Coreで動作が確認されている機種もある
- その他サンプルプログラムもそこそこありそう
- fpsがどのくらい出るかはrasberry pi側のスペック以外にwebカメラ側の性能も影響してくるっぽい
- 単体では録画出来ない
追尾プログラムの実地テスト後に改良したくても、ソース映像での処理具合の試行ができない
rasberry piカメラモジュール
- 安い
- 解像度低めならばそこそこfpsが出るらしい
- 接続がフラットケーブルなので設置場所の自由度が低い -> HDMIケーブルで延長できるらしい
- OpenCVで使うには別途ライブラリ入れないといけないらしい
- 単体では録画できない
HDMI出力なカメラから入力
- カメラの選択肢が広がる
- 単体で録画できるカメラも選択肢に入る
- 手持ちのカメラは(1080pなら)録画しながらHDMIにモニターも出せるので機材の簡素化も狙える(軸線合わせをしなくても良くなる)
- 動くのかどうかよくわからないアダプタが100ユーロ以上する
- カメラも含めて高い
- そもそもOpenCVで使えるのかよくわからない
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悩ましいところですが、rasberry piカメラモジュールと、HDMI出力なカメラからの取り込みの両方の線で先に進めたいと思います。
rasberry piカメラモジュールをHDMIで延長するには↓の製品が使えそう
HDMIなカメラからの入力を受け付けるには↓のボードがあるみたい
(ただし注文はFAXとメールだけっぽいし、初期製品がkickstarterで目標額に届かず中止になってるみたいなので謎すぎ)
B102 HDMI to CSI-2 Bridge (22 p.)
自動追尾雲台を作りたい その5 ハンダ付け
今回つくろうとしている自動追尾雲台
大部分はハンダ付け無しでもなんとかできそうな雰囲気ですが・・・
LANCの制御回路あたりは何かしらハンダ付けしないと出来なさそうなのと、買ってきたrasberry piをブレッドボードにぶっ挿すキットを組み立てないといけないのでハンダ付けの工程が必要になります。
ハンダなんて中学の技術の時間にちょこっとやったくらいで、後は10年以上前にマザーボードのコンデンサを無理やり交換したくらいしかないので、ちゃんとした使い方を理解していないです。
というわけで幾つかyoutubeのハンダ付け動画とかを見て、温度調節可能なハンダゴテとコテ先も幾つか(後から)買って来ましたよ。
鉛フリーはんだのほうが難しいらしいのに鉛フリーで挑戦してダメな感じにorz
拡大してみると熱しすぎなのか皺よってたり、端子に熱伝わって無いのか玉になってたり、なんか黒いのついてたり・・・
もうちょっと練習しないとダメですね
ピンヘッダのハンダ付ってどうやってるのみんな・・・これまっすぐ固定するの無理なんですけど
自動追尾雲台を作りたい その4 とりあえず購入品
とりあえず今時点で購入済みのもの
まずコントローラ 1400円くらい(ポイント使用)
半田ごてとこて台 5900円
ブレッドボードほか 1300円くらい
糸はんだとかフラックスとか 2000円くらい
マウスとLANケーブル 1400円くらい
rasberry pi 2BとSdカードとか電源とか 10000円くらい
rasberrypiをブレッドボードにぶっ刺すキット 450円くらい
合計 23000円弱
自動追尾雲台を作りたい その3 どういう雲台がほしいのか
自動的に対象を追尾する雲台と一口で言っても大雑把すぎてノウハウもないない状態から作るのは無理なので、どういうものがほしいのかを具体的に決めないと書き出すことにします。
サイズとか重量とか耐荷重とか物理的な部分
- サイズと重量は一人で持ち運び運用ができること
(他の機材も今までどおり運ぶ必要があります。) - ある程度の機材重量(現在所持しているビデオカメラは最低限)に耐えられること
- カメラや三脚との接続はアルカスイス規格だとよい(他の機材と統一したい)
- バッテリーで運用できること
- バッテリーでの運用可能時間はシステム全体で最低でも2時間稼働できること
- バッテリーは現地で充電または調達できること
- バッテリーが運送に耐えられること
制御的な部分
- 制御、処理系をPCにオフロードしても良いがなるべく単体で動作できること
- ロケットの追尾処理でミスった場合に手動で動作をオーバーライドできること
- とりあえずロケット打上専用とする
- LANC信号でカメラの操作もしたい
予算とか
- 制作に掛ける予算は15万円程度でおさめたい
- 2016年中に試作1号機の実地テストをしたい
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ひと月くらい悩んだ結果、とりあえず大まかに↓の方針を決めました
- サーボモータは近藤科学製 B3Mシリーズを使う
参考にした元記事はKRH2552でしたが、14㎏fcmのトルクしかないのでちょっと不安
B3Mシリーズには47kgfcmのモデルと78kgfcmのトルクのモデルがある
トルクが強いモータはほかにもあるみたいですがことごとく24V動作だったので断念 - バッテリーはリチウムポリマーではなく、市販のバッテリー製品を使用する
リポこわい(保管と運送と充電面で)
↓のようなので済ませたい
- バッテリからは12Vで入力する
サーボモータは電圧で最大トルクが変わるっぽい？ - 制御にはrasberry piを使用する
手動操作だけならArduinoのほうよさそうだけど画像認識はスペックに不安がある - rasberry pi3はまだしばらく手に入らなさそうなのでrasberry pi 2Bでやる
- 画像認識はOpenCVを使ってみる
- OSはWindows10 IoT Coreを使ってみる
- 手動コントロール用にxboxコントローラを使う
- 画像認識用のカメラはUSB接続なWebCAMかrasberry piカメラモジュールを使う
そのほかの仕様は後々考えるということにします
自動追尾雲台を作りたい その2 普段の打上撮影機材
自動追尾雲台作成の前に、普段の打上撮影に使ってる機材について
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三脚1：manfrotto 055CXpro3 (旧型)
三脚2：BENRO A3580T
雲台1：manfrotto Hydrostatic Ball Head (アルカスイス規格クランプ)
雲台2：GITZO G2180 (アルカスイス規格アダプタ)
カメラ1：Nikon D600
カメラ2：SONY PXW-X70
レンズ：Nikon EDG65 (一眼レフ用アダプタ使用)
PCMレコーダ：TASCAM DR-40
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という感じで機材を持って行ってます。
この中から三脚と雲台1個ずつとEDG65は事前に宅急便で送ることで、なんとか一人で移動、運用ができる範囲で抑えてます。
撮影したビデオはこんな感じです。
どれもロケットの追尾に忙しくて肉眼で追いかけるのが難しいです。
SRB切り離しくらいになるとほとんど点になってしまうので、双眼鏡で追いかけたいのですが、ちょっと雲台の操作から目を話すとカメラからフレームアウトしてしまったりでなかなかうまく行きません。
1個目(これだけ空間手ブレ補正なカメラです)
2個目
H2A-F25 Launch (Himawari8) rev2
3個目
[4k] H2B-F5 (HTV5) Launch from TNSC
4個目
