প্রোটোটাইপ ক্যামেরা স্টেবিলাইজার (2DOF): 6 টি ধাপ

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 07:58

লেখক:

রবার্ট ডি মেলো ই সুজা, জ্যাকব প্যাক্সটন, মোইসেস ফারিয়াস

স্বীকৃতি:

ক্যালিফোর্নিয়া স্টেট ইউনিভার্সিটি মেরিটাইম একাডেমি, এর ইঞ্জিনিয়ারিং টেকনোলজি প্রোগ্রাম এবং ড Chan চ্যাং-সিউকে ধন্যবাদ, আমাদেরকে এই ধরনের জটিল সময়ে আমাদের প্রকল্পে সফল হতে সাহায্য করার জন্য।

ভূমিকা:

একটি ক্যামেরা স্টেবিলাইজার ডিভাইস, বা ক্যামেরা জিম্বাল, একটি মাউন্ট যা ক্যামেরা ঝাঁকানো এবং অন্যান্য অযৌক্তিক আন্দোলনকে বাধা দেয়। ক্যামেরার গতিতে আকস্মিক পরিবর্তনকে সঙ্কুচিত করার জন্য ব্যবহৃত প্রথম স্ট্যাবিলাইজারগুলির মধ্যে একটি এখন পর্যন্ত ব্যবহৃত শক শোষক/স্প্রিংস আবিষ্কার করেছে। অন্যান্য ধরণের স্ট্যাবিলাইজার এই একই কাজ সম্পন্ন করার জন্য জাইরোস্কোপ বা ফুলক্রাম ব্যবহার করে। এই ডিভাইসগুলি তিনটি ভিন্ন অক্ষ বা মাত্রায় অবাঞ্ছিত আন্দোলনকে স্থির করে। এর মধ্যে রয়েছে x, y এবং z- অক্ষ। এর মানে হল যে একটি স্টেবিলাইজার তিনটি ভিন্ন দিক থেকে চলাচল সঙ্কুচিত করতে পারে: রোল, পিচ এবং ইয়াও। এটি সাধারণত একটি ইলেকট্রনিক কন্ট্রোল সিস্টেমের সাহায্যে নিয়ন্ত্রিত mot টি মোটর ব্যবহার করে সম্পন্ন করা হয় যা প্রত্যেকটি ভিন্ন অক্ষের প্রতিহত করে।

আমরা বিভিন্ন কারণে এই প্রকল্পে ব্যতিক্রমীভাবে আগ্রহী ছিলাম। আমরা সকলেই বিভিন্ন বাইরের কার্যক্রম যেমন স্নোবোর্ডিং এবং অন্যান্য খেলাধুলা উপভোগ করি। প্রয়োজনীয় পরিমাণে চলাফেরার কারণে এই কার্যক্রমগুলির উচ্চমানের ফুটেজ পাওয়া কঠিন। আমাদের একজন দম্পতি দোকান থেকে কেনা একটি বাস্তব ক্যামেরা স্টেবিলাইজারের মালিক, এবং তাই, আমরা এমন কিছু তৈরি করতে কী লাগে তা তদন্ত করতে চেয়েছিলাম। আমাদের ল্যাব এবং লেকচার ক্লাসে, আমরা শিখেছি কিভাবে Arduino ব্যবহার করে সার্ভো মোটরের সাথে যোগাযোগ করতে হয়, তাদের কাজ করার জন্য প্রয়োজনীয় কোডিং এবং সার্কিট ডিজাইন করতে আমাদের সাহায্য করার জন্য ইলেকট্রনিক সার্কিটরির পিছনের তত্ত্ব।

*দ্রষ্টব্য: কোভিড -১ to এর কারণে, আমরা এই প্রকল্পটি সম্পূর্ণভাবে সম্পন্ন করতে পারিনি। এই নির্দেশযোগ্য সার্কিট্রি এবং স্টেবিলাইজারের প্রোটোটাইপের জন্য প্রয়োজনীয় কোডের জন্য একটি নির্দেশিকা। যখনই স্কুল পুনরায় শুরু হবে এবং আমরা আবার 3D প্রিন্টারে অ্যাক্সেস পাবো তখন আমরা প্রকল্পটি সম্পন্ন করতে চাই। সমাপ্ত সংস্করণটিতে একটি ব্যাটারি সার্কিট এবং স্টেবিলাইজার অস্ত্র সহ একটি 3D- মুদ্রিত আবাসন থাকবে (নীচে দেখানো হয়েছে)। এছাড়াও, অনুগ্রহ করে মনে রাখবেন যে Arduino 5v পাওয়ার সাপ্লাই থেকে সার্ভো মোটর বন্ধ করা সাধারণত খারাপ অভ্যাস। আমরা কেবল প্রোটোটাইপ পরীক্ষার অনুমতি দেওয়ার জন্য এটি করছি। একটি পৃথক বিদ্যুৎ সরবরাহ চূড়ান্ত প্রকল্পে অন্তর্ভুক্ত করা হবে এবং নিচের সার্কিট ডায়াগ্রামে দেখানো হয়েছে।

সরবরাহ

-আরডুইনো ইউএনও মাইক্রোকন্ট্রোলার

-ব্রেডবোর্ড

-ওয়্যার জাম্পার কিট

-এমপিইউ 6050 ইনটারিয়াল মেজারমেন্ট ইউনিট

-এমজি 995 সার্ভো মোটর (x2)

-LCD1602 মডিউল

-জয়স্টিক মডিউল

ধাপ 1: প্রকল্প ওভারভিউ

উপরে আমাদের প্রকল্পের একটি ভিডিও এবং একটি কাজের বিক্ষোভও দেখায়।

ধাপ 2: তত্ত্ব এবং অপারেশন

আমাদের ক্যামেরার স্থিতিশীলতার জন্য, আমরা পিচ এবং রোল অক্ষকে স্থিতিশীল করতে দুটি সার্ভো মোটর ব্যবহার করেছি। একটি নিষ্ক্রিয় পরিমাপ ইউনিট (IMU) ত্বরণ, কৌণিক ত্বরণ এবং চৌম্বকীয় শক্তি অনুভব করে যা আমরা ক্যামেরার কোণ নির্ধারণ করতে ব্যবহার করতে পারি। একটি আইএমইউ সমাবেশের সাথে সংযুক্ত থাকাকালীন, আমরা সংবেদনশীল ডেটা ব্যবহার করতে পারি যাতে স্বয়ংক্রিয়ভাবে সার্ভিসের সাহায্যে হ্যান্ডেলের চলাচলের পরিবর্তন প্রতিহত করা যায়। উপরন্তু, একটি Arduino জয়স্টিক দিয়ে, আমরা ঘূর্ণনের দুটি অক্ষ ম্যানুয়ালি নিয়ন্ত্রণ করতে পারি, প্রতিটি অক্ষের জন্য একটি মোটর।

চিত্র 1 এ আপনি দেখতে পারেন রোলটি রোল সার্ভো মোটর দ্বারা প্রতিহত করা হয়। হ্যান্ডেলটি রোল দিকের দিকে সরানো হলে, রোল সার্ভো মোটর একটি সমান কিন্তু বিপরীত দিকে ঘুরবে।

চিত্র 2 এ আপনি দেখতে পারেন পিচ কোণটি একটি পৃথক সার্ভো মোটর দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয় যা রোল সার্ভো মোটরের অনুরূপ পদ্ধতিতে কাজ করে।

সার্ভো মোটরগুলি এই প্রকল্পের জন্য একটি ভাল পছন্দ কারণ এটি মোটর, একটি পজিশন সেন্সর, একটি ছোট অন্তর্নির্মিত মাইক্রোকন্ট্রোলার এবং এইচ-ব্রিজকে সংযুক্ত করে যা আমাদের ম্যানুয়ালি এবং স্বয়ংক্রিয়ভাবে Arduino এর মাধ্যমে মোটরের অবস্থান নিয়ন্ত্রণ করতে দেয়। প্রাথমিক নকশাটি শুধুমাত্র একটি সার্ভো মোটরের জন্য বলা হয়েছিল, কিন্তু কিছু আলোচনার পরে, আমরা দুটি ব্যবহার করার সিদ্ধান্ত নিয়েছি। অতিরিক্ত উপাদান যোগ করা হয়েছে একটি Arduino LCD স্ক্রিন এবং জয়স্টিক। এলসিডি স্ক্রিনের উদ্দেশ্য হল স্ট্যাবিলাইজার বর্তমানে কোন অবস্থায় আছে এবং ম্যানুয়াল কন্ট্রোলে থাকা অবস্থায় প্রতিটি সার্ভোর বর্তমান কোণ প্রদর্শন করা।

সমস্ত বৈদ্যুতিক উপাদান রাখার জন্য আবাসন তৈরি করতে, আমরা কম্পিউটার-এডেড ডিজাইন (CAD) ব্যবহার করেছি এবং একটি 3D প্রিন্টার ব্যবহার করব। বৈদ্যুতিক উপাদানগুলি ধরে রাখার জন্য, আমরা এমন একটি দেহ ডিজাইন করেছি যা হ্যান্ডেল হিসাবেও কাজ করবে। এখানেই IMU সেন্সর এবং জয়স্টিক লাগানো হবে। ডাবল-অক্ষ নিয়ন্ত্রণের জন্য, আমরা মোটরগুলির জন্য মাউন্ট ডিজাইন করেছি।

ধাপ 3: রাজ্য/যুক্তি চিত্র

কোডটিতে তিনটি রাজ্য রয়েছে, যার প্রত্যেকটি এলসিডি স্ক্রিনে নির্দেশিত হবে। যখন Arduino শক্তি পায়, LCD স্ক্রিন "প্রারম্ভিক …" মুদ্রণ করবে এবং MP2-6050 দিয়ে I2C যোগাযোগ শুরু হবে। MPU-6050 থেকে প্রাথমিক তথ্য রেকর্ড করার জন্য রেকর্ড করা হয়। এর পরে, আরডুইনো ম্যানুয়াল কন্ট্রোল মোডে প্রবেশ করবে। এখানে, উভয় servo মোটর জয়স্টিক সঙ্গে ম্যানুয়ালি সমন্বয় করা যাবে। যদি জয়স্টিক বোতামটি চাপানো হয়, তাহলে এটি "অটো লেভেল" অবস্থায় প্রবেশ করবে এবং স্থিতিশীল প্ল্যাটফর্মটি পৃথিবীর সাথে স্তর বজায় রাখবে। রোল বা পিচের দিকের যেকোনো আন্দোলন সার্ভো মোটর দ্বারা প্রতিহত করা হবে, এইভাবে প্ল্যাটফর্ম স্তর বজায় রাখা হবে। জয়স্টিক বোতামের আরেকটি চাপ দিয়ে, আরডুইনো একটি "ডু নথিং স্টেট" প্রবেশ করবে যেখানে সার্ভো মোটরগুলি লক করা থাকবে। সেই ক্রমে, রাজ্যগুলি জয়স্টিক বোতামের প্রতিটি ধাক্কায় পরিবর্তিত হতে থাকবে।

ধাপ 4: সার্কিট ডায়াগ্রাম

উপরের ছবিটি অফ মোডে আমাদের প্রজেক্ট সার্কিট ডায়াগ্রাম দেখায়। Arduino মাইক্রোকন্ট্রোলার MPU-6050 IMU, জয়স্টিক এবং LCD ডিসপ্লে চালানোর জন্য প্রয়োজনীয় সংযোগ প্রদান করে। LiPo কোষগুলি সরাসরি চেঞ্জারের সাথে সংযুক্ত এবং Arduino মাইক্রোকন্ট্রোলার এবং সার্ভো মোটর উভয়কেই বিদ্যুৎ সরবরাহ করে। এই অপারেশন চলাকালীন, ব্যাটারিগুলি 3-পয়েন্ট ডবল-থ্রো (3PDT) সুইচ ব্যবহারের সাথে সমান্তরালভাবে সংযুক্ত থাকে। সুইচ আমাদের লোড সংযোগ বিচ্ছিন্ন করতে দেয়, একই সাথে চার্জার সংযুক্ত করার সময় এবং কোষগুলিকে একটি সিরিজ থেকে সমান্তরাল কনফিগারেশনে পরিবর্তন করতে দেয়। এটি একই সাথে ব্যাটারি চার্জ করতে দেয়।

যখন সুইচটি অন মোডে ফ্লিপ করা হয়, তখন দুটি 3.7v কোষ Arduino এবং Servo মোটরগুলিকে শক্তি সরবরাহ করবে। এই অপারেশন চলাকালীন, 3-পয়েন্ট ডবল-থ্রো (3PDT) সুইচ ব্যবহারের সাথে সিরিজের সাথে সংযুক্ত ব্যাটারিগুলি। এটি আমাদের পাওয়ার সোর্স থেকে 7.4v পাওয়ার অনুমতি দেয়। LCD স্ক্রিন এবং IMU সেন্সর উভয়ই I2C যোগাযোগ ব্যবহার করে। এসডিএ ডেটা প্রেরণের জন্য ব্যবহৃত হয়, যখন এসসিএল হল ঘড়ি লাইন যা ডেটা স্থানান্তরকে সিঙ্ক্রোনাইজ করতে ব্যবহৃত হয়। সার্ভো মোটরের তিনটি লিড আছে: পাওয়ার, গ্রাউন্ড এবং ডেটা। Arduino 3 এবং 5 পিনের মাধ্যমে সার্ভিসের সাথে যোগাযোগ করে; এই পিনগুলি পালস প্রস্থ মড্যুলেশন (PWM) ব্যবহার করে যাতে মসৃণ রূপান্তর সহ ডেটা প্রেরণ করা যায়।

*ব্যাটারি চার্জিং সার্কিট Adafruit.com থেকে

ধাপ 5: নির্মাণ

একটি ক্যামেরা জিম্বালের মৌলিক নকশা বেশ সহজ, কারণ এটি মূলত একটি ক্যামেরার জন্য একটি হ্যান্ডেল এবং মাউন্ট। রোল এবং পিচের দিকনির্দেশের যেকোনো আন্দোলনকে প্রতিহত করার জন্য জিম্বাল দুটি সার্ভস মোটর নিয়ে গঠিত। একটি Arduino Uno ব্যবহার করার জন্য একটি উল্লেখযোগ্য পরিমাণ স্থান প্রয়োজন, তাই আমরা সমস্ত বৈদ্যুতিক উপাদান ধারণ করার জন্য হ্যান্ডেলের নীচে একটি আবাসন যুক্ত করেছি। হাউজিং, হ্যান্ডেল এবং সার্ভো মোটর মাউন্টগুলি 3D মুদ্রিত হবে, যা আমাদের খরচ এবং সামগ্রিক আকার হ্রাস করতে দেয়, কারণ আমরা ডিজাইনের উপর সম্পূর্ণ নিয়ন্ত্রণ রাখতে পারি। গিম্বালটি ডিজাইন করার বিভিন্ন উপায় রয়েছে, তবে বিবেচনা করার সবচেয়ে বড় বিষয় হল একটি সার্ভো মোটরকে অন্যটিতে ঘুরানো থেকে বিরত রাখা। প্রোটোটাইপে, একটি সার্ভো মোটর মূলত অন্যটির সাথে সংযুক্ত থাকে। যখন আমাদের আবার 3D প্রিন্টারে অ্যাক্সেস থাকবে, আমরা উপরে দেখানো বাহু এবং প্ল্যাটফর্মটি 3D মুদ্রণ করব।

*বাহু এবং প্ল্যাটফর্মের নকশাগুলি https://howtomechatronics.com/ থেকে

ধাপ 6: সামগ্রিক অনুসন্ধান এবং সম্ভাব্য উন্নতি

ক্যামেরা গিম্বাল নিয়ে আমরা যে প্রাথমিক গবেষণা করেছি তা খুবই ভীতিজনক। যদিও এই বিষয়ে প্রচুর উত্স এবং তথ্যের আধিক্য ছিল, এটি অনেকটা এমন একটি প্রকল্পের মতো মনে হয়েছিল যা আমাদের লিগের বাইরে থাকবে। আমরা আস্তে আস্তে শুরু করেছি, যতটা সম্ভব গবেষণা করছি, কিন্তু সামান্য শোষণ করছি। প্রতি সপ্তাহে আমরা দেখা করতাম এবং সহযোগিতা করতাম। আমরা যখন কাজ করেছি, আমরা আরো বেশি গতি অর্জন করেছি এবং শেষ পর্যন্ত প্রকল্পের ব্যাপারে কম ভীত এবং আরো উত্তেজিত হয়ে উঠেছি। যদিও আমরা একটি অতিরিক্ত জয়স্টিক এবং এলসিডি স্ক্রিন যুক্ত করেছি, আমরা এখনও প্রকল্পে আরও অনেক কিছু যোগ করতে পারি। আরও কিছু উন্নতি আছে যা যোগ করা যেতে পারে, যেমন ম্যানুয়াল কন্ট্রোলে সীমাবদ্ধতা যা ব্যবহারকারীকে একটি সার্ভো মোটরকে অন্যটিতে ঘুরাতে বাধা দেবে। এটি একটি ছোট সমস্যা এবং এটি একটি ভিন্ন মাউন্টিং ডিজাইনের মাধ্যমেও ঠিক করা যেতে পারে। আমরা একটি প্যান বৈশিষ্ট্য যোগ করার সম্ভাবনা নিয়েও আলোচনা করেছি। এটি ব্যবহারকারীকে নির্দিষ্ট সময়ে একটি এলাকায় প্যান করার জন্য সার্ভো মোটর ব্যবহার করার অনুমতি দেবে।

দল হিসেবে আমরা সবাই মিলে খুব ভালোভাবে কাজ করেছি। পরিস্থিতি সত্ত্বেও, এবং কেবলমাত্র কার্যত দেখা করার ক্ষমতা, আমরা এর থেকে সর্বোত্তমটি তৈরি করেছি এবং ঘন ঘন যোগাযোগ রেখেছি। সমস্ত অংশ এবং উপাদানগুলি একজন ব্যক্তিকে দেওয়া হয়েছিল এবং এটি গোষ্ঠীর বাকিদের জন্য যে কোনও সমস্যা সমাধানের জন্য এটি কিছুটা কঠিন করে তুলেছিল। আমরা উদ্ভূত সমস্যাগুলির মাধ্যমে কাজ করতে সক্ষম হয়েছিলাম, কিন্তু যদি আমাদের সকলের একই উপকরণ থাকত, তাহলে এটি সাহায্য করা আরও সহজ করে দিত। সামগ্রিকভাবে, আমাদের প্রকল্পটি সম্পন্ন করার জন্য সবচেয়ে বড় অবদান ছিল প্রত্যেক সদস্যের প্রাপ্যতা এবং প্রকল্পের সাথে দেখা এবং আড্ডা দেওয়ার ইচ্ছা।