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更安全的激光切割-树莓派摄像头模块V2

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利用树莓派摄像镜头界面, MQTTNode-RED进行遥距监察

第二代树莓派摄像镜头面世时,好多人都因为它的高解像度, 已提升的画质和其他的因素而感到兴奋。这个新型号在具备摄影镜头和原先旧版树莓派功能的同时,亦能提供到优越的表现。你可以在树莓派官网上寻找更多资讯。

新的摄影镜头好适合于组装智能镜头,用于监察激光切割的使用过程, 令到工作室入面的学生和职员清楚知道机器的运作. 这次,我们会将摄影镜头安装在一个亚加力外壳内,配置适当的软件去流视频媒体和动作侦测。

第一步

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要确定我们的摄影镜头的最佳位置,我们首先要将相机模块连接到一个合适的树莓派。最新的树莓派影像(在截稿时,这是杰西2016年5月27日)被写入到SD卡并配置为每个在这里说明。

 

执行下面的命令,保证软件的更新:

$ sudo apt-get update

$ sudo apt-get upgrade

其次,启用相机模增块,文件系统会扩张至整个张SD卡,利用raspi-config:

$ sudo raspi-config

此刻,你的Pi可以通过编辑档案wpa_supplicant.conf (简单编辑)设置连去无线网络:

$ sudo nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

然后,添加以下码到档案的底部:

network={

ssid=”yourNetworkSSID”

psk=”yourPassword”

}

将文件保存并关闭。接着,静态IP地址被配置,因为这会在无人领导下运行,并通过网络来​​控制。这是杰西不同的,相比老版本的Raspbian有些程序被简化。只有一个档案需要被编辑,dhcpcd.conf:

$ sudo nano /etc/dhcpcd.conf

添加以下码到档案的底部:

interface wlan0

static ip_address=10.0.10.21 /24

static routers=10.0.10.1

static domain_name_servers=10.0.10.1

请注意,您将需要更改IP地址信息去配合你的本地网络。

然后保存文件并重新启动系统。

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经过系统重新启动, PI重新登录,使用命令ifconfig来检查IP地址。

使用命令raspistill作一个简单的测试,检查相机是否运作正常。

 

安装摄像头

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Rpi Cam Web Interface(Rpi镜头网络界面) 是一个全面发展的软件经由浏览器界面控制,简化了Pi镜头的使用工序。你可以从GitHub得到,并根据那儿的说明安装到你的Pi内。一旦安装,界面可以透过网络接驳。为了测试,只需打开与Pi连接到同一网络的电脑的浏览器,输入IP地址到地址栏。

你应该以摄影机的网路界面和流媒体显示出来

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随着摄像头的工作和通过网络的流视频,我们可以集中想想它的安放位置。我们的要求如下:照相机必须覆盖切削床的全部,简单和稳固地安置激光切割器本身内。

因为我们已经在几个项目中使用过Pi相机,而新的相机模块具有先前模型相同的安装孔,所以我们已经有一个合适而且简单的激光切割外壳。将其与USB行动电源结合,这样就能够更加方便地是无线状态下测试摄影机的最佳位置。

不幸的是,由于激光切割器外壳的紧凑设计,我们无法找到摄影机能够全覆盖切割床的位置。我们要么需要安装摄像机在激光切割机外面,或尝试别的东西。一种解决方案是使用一个额外的广角镜头配合Pi相机模块,随时可在网上找到这些手机摄像头的配件。

虽然我们寻找到​​拍摄裁床的最好角度,但是外壳仍然十分笨重,导致它难以安装于机器内。因此,我们决定只装入相机和透镜于切割区域内,并把Pi放到其余电子设备的旁边。 50厘米带状光缆,而不是随照相机模块15厘米电缆,使这个容易得多。

我们重新设计和制造摄影机和透镜,设计的档案在此。 Pi是固定了在亚加力胶面上。它们都是依附在自我粘贴强劲的钕磁铁上,简单来说,我们需要一个不对激光切机进行修改而又能够重新定位的方案。

 

动作侦测至GPIO按制

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看看RPi Cam Web Interface透漏了一大堆进阶的相机设置和功能,其中一个特别酷的功能就是运动检测。在系统入面有很多项变量要进行修改,虽然文件内有提及,但是要开始并不是这样简单。你可以在主界面见到有一个写住'motion detection start'按键。

视频录制,照片拍摄以及更多装置可以很容易地配置在运动检测的基础上。当动作开始或停的时候,系统会侦察到物件的存在,然后会到列入为命令,一个伟大的方式与更广泛的系统界面的命令。在本例中的选项,MQTT被使用去发表讯息给我们的中间人。

MQTT或“讯息序列遥测传输”是机器对机器(M2M)或者物联网(IOT)的连接协议。它的设计非常轻巧和实用,但当电池电量和网络频宽十分局限的时候,连接素质可能会变得不可靠的。它是由安迪博士斯坦福 - 克拉克和阿伦尼珀于1999年发明的,现在是一个OASIS标准。更多资料可在MQTT网站上找到。

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假设你有一个本地MQTT中间人,例如Mosquitto,沿着Node-RED在你的网络上实例工作。参考到两个关于MQTTNode-RED的旧帖子可以帮助与此。

下面的步骤还需要在您的Pi摄像头上安装Mosquitto客户端工具,并且可以在网络上发布消息给中介。

例如,你的发布命令可能是这样的:

$ mosquitto_pub -d -t 'laser/motion' -m “1” -h '10.0.10.21'

这将发布一个消息,有效载荷'1'的主题“激光/运动” 到IP地址10.0.10.21运行的中介。在命令行中移动到Web界面上的“编辑动作设置”菜单中,我们可以复制命令“on_event_start”字段。第二命令载荷'0'然后可以被复制到'on_event_end'字段。

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接着,一个简单的运行可以在Node-RED上制造,其中信息被传递到GPIO输出点。 “1”这个有效载荷将GPIO引脚设置为高,而“0”的一个有效载荷,将其设置为低。

这个GPIO管脚可以连接到许多不同的东西以指示激光切割机的状态,为简单起见,我们选择的LED信标,通过晶体管切换。

可靠的Pi

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如果树莓派被切掉能源而不是正常关机SD卡可以会受损,造成操作不可靠或无法启动。由于我们的Pi被安装在并从激光切割机上台,它极有可能,这将不正确的关闭过程被断电,因此解决方案是需要的。

有几种预防SD卡受损的方法:

设置文件系统为唯读,需要一些调查和变化让他们再次运行程序。目标是仅允许程序写入到RAM,而不是SD卡上,这样就没有卡受损是可能的。

有许多网上指引教如何使Pi的文件系统挂载为唯读,我们发现这是特别有用,因为它包括使用别名来唯读(RO)之间的快速切换的方法和读写(RW)的情况。

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一旦文件系统已经改变为RO,摄像头接口不再有效。我们作了下面的一些调查,我们首先发现start.sh,即初始化拍照界面脚本,试图在开始写一些日志文件。要改变这些日志文件的位置,首先编辑/etc/rc.local:

$ sudo nano /etc/rc.local

添加两行,一条用来建立新方文件夹the/tmpfs/partition (in RAM),名为log:

mkdir -p /dev/shm/logs

另一行给用家'www-data'(由RPI-网络摄像接口使用)读/写:

chown www-data:www-data /dev/shm/logs

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接着,编辑config.php中改变由摄像机软件写入日志的位置:

$ sudo nano /var/www/html/config.php

两行码,显示了除错文件和调度日志的位置需要被改为/dev/shm/logs目录(在上面的截图所示)。

随着上述变化作出,start.sh将执行没有错误,但Web界面仍然不会加载。怀疑问题与Apache有关,我们试图手动启动它:

$ sudo apachectl start

这给了有关无法创建日志文件中的错误。因此,类似的修改如上制成,改变Apache的日志文件的位置为/ dev / shm的/logs。

$ sudo nano /etc/apache2/envvars

改变这一行:

export APACHE_LOG_DIR=/var/log/apache2$SUFFIX

export APACHE_LOG_DIR=/dev/shm/logs

保存更改并退出编辑器。 Apache现在可以用下面的命令启动:

$ sudo apachectl start

结果会在网络界面显示,仔细检查后,重新启动Pi。重重新启动后,Web界面应该开始如预期,从摄像机的实时视频流和以前一样,和运动检测工作。所有这一切都正在发生上的皮带只读文件系统,只有/ tumps/分区在RAM写入。

总结

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树莓派更新后的相机模块已具备全部原装相机模块的便利性和实用性,而且具有很大的性能提升。再加上梦幻般的RPI-Cam-Web接口,构建自己定制的网络摄像头从来没有这么简单。

至于我们的激光切割机的Pi和相机去,我们可以很容易地增加更多的功能,例如登录时,机器在使用中,多少运行时间小时已经出现了,等等。其他外围设备或传感器也可以连接到PI,例如温度或烟雾传感器。将两者是有用的补充。

重要提示:相机不是观察激光切割机合适的替代者。这些机器应该在任何时候都可以参加,你有需要为你的行为负责任。

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