DIY գործարանի տեսչական պարտեզի անօդաչու թռչող սարք (բյուջեի վրա եռանկյունի ծալում). 20 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:48

Մեր հանգստյան տանը մենք ունենք գեղեցիկ փոքրիկ այգի, որտեղ կան բազմաթիվ մրգեր և բանջարեղեն, բայց երբեմն պարզապես դժվար է հետևել, թե ինչպես են փոխվում բույսերը: Նրանք մշտական վերահսկողության կարիք ունեն, և նրանք շատ խոցելի են եղանակի, վարակների, վրիպակների և այլն…

Ես ունեի բազմաթիվ գործիքների պահեստամասեր, որոնք տեղադրված էին իմ գործիքների տուփի հին նախագծերից, ուստի որոշեցի նախագծել և կառուցել անօդաչու սարք, որը կարող է բույսերի վերլուծություն կատարել Rasperry Pi Zero W- ի և NoIR PiCamera- ի միջոցով: Ես նաև ցանկանում էի տեսանյութ պատրաստել այս նախագծի վերաբերյալ, բայց դա բավականին դժվար է համալսարանի կողքին, այնպես որ ես պարզապես կբեռնեմ չմշակված կադրերը:

Մոտ ինֆրակարմիր պատկերման հիմքում ընկած տեսությունը

Խորհուրդ եմ տալիս կարդալ Վիքիպեդիայի այս հոդվածը: Կարճ ասած, երբ բույսերը նորմալ գործում են, նրանք արտացոլում են Արեգակից եկող ինֆրակարմիր լույսը: Շատ կենդանիներ կարող են տեսնել IR լույսը, ինչպես օձերն ու սողունները, բայց ձեր տեսախցիկը նույնպես կարող է դա տեսնել (փորձեք դա հեռուստատեսության հեռակառավարման վահանակի միջոցով): Եթե ձեր տեսախցիկից հեռացնեք IR զտիչը, դուք կստանաք մանուշակագույն, լվացված պատկեր: Եթե դուք չեք ցանկանում կոտրել ձեր տեսախցիկը, ապա այն պետք է փորձեք NoIR PiCamera- ով, որը հիմնականում նույնն է, ինչ ստանդարտ PiCamera- ն, բայց չունի ներկառուցված IR զտիչ: Եթե ստորերկրյա զտիչը տեղադրեք ձեր տեսախցիկի ոսպնյակի տակ, ձեր կարմիր ալիքի վրա կստանաք միայն IR լույս, կապույտ կապույտ լույսը, կանաչը և կարմիրը `զտված: Օգտագործելով նորմալացված տարբերության բուսականության ինդեքսի բանաձևը յուրաքանչյուր պիքսելի համար, կարող եք շատ լավ ցուցանիշ ստանալ ձեր բույսի առողջության և ֆոտոսինթեզի գործունեության վերաբերյալ: Այս նախագծով ես կարողացա սկանավորել մեր բակը և բացահայտել մեր տանձենու տակ գտնվող անառողջ բույսը:

Ինչու՞ Tricopter:

Ինձ դուր են գալիս եռաչափ ինքնաթիռները, քան քառակուսիները, օրինակ `դրանց արդյունավետության պատճառով: Նրանք ունեն ավելի երկար թռիչքի ժամանակներ, դրանք ավելի էժան են, և դուք կարող եք դրանք ծալել, ինչը, հավանաբար, ամենալավ առանձնահատկությունն է, երբ խոսքը վերաբերում է DIY անօդաչու թռչող սարքերին: Ինձ նույնպես հաճելի է թռչել այս ուղղաթիռով, նրանք ունեն մի փոքր «ինքնաթիռի» կառավարում, որը դուք կզգաք, եթե ինձ հետ միասին կառուցեք այս անօդաչուն: Ինչ վերաբերում է երեքին, ապա Դեյվիդ Վինդեստալի անունը, հավանաբար, առաջինն է Google- ի որոնման մեջ, խորհուրդ եմ տալիս ստուգել նրա կայքը, ես նույնպես օգտագործում եմ նրա ծալովի շրջանակի դիզայնը:

Քայլ 1: Թռիչքի կադրեր

Սա իմ երկրորդ փորձնական թռիչքն էր, որտեղ ինքնաթիռն արդեն լարված էր և պատրաստ էր բույսերի վերլուծություն կատարել: Ես ունեմ մի քանի ձայնագրություններ իմ տեսախցիկից, կարող եք թռչնի աչքից դիտել մեր գեղեցիկ շրջակայքը: Եթե ցանկանում եք տեսնել NDVI ձայնագրությունները, գնացեք այս հրահանգելիքի վերջին քայլին: Unfortunatelyավոք, ես ժամանակ չունեի ամբողջությամբ պատրաստելու, թե ինչպես ուղղորդել տեսանյութը այս եռաթիռի վրա, բայց ես բեռնել եմ թռիչքի այս կարճ տեսահոլովակը:

Քայլ 2: Պահանջվող գործիքներ և մասեր

Բացառությամբ փայտե բումերի և ներկի լակի, որոնցից յուրաքանչյուրը դրված էր իմ գործիքների տուփի մեջ, ուստի այս նախագծի ընդհանուր արժեքը ինձ համար կազմում էր մոտ $ 5, բայց ես կփորձեմ գտնել eBay կամ Banggood հղումներ իմ օգտագործած յուրաքանչյուր մասի: Ես խորհուրդ եմ տալիս մասերը փնտրել շուրջը, գուցե դուք կարող եք ավելի լավ գին ստանալ, քան ես:

Գործիքներ

• Sոդման երկաթ
• Dremel գործիք
• 3D տպիչ (ես չունեմ, ընկերս օգնեց ինձ դուրս գալու համար)
• Կտրող գործիքներ
• Մետաղական կտրիչ
• Սուպեր սոսինձ
• Zip փողկապներ (շատերը ՝ 2 չափի)
• Ներկի լակի (ձեր նախընտրած գույնով - ես օգտագործել եմ սև)

Մասեր

1. ArduCopter Flight Controller (ես օգտագործել եմ հին APM 2.8, բայց դուք պետք է գնաք PixHawk կամ PIX Mini)
2. GPS ալեհավաք մագնիսաչափով
3. MAVLink հեռաչափության մոդուլ (վերգետնյա կայանների հաղորդակցության համար)
4. 6CH ընդունիչ + հաղորդիչ
5. Տեսահաղորդիչ
6. Servo Motor (առնվազն 1.5 կգ ոլորող մոմենտ)
7. 10 "պտուտակներ (2 CCW, 1 CW + լրացուցիչ փոխարինման համար)
8. 3 30A SimonK ESC (արագության էլեկտրոնային վերահսկիչ) + 3 920 կՎ շարժիչ
9. 3S մարտկոց 5.2Ah
10. Raspberry Pi Zero W + NoIR PiCamera (գալիս է ինֆրակարմիր զտիչով)
11. 2 մարտկոցի ժապավեն
12. Թրթռումների մարման սարքեր
13. 1.2 սմ քառակուսի ձևի փայտե բարձիկներ (ես գնել եմ 1.2 մետր ձող)
14. 2-3 մմ հաստ փայտե լամինատե ափսե
15. Գործողությունների տեսախցիկ (ես օգտագործել եմ 4K ունակությամբ GoPro կլոն - SJCAM 5000x)

Սրանք այն մասերն են, որոնք ես օգտագործել եմ իմ անօդաչու թռչող սարքի համար, ազատ զգալ փոփոխեք այն ըստ ձեր ցանկության: Եթե վստահ չեք, թե ինչ օգտագործել, թողեք մեկնաբանություն, և ես կփորձեմ օգնել ձեզ: Նշում. Ես օգտագործել եմ դադարեցված APM տախտակը որպես թռիչքի վերահսկիչ, քանի որ ունեի մեկ պահեստային սարք: Թռչում է լավ, բայց այս տախտակն այլևս չի աջակցվում, այնպես որ, հավանաբար, պետք է ձեռք բերեք մեկ այլ թռիչքի վերահսկիչ, որը համատեղելի է ArduCopter- ով ՝ GPS- ի հիանալի գործառույթների համար:

Քայլ 3: Շրջանակի կտրում

Ներբեռնեք շրջանակի ֆայլը, տպեք այն և կտրեք այն: Ստուգեք, արդյոք տպված չափը ճիշտ է, ապա գրիչով նշեք ձևը և փայտե ափսեի անցքերը: Օգտագործեք սղոց `շրջանակը կտրելու համար և անցքերը 3 մմ բիտով փորեք: Սրանցից միայն երկուսն են պետք, ես ընդամենը 4 -ը պատրաստել եմ որպես պահեստամաս:

Քայլ 4: Հավաքեք շրջանակը

Շրջանակը հավաքելու համար ես օգտագործեցի 3 մմ պտուտակներ և ընկույզներ: Ես կտրեցի յուրաքանչյուր բում 35 սմ երկարություն և 3 սմ երկարություն թողեցի շրջանակի առջևից: Մի՛ լարեք հոդերը, այլ համոզվեք, որ բավականաչափ շփում կա, որպեսզի ձեռքերը չծալվեն: Սա իսկապես խելացի դիզայն է, ես երկու անգամ վթարի եմ ենթարկվել, և ոչինչ միայն ձեռքերը հետ են ծալել:

Քայլ 5. Շարժիչների համար անցքեր հորատելը

Ստուգեք շարժիչի պտուտակների չափը և դրանց միջև եղած հեռավորությունը, այնուհետև երկու անցք անցեք ձախ և աջ փայտե թևերի մեջ: Ես ստիպված էի 5 մմ խորությամբ և 8 մմ լայնությամբ անցք բացել թևերի մեջ, որպեսզի առանցքները բավականաչափ տեղ ունենան պտտվելու համար: Օգտագործեք հղկաթուղթ `այդ փոքր բեկորները հեռացնելու և փոշին փչելու համար: Դուք չեք ցանկանում, որ փոշին լինի ձեր շարժիչների վրա, քանի որ դա կարող է ավելորդ շփում և ջերմություն առաջացնել:

Քայլ 6: oldալովի GPS լեռ

Ես ստիպված էի լրացուցիչ անցքեր կատարել իմ GPS ալեհավաքի համար `լավ տեղավորվելու համար: Դուք պետք է կողմնացույցը բարձր դիրքում տեղադրեք, որպեսզի այն չխանգարի շարժիչների և լարերի մագնիսական դաշտին: Սա պարզ ծալովի ալեհավաք է, որն ինձ օգնում է հնարավորինս կոմպակտ պահել իմ կարգավորումը:

Քայլ 7: Շրջանակի ներկում

Այժմ դուք պետք է ամեն ինչ պտուտակեք և կատարեք ներկի աշխատանքը: Վերջացրեցի ընտրելով այս փայլատ սև գույնի լակի: Ես մասերը կապեցի թելի վրա և պարզապես ներկեցի դրանք: Իսկապես լավ արդյունքի համար օգտագործեք ներկերի 2 և ավելի շերտեր: Առաջին շերտը, հավանաբար, մի փոքր լվացված տեսք կունենա, քանի որ փայտը խմելու է խոնավությունը: Դե, դա տեղի ունեցավ իմ դեպքում:

Քայլ 8: Տեղադրեք թրթռումների թուլացման հարթակը

Ես ունեի այս գիմբալ պահողի հարթակը, որն իմ կառուցվածքում նույնպես կրկնակի մարտկոց է պահում: Դուք պետք է այն ամրացնեք ձեր շրջանակի տակ `կայծակաճարմանդով և/կամ պտուտակներով: Մարտկոցի քաշը օգնում է կլանել շատ թրթռումներ, այնպես որ դուք կստանաք իսկապես գեղեցիկ տեսախցիկի կադրեր: Կարող եք նաև պլաստմասե ձողերի վրա տեղադրել վայրէջքի որոշ շարժիչներ, ես զգացի, որ դա ավելորդ է: Այս սև գույնը լավ աշխատեց, այս պահին դուք պետք է ունենաք գեղեցիկ տեսք ունեցող շրջանակ, և ժամանակն է տեղադրել ձեր թռիչքի վերահսկիչը:

Քայլ 9: ArduCopter- ի տեղադրում

Թռիչքի վերահսկիչը կարգավորելու համար ձեզ հարկավոր է լրացուցիչ անվճար ծրագրակազմ: Ներբեռնեք Mission Planner- ը Windows- ում կամ APM Planner- ը Mac OS- ում: Երբ դուք միացնում եք ձեր թռիչքի վերահսկիչը և բացում ծրագրակազմը, կախարդի օգնականը պատրաստվում է տեղադրել ձեր տախտակին վերջին որոնվածը: Այն կօգնի ձեզ չափաբերել նաև ձեր կողմնացույցը, արագացուցիչը, ռադիոկառավարիչը և թռիչքի ռեժիմները:

Թռիչքի ռեժիմներ

Ես խորհուրդ եմ տալիս օգտագործել Stabilize, Altitude Hold, Loiter, Circle, Return to Home and Land որպես ձեր վեց թռիչքի ռեժիմ: Շրջանակն իսկապես օգտակար է, երբ խոսքը վերաբերում է բույսերի ստուգմանը: Այն պտտվելու է տվյալ կոորդինատի շուրջը, ուստի այն օգնում է շատ ճշգրիտ կերպով վերլուծել ձեր բույսերը յուրաքանչյուր տեսանկյունից: Ես կարող եմ ձողերով ուղեծիր կատարել, բայց կատարյալ շրջան պահելը դժվար է: Loiter- ը նման է ձեր անօդաչու թռչող սարքը երկնքում կայանելուն, այնպես որ կարող եք բարձր լուծման NDVI լուսանկարներ վերցնել, իսկ RTH- ն օգտակար է, եթե կորցնում եք ազդանշանը կամ կորցնում եք ձեր անօդաչուի կողմնորոշումը:

Ուշադրություն դարձրեք ձեր էլեկտրագծերի վրա: Օգտագործեք սխեման ՝ ձեր ESC- ները միացնելու ճիշտ կապում և Mission Planner- ում ստուգեք ձեր մուտքային ալիքների լարերը: Երբեք մի փորձեք դրանք հենակետերով:

Քայլ 10: Տեղադրեք GPS- ը, տեսախցիկը և թռիչքի վերահսկիչը

Երբ ձեր թռիչքի վերահսկիչը ճշգրտվում է, կարող եք օգտագործել փրփուր ժապավեն և տեղադրել այն ձեր շրջանակի մեջտեղում: Համոզվեք, որ այն ուղղված է դեպի առաջ և բավականաչափ տեղ ունեք մալուխների համար: Տեղադրեք GPS- ը 3 մմ պտուտակներով և օգտագործեք կայծակաճարմանդ ՝ տեսախցիկը տեղում պահելու համար: Այս GoPro կլոնները գալիս են բոլոր մոնտաժային կոմունալ ծառայությունների հետ, ուստի այս մեկը տեղադրելը բավականին պարզ էր:

Քայլ 11: ESC և հոսանքի մալուխ

Իմ մարտկոցներն ունեն XT60 միակցիչ, այնպես որ ես միացրել եմ 3 դրական և 3 բացասական լարեր կին միակցիչի յուրաքանչյուր կապում: Օգտագործեք ջերմության նվազեցման խողովակ `կապերը դրանք կարճացնելուց պաշտպանելու համար (կարող եք օգտագործել նաև էլեկտրական ժապավեն): Երբ դուք կպցնում եք այս հաստ լարերը, շփեք դրանք և ամրացրեք դրանք պղնձե մետաղալարով, ապա ավելացրեք շատ հալած զոդ: Դուք չեք ցանկանում, որ սառը զոդեր չլինեն, հատկապես ESC- ները միացնելիս:

Քայլ 12: Ստացող և ալեհավաքներ

Ազդանշանի լավ ընդունում ունենալու համար դուք պետք է տեղադրեք ձեր ալեհավաքները 90 աստիճանով: Ես օգտագործել եմ կայծակաճարմանդներ և ջերմության նվազեցման խողովակներ ՝ անօդաչու թռչող սարքի դիմացի մասում ընդունիչ ալեհավաքներ տեղադրելու համար: Ընդունիչներից շատերը գալիս են մալուխներով, և ալիքները պիտակավորված են, ուստի այն պետք է հեշտ լինի կարգավորել:

Քայլ 13: Պոչի մեխանիզմը

Պոչի մեխանիզմը եռանիվանի հոգին է: Ես գտա այս դիզայնը առցանց, այնպես որ ես փորձեցի: Ինձ թվում էր, որ սկզբնական դիզայնը մի փոքր թույլ է, բայց եթե մեխանիզմը հակադարձես, այն հիանալի է աշխատում: Ես ավելորդ մասը կտրեցի dremel գործիքով: Նկարում կարող է թվալ, որ իմ servo շարժիչը մի փոքր տառապում է, բայց աշխատում է անթերի: Պտուտակները սեղմելիս մի փոքր կաթիլ օգտագործեք սոսինձ, որպեսզի թրթռանքների պատճառով դրանք չընկնեն; կամ կարող եք կապել շարժիչները, ինչպես ես:

Քայլ 14. Սավառնելի թեստ և PID- ի կարգավորում

Կրկնակի ստուգեք ձեր բոլոր կապերը և համոզվեք, որ մարտկոցը միացնելիս ոչինչ չեք տապակի: Տեղադրեք ձեր պտուտակները և փորձեք սավառնել ձեր անօդաչու թռչող սարքով: Իմը տուփից բավականին հարթ էր, ես պարզապես ստիպված էի մի փոքր հորանջել, քանի որ այն շատ էր ուղղում: Ես չեմ կարող PID- ի կարգավորում սովորեցնել այս Instructable- ում, ես գրեթե ամեն ինչ սովորել եմ oshոշուա Բարդվելի վիդեո ձեռնարկից: Նա դա ավելի լավ բացատրեց, քան ես կարող էի:

Քայլ 15. Ընտրեք ազնվամորի և տեղադրեք Raspbian (Jessie)

Ես ուզում էի դա պահել հնարավորինս թեթև քաշով, այնպես որ ես գնացի RPi Zero W.- ի հետ: Ես օգտագործում եմ Raspbian Jessie- ն, քանի որ ավելի նոր տարբերակները OpenCV- ի հետ խնդիրներ ունեին, որոնք մենք օգտագործում ենք բուսականության ինդեքսը հումքի կադրերից հաշվարկելու համար: Եթե ցանկանում եք ավելի բարձր FPS տոկոսադրույք, ապա պետք է ընտրեք Raspberry Pi v4- ը: Theրագրակազմը կարող եք ներբեռնել այստեղ:

Կախվածությունների տեղադրում

Այս նախագծում մենք կօգտագործենք PiCamera, OpenCV և Numpy: Որպես պատկերի սենսոր ես ընտրեցի փոքր 5MP տեսախցիկը, որը համատեղելի է միայն Zero տախտակների հետ:

1. Ֆլեշ ձեր պատկերը օգտագործելով ձեր սիրած գործիքը (ես սիրում եմ Balena Etcher):
2. Գործարկեք ձեր ազնվամորին միացված մոնիտորով:
3. Միացնել Խցիկի և SSH ինտերֆեյսերը:
4. Ստուգեք ձեր IP հասցեն ifconfig տերմինալում:
5. SSH ձեր RPi- ի մեջ ssh pi@YOUR_IP հրամանով:
6. Պատճենեք և տեղադրեք անհրաժեշտ ծրագրակազմը տեղադրելու հրահանգները.

sudo apt-get թարմացում

sudo apt-get upgrade sudo apt-get install libtiff5-dev libjasper-dev libpng12-dev sudo apt-get տեղադրել libjpeg-dev sudo apt-get install libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev libv4l-dev sudo apt-get տեղադրել libgtk2.0-dev sudo apt-get տեղադրել libatlas-base-dev gfortran sudo pip տեղադրել numpy python-opencv python (այն ստուգելու համար) ներմուծել cv2 cv2._ տարբերակ_

Դուք պետք է պատասխան տեսնեք ձեր OpenCV գրադարանի տարբերակի համարով:

Քայլ 16. NoIR տեսախցիկի և NDVI պատկերների փորձարկում

Անջատեք ձեր RPi տախտակը, տեղադրեք տեսախցիկը, այնուհետև մենք կարող ենք փորձել դրա հետ NDVI պատկերացում կազմել: Theաղկի վրա (կարմիր ֆոնով) կարող եք տեսնել, որ ներսում ավելի կանաչ հատվածները ցույց են տալիս որոշ ֆոտոսինթեզային գործունեություն: Սա իմ առաջին փորձարկումն էր, որն արվել էր Infragram- ով: Ես սովորեցի բոլոր բանաձևերն ու գույնի քարտեզագրումը իրենց կայքում `լիարժեք ֆունկցիոնալ կոդ գրելու համար: Իրերն ավելի ավտոմատացված դարձնելու համար ես պատրաստեցի Python սցենար, որը գրավում է շրջանակներ, հաշվարկում է NDVI պատկերները և պահում դրանք 1080p- ով կոտրիչի վրա:

Այս պատկերները ունենալու են տարօրինակ գունային քարտեզ և դրանք նման են լինելու այլ մոլորակից: Կատարեք մի քանի թեստ, փոխեք որոշ փոփոխականներ, լավ կարգավորեք ձեր տվիչը առաջին առաքելությունից առաջ:

Քայլ 17. RPi Zero W- ի տեղադրում անօդաչու թռչող սարքի վրա

Ես տեղադրեցի Pi Zero- ն եռանկյունու առջևի մասում: Դուք կարող եք ձեր տեսախցիկն ուղղել դեպի առաջ, ինչպես ես կամ ներքև: Պատճառն այն է, որ իմը առաջ է կանգնած ՝ ցույց տալու տարբերությունը բույսերի և այլ ոչ ֆոտոսինթեզվող առարկաների միջև: Նշում. Կարող է պատահել, որ որոշ մակերեսներ արտացոլեն IR լույսը կամ դրանք ավելի տաք լինեն, քան շրջապատը, ինչը նրանց պայծառ դեղին գույնի պատճառ է դառնում:

Քայլ 18. Տեսահաղորդիչի ավելացում (ըստ ցանկության)

Ես ունեի այս VTx- ը, որը տեղադրված էր նաև կողպեքիս հետևի թևին: Սա ունի 2000 մետր հեռավորություն, բայց ես այն չեմ օգտագործել թեստեր կատարելիս: Միայն FPV թռիչք կատարեց դրա հետ հաճույքի համար: Երբ ես չեմ օգտագործում այն, մալուխները հանվում են, հակառակ դեպքում դրանք թաքնված են շրջանակի տակ `իմ կառուցվածքը գեղեցիկ և մաքուր պահելու համար:

Քայլ 19. Բույսերի վերլուծություն կատարելը

Ես կատարեցի երկու 25 րոպեանոց թռիչք `համապատասխան վերլուծության համար: Թվում էր, թե մեր բանջարեղենի մեծ մասը լավ չէ, կարտոֆիլը լրացուցիչ խնամքի և ջրելու կարիք ուներ: Գնում եմ ստուգելու, որը մի քանի օրից օգնեց: Նկարում դրանք բավականին կանաչ տեսք ունեն ՝ համեմատած նարնջագույն և վարդագույն ծառերի հետ:

Ես սիրում եմ թռիչքներ կատարել շրջանով, որպեսզի կարողանամ բույսերը զննել ամեն տեսանկյունից: Դուք հստակ տեսնում եք, որ պտղատու ծառերի տակ որոշ բանջարեղեն չի ստանում բավարար արևի լույս, ինչը նրանց կապույտ կամ սև է դարձնում NDVI պատկերներում: Խնդիր չէ, եթե օրվա մի ժամին ծառի մի հատվածը բավարար արև չի ստանում, բայց վատ է, եթե ամբողջ բույսը վերածվի սևի և սպիտակի:

Քայլ 20: Անվտանգ թռիչք;)

Շնորհակալություն այս Instructable- ը կարդալու համար, հուսով եմ, որ ձեզանից ոմանք կփորձեն փորձեր կատարել NDVI պատկերման կամ անօդաչու թռչող սարքերի կառուցման հետ: Ես շատ զվարճացա այս նախագիծը փայտե մասերից զրոյից պատրաստելիս, եթե ձեզ նույնպես դուր եկավ, կարող եք մտածել ինձ օգնել ձեր բարի քվեով: Օ Oh, թռչիր ապահով, երբեք մարդկանցից վեր և վայելիր հոբբին:

Առաջին մրցանակ Make It Fly մարտահրավերին