מצגת סיוםV-12 הטסה ממוחשבת של מסוק

צעצוע2008אביב,

חונך: אריה נחמניסטודנטים: עידן האן, שי סוזן

מבוא•מטרות הפרויקט•הטסה ידנית•חיבור השלט למחשב• Matlabהטסה באמצעות •

תוכנית בסיסית–

הטסה בחוג פתוח•שימוש באלגוריתמים לעיבוד תמונה–

סיכום והצעות להמשך•

מה במצגת?

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

מבוא

מסוק המיקרו הקטן ביותר בעולם• גרם משקל טיסה10רק •EPPבנוי מחומר •נשלט ע"י שלט רחוק•נטען באמצעות סוללות•

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

מטרות הפרויקט

לימוד עצמי של הטסת המסוק באופן ידני )הכנה(–בניית ממשק תקשורת אוטומטי מחשב-מסוק–כתיבת תוכנית מחשב להטסה ממוחשבת:–

מזהה מיקום המסוק בחדר וכיוון התקדמות•מייצרת אותות בקרה להטסת המסוק•מודדת מרחק המסוק מהמצלמה•

ביצוע בקרה בחוג פתוח והטסת המסוק באופן–

אוטומטי )בכיוון אנכי בשלב ראשון(

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

הטסה ידנית

הטסה ידנית

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

שלבים:

. הטסה:3 כאשר המסוק אינו מסתובב הוא טס קדימה בעזרת המשקולת

שלגופו

דק' טיסה.5 דק' טעינה ל-25 כ- טעינת המסוק:1.

. איזון המסוק: קיזוז המונע סחרור עצמי של המסוק.2

הטסה ידנית

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

שלבים:. הטסה:3

שליטה בגובה המסוק מבוצעת ע"ילחיצה קבוע על סטיק הגובה.

סיבוב המטוס מבוצע ע"י הסטתסטיק הכיוון באופן יציב.

מומלץ להחזיקו למשך מספר שניות עקב התגובה האיטית של המסוק.

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

חיבור השלט למחשב

חיבור השלט למחשב

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

:תרשים זרימהמחשב נתב

כרטיס בקרה

שלט

:כללי ותוכנת TI 6024/6025החיבור מתבצע באמצעות כרטיס 1.

simulink.

אותות הבקרה מתקבלים מהתכנית שכתבנו ומועברים לשלט 2.באמצעות הנתב וכרטיס הבקרה שבנינו.

חיבור השלט למחשב

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

חיבור לסטיק הגובה

. השלט:1

חיבור השלט למחשב

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

הבקרה על המסוק מתבצעת ע"י קיצור הדקי השלט באופן הבא:

מצבעוצמת הגובההדקים מקוצרים

1,2,3,4H

1,4G

1,2,4F

1,2,3,5E

1,2,4,5D

1,3,5C

1,5B

1,3A

. השלט:1

:שליטה בכיוון האנכי

:)שליטה בכיוון האפקי )לא מומשכיווןימינה חזקימינהמרכזשמאלהשמאלה חזק

הדקים 1,21,41,2,3,43,42,4מקוצרים

חיבור השלט למחשב

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

1 .הכרטיס:

סלקטורים

יציאות לשלט

יציאות לנתב

. כרטיס הבקרה:2

חיבור השלט למחשב

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

. סכימה כללית של כרטיס הבקרה:2

יציאות לשלט

יציאות לשלט

SELECTOR

. כרטיס הבקרה:2

חיבור השלט למחשב

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

. כרטיס הבקרה:2:PRMA1B05. יחידת הסלקטור 2

חיבור השלט למחשב

הנתב מהווה שלב ביניים בין החיבור למחשב לבין הבקר 1.שבנינו

:DGRD ו- DIO1-DIO5, 5Vהבקר מחובר ליציאות 2.

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

TI 6024/6025Eיציאה לכרטיס )למחשב(

יציאות לכרטיס הבקרה

. הנתב:3

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

הטסה באמצעות Matlab

Matlabהטסה באמצעות

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

כללי: הקיימת בכל Simulinkהשליטה במסוק מתבצעת בעזרת תכנת 1.

Texas Instruments, ונעזרת בכרטיס Matlabגרסאות 6024/6025

מצבעוצמת הגובההדקים מקוצריםתזכורת, עצמת השליטה בגובה מיוצגת בטבלה הבאה:2.

1,2,3,4H

1,4G

1,2,4F

1,2,3,5E

1,2,4,5D

1,3,5C

1,5B

1,3A

Matlabהטסה באמצעות

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

תכנית הבסיס:

התוכנית הראשונית שנועדה לבדוק את כרטיס הבקרה שבנינו 1.

ואת הממשק של המחשב עם השלט.

ההטסה מתבצעת באופן אוטומטי בהתאם לסיגנלים שהוכנסו – 2.

BFHתוכנית הטיסה הינה :

כאמור, השליטה מבוצעת בכיוון האנכי.3.

Matlabהטסה באמצעות

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

תכנית הבסיס: שבנינו מאפשרת הכנסת מתח לכל אחד Simulinkתכנית ה-1.

מארבעת המפסקים כך שידמו קצר בהדק המתאים לטבלה. מקבל כאמור מתח נמוך תמיד(1)מתג

'(1נתק = מתח גבוה )'2.

מסך התכנית:3.

B F H

Matlabהטסה באמצעות

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

תכנית הבסיס:הסיגנלים מועברים לשלט באמצעות הרכיב הבא:4.

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

הטסה בחוג פתוח

הטסה בחוג פתוח

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

שימוש באלגוריתמים לעיבוד תמונה למטרות הבאות:

. זיהוי מקום המסוק 1

בסרטון. . מציאת כיוון ההתקדמות.2

. מדידת מרחק המסוק.3

- הפלט המתקבל מהאלגוריתמים לעיל משמש לחישוב המצב

(state).ואותות הבקרה המתאימים לשידור

האלגוריתמים תוכננו כך שיפעלו במהירות בכדי לאפשר עיבוד 'זמן -

אמת'. אלגוריתמים מסובכים לא יאפשרו ביצוע שכזה.

הערות:

הטסה בחוג פתוח

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

בסרטון: זיהוי מקום המסוק1.

האלגוריתם: תמונות עוקבות וקבלת "תמונת הפרשים"2חיסור 1. מתבצע:(R,G,B)לכל אחד ממרכיבי התמונה 2.

רעשים ומציאת האלמנט הגדול ביותר– ניקוי חיתוך בסף•מציאת מרכז המסוק•

מיצוע על שלושת מרכיבי הצבע לקבלת מיקום סופי3.

הפרמטרים לפיהם חישבנו את הגדלים בהמשך:הערה: 240סרטים ברזולוציהx320. – עבור 35חיתוך בסף( ערך פיקסל uint8.)

הטסה בחוג פתוח

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

בסרטון: זיהוי מקום המסוק1.

הטסה בחוג פתוח

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

בסרטון – שיפור הדיוק: זיהוי מקום המסוק1.

האלגוריתם:

תמונות עוקבות לקבלת דיוק 3. ביצוע ממוצע משוקלל על 4גבוה,

ע"פ הנוסחא: . 1 . 20.6 0.25 0.15Avg curr Avg prev Avg prevCenter Center Center Center

גדולים מידי שנגרמים /. התעלמות מאובייקטים קטנים5בעקבות

רעשים בסרט. 2סרטון 1סרטון

הטסה בחוג פתוח

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

האלגוריתם:שימוש באלגוריתם למציאת מרכז המסוק בשתי תמונות עוקבות.1.מציאת ההפרש האנכי במקום המסוק בין התמונות העקובות באופן 2.

הבא:

( עפ"י הנוסחא הבאה:stateשינוי המצב )3.

15

5 15

5 5

( 2)

( 15 5

1

1)

( 2

)

)

) 5

(0

( 1

if Increment

if Increment

Change if Increment

if Increme

Strong down

Weak d

nt

i

ow

Weak

f Increment

up

Strong u

Neutr l

p

a

n

new oldState State Change

. מציאת כיוון התקדמות וייצור אותות בקרה:2

הדקים מקוצרים

עוצמת הגובה

מצב

1,2,3,4H

1,4G

1,2,4F

1,2,3,5E

1,2,4,5D

1,3,5C

1,5B

1,3A

הטסה בחוג פתוח

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

הדגמה:. מציאת כיוון התקדמות וייצור אותות בקרה: 2

Weak Down (-1)Strong Down (-2)Weak Up (+1)Strong Up (+2)Neutral (0)Strong Down (-2)Neutral (0)

מציאת מרחק המסוק

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

מבטצד

מבטקדמי

מבטחצי-צד

מ'2 מ'1 מ'3

1:512071:114641:2910

1:139651:56481:1017

1:71781:30851:854

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

האלגוריתם:קבלת תמונת ההפרשים לאחר ניקוי הרעשים )מהאלגוריתם 1.

של מיקום המסוק(ביצוע חיתוך בסף לקבלת תמונת שחור לבן )"אפסים 2.

ואחדים"(סכימת כל הפיקסלים וקבלת גודל המסוק3.המרחק ניתן ע"י : 4.

2

2

100 900 # / 7.5

0.00024 # 0.12 # 185.37

0.005 # 1.07 # 243.2

350 5

# 900

# 900

# 249

# 100 # /107

20

7

pixels

pixels pixelsDistance

pi

if pixel

x

s

if pixels

if pixels

i

els pixels

pixels f pixels

if DisDistance tance

20

. מציאת מרחק:3הטסה בחוג פתוח

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

האלגוריתם:מיצוע והכנסת המרחקים לווקטור מרחקים, לאחר הכנסת 5.

השיפורים הבאים:ביצוע ממוצע משוקלל לפי:•

תיקון חריגות:•

0.65 ( ) 0.35 ( 1)Distance i Distance i Distance i

. מציאת מרחק:3הטסה בחוג פתוח

( 3) 3 0.75 3

( 2)

3

2 0.75 2

( 1) 1 0.7

50 :

5 1

Distance i Distance i Distance i Distance i

Distance i Distance i Distance i Distance i

Distance

if abs Distance i Distanc

i Distance i Distance i Dist

e

nc

i

a e i

הטסה בחוג פתוח

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

הדגמה על טיסה במבט צד:

3סרטון

0 5 10 15 20 25 30 35 40 450

50

100

150

200

250

300

350Distance

Dis

tanc

e[cm

]

Frame Num.

. מציאת מרחק:3

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע

סיכום והמלצות להמשך

הצעות להמשך

הוספת שליטה בסטיק האופקי התמודדות עם הפרעות )הסתרות, מספר אובייקטים

זזים בסרט, תנאי תאורה(סגירת משוב והטסה בחוג סגורהערכת זווית המסוק ביחס למצלמה

שאלות?

הטסה ממוחשבת של מסוק צעצוע