Exibir código-fonte para Sistema Automatizado de Inspeção de Dutos de Sistemas de Condicionamento de Ar (Parte II)

Horário do Bolsista (Andrey Gonçalves)=
* Local de desenvolvimento (LabIC)
**'''Segunda''': 07:30 ~ 09:30 // SEMANA B 09:30 ~ 11:30
**'''Terça'''  : 07:30 ~ 09:30 // 13:30 ~ 15:30 // SEMANA A 15:30 ~ 17:30
**'''Quarta''' : 07:30 ~ 11:30 // 13:30 ~ 15:30
**'''Quinta''' : 09:30 ~ 11:30 // 13:30 ~ 15:30
**'''Sexta'''  : 07:30 ~ 09:30

[[Arquivo:HORARIOANDREY.JPG|760px|thumb|left]]


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{{Collapse top |Relatório do dia 05/09/2016 até 23/09/2016}}
*'''Objetivos:'''
As duas primeiras semanas tiveram como objetivo o apropriamento do Sistema Automatizado de Inspeção de Dutos de Sistemas de Condicionamento de Ar (Parte I).

===Protótipo Parte I===
[[Arquivo:Robo Prototipo.jpg|800px|thumb|center|]]

=Controle de Motores=

O controle é feito através de um circuito chamado ponte H, o mesmo controla um motor DC a partir de sinais gerados por um microcontrolador. Os links abaixo foram mencionados pelos bolsistas Lucas e Bruno de onde tomaram partida para  projetar uma ponte H.
* http://arduinobymyself.blogspot.com.br/2012/08/ponte-h-controle-de-motores-dc.html
* http://www.maxwellbohr.com.br/downloads/robotica/mec1000_kdr5000/tutorial_eletronica_-_montagem_de_uma_ponte_h.pdf


O CI L293D faz a função de uma ponte H e embora ele consiga controlar dois motores com ele o mesmo suporta no máximo uma corrente de 600 mA constante e uma corrente de pico de 1,2 A.
* http://labdegaragem.com/profiles/blogs/tutorial-de-como-utilizar-motor-dc-com-l293d-ponte-h-e-arduino


O uso do raspberry pi para controle de motores DC é bastante comum e portanto é fácil encontrar alguns programas prontos para isso, sendo os mesmos geralmente escritos em python.
*http://computers.tutsplus.com/tutorials/controlling-dc-motors-using-python-with-a-raspberry-pi--cms-20051
*https://learn.adafruit.com/downloads/pdf/adafruit-raspberry-pi-lesson-9-controlling-a-dc-motor.pdf

=Processamento de imagens com o BeagleBone=

O link abaixo explica como a câmera utilizada pode afetar o desempenho da transmissão de video e o consumo de recursos do sistema.
*https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?p=751735

O link a seguir é uma introdução ao processamento de imagens com o OpenCV no BeagleBone.
*http://derekmolloy.ie/beaglebone/beaglebone-video-capture-and-image-processing-on-embedded-linux-using-opencv/

O link abaixo explica como é feito o processamento de streaming de video no BeagleBone.
*https://www.youtube.com/watch?v=-6DBR8PSejw
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'''Novas alterações no protótipo:'''

No novo protótipo pensamos em modificar algumas coisas para melhorar nosso sistema:

* A tensão de entrada do Robô parte II será modificada para 24V (o primeiro protótipo era alimentado com 48V).

* Movimento da Câmera: Como acharam mais conveniente que o sistema de câmera se movimente apenas no (sentido horizontal, esquerda/direita). No protótipo parte II usaremos apenas um servo motor para esse movimento. 

* Placa de acionamento e controle: Vamos ter que refazer o layout da placa atual adicionando o sistema de proteção do Circuito, assim eliminando fios.

* Adicionaremos um motor DC na parte frontal do protótipo para fim da limpeza do duto.

* Os reguladores de tensão 24V/5V e 24V/12V será projetado pelo bolsista pois precisaremos de uma corrente de 3A.

{{Collapse top |Lista de itens necessários para o projeto}}


**'''1x Servo motor:''' O servo motor será responsável pela movimentação da câmera, somente no sentido horizontal.

            servo:  http://www.filipeflop.com/pd-6b803-servo-motor-sm-s4306r-360-graus-acessorios.html

*'''Câmera:''' Será utilizada para visualizar o caminho do robo.
            câmera logitech C920: http://informatica.mercadolivre.com.br/acessorios-pc-webcams/com-microfone/logitech/logitech-c920

*'''Sistema PoE:''' Irá utilizar a energia enviada pelos cabos de rede para alimentar o robô.
            injeto + divisor: http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-655487154-poe-separador-injetor-_JM

*'''Conversores de tensão DC/DC:''' Irão converter a tensão e aumentar a corrente. Vamos montar os reguladores de tensão para as tensões desejadas.
            CI LM338T:http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-764694926-10-pecas-ci-lm338t-to-220-nsc-_JM
            
*'''Fonte de tensão:''' : 220V para 24V.
            Fonte de tensão 24V 3A:http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-704399927-fonte-24v-3a-2a-1a-24-volts-3-amperes-router-board-wireless-_JM

*'''Motor DC 12v / 18200rpm :''' : Esse motor será usado para limpeza do duto.
            http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-729318274-micro-motor-dc-12v-18200rpm-_JM

*'''Iluminação:''' Para melhor iluminação do duto leds serão colocados juntamente com a câmera.
            Led smd 5730:http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-772162006-barra-de-led-regua-de-led-smd-5730-dc-12v-_JM
{{collapse bottom}}
=Diagrama de funcionamento do Sistema=
[[Arquivo:diagrama.jpeg|800px|thumb|center|]]

=Software=
*'''Controlador: ''' Responsável por capturar e transmitir os comandos do usuário.
[[Arquivo:Robo_dutos-master.zip]]

*'''Controle dos Servos e motores em C++:''' https://github.com/bruno-antonio-pinho/PWM_Controler

*'''Controle dos Servos e motores em python:''' https://github.com/bruno-antonio-pinho/Robot_Controler

*'''Transmissão de video:''' Para a transmissão de video esta sendo utilizado o MJPG-Streamer devido a sua eficiência.

O Sistema é formado por duas partes:

*'''Controlador: '''O controlador é composto por um computador rodando um software o qual interpreta e envia comandos recebidos por um controle USB.

*'''Robô: '''O robô é composto por 2 conversores DC/DC responsáveis por reduzir a tensão de entrada 24V/12V e 24V/5V. Uma Ponte H responsável por fazer o chaveamento de tensões dos motores DC, M1 e M2, a ponte H está conectada à três portas PWM do BegleBone, os polos negativos de ambos os motores são alimentados pelo mesmo sinal PWM. O C.I. 74LS08 é responsável pela ativação do servo S1 o C.I está conectado a duas portas digitais e duas portas PWM do BeagleBone. O C.I. HEF4050BP é responsável por aumentar o nível dos sinais PWM que chegam aos servos e proteção do Beaglebone. O BeagleBone além das funções já descritas ainda deve mandar uma stream de video, capturada através de uma câmera conectada via USB em um suporte movimentado pelo servo.

O robô e controlador são interligados através de um sistema PoE.

==Controlador==
O software do controlador tem como função e enviar os comandos do usuário para o robô. Tanto os comandos de movimentação do robô quanto ao servo motor são enviados como um valor entre 0 e 3 em quanto o valor da velocidade varia entre 1 e 100, esses três valores são alocados em uma lista, transformados em string através da biblioteca simpleJSON e enviados ao robô via UDP. O código do controlador se encontra em um repositório do github citado anteriormente.

===Controle===
Para o controlar os movimentos do robô e do servo motor vamos utilizar um controle modelo dualshock 2 USB. A integração do controle com o resto do software do controlador se deu através da biblioteca PyGame. O botões reconhecidos pelo controlador e suas funções são:
* '''Analógico esquerdo: '''Movimentação do robô.
* '''Analógico direito: '''Movimentação do sistema servo motor.
* '''L1: '''Diminui a velocidade dos motores.
* '''R1: '''Aumenta a velocidade dos motores.
* '''Select:''' Aciona o motor de limpeza.
* '''Start: '''Gravação em disco da stream de video(função ainda não implementada).

===Interface Gráfica===
[[Arquivo:Tela_Principal.png|500px|thumb|center|]]

A interface gráfica, imagem acima,  foi feita em Qt e é bastante simples consistindo de:

*'''Display: '''O display mostra o valor numérico da "velocidade", a velocidade é o valor em porcentagem do duty cycle do sinal pwm dos motores ou quanto porcento do periodo o sinal fica em estado alto.
*'''Botão de configuração: '''A interface gráfica permite que o robô além de ser controlado pelo controle ainda seja controlado pelo teclado, o botão de configuração permite que as teclas de comando sejam alteradas. As configurações são alteradas através de uma nova janela mostrada na imagem abaixo. 
[[Arquivo:Tela_conf.png|500px|thumb|center|]]

*'''Botão gravar: ''' O botão gravar permitira gravar a stream de video em um arquivo em disco.

==Robô==

{| border="1"
| [[Arquivo:Chassi_robo_duto.jpg|300px|thumb|center|]] ||  [[Arquivo:Chassi_robo_duto_tras.jpg|300px|thumb|center|]]
|}

O Robô criado neste projeto é composto por um chassi(imagem  acima), 2 motores DC, uma placa beaglebone Rev. C, um servo motor para o movimento horizontal da câmera, uma câmera Logitech C920, e um circuito de alimentação.

===BeagleBone===
[[Arquivo:Beaglebone-black-pinout.jpg|500px|thumb|center|]]

A imagem acima mostra os pinos do beaglebone e a sua utilização, para o controle do robô foram utilizados  5 portas PWM e 2 portas digitais.

* 3 portas PwM (P8_13, P9_14 e P9_42) para controle dos motores DC, foram usadas portas PWM ao invés de portas digitais a fim de ser possível controlar a velocidade do robô, sendo dois sinais PWM ligados ao positivo dos motores e um sinal PWM ligado ao negativo de ambos os motores.

* 1 portas PWM (P9_22) usada para controlar o sistema usado no controle da movimentação da câmera. 

===Alimentação===
A alimentação será feita através de um sistema PoE(Power over Ethernet) até a entrada do circuito onde será distribuída para 2 conversores DC/DC  regulará duas tensões 12V e 5V.

* '''Conversor DC/DC para 12V:''' É responsável por alimentar os motores DC, a saída será conectada a uma ponte-H que é ativada através das portas PWM.
* '''Conversor DC/DC para 5V:''' É responsável por alimentar o o beaglebone e os servos. Os servos são ativados através de pulsos com amplitude de 5V porém a amplitude dos pulsos Pwm do beaglebone são de 3.3V, para resolver isso os pulsos passaram por circuito composto pelo CI 74LS08.

===L298N===
O L298N é um C.I. que atua como uma ponte-H. vamos utilizar um driver pronto que utiliza o L298N para controlar os motores DC.

{| border="1"
| [[Arquivo:L28N_G.jpg|300px|thumb|center|]] ||  [[Arquivo:L298N_inputs.jpg|300px|thumb|center|]]
|}

O driver possui 2 entradas de tensão, sendo uma de 6V a 35V e a outra até 5V. 4 entradas que permitem a passagem da tensão de entrada na saída correspondente e 4 saídas. As saídas estão associadas em dois grupos habilitado por dois jumpers, o jumper ENA habilita as saídas 1 e 2 enquanto o jumper ENB habilita as saídas 3 e 4. A imagem abaixo mostra a posição de todos os elementos, sendo os jumper Ativa MB e MA o mesmo que ENA e ENB respectivamente, MotorA saídas 1 e 2 e MotorB saidas 3 e 4. e o jumper Ativa 5v quando ativado torna a entrada de 5v em uma saída de 5v.

[[Arquivo:L298N.jpg|500px|thumb|center|]]

=PCB - Placa de circuito impresso=
A placa dos reguladores de tensões e circuitos utilizados no sistema foi projetada no Software Proteus, segue link para download.
*'''PCB_Proteus -''' [[Arquivo:PCB_RoboII.rar]]


{| border="1"
| [[Arquivo:img1.PNG|300px|thumb|center|]]
|}
A imagem da esquerda mostra os furos dos componente e trilhas do circuito projetado. A da direita é uma imagem 3D que o Software Proteus produz.

Após projetar a placa enviamos a placa para o professor Cassiano para ele fazer o processo de furos na placa, depois de furada fizemos a soldagem dos componentes na placa com auxílio do professor Jorge H. B. Casagrande. Podemos ver na figura a seguir a placa finalizada.
{| border="1"
| [[Arquivo:FOTO1.PNG |300px|thumb|center|]]
|}
===Protótipo parte II===


[[Categoria:Trabalhos de Alunos]]
[[Categoria:Projeto de Pesquisa]]