Raspberry Pi -pohjainen RGB- & IR- kuvantamis- ja mittausjärjestelmä
Pikkarainen, Mikko-Petteri (2015)
Pikkarainen, Mikko-Petteri
Kajaanin ammattikorkeakoulu
2015
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201505158211
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201505158211
Tiivistelmä
Insinöörityön tavoitteena oli suunnitella ja toteuttaa Raspberry Pi -pohjainen kuvantamis- ja mittausjärjestelmä. Työn tilaajana oli Oulun yliopiston mittaustekniikan yksikkö CEMIS-Oulu. Kuvantamis- ja mittausjärjestelmä testattiin, suunniteltiin ja valmistettiin CEMIS-Oulun tiloissa Kajaanissa.
Insinöörityössä käytetään luottokortin kokoista Raspberry Pi tietokoneen RPI B+ versiota järjestelmän pohjana. Työssä RPI:hin liitetään kaksi kappaletta Raspberry Pi -kameroita: normaali RGB- ja NOIR-kamera. Kameroiden liittäminen ja ohjaus tapahtuu erillisellä lisäkortilla, koska RPI:ssä on suunniteltu liitettäväksi vain yksi kamera. Lisäksi kuvantamis- ja mittausjärjestelmään asennettiin sarjaliikennettä käyttävä GPS-vastaanotin ja I²C-rajapintaa käyttävä digitaalinen mit-tausanturi. Kuvantamis- ja mittausjärjestelmän käyttökohde on Phantom 2, kauko-ohjattava UAV-helikopteri.
Insinöörityö käsitellään kahdessa osassa: suunnittelu ja testaus. Suunnittelu tapahtui Raspberry Pi:n teknisten ja järjestelmän vaatimusten pohjalta. Ohjelmointi tapahtui Python-ohjelmointikielellä, ja järjestelmän ohjelmarunko suunniteltiin säikeistyväksi. Säikeistetty ohjelma mahdollisti järjestelmään liitettävien kameroiden, GPS-vastaanottimen ja digitaalisen anturin yhtä'aikaisen toiminnan. Lisäksi uusien antureiden liittäminen säikeistettyyn ohjelmarunkoon on varsin helppoa. Järjestelmän testaus tapahtui porrastetusti. Jokainen liitettävä komponentti ja anturi testattiin toimivaksi ennen kokonaisuuden asennusta ja testausta. Toimintoja testattiin insi-nöörityön aikana laboratorio-oloissa.
Työn tuloksena oli Raspberry Pi:llä toimiva kuvantamis- ja mittausjärjestelmä, jonka toiminta on varmistettu testeissä. Järjestelmä pystyi toimimaan kahdella kameralla, lukemaan GPS-paikkatiedon arvoja ja synkronoimaan paikkatiedon otettuun kuvaan. Lisäksi järjestelmä pystyi lähettämään kuvia ja paikkatiedon langattomasti toiselle valvontaohjelmalle. Kaiken tämän lisäksi digitaalisen anturin luku ja mittaukset pystyttiin tallentamaan järjestelmässä.
Insinöörityössä käytetään luottokortin kokoista Raspberry Pi tietokoneen RPI B+ versiota järjestelmän pohjana. Työssä RPI:hin liitetään kaksi kappaletta Raspberry Pi -kameroita: normaali RGB- ja NOIR-kamera. Kameroiden liittäminen ja ohjaus tapahtuu erillisellä lisäkortilla, koska RPI:ssä on suunniteltu liitettäväksi vain yksi kamera. Lisäksi kuvantamis- ja mittausjärjestelmään asennettiin sarjaliikennettä käyttävä GPS-vastaanotin ja I²C-rajapintaa käyttävä digitaalinen mit-tausanturi. Kuvantamis- ja mittausjärjestelmän käyttökohde on Phantom 2, kauko-ohjattava UAV-helikopteri.
Insinöörityö käsitellään kahdessa osassa: suunnittelu ja testaus. Suunnittelu tapahtui Raspberry Pi:n teknisten ja järjestelmän vaatimusten pohjalta. Ohjelmointi tapahtui Python-ohjelmointikielellä, ja järjestelmän ohjelmarunko suunniteltiin säikeistyväksi. Säikeistetty ohjelma mahdollisti järjestelmään liitettävien kameroiden, GPS-vastaanottimen ja digitaalisen anturin yhtä'aikaisen toiminnan. Lisäksi uusien antureiden liittäminen säikeistettyyn ohjelmarunkoon on varsin helppoa. Järjestelmän testaus tapahtui porrastetusti. Jokainen liitettävä komponentti ja anturi testattiin toimivaksi ennen kokonaisuuden asennusta ja testausta. Toimintoja testattiin insi-nöörityön aikana laboratorio-oloissa.
Työn tuloksena oli Raspberry Pi:llä toimiva kuvantamis- ja mittausjärjestelmä, jonka toiminta on varmistettu testeissä. Järjestelmä pystyi toimimaan kahdella kameralla, lukemaan GPS-paikkatiedon arvoja ja synkronoimaan paikkatiedon otettuun kuvaan. Lisäksi järjestelmä pystyi lähettämään kuvia ja paikkatiedon langattomasti toiselle valvontaohjelmalle. Kaiken tämän lisäksi digitaalisen anturin luku ja mittaukset pystyttiin tallentamaan järjestelmässä.