UZAKTAN KAMERA VE JOYSTĐCK KONTROLLU ĐKĐ EKSEN HAREKETLĐ LAZER ODAKLI HEDEF ĐŞARETLEME SĐSTEMĐ

Transkript

1 UZAKTAN KAMERA VE JOYSTĐCK KONTROLLU ĐKĐ EKSEN HAREKETLĐ LAZER ODAKLI HEDEF ĐŞARETLEME SĐSTEMĐ REMOTE CAMERA AND JOYSTICK CONTROLLED TWO AXES LASER FOCUSING TARGET MARKING SYSTEM Hakan ÇELĐK, Taner AKKAN, Tolga OLCAY, Ahmet KULE, Yağmur ÇAĞAN Dokuz Eylül Üniversitesi Đzmir M.Y.O. Mekatronik Programı, Buca/ĐZMĐR ÖZET Günümüzde teknolojinin gelişmesiyle endüstri alanında birçok yenilikler yapılmıştır. Bunların en önemlileri askeri alanda yapılan robotlardır. Askeri alanda zorlu koşullar altında kullanılan robotlar birçok dayanıklılık testinden geçmektedir. Proje, tasarım aşamasında tamamen otonom çalışan, hedefi kendi bulup ateş eden bir sistem olarak düşünülmüştür ancak elimizdeki şartlardan dolayı bu sistem gerçekleştirilememiştir. Bunun yerine sistem, lazer odaklamalı uzaktan PLC ve Eğim Sensörü ile kontrol edilmektedir. Sistem mekanik, elektronik ve yazılım kısımlarından oluşur. Mekanik kısım X ve Y ekseninde hareket etmektedir. Elektronik kısım 16F628A PIC ve ARDUINO devrelerinden oluşmaktadır. Yazılım kısmında ise PIC yazılımı ve C dili kullanılmıştır. Projedeki amaç ülkemizin savunmasına katkıda bulunmaktır. Anahtar Kelimeler: Lazer odaklama, eğim algılayıcısı, Servo X-Y konumlama ABSTRACT Today, with the improvements in technology, there are many innovations in industry. The most important kind of these robots are the ones that are used in military. Much importance is given to these mechanisms being versatile. At first, in the rank of conception, the project was thought of as a system that works fully autonomously, finds the target and fires automatically. But, because of our limitations, this couldn t come true. Instead of full automaticity, the system is controlled by laser focused, remote PLC and tilt sensor. The system is composed of mechanical, electronics and software parts. Mechanical part moves on X and Y axis. Electronics part is composed of 16F628A PIC and ARDUINO circuits. And in software part, PIC software and C language is used. The aim of this project is to help our national defense system. Keywords: Laser focusing, tilt sensor, Servo X-Y positioning 1.GĐRĐŞ Günlük yaşantımızda insanların ve diğer canlı varlıkların güvenliğini sağlamak amacıyla savunma gereksinimi olarak ve genellikle askeri alanda kullanılmak üzere birçok odaklama tasarımı yapılmıştır. Mekatronik olarak tasarlanmış olan bu projede, ilk hedefimiz mekanik kısmından başlayarak doğru hedefe ulaşmaktır. Mekanik aksam tamamlandıktan sonra robotun hareketi arduıno kontrol ünitesi, haberleşme ünitesi, PIC devreleri ve mikro denetleyici ile kontrol edilmektedir. Projede haberleşme sağlamak için alıcı verici devreleri kullanılmaktadır. Proje üzerindeki kameradan alınan 1

2 görüntünün LCD ekranına gönderilerek istenilen yerin hedeflenmesi amaçlanır. Kameranın 360 derece gözetleme yapabilmesi hareketi tespit etmemizi sağlar. LCD ekran kullanılmasının sebebi ise gelişen teknoloji sayesinde herhangi bir yerden müdahale edilebilmesidir. Temel hedefi, uzaktan belirtilen nesnesinin ateş eden insansız tüfek tasarımı haline gelmiş ve bu amaçla geliştirilmeye doğru adım atılmıştır.[1] Ara yüz geliştirme çalışmalarına dâhil edilen bu gereksinim, uyarı ve ikazların kullanıcıya en etkili biçimde aktarımını ve kullanıcı tarafına kontrol zenginliği kazandırmayı amaçlamaktadır. Đnsan gücüne çok az gereksinim duyulur. Bu sayede askeri alanda ve sivil toplumda meydana gelecek can kaybı azalmış olur. 2. MEKANĐK TASARIM Projenin, mekanik kısmındaki amaç; tüfeğin X ve Y ekseninde hareket etmesi ve bir sinyal sayesinde tetikleme yaparak LCD ekranında gördüğümüz ve ulaşılmak istenen hedefe kilitlenerek ateş etmesidir. Sistemin taban kısmında MDF tahta kullanılmıştır. MDF tahta kullanımındaki amaç yüzey kalitesinden ve diğer tahtalardan ayrılan en önemli özelliği olarak pürüzsüzlük, tüylenme ve şekil bozukluklarının minimum ölçüde olmasından dolayıdır. Bunun da üstüne yataklama vazifesi yapması için içine üç tane bilyalı duba koyularak monte edilmiştir. Bilyalı sistemin tercih edilmesi servo motora yük binmemesi, motorun X ekseninde daha rahat ve açılı hareket etmesini sağlamak için kullanılmıştır. Son olarak tahta parçalar sabitlenerek servo motorlar konulmuştur. Servo motorlar gönderilen kodlanmış sinyaller ile şaftları özel bir açıyla bulunduğu pozisyonu değiştirmektedir. Mekanizmada son kontrol elemanı olarak servo motor kullanılmıştır. Güç sağlayan motorlar belirli bir hızda dönmeye tasarlanırken, servo motorlar çok geniş bir hız komutunu yerine getirecek şekilde tasarlanmıştır. Plexiglas malzemeden kesilmiş parça, X ekseni üzerinde hareket yaptıracak olan servo motorun üstüne monte edilmiştir. Plexiglas plastik cam saydam ve yarı saydam maddedir. Kolay işlenebilen Plexiglas, kesilebilen, delinebilen hafif bir plastik yapıdır. Bu malzemenin üzerine de Y ekseninde hareket yaptıracak olan servo ve servonun pervanesine mil monte edilmiştir. Servo motorun pervanesine bağlı mile de, son olarak mil geçirerek Y eksenin de hareket eden plexiglas tabla bağlanmıştır. Bu tabla üzerine de tüfek ile tüfekğin tetiğini kontrol etmekte kullandığımız servo motor ve son olarak wirless kamera monte edilmiştir. Şekil 1. Sistemin Solidworks Programında Çizilmiş Üç Boyutlu Görüntüsü 2

3 Tüm sistemin blok diyagramı Şekil 2 de verilmiştir. 3. ELEKTRONĐK TASARIM Şekil 2. Tüm sistemin blok diyagramı PIC ve mekanik sistemin haberleşmesini sağlayacak baskı devre, Proteus devre çizim programında tasarlanmıştır. Proje tasarımı konusunda en önemli bölüm elektroniktir. Öncelikle malzemelerin ve motorların özelliklerini bilmek gerekir. Elektronik kısımda tüm bunları birleştirme işlemi gerçekleştirilir. Devrede iki tane PIC 16F628A kullanılmıştır. Arduino ile kontrol sağlanmıştır. RF alıcı- verici devreleri ve eğim algılayıcısı kullanılarak haberleşmesi sağlanmıştır PIC Mikrodenetleyicisi PIC 16F628A denetleyicisi PORTA ve PORTB olmak üzere iki adet porta sahiptir. Günümüzde PIC16F84 ile uç uyumlu PIC16F628 ve PIC16F628A daha ekonomik olarak piyasada olması bunun yanı sıra birçok yeni özellikleri de bu yongaya ilave edilmiştir. Çizelge 1 de aralarındaki fark daha ayrıntılı olarak gösterilmektedir. Çizelge 1. 16F84 ve 16F628A nın Karşılaştırılması Özellikleri PIC16F628A PIC16F84 Program Belleği 2Kbayt 1 Kbayt Dahili EEPROM Belleği 128bayt 64 bayt RAM Belleği 24 bayt 68bayt Kılıf Biçimi DIP- 13Pin, SOĐC-18Pin DIP -18Pin,SOĐC-18 Pin Giriş/Çıkış uç sayısı Analog Karşılaştırıcı 2 - Seri Haberleşme Uçları USART - Dahili Osilatör 4Mhz veya 37Khz seçimli - Yakala/Karşılaştır/PWM 1 - Modül Çalışma Gerilimi 2-5, 5V 2-5, 5V 3

4 3.2. LCD Ekran Kullanılan LCD ekran 3.5 =8.9cm boyutludur [2]. LCD 640x480 pisel çözünürlüktedir. LCD ekranın analog PAL veya NTSC sistemlerini destekleyebilen bir video girişi bulunmaktadır. Video sinyali kablosuz kameramızdan video girişine geldiğinde otomatik olarak açılmakta ve gelen görüntüyü göstermektedir Kablosuz Kamera Tamamen uzaktan kontrol amaçlı kurulan bu mekanizmada kablosuz kamera kullanılmasının asıl amacı hiçbir bağlantı aparatı bulunmadan kablosuz görüntü aktarabilmektir. Çizelge 2 de kablosuz kameranın teknik özellikleri gösterilmiştir Servo Motor Çizelge 2. Kablosuz Kameranın teknik özellikleri Görüntüleme Sensörü 1 / 3 "CMOS TV Renk Sistemi NTSC veya PAL 380 TV satırı Görüş açısı 62 derece Çalışma Frekansı 2.4GHz. Đletim gücü 10mW Tüketim akımı 80mAh Etkili menzili 50m-100m Servo motorlar gönderilen kodlanmış sinyaller ile şaftları özel bir açısal pozisyonda döndürülebilen motorlardır. Kodlanmış sinyal servo motorun girişine uygulandığı sürece servo motor şaftın açısal pozisyonunu korur. Kodlanmış sinyal değiştirilirse şaftın açısal pozisyonu da değişir. Servo motorlar çeşitli robot projelerinde, robot kollarda, uzaktan kumandalı uygulamalarda sıklıkla kullanılır. Aynı zamanda yüksek güçlü servo motorlar endüstriyel otomasyonlarda da kullanılabilir [3]. Servolar programlanabilir bir mile sahip olan küçük cihazlardır. Servoya belirli kodlar (PWM= Vuru genişlik modülasyonu) göndererek bu milin pozisyonunu istediğimiz açıda değiştirebiliriz. Genellikler 180derece (yarım motor denemesinin nedeni budur) hareket alanları vardır. Servo motor kontrollü ise kontrol girişindeki PWM sinyalimize bağlı olarak servo milin pozisyonu değiştirecektir.(0-180 derece arası) PWM işaretin görev çevrimi değiştikçe milin açısal pozisyonu da değişecektir [4]. Şekil 3. PWM Đşaretlemeleri Đle Konumu Değişen Servo Motor 4

5 4. YAZILIM Yazılımın algoritması Şekil 4 te verilmiştir. RF alıcı verici devresi sistemimizin hareket kontrolünü sağlamaktadır. Vericinin gönderdiği sinyalleri alıcı devresi ile ARDUINO kontrol yazılımı gereken hareket komutlarını işleme geçirmektedir. 5. SONUÇ Şekil 4. Algoritma Akış Diyagramı Sonuç olarak kurulmuş olan uzaktan kamera ve oyun kolu kontrollü iki eksen hareketli lazer odaklı hedef işaretlemeli sistem mekanizması üzerindeki kablosuz kameradan RF alıcı-verici devresi ile LCD ye gelen görüntüyü kullanıcı değerlendirerek hedefi belirlemeye çalışır. Burada mekanizmanın x ve y eksen hareketi ivmeölçer kullanılarak tuş kontrolü yapmadan LCD ünitesini sağa-sola, yukarı-aşağı eğerek de belirlenebilir. Proje başarıyla bitirilmiş olup geliştirilmeye oldukça açıktır. Đleride bu çalışmaya görüntü işleme, otonom kontrol gibi fonksiyonlar eklenebilir. Daha hassas servo motorlar ile daha noktasal hareket sağlanabilir. Sistemin tamamlanmış hali Şekil 5 tedir. 5

6 KAYNAKÇA Şekil 5. Sistemin tamamlanmış hali [1] Erişim Tarihi: Mart [2] Erişim Tarihi: Mart [3] Erişim Tarihi: Mart [4] Nas%C4%B1l-%C3%A7al%C4%B1%C5%9F%C4%B1r, Erişim Tarihi: Mart [5] Erişim Tarihi: Mart [6] Erişim Tarihi: Mart [7] Erişim Tarihi: Mart