DIY өсүмдүктөрдү текшерүү бакчылык дрону (бүктөлүүчү трикопет боюнча): 20 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:40

Биздин дем алыш күндөрү үйүбүздө жашылча -жемиштер менен кооз кичинекей бакчабыз бар, бирок кээде өсүмдүктөрдүн өзгөрүшүнө көнүү кыйын. Алар дайыма көзөмөлгө муктаж жана алар аба ырайына, инфекцияларга, мүчүлүштүктөргө ж.

Менде куралдар кутусунда эски долбоорлордун мультикопторунун тетиктери көп болчу, ошондуктан Rasperry Pi Zero W жана анын NoIR PiCamera аркылуу өсүмдүктөрдүн анализин жасай турган дронду иштеп чыгууну чечтим. Мен дагы бул долбоор боюнча видео тарткым келди, бирок бул университеттин жанында абдан кыйын, андыктан чийки кадрларды жүктөйм.

Жакынкы инфракызыл иштетүүнүн артындагы теория

Мен бул Википедия макаласын окууну сунуштайм. Кыскача айтканда, өсүмдүктөр кадимкидей иштегенде, алар Күндөн келген инфракызыл нурду чагылдырышат. Көптөгөн жаныбарлар жыланды жана сойлоочулар сыяктуу IR жарыгын көрө алышат, бирок сиздин камераңыз да аны көрө алат (сыналгынын пульту менен колдонуп көрүңүз). Эгерде сиз IR фильтрин камераңыздан алып салсаңыз, кызгылт көк түстөгү, тазаланган сүрөттү аласыз. Эгерде сиз камераңызды сындыргыңыз келбесе, анда аны NoIR PiCamera менен сынап көрүңүз, ал негизинен стандарттык PiCamera менен бирдей, бирок IR чыпкасы жок. Эгерде сиз инфрақызыл чыпканы камераңыздын линзасынын астына койсоңуз, анда Кызыл каналыңызда ИК гана жарык болот, Көк каналыңызда көк жарык, жашыл жана кызыл чыпкаланат. Ар бир пиксель үчүн нормаланган өсүмдүк индексинин формуласын колдонуу менен сиз өсүмдүгүңүздүн ден соолугуна жана фотосинтетикалык активдүүлүгүнө абдан жакшы көрсөткүч ала аласыз. Бул долбоор менен мен корообузду сканерлеп, алмурут дарагынын астындагы зыяндуу өсүмдүктү аныктай алдым.

Эмне үчүн Tricopter?

Мен, мисалы, алардын натыйжалуулугуна байланыштуу квадраттардан бир аз көбүрөөк трикоптерлорду жакшы көрөм. Алардын учуу убактысы узагыраак, алар арзаныраак жана сиз аларды бүктөсөңүз болот, бул DIY дрондоруна келгенде эң жакшы өзгөчөлүгү. Мага ошондой эле бул трикоптер менен учуу жагат, аларда "учак менен иштөө" көзөмөлү бар, эгерде сиз бул учкучсуз учакты мени менен бирге курсаңыз, сизде болот. Триске келгенде Дэвид Виндесталдын аты, балким, Google издөөдө биринчи болуп саналат, мен анын сайтын карап чыгууну сунуштайм, мен анын бүктөлүүчү алкак дизайнын да колдонуп жатам.

1 -кадам: Учуу кадрлары

Бул менин экинчи сыноо учуум болчу, анда коптер буга чейин жөндөлгөн жана өсүмдүктөрдүн анализин жасоого даяр болгон. Менин экшн камерамдан бир нече бортко жаздыруулар бар, сиз биздин кооз айлана -чөйрөбүздү куштун көзүнөн текшере аласыз. Эгерде сиз NDVI жазууларын көргүңүз келсе, бул нускаманын акыркы баскычына өтүңүз. Тилекке каршы, мен бул трикоптерде видеону кантип жетектей алаарыма толук убактым жок болчу, бирок мен бул кыска учуу сыноо видеосун жүктөдүм.

2 -кадам: Керектүү куралдар жана тетиктер

Жыгач штангалары менен боёк чачыраткычын кошпогондо, менин ар бир бөлүгүм менин куралдарымдын ичине төшөлгөн, ошондуктан бул долбоордун жалпы баасы мен үчүн 5 доллардын тегерегинде болчу, бирок мен колдонгон ар бир бөлүгүмө eBay же Banggood шилтемелерин табууга аракет кылам. Мен тетиктерди издөөнү сунуштайм, балким сиз менден жакшы баага ээ боло аласыз.

Куралдар

• Кандооч
• Dremel куралы
• 3D принтер (менде жок, мага досум жардам берди)
• Кесүүчү куралдар
• Wire Cutter
• Супер клей
• Zip галстуктары (алардын көбү, 2 өлчөмдө)
• Paint Spray (сизге жаккан түс менен - мен кара колдондум)

Бөлүктөр

1. ArduCopter Flight Controller (мен эски APM 2.8 колдонгом, бирок сиз PixHawk же PIX Miniге барышыңыз керек)
2. Магнитометр менен GPS антеннасы
3. MAVLink телеметрия модулу (жер үстүндөгү станция байланышы үчүн)
4. 6CH алуучу + өткөргүч
5. Видео өткөргүч
6. Серво мотору (кеминде 1,5 кг момент)
7. 10 "Пропеллер (2 CCW, 1 CW + алмаштыруу үчүн кошумча)
8. 3 30A SimonK ESCs (Электрондук ылдамдыкты жөнгө салуучу) + 3 920kv Motors
9. 3S Батарея 5.2Ah
10. Raspberry Pi Zero W + NoIR PiCamera (инфрақызыл чыпка менен келет)
11. 2 Батарейкалар
12. Дирилдөөнү басаңдатуучу түйүндөр
13. 1.2см чарчы формасындагы жыгач бумдар (мен 1,2 метрлик таяк сатып алдым)
14. 2-3 мм коюу жыгач ламинат плитасы
15. Аракет камерасы (мен 4K жөндөмдүү GoPro клонун колдондум - SJCAM 5000x)

Бул менин дронум үчүн колдонгон бөлүктөр, аны сиздин каалооңузга жараша өзгөртө аласыз. Эгерде сиз эмнени колдонууну билбей жатсаңыз, комментарийге жазыңыз, мен сизге жардам берүүгө аракет кылам. Эскертүү: Мен токтотулган APM тактасын учуучу контролер катары колдоном, анткени менде бир запас бар болчу. Жакшы учат, бирок бул такта мындан ары колдоого алынбайт, андыктан ArduCopterдин улуу GPS функциялары үчүн шайкеш келген башка учуучу контроллерин алышыңыз керек.

3 -кадам: алкакты кесүү

Рамка файлын жүктөп алыңыз, басып чыгарыңыз жана кесип алыңыз. Басып чыгарылган өлчөмдүн тууралыгын текшериңиз, андан кийин жыгач табактын формасын жана тешиктерин белгилөө үчүн калемди колдонуңуз. Арканы колдонуп, рамканы кесип, тешиктерди 3 мм тешип бургула. Сизге булардын экөөсү гана керек болот, мен болгону 4 запастык бөлүк кылып жасадым.

4 -кадам: алкакты чогултуу

Мен рамканы чогултуу үчүн 3 мм бурамалар менен гайкаларды колдондум. Мен ар бир бумду 35см узундукта кесип, 3см узундугун кадрдын алдына калтырдым. Муундарды ашыкча чыңабаңыз, бирок жетиштүү сүрүлүү бар экенин текшериңиз, андыктан колдору бүктөлбөйт. Бул чынында эле акылдуу дизайн, мен эки жолу куладым жана колдору гана артка бүктөлгөн жок.

5 -кадам: Моторлор үчүн тешиктерди бургулоо

Мотор бурамаларыңыздын өлчөмүн жана алардын ортосундагы аралыкты текшериңиз, андан кийин сол жана оң жыгач колдоруна эки тешик бургулаңыз. Колго тереңдик 5 мм жана туурасы 8 мм болгон тешик жасоого туура келди, ошондо шахталарда ийрүүгө орун жетиштүү. Кичинекей сыныктарды алып салуу жана чаңды сүрүп чыгаруу үчүн кумду колдонуңуз. Сиз моторуңузга чаңды каалабайсыз, анткени бул ашыкча сүрүлүүнү жана ысыкты алып келиши мүмкүн.

6 -кадам: GPS тоосун бүктөө

Жакшы жайгашуу үчүн GPS антеннама кошумча тешиктерди бурушум керек болчу. Сиз компасты моторлордун жана зымдардын магнит талаасына тоскоол болбошу үчүн бийик жерге коюшуңуз керек. Бул жөнөкөй эле бүктөлүүчү антенна, ал менин конфигурациямды мүмкүн болушунча компакт сактоого жардам берет.

7 -кадам: Кадрды сырдоо

Эми сиз баарын чечип, боёк иштерин жасашыңыз керек. Мен бул күңүрт кара түстөгү спрейди тандап бүттүм. Бөлүктөрдү жипке илип, жөн эле боёп койгом. Чыныгы жакшы натыйжа үчүн боёктун 2 же андан көп катмарын колдонуңуз. Биринчи катмар, кыязы, жыгач нымдуулукту иче тургандыктан, бир аз жууп кеткен окшойт. Ооба, бул менин ишимде болгон.

8 -кадам: Vibration Damping Platform орнотуу

Менде бул гимбал кармагыч платформа бар болчу, ал менин түзүлүшүмдө батарея кармагыч катары эки эсе көп. Сиз муну рамкаңыздын астына сыдырма галстуктар жана/же бурамалар менен орнотушуңуз керек. Батарейканын салмагы көп вибрацияларды сиңирүүгө жардам берет, андыктан сиз чынында жакшы камера кадрларын аласыз. Сиз ошондой эле пластикалык таякчаларга кээ бир приборлорду орнотсоңуз болот, мен бул керексиздей сезилдим. Бул кара түс жакшы иштеди, бул учурда сиз жакшы көрүнгөн кадрга ээ болушуңуз керек жана учуу контроллерин орнотууга убакыт келди.

9 -кадам: ArduCopterди орнотуу

Учуу контроллерин орнотуу үчүн сизге кошумча бекер программа керек болот. Windowsко Mission Planner же Mac OSке APM Planner жүктөп алыңыз. Учуу контроллерин туташтырып, программаны ачканыңызда, уста жардамчысы тактаңызга эң акыркы программаны орнотот. Бул компас, акселерометр, радио контроллери жана учуу режимдерин калибрлөөгө жардам берет.

Учуу режимдери

Мен сиздин алты учуу режимиңиз катары Stabilize, Altitude Hold, Loiter, Circle, Return to Home and Land колдонууну сунуштайм. Circle өсүмдүктөрдү текшерүүгө келгенде чынында эле пайдалуу. Бул белгилүү бир координаттын айланасында айланып баратат, ошондуктан өсүмдүктөрүңүздү ар тараптан абдан так талдоого жардам берет. Мен таяктар менен орбита жасай алам, бирок кемчиликсиз чөйрөнү сактоо кыйын. Loiter асманда учкучсуз унааңызды токтотууга окшош, андыктан сиз жогорку ажыратымдылыктагы NDVI сүрөттөрүн тарта аласыз, эгер сиз сигналды жоготуп же дронуңуздун багытын жоготсоңуз RTH пайдалуу.

Кабелдериңизге көңүл буруңуз. Схеманы колдонуп, ESC -териңизди туура казыктарга сайыңыз жана Mission Planner'ге киргизүү каналдарыңыздын зымдарын текшериңиз. Эч качан буларды реквизиттер менен сынабаңыз!

10 -кадам: GPS, Камера жана Рейс Контроллерин орнотуу

Учууңуздун контроллери калибрленгенден кийин, кээ бир пенопластикти колдонуп, рамаңыздын ортосуна орнотсоңуз болот. Ал алдыга караганын текшериңиз жана кабелдерге орун жетиштүү. GPSти 3 мм бурамалар менен орнотуп, камераңызды ордунда кармоо үчүн сыдырма байламталарды колдонуңуз. Бул GoPro клондору бардык монтаждоочу коммуналдык кызматтар менен коштолот, андыктан аны орнотуу абдан жөнөкөй болгон.

11 -кадам: ESCs жана Power Cable

Менин батареяларымда XT60 туташтыргычы бар, ошондуктан мен аялдын туташтыргычынын ар бир пинине 3 оң жана 3 терс зымды коштум. Байланыштарды кыскартуудан коргоо үчүн кээ бир жылуулукту кысуучу түтүктү колдонуңуз (электр лентасын да колдонсоңуз болот). Сиз бул калың зымдарды ширеткенде, аларды бири -бирине сүртүп, жез зымга оңдоп, андан кийин ээриген көп ширелерди кошуңуз. Сиз эч кандай муздак ширетүүчү муундарды каалабайсыз, өзгөчө ESCтерди иштетүүдө.

12 -кадам: Алуучу жана антенналар

Сигналды жакшы кабыл алуу үчүн антенналарды 90 градуска орнотуу керек. Приёмниктин антенналарын пилотсуз учумдун маңдайына орнотуу үчүн мен зип галстуктарды жана жылуулукту кыскартуучу түтүктөрдү колдондум. Көпчүлүк ресиверлер кабелдер менен келет жана каналдар белгиленген, ошондуктан аны орнотуу оңой болушу керек.

13 -кадам: Куйрук механизми

Куйрук механизми - трикоптердин жаны. Мен бул дизайнды интернеттен таптым, ошондуктан мен аны сынап көрдүм. Мага оригиналдуу дизайн бир аз алсызыраак сезилди, бирок эгер сиз механизмди артка кайтарсаңыз, ал эң сонун иштейт. Ашыкча бөлүгүн dremel куралы менен кесип алдым. Сүрөттө менин серво моторум бир аз кыйналып жаткандай сезилиши мүмкүн, бирок ал кемчиликсиз иштейт. Бурамаларды катуулатканда кичине тамчы суперглюсту колдонуңуз, анткени алар дирилдөөнүн кесепетинен түшпөйт; же мен сыяктуу моторлорду байлап алсаңыз болот.

14 -кадам: Hovering Test жана PID Tuning жасоо

Байланышыңызды эки жолу текшериңиз жана батарейкаңызды туташтырып жатканда эч нерсе куурулбасын. Пропеллериңизди орнотуп, учкучсуз учуп жүрүңүз. Меники кутудан абдан жылмакай болчу, мен жөн гана кичине ээгин тюнинг кылышым керек болчу, анткени ал өтө көп нерсени оңдоп жатты. Мен бул Нускамада PID тюнингин үйрөтө албайм, мен дээрлик баарын Жошуа Бардвеллдин видео үйрөткүчүнөн үйрөндүм. Ал муну менден алда канча жакшы түшүндүрөт.

15 -кадам: Малинаны тандап, Raspbian (Jessie) орнотуңуз

Мен муну мүмкүн болушунча жеңил салмакта кармагым келди, ошондуктан мен RPi Zero W. менен бардым. Мен Raspbian Jessie колдонуп жатам, анткени жаңы версияларда биз чийки кадрлардан өсүмдүктөрдүн индексин эсептөө үчүн колдонгон OpenCV менен кээ бир көйгөйлөр бар болчу. Эгерде сиз FPSтин жогору болушун кааласаңыз, анда Raspberry Pi v4 тандашыңыз керек. Программаны бул жерден жүктөп алсаңыз болот.

Көз карандылыкты орнотуу

Биз бул долбоордо PiCamera, OpenCV жана Numpy колдонобуз. Сүрөт сенсору катары мен Zero такталарына гана шайкеш келген кичирээк 5 мегапикселдүү камераны тандадым.

1. Сүйүктүү куралды колдонуп сүрөтүңүздү жаркылдатыңыз (мага Balena Etcher жагат).
2. Туташкан монитор менен Raspberry'ни жүктөңүз.
3. Камера жана SSH интерфейстерин иштетүү.
4. IP дарегиңизди терминалда ifconfig менен текшериңиз.
5. Ssh pi@YOUR_IP буйругу менен RPiге SSH.
6. Керектүү программаларды орнотуу үчүн нускамаларды көчүрүү жана чаптоо:

sudo apt-get update

sudo apt-get жогорулатуу sudo apt-get libtiff5-dev libjasper-dev libpng12-dev sudo apt-get орнотуу libjpeg-dev sudo apt-get libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev libv4l-dev sudo apt-get libgtk2 орнотуу.0-dev sudo apt-get libatlas-base-dev gfortran sudo pip орнотуу numpy python-opencv python (аны текшерүү үчүн) cv2 cv2 импорттойт._ версия_

Сиз OpenCV китепканаңыздын версия номери менен жоопту көрүшүңүз керек.

16 -кадам: NoIR камерасын жана NDVI сүрөтүн текшерүү

RPi тактаңызды өчүрүп, камераны салыңыз, анан биз аны менен NDVI сүрөтүн тартууга аракет кыла алабыз. Сиз гүлдүн (кызыл фону бар) ичиндеги жашыл бөлүктөр фотосинтетикалык активдүүлүктү көрсөтө турганын көрө аласыз. Бул менин Infragram менен жасалган биринчи тестим болчу. Мен толугу менен иштей турган кодду жазуу үчүн алардын сайтындагы бардык формулаларды жана түстөрдүн картасын үйрөндүм. Баарын автоматташтыруу үчүн мен кадрларды тартып, NDVI сүрөттөрүн эсептеп, коптерге 1080p форматында сактай турган Python скриптин жасадым.

Бул сүрөттөр кызыктай түс схемасына ээ болот жана алар башка планетадан келгендей көрүнөт. Бир нече тесттерди жасаңыз, кээ бир өзгөрмөлөрдү өзгөртүңүз, биринчи миссияга чейин сенсорду жакшылап тууралаңыз.

17 -кадам: RPi Zero W дронуна орнотуу

Pi Zero трикоптеринин маңдайына орноттум. Сиз камераңызды мен сыяктуу же алдыга карай карай аласыз. Менин алдыга бет алуунун себеби - өсүмдүктөр менен башка фотосинтетикалык эмес нерселердин ортосундагы айырманы көрсөтүү. Эскертүү: Кээ бир беттер IR жарыгын чагылдырышы мүмкүн же алар ачык сары түскө ээ болушуна себеп болгон чөйрөдөн жылуураак болушу мүмкүн.

18 -кадам: Видео жибергичти кошуу (милдеттүү эмес)

Менде бул VTx тегерегинде эле болчу, ошондуктан коптерумдун арткы колуна орнотулган. Бул 2000 метр аралыкка ээ, бирок мен тестирлөө учурунда колдоно элекмин. Аны менен көңүл ачуу үчүн FPV учагы гана иштеди. Мен аны колдонбогондо кабелдер алынып салынат, антпесе алар менин структурамды жакшы жана таза кармоо үчүн рамканын астына катылган.

19 -кадам: Өсүмдүктөрдүн анализин жасоо

Мен туура анализ кылуу үчүн 25 мүнөттүк эки рейс жасадым. Жашылчаларыбыздын көбү жакшы окшойт, картошка кошумча кам көрүүгө жана сугарууга муктаж. Аны текшерүү үчүн бир нече күндүн ичинде жардам берди. Алар апельсин жана кызгылт дарактарга салыштырмалуу сүрөттө абдан жашыл көрүнөт.

Мен өсүмдүктөрдү ар тараптан карап чыгуу үчүн тегерек каттамдарды жасаганды жакшы көрөм. Мөмө -жемиш дарактарынын астында кээ бир жашылчалар күн нуруна жетпейт, бул аларды NDVI сүрөттөрүндө көк же кара кылып көрсөтөт. Эгерде дарактын бир бөлүгү күндүз күндүн нуруна жетпей калса, бул көйгөй эмес, бирок бүт өсүмдүк ак -карага айланып кетсе жаман.

20 -кадам: Коопсуз учуу;)

Бул Нускаманы окуганыңыз үчүн рахмат, кээ бирлериңиз NDVI сүрөтү менен же пилотсуз дрондор менен эксперименттерди жасоого аракет кыласыз деп үмүттөнөм. Бул долбоорду жыгач бөлүктөрдөн нөлдөн баштап, мен абдан кызыктуу болдум, эгер сиз жактырсаңыз, мага жылуу добушуңуз менен жардам берсеңиз болот. О, коопсуз учуп, эч качан элден өйдө болбоңуз жана хоббиден ырахат алыңыз!

Make It Fly Challenge биринчи сыйлыгы