DIY Gezichtsvolgende Camera Aangedreven door Arduino UNO

Onderdelen en Benodigdheden

Benodigde Tools en Machines

• Draadstripper & Knijptang (18-10 AWG)
• Puntige tang
• Solderbout
• Multimeter
• Schroevendraaier
• 3D-printer

Apps en Online Services

• Microsoft Windows 10 (voor face detection software)

Over dit Project

De maker modeleerde en 3D-printte een collega's hoofd voor de grap, en besloot er een mechanisme aan toe te voegen dat mensen detecteert en blijft kijken terwijl ze door de kamer bewegen.

Hoe Werkt Het?

De camera beweegt met twee servomotoren aangedreven door een Arduino Uno. De webcam is aangesloten op een computer waar Python-software gezichten detecteert in de videostroom.

• Wordt een gezicht gedetecteerd? De software stuurt coördinaten naar de Arduino om de camera te centreren op het gezicht.
• Geen gezicht? De camera beweegt naar een willekeurige positie.

De software biedt flexibiliteit: instelbare servo-bereiken, inverseerbare rotatie, en handmatige controle. Drie LED's tonen de detectiestatus: Rood = geen detectie, Geel = gezicht gedetecteerd maar niet gecentreerd, Groen = gezicht gecentreerd. Communicatie verloopt via seriële USB-verbinding.

De face detection software is geschreven in Python. Broncode beschikbaar op GitHub. Er is ook een uitvoerbaar bestand beschikbaar op de website van de maker.

Bouwhandleiding

Beschikbare video's (Engels):

1. Alles wat je nodig hebt
2. Montage
3. Bedrading
4. Software en Setup

Code

Arduino Code (C/C++)

// Gebaseerd op werk van Robin2 (Arduino Forum)
#include 

Servo panServo;
Servo tiltServo;
byte redledPin = 2;
byte yellowledPin = 3;
byte greenledPin = 4;

const byte buffSize = 40;
char inputBuffer[buffSize];
const char startMarker = '<';
const char endMarker = '>';
byte bytesRecvd = 0;
boolean readInProgress = false;
boolean newDataFromPC = false;
float panServoAngle = 90.0;
float tiltServoAngle = 90.0;
int LED_state = 0;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  panServo.attach(8);
  tiltServo.attach(9);
  pinMode(redledPin, OUTPUT);
  pinMode(yellowledPin, OUTPUT);
  pinMode(greenledPin, OUTPUT);
  start_sequence();
  delay(200);
  Serial.println("");
}

void loop() {
  getDataFromPC();
  replyToPC();
  moveServo();
  setLED();
}

void getDataFromPC() {
  if (Serial.available() > 0) {
    char x = Serial.read();
    if (x == endMarker) {
      readInProgress = false;
      newDataFromPC = true;
      inputBuffer[bytesRecvd] = 0;
      processData();
    }
    if (readInProgress) {
      inputBuffer[bytesRecvd] = x;
      bytesRecvd++;
      if (bytesRecvd == buffSize) bytesRecvd = buffSize - 1;
    }
    if (x == startMarker) {
      bytesRecvd = 0;
      readInProgress = true;
    }
  }
}

void processData() {
  char *strtokIndx = strtok(inputBuffer, ",");
  panServoAngle = atof(strtokIndx);
  strtokIndx = strtok(NULL, ",");
  tiltServoAngle = atof(strtokIndx);
  strtokIndx = strtok(NULL, ",");
  LED_state = atoi(strtokIndx);
}

void replyToPC() {
  if (newDataFromPC) {
    newDataFromPC = false;
    Serial.print("<");
    Serial.print(panServo.read());
    Serial.print(",");
    Serial.print(tiltServo.read());
    Serial.println(">");
  }
}

void moveServo() {
  panServo.write(panServoAngle);
  tiltServo.write(tiltServoAngle);
}

void setLED() {
  switch(LED_state) {
    case 2: // Geel - gedetecteerd, niet gecentreerd
      digitalWrite(redledPin, LOW);
      digitalWrite(yellowledPin, HIGH);
      digitalWrite(greenledPin, LOW);
      break;
    case 1: // Groen - gecentreerd
      digitalWrite(redledPin, LOW);
      digitalWrite(yellowledPin, LOW);
      digitalWrite(greenledPin, HIGH);
      break;
    case 0: // Rood - geen detectie
      digitalWrite(redledPin, HIGH);
      digitalWrite(yellowledPin, LOW);
      digitalWrite(greenledPin, LOW);
      break;
    case 3: // Alle aan
      digitalWrite(redledPin, HIGH);
      digitalWrite(yellowledPin, HIGH);
      digitalWrite(greenledPin, HIGH);
      break;
    default:
      digitalWrite(redledPin, LOW);
      digitalWrite(yellowledPin, LOW);
      digitalWrite(greenledPin, LOW);
  }
}

void start_sequence() {
  panServo.write(90);
  tiltServo.write(90);
  delay(300);
  // LED test sequentie
  digitalWrite(redledPin, HIGH); delay(100);
  digitalWrite(redledPin, LOW); digitalWrite(yellowledPin, HIGH); delay(100);
  digitalWrite(yellowledPin, LOW); digitalWrite(greenledPin, HIGH); delay(100);
  digitalWrite(redledPin, LOW); digitalWrite(yellowledPin, LOW); digitalWrite(greenledPin, LOW); delay(100);
  digitalWrite(redledPin, HIGH); digitalWrite(yellowledPin, HIGH); digitalWrite(greenledPin, HIGH); delay(100);
  digitalWrite(redledPin, LOW); digitalWrite(yellowledPin, LOW); digitalWrite(greenledPin, LOW);
}

Face Detection Software (Python)

Broncode en uitvoerbaar bestand: GitHub Repository en Website

Aangepaste Onderdelen (3D Print)

Alle benodigde 3D-print bestanden (STL) beschikbaar op Thingiverse en de website van de maker.

Schema

Elektrisch schema beschikbaar als afbeelding (pinout voor servos, LEDs, spanningsregelaar, en Arduino).