如何使用Raspberry Pi控制步进电机旋转高清摄像头并拍照

haothree

目录：

• 硬件准备
• 安装
  
  • 步进电机电源
  • 步进电机驱动线路
  • 安装摄像头
    
• 驱动示例代码
  
  • 转动效果视频
    
• 连续转动拍摄代码实现
• 拍摄图片效果
  

硬件准备

需要以下硬件：

• 可以工作的树莓派一个
• 母对母1P杜邦线6根
• DC 5V4相28YBJ-48步进电机一个
• UL2003芯片步进电机驱动板一块
  

安装

按下图将步进电机接到驱动板上，也就是白色的接口

步进电机电源

步进电机需要5V电压驱动，而树莓派的GPIO接口中已有5V输出，将图中的Pin 2（最右上角那个）5V，接到驱动板的5V正极，Pin 6接到5V负级，电源部分则搞定。

步进电机驱动线路

驱动板上有IN1, IN2, IN3, IN4四个接口，根据资料得知这四个接口依次设置为低电平就可以驱动，我们分别用杜邦线将GPIO 17（Pin 11），GPIO 18（Pin 12）, GPIO 21（Pin 13）, GPIO 22（Pin 15）和IN1，IN2，IN3，IN4一一相连。 注意不同的GPIO驱动程序对端口的编号不一定一样（至少有三种叫法：Board，Broadcom，GPIO）

驱动原理：（每次将四个GPIO端口按下表依次设置好电平后，可以sleep几十毫秒来控制转速）

安装摄像头

本来是希望用3D打印机来制作齿轮和支架来完成这部分工作的，但因为打印机还没到货，所以先用乐高积木来做了, 刚好乐高积木可以插在步进电机中轴上，而且很牢靠，还不用密封带了。

摄像头如下图用两根导线固定在乐高积木上：

然后用各种积木搭个底座把电机固定起来，并留两个洞口可以将驱动线和摄像头的USB线穿出，这样表面上比较整齐，USB线也不会因为牵扯影响转动。

驱动示例代码

这里使用的是Python GPIO库，注意这里的端口命名是按树莓派的Board叫法（Pin 11, 12, 13, 15）

1. root@raspberrypi2 ~/projects/step_motor # cat motor.py
   
2. import RPi.GPIO as GPIO
   
3. import time
   
4. import sys
   
5. from array import *
   
6. GPIO.setwarnings(False)
   
7. GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
   
8. steps    = int(sys.argv[1]);
   
9. clockwise = int(sys.argv[2]);
   
10. arr = [0,1,2,3];
    
11. if clockwise!=1:
    
12.     arr = [3,2,1,0];
    
13. ports = [11,12,13,15]
    
14. for p in ports:
    
15.     GPIO.setup(p,GPIO.OUT)
    
16. for x in range(0,steps):
    
17.     for j in arr:
    
18.         time.sleep(0.01)
    
19.         for i in range(0,4):
    
20.             if i == j:            
    
21.                 GPIO.output(ports[i],True)
    
22.             else:
    
23.                 GPIO.output(ports[i],False)

复制代码

执行python motor.py 90 0 可以顺时针转动大约80度。

执行python motor.py 90 1 则可逆时针转动大约80度。

转动效果视频
连续转动拍摄代码实现

这次使用webiopi把控制程序转换成REST API，这样方便网页调用。

1. 
   
2. root@raspberrypi2 ~/projects/gpio_server # cat webiopi_custom.py
   
3. # Imports
   
4. import webiopi
   
5. import time
   
6. # Retrieve GPIO lib
   
7. GPIO = webiopi.GPIO
   
8. # -------------------------------------------------- #
   
9. # Macro definition part                              #
   
10. # -------------------------------------------------- #
    
11. # A custom macro which prints out the arg received and return OK
    
12. def myMacroWithArgs(arg1, arg2, arg3):
    
13.     print("myMacroWithArgs(%s, %s, %s)" % (arg1, arg2, arg3))
    
14.     return "OK"
    
15. # A custom macro without args which return nothing
    
16. def myMacroWithoutArgs():
    
17.     print("myMacroWithoutArgs()")
    
18. # Example loop which toggle GPIO 7 each 5 seconds
    
19. def loop():
    
20.     time.sleep(5)        
    
21. def turnLed(port_str, ms):
    
22.     port = int(port_str)
    
23.     GPIO.setFunction(port,GPIO.OUT)   
    
24.     GPIO.output(port,GPIO.LOW)
    
25.     time.sleep(float(ms)/1000)
    
26.     GPIO.output(port,GPIO.HIGH)
    
27. def turnWebcam(steps_str, clockwise_str):
    
28.     steps = int(steps_str);
    
29.     clockwise = int(clockwise_str);
    
30.     arr = [0,1,2,3];
    
31.     if clockwise!=1:
    
32.         arr = [3,2,1,0];
    
33.     ports = [17,18,27,22]
    
34.     for p in ports:
    
35.         GPIO.setFunction(p,GPIO.OUT)
    
36.     for x in range(0,steps):
    
37.         for j in arr:
    
38.             time.sleep(0.01)
    
39.             for i in range(0,4):
    
40.                 if i == j:            
    
41.                     GPIO.output(ports[i],GPIO.LOW)
    
42.                 else:
    
43.                     GPIO.output(ports[i],GPIO.HIGH)
    
44. # -------------------------------------------------- #
    
45. # Initialization part                                #
    
46. # -------------------------------------------------- #
    
47. # Setup GPIOs
    
48. # -------------------------------------------------- #
    
49. # Main server part                                   #
    
50. # -------------------------------------------------- #
    
51. # Instantiate the server on the port 8000, it starts immediately in its own thread
    
52. server = webiopi.Server(port=8001, login="pi", password="pi")
    
53. # or     webiopi.Server(port=8000, passwdfile="/etc/webiopi/passwd")
    
54. # Register the macros so you can call it with Javascript and/or REST API
    
55. server.addMacro(turnWebcam)
    
56. server.addMacro(turnLed)
    
57. # -------------------------------------------------- #
    
58. # Loop execution part                                #
    
59. # -------------------------------------------------- #
    
60. # Run our loop until CTRL-C is pressed or SIGTERM received
    
61. webiopi.runLoop()
    
62. # If no specific loop is needed and defined above, just use
    
63. # webiopi.runLoop()
    
64. # here instead
    
65. # -------------------------------------------------- #
    
66. # Termination part                                   #
    
67. # -------------------------------------------------- #
    
68. # Cleanly stop the server
    
69. server.stop()

复制代码

执行python webiopi_custom.py 后启动GPIO REST API服务器

转动命令是：curl --data "" "http://pi:pi@raspberrypi2:8001/macros/turnWebcam/90,0

拍照命令是：/usr/bin/fswebcam -v -r 640x480 --no-banner /var/www/fswebcam/foo.jpg

于是我们可以用以下方法来实现连续拍摄：

• 执行拍照命令, 生成right.jpg
• 顺时转80度
• 执行拍照命令, 生成middle.jpg
• 顺时转80度
• 执行拍照命令, 生成left.jpg
• 逆时针转160度归位
  

将命令通过网页执行后，就可以在外面看房间里的情况了，今天出去外面采草莓在iPhone上试了一下，结果符合预期。

拍摄图片效果

在手机上看到的页面：点Reload会重新连拍三张

总共花了不到2小时就可以搞定这个了，还是非常好玩的~

后面还可以用OpenCV库来合成照片到真正的全景图

出处：http://hugozhu.myalert.info/2013 ... -rotate-webcam.html

Edwardwx

感觉只要角度设置的好完全不用openCV拼图的