ロボット撮影 デジカメによる 野性動物の自動撮影 無人撮影

- ロボットカメラを作ろう -
       

Rev. 43 
Original :2002-09-29-Sun.
Updated :Sun.Feb.01'15 

ロボットカメラを作ろう その-3 (現在工事中)


このページから具体的な加工や組み立てについての記述を進める。 


 このページの もくじ

 1: センサーを組み立てる

 2: レリーズディレイモジュールの製作 ⇒⇒

 3: コウモリの通路センサーの設計・製作 ⇒⇒


センサーを組み立てる
 
 透過式・反射式両方に使用可能なセンサーの製作の様子を報告しよ
う。回路図なども適宜記載するつもりだ。
 赤外線の照射・受光の両ユニットを製作する必要がある。今回は照射
側に小さなアイデアを組み込んだ。つまり単純に LED の駆動電流を大
きくするのではなく、ある特定の周波数で駆動して受光側ではその周波
数に反応するようにデザインしたのだ。

製作した2種類の Ir LED driver
 Ir LED ドライバーは2種類製作した。画像左は MPU:マイクロプロセサー
を応用した物で画像右はタイマー IC を使った物だ。


 これが赤外線を照射する LED だ。現在稼働中だが非可視光線のため
肉眼では確認できない。熱線なのだがあまりに消費電力が少ないため手
で触れて知ることもできない。ちなみに価格は \7〜10 程度。


3m先に受光モジュールを置いた。

 そして3m先に三脚にマウントした受光モジュールを置いた。

ヒットカウンターも用意した。
 周囲に雑多な物があるが、白円で示す部品が受光センサー、四角い
金属ケースはエラーなどをカウントするカウンターだ。

これが受光素子 PL-IRM0101-3
 これが受光素子だ。ちなみに単価は \110.- だった。背後の赤い LED
は規定の赤外線パルス光を受光中を示す。


ワークテーブルから IR光線を照射する。
 ワークテーブル上の LED からパルス駆動される赤外線を3m先の受光
モジュールに照射する。最初のテストは照射を3〜5日ほど続行し受光側
で光線の瞬断などがないか基礎的な項目を確かめることから始める。
 その後は、発光点からの距離と光線をマスクできる大きさ。つまり、発

光点から 50cm の位置では直径10cm以上が感知可能・・・。などの様な
データを採集する事、夕日などを直接受光素子に当て影響の度合い調査、
光ファイバを使ったテスト、消費電力の測定、等々が控えている。

2010-10-16 Sat.
 24時間後 HBN ( Hit by no item ) が2件発生した。何らかの理由、
1:回路やコンポーネント不良。
2:何かが光線を遮った。
 が考えられる。発生件数は分かるが時間は不明だ。過去の事例では
(この物置:私の工房は屋根が半透明の波板なので屋内はとても明る
いため。)スズメやジョウビタキが日中入り込むこともあったのだが・・。

過去、野鳥が入り込んだこともあったのだが。
 Mon. Jan.15'07 14:56:37 Canon EOS10D / EF28-135mm ISO 400 (自動撮影 Model-13 )
 これは(↑) 2007年に記録した工房に入り込んだジョウビタキ♀。
LED ドライバーは2種類を製作したので、別のドライバーに切り替えて
テストを再開した。

2015-02-01 Sun.

 
より具体的な製作リポートを別ページでスタートした。現時点では未完成だが、興味があればご覧頂きたい。

 (↑)の製作リポート ⇒⇒

_
レリーズディレイモジュールの製作

2010-10-20 Wed

 センサーが対象物を感知しても即レリーズしないで数秒のディレイの後
レリーズしたい希望が生じる事がある。
 一例を挙げれば、我が家の雨戸の庇部分をコウモリが [ ねぐら ] にして
いる。彼らが採餌行動後帰巣した時窓枠部分に着地後窓枠を登り上の
庇に侵入する。コウモリは想像以上に臆病な性格で撮影のためのストロボ
回数が多いとその場で体を丸め動かなくなる(動けなくなる)事があるのだ。
 いわゆるオストリッチ・シンドロ−ムと呼ばれる挙動だが、この対策として、
  А.好肇蹈椶鮖藩僂靴覆ぁ
◆ А‥切なタイミングで1〜2回の撮影に留めておく。
 : 撮影しない。 
が考えられる。現在は撮影を月に1〜2回程度に減らし、それ以外の日は
カメラを使用せずセンサーに連動するヒットカウンターで観察を続けている。

 今回は上記△紡弍したディレイタイマーを試作してみた。

Delayed release timer module ( Prototype)
 機能としては単純で、画像左のコネクターにセンサーからのレリーズ信号
が送られると指定の秒数後カメラに送られる。つまり数秒後にレリーズされる
わけだ。対象物はこの時間で感知エリアから移動している可能性が高く無
用なストロボ撮影が減らせると考えたのだ。


Add tenth switch and thumb-wheel switch.
 設定できる時間は0〜19秒。サムホイールスイッチは0〜9のポジション
を持つため、0〜9秒をセット。さらに隣のトグルスイッチでさらに10秒の追
加が可能だ。
 画像では(スイッチが5なので)5秒だが、トグルスイッチ(私は Add_10
Switch とネーミングしたのだが。)を切り替えればさらに10秒加算された
値(15秒)にできるのだ。
 スイッチが0ならば No delay 、遅らせるのは全押し( Full relese)のみ
で、半押し( Half release ) 信号が送られた場合はスイッチの位置に関
係なく No delay でカメラに送られるなどそれなりのきめ細かい対応はプ
ログラムに組み込み済だ。
 No delay の理由だが、たとえばキヤノン純正機器でインターバル撮影を
行う時にストロボを併用した場合。インターバル・タイムの間にストロボが
省エネでスリープに入ってしまうと立ち上がりに時間が必要となり、指定し
た時間に撮影できない可能性がある。この現象を防ぐため事前にハーフ
レリーズ信号を送りストロボを『目覚めさせる』様な対策が組み込まれてい
るのだ。(社外品、個人製作の作品にはここまで考慮してない物が多い。)
 そのため今回の作品もハーフレリーズ信号はスルーさせているわけだ。
現在裸で CVT 中だが、このままでは不便なので当然適当なキャビネット
に組み込むつもりだ。

 FYI : Delayed release module 現時点までのおおよその材料費

 品名 価格 税・送料
 Canon ET-1000N3 ケーブル 8,500.- 525.-
 サムホイールスイッチ 1digit + 2 Guard おおよその額 800.- 525.-
 PIC 16F8 関連部品類 おおよその額 1,000.- --
 キャビネット YM-150 コネクターなど (購入予定) 1,800.- --

2010-10-24 Sun.
 先日製作した Delayed Release Module をキャビネットに収める作業を
始めた。もうすこし小さく組み上げることも可能だが手持ちのキャビネット
タカチ製の YM-130 ( 130 x 30 x 90 mm ) に組み込むことにした。

非市販部品を手作りする。
 PS/2 のミニ DIN コネクターでパネル取り付け用のオスのピンを持つ製
品は市販されていないようなので製作することとした。市場で入手できる
物は白矢印で示す様なジャックタイプのみなのだ。


ひとまず特殊部本は完成。
 オスのプラグを加工してこの様な物を作った。製作にはプラグを抜き差しし
ても軸方向・回転方向にガタが無いように気配りした。、


キャビネットに P/S2 プラグ&ジャックとして取り付ける。
 キャビネットに P/S2 プラグ&ジャックとして取り付ける。

各コンポーネントのレイアウトを検討。
 キャビネットに収めるモジュールをおおよその位置に並べ相互にインタ
ーセプションが無いか念入りに確かめる。メインボードは先日とは異なる
が、より小さなキャビネットに収納することも考え片側に寄せて作り直した
のものだ。サムホイールスイッチもキャビネットの深さがすこし不足するの
で背丈を小さく加工した。


古い作品から部品を流用。
 Add ten switch はロック式が望ましい。手持ちがないため昔製作した作品
から借用。赤いサークルが取り外したスイッチは現在テーブルの上(白サー
クル)


パネル加工は最も神経を使う作業だ。
 パネル加工は最も神経を使う作業だ。うっかり手が滑れば簡単にパネル
を傷つける、取り付け部を削り過ぎれば使用の都度がたがた部品が踊る。


最終組み立て前にすべての部品を洗浄する。
 パネル可能が終わった後は洗剤とぬるま湯で洗い、最後はシャワーで
小さな金属くずを洗い流す。


Ooops! I have no "O" !
 レタリングも気を遣う作業だ。今回は小文字の"o" がなくなってしまい
苦しんだ。 Action の o や Boy の o を作るため c を2重に使用することで
対応できた。


Retouch an "O"
 どうです。 C x 2 で作った o には見えないでしょう。

ひとまず完成。
 各コンポーネントを取り付けワイヤリングも終わった。

It’s a tea time.
 
動作テストを始めるころ妻がドーナッツとコーヒーを差し入れてくれた。

2010-11-16 Tue.
 このディレイモジュールのファームウエアはフィーチャーを加えてより高機
能となった。 このモジュールを使った画像の一例を上げておく。

ディレイモジュールはその後機能強化した。。
 2010-11-16 16:02:08 EOS 30D EF200mm L ISO400 by RCS Model-13
 上(↑)画像は RCS Model-13 で記録したものだ。 Model-13 の『目』は
本来はカメラ側から見えない様に隠すのだが、説明のために顔を出している。
新聞の発行日が 2010年(平成22年)と印刷されているが、"年"と "(" の
文字の間から上方向の位置に見える小さな凸レンズ状の物が『目』なのだ。
 本来はこの延長線上に野鳥が居る時のみ自動撮影されるのだが、この画
像のジョウビタキはセンサーから離れた位置なのでセンスできないのだが
記録されている。
 これはディレイモジュールに一回でもセンスすれば任意のインターバル
タイムで任意の回数(枚数)レリーズを続けるようにプログラムされている
からなのだ。


2011-04-21 Thu.
コウモリ君の侵入モニタリング・システム 2011 Ver.
 2011年のコウモリ観察でも使用した。⇒⇒
_

コウモリの通路センサーの設計・製作

2010-10-26 Wed

 現在は一か所のみの侵入口でコウモリを観察しているが、来年は複数
の箇所で観察をするつもりだ。やがて彼らは冬眠に入るだろうから来年の
観測のための Path minder つまり「通路センサー」を製作することにした。
 現在稼働中のモデルはとても信頼性が高いので同じものを作れば良
いのだが同じ規格のフォトトランジスターが入手できないのだ。

 今回は知人の廃棄するファックスから取り外した用紙センサーの流用
を試みた。

破棄するファクシミルのペーパーセンサーを流用
 発光と受光の素子がモジュール化された部品で対面する用紙へ照射
しその反射光で用紙切れなどを感知する。 部品には Sharp のラベルが
記してあった。

Transmitt receive に分解する。
 このままでは今回の目的に使用できないので Ir LED とフォトダイオード
に切り分ける。

そしてフォトダイオードを使用する。
 そしてフォトダイオードを使用するのだが、私が希望する特性を持っている
だろうか?。

Path minder エボリューションモデルの設計をスタートした
画像内のふたつの白円がそのセンサーで片方が別途用意した Ir LED
他方は今回分解したフォトダイオードだ。用紙センサーとして使用されて
いた時は Ir の送受間は数ミリ だったのだが、私は 50mm 程度で使用し
たい希望があるのだ。そのため Ir LED / Photo diode 間の距離が 10
mm から 200mm 間の特性を調べてみた。

なんとかこの Ir LED とPh-diode は使えそうだ。
 調査の結果まるで今回の作品のために特注したような特性カーブを示し
てくれた。使用するのは来年なので製作を急ぐ必要はないが今後の作業
報告はこのセクションに追加する予定だ。
_

コウモリのステータス・インジケーター
の設計・製作
 今回制作するセンサーの対象はコウモリ君だ。
シャッター雨戸の庇をねぐらにしているコウモリ君
 
この画像には説明が必要だろう。現在コウモリ君がいる場所は我が家のシャッ
ター式雨戸の内側で、現在シャッターは半開きの状態だ。コウモリ君はこのシャッ
ター上部の格納部を [ ねぐら ] にしている。
 普段は雨戸が開いた状態・・つまり画像右下に見える材木部が上方向に上がり
きった状態なのだ。彼は木材端に見える(私が開けた)穴を通じて出入りしている。

 この穴にセンサーをセットして彼の出入りをモニターしているのだがより高精度の
観察のために彼の行動、つまり単純に彼の所在をセンスするだけでなく、
出勤と帰
宅を判別できるセンサー
を制作することにした。
 
 下の画像は餌場から帰りねぐらに入り込むコウモリの様子だ。彼が侵入する
通路に2個のセンサーをセットして出入りを記録する事にする。


 Mon. Oct.18'10 02:14:34 Canon EOS-1D /EF100-400mm @210mm ISO:400 420EX RCS  Model-20


 上の図がその基本アイデアだ。コウモリの出入り口から彼の[ねぐら]のへの
通路に2個の非可視光線(赤外線 LED )センサーをセット。図の黄色い矢印が
赤外線ビームのイメージだ。るコウモリの体がビームを遮断することで彼をセン
スするありふれたアイデアだが、2個のセンサーを使うことで彼の行動をより詳
しく観察できるのだ。そのため今回製作したステータスインジケーターはマイク
ロプロセサー:MPU を使いより詳しいコウモリの挙動を把握可能だ。以下にそ
の機能を解説する。

   

   
2個の矢印は赤外線ビームを示す。下が入り口側(A)、上がねぐら側(B)のセンサーと
して機能する。彼が侵入口から通路へ入ると、

   
 下側(入り口側)のセンサーが感知して MPU:マイクロプロセサーは『侵入』を
知る。この後彼が侵入を止め飛び去った場合、 MPU は『いったん侵入したが
飛び去った』と判断したステータスを記録する。

   
 さらに彼が侵入すると。上下2個のセンサーをマスクするため MPU は『通路
中央まで侵入』と判断・記録する。

   
 この後上のセンサーのみが感知したことで『奥まで侵入』と MPU は判断・記録
する。
   

   
 さらにセンサーが何も感知しなくなった事で MPU は『ねぐらに入った』と判断する。

   
 その後、もし下側センサーが感知すれば『別の個体が侵入しようとしている。』と
判断できる ( Case-1)

   
 多くの場合 ( Case-1) と異なり、上側センサーが感知することで『彼は出勤
しようとしている。』と判断できる。⇒さらに上下センサーが感知することで『通路
を進行中』、⇒下側のみ感知、⇒感知なし。で『彼は出勤して行った。』と判断
できるわけだ。


 2011年5月のある夜 私の [ 工房 ] で設計・制作を開始。

画像上部に見える赤い LED は自作雨水タンクの容量表示モジュールだ。


 最初に組み上げたベースモジュールは加工が簡単な木製にした。板に見え
る傷状のものはコウモリ君が爪を引っ掛けやすいように作った傷だ。背後の
PIB は試作回路モジュールだ。

 これだけではイメージが掴めにくいと思われるので現場に設置した様子から
解説をはじめよう。

90%完成した作品
 ほぼ 90% 完成した新センサーをシャッター式雨戸に仮設置してみた。

コウモリ君の通路(の穴)が見える
 シャッター雨戸を #11-5186 から更に上昇した状態。コウモリ君の通路(穴)
が見えるだろう。

雨戸シャッターをほぼ上げきった状態。
 最終的にはこの様に設置されるのだ。


  Ir センサーの光軸はそれなりの精度が要求されるのでルーペで確認しながら
仕上げる。

ほぼ完成したセンサーモジュール。
 ほぼ完成したセンサーモジュール。


 コウモリ君がねぐらから出口へ向かって下りてきたと仮定して指先を接近する
とグリーン LED が点灯。さらに指先を進めると(マウスポインターを画像上にス
ライド in してください。)レッド LED が点灯する。逆に下の穴から指先を挿入した
場合はこれらの LED の点灯パターンは異なる。
 この指先の上下の動きはコウモリ君の帰宅と出勤の動きに対応する。

彼の出勤。 2個の LED は Both Off ⇒ GRN On ⇒ Both On ⇒ GRN Off ⇒
                  Both Off
彼の帰宅。 2個の LED は  Both Off ⇒ RED On ⇒ Both On ⇒ RED Off ⇒
                  Both Off

 このパターンに時間の条件を加味して、出勤・帰宅を自動判別する。また出勤
しようとしたが雨天なので通路の途中で引き返すなどの行動も見られるため
その判断もマイクロコンピュータのファームウエアーにまかせるのだ。
 言うまでもないことだがこのモジュールは彼の休息点に近い位置にセットされる
ため本番ではこれらの LED は点灯しない。

2011-06-03 Fri.
 今日はマイクロプロセサーのファームウエアの Develop & Debug を行った。
ファームウエアの開発を行った。
 マイクロプロセサーボードは以前ロボットカメラ Model-12 で使用していた物だ。
マイクロプロセサーを使った制作の面白いところはファームウエアー次第で半田
ゴテなどを使用しないで同じハードウエアーに全く別の機能が組み込める事だ。
 画像中央のボードはロボットカメラに使用されていたときはセンサーからの信号
で2セットのカメラをサイマルにレリーズしていたのだが今回のファームウエアーの
変更で通路上のコウモリの挙動で出勤・帰宅の判別を行うのだ。

消しゴムをコウモリに見たてて・・・。
 コウモリ君の侵入口に見える物は消しゴムだ。この消しゴムをコウモリに
見立てて出し入れすることで出勤・帰宅そのほかの判断機能をファームウ
エアーに組み上げている最中なのだ。

2011-06-05-Sun.
ファームウエアも完成した。
 
現時点で要求された項目をすべて満足するファームウエアーが完成した。
プログラム上の小さなバグを見つけるためにかなりの時間をロスしてしまった。
やはり年齢的に思考力が衰えつつあるのだろう。

2011-06-05-Sun. 今日から FVT を開始する。
 プログラムが完了した時、彼は採餌のため外出中だった。急いで彼の帰宅までに
機器の設置を済ませておいた。

コウモリ君を観察するための自作ツール類
 これが今朝の機器の状態だ。これらの機器で以下の情報が得られる。
 左側モジュールは彼が入り口手前を通過したことを示す赤い LED が点灯、つま
り彼がやって来たことが分かる。今回セットしたモジュールの緑の LED が点灯して
彼が侵入口から入ったことを示している。その隣のレンズが付いていないカメラに
は彼の帰宅時間がロギングされている。
 以前までは彼がそこに居たことは時間や(カメラにレンズをセットしていれば)画像
により判断できたが、その時の彼が出かけるのか帰宅なのか判断に迷うことがあっ
たのだ。
 セットした最初の日の彼の出勤時間の頃、部屋で書類整理などしながらスタンバイ
してみた。

1: 19:40 グリーンの LED が Blink すると同時に Pi Pi とアラームが鳴った。通常の
   使用では不要だが、Reset key を押しながらパワーオンするとアラーム音が有効
   になるモードでファームウエアがスタートするのだ。
   グリーン LED が Blink の意味は彼がねぐらから出口までやって来たこと意味し
   ている
2: その後グリーン・レッドのLED が Blink して彼が通路中央位置まで下りて来たこと
   が示される。
3: しかしグリーン LED のみ変わる。つまり彼はすこし後ずさりしたわけだ。この動作
   を数回繰り返した後レッド LED が Blink した後彼が通路から落下するように飛び
   出し夕闇の中に消えていった。
4: その後通路センサーはレッド LED のみが点灯して『外出中』を示していた。
5: 彼の帰宅だが 23:00 頃居間 TV ニュースなどを見た後部屋に戻ると『ねぐらで休
   憩中』を意味するグリーン LED のみが点灯しており別のカウンターモジュールは
   『撮影済み』を表示していた。カメラの画像を確認すると帰宅する彼の姿ととその
   時刻が記録されていた。
6: 私の年齢では夜間でも目覚めることが多いが 03:00 頃目覚めたので確かめてみ
   ると『外出中』が表示されていて、翌朝 06:00 頃目覚めたときは『ねぐらで休憩中』
   が表示されていた。つまりこの日コウモリ君は2回出勤したわけだ。

 今後はより精度の高い観察記録が残せそうである。


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