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Cámara trasera inteligente con Raspberry Pi. Parte 1

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El término «Coche inteligente» puede tener miles de significados diferentes dependiendo a quién le preguntemos., así que empecemos con una definición   modesta  de algunos componentes que podemos añadir :

  • Información básica sobre el coche, como la marcha engranada, eficiencia de combustible, horas de conducción ,etc.
  • Ayudas a la conducción de tipo ADAS , siendo   los mas comunes la puesta en marcha del  coche delantero, acceso involuntario a línea de separación de carril o aviso de colisión por vehículo delantero que circula  muy próximo
  • Cámara trasera inteligente que avise si un objeto está demasiado cercano
  • etc

Del primer punto lo hemos comentado en diferentes post , explicando que para automóviles de unos 10 años, es decir que cuentan con interfaz ODB2,  es relativamente simple añadir un HUD con toda esta información  con  un HUD conectado por ODB2

Resumidamente los sistemas ADAS  de ayuda  a  la conducción  mas usuales son las siguientes:

  • FCWS   del ingles  Forward Colission Warning Sytem (advertencia de colisión delantera) ayuda al conductor a mantenerse a una distancia segura del vehículo delantero y alerta a los conductores de una colisión inminente con advertencias visuales y audibles.Este sistema permite al dispositivo detectar cuando no se mantiene una distancia segura entre su vehículo y el vehículo delante de usted. El dispositivo determinará la velocidad de su vehículo calculando una distancia estimada de siguiente segura basada en su velocidad.Normalmente para que esta  función pueda estar habilitada se  debe estar  viajando a más de 48KM/H ( a una velocidad de menos de 32 KM/H, se suele  desactivar la función). Precisamente por esta limitacion el FCWS no puede detectar los vehículos que están  alejados más de 40m  o más cerca de 5m.

fcw.png

  • LDWS  del inglés Lane Departure Warning  System  ( SISTEMA DE  ADVERTENCIA DE SALIDA DE CARRIL) monitorea las marcas del carril y avisa al conductor con advertencias visuales y audibles cuando ocurre una salida involuntaria del carril sin la notificación de la señal de giro.Es un mecanismo diseñado para advertir al conductor cuando el vehículo empieza a moverse fuera de su carril (salvo que una señal de la vuelta en esa dirección) en las autopistas y carreteras de la zona. Este sistema está diseñado para minimizar los accidentes por abordar las principales causas de colisiones: error del conductor , distracción y somnolencia.

ldw

  • HMW( VIGILANCIA Y ADVERTENCIA DEL AVANCE DE PISTA)- Mide la distancia al vehículo que está por delante (“headway”) en segundos. Ayuda al conductor a mantener una distancia segura de conducción. Alerta al conductor al entrar en una zona predefinida de “avance peligroso”

.hmw.png

  • FVSA (ALARMA DE INICIO DEL VEHÍCULO DELANTERO ) Notifica al conductor si el vehículo delantero comienza a avanzar en el estado parado completo y el coche del conductor no se mueve en 2 segundos.

fvsa

Casi todas estas ayudas ADAS  están implementadas  en  numerosas cámaras  disponibles en el mercado como vismo en este post destacando por voz propia  el modelo Dash de Garmin

Respecto al ultimo punto de cámaras traseras  , hay muchos kits para  añadir una cámara  trasera a  nuestro vehículos usando una conexión analógica de video compuesto , lo cual se traduce en  que la mayoría de ellas requieren hacer modificaciones al coche  ,por  ejemplo para ubicar la cámara en el porta-matriculas  , o fijar la pantalla especifica   de modo que no siempre en sencilla su instalación .Además las cámaras traseras comentadas requieren una  fuente de alimentación externa alimentándose con los  cables de las luces de atrás de su coche para que automáticamente se enciendan cuando el coche está en marcha lo cual tampoco le  gusta a muchas personas .

Dado que el mercado no ofrece por  el momento soluciones mas avanzadas una idea es usar la Raspberry Pi pues es la plataforma perfecta  porque básicamente es un mini ordenador con un montón de entradas y salidas.

Al conectar una cámara a la Pi, se puede utilizar prácticamente cualquier webcam USB genérica, o  por supuesto  mejor puede usar una  Cámara Pi conectada al conector DSI pues estas ofrecen una mayor calidad , versatilidad y  no  requiere una fuente de alimentación separada (pero asegúrese de tener un montón de cable para ir a la parte posterior del coche)

Solución con Raspberry Pi

Gracias a una Raspberry Pi  por medio del procesamiento de imágenes en efecto  podemos  hacer más inteligente nuestro vehículo y añadir  nuevas funcionalidades

Para esta idea  podemos  usar  los siguientes componentes:

    • Raspberry Pi 3 Model B(unos 38€ en Amazon)   o  también Raspberry Pi Zero  que cuesta algo mas barata(unos 25€ con caja en Amazon)

 

  • Raspberry Pi Touch Display(opcionalmente)
  • Raspberry Pi Camera Module (se puede compar por unos 15€ en Amazon) 
  •  Flex Cable for Raspberry Pi Camera or Display – 2 meters  (puede comprrlo   aqui en Amazon por unos 7,29€ )
  • Adafruit CSI or DSI Cable Extender Thingy for Raspberry Pi (opcionalmente)

Conexión del módulo de cámara

El modulo de cámara de Pi  tiene un mayor rendimiento que una cámara USB  por lo que lo ideal es usar una cámara del tipo compatibles con Raspberry Pi  (se puede comprar por unos 15€ en Amazon) 

No es  problema  la distancia pues con un cable plano  de 200 cm suele ser suficiente para llevar la cámara  hasta la  posición de conducción (puede comprarlo   aqui en Amazon por unos 7,29€ )

Se puede pues llevar el cable plano al l frente del coche y luego conectado a una pantalla de táctil de 7″ de modo que  la Pi y la pantalla táctil pueden ser alimentados por el adaptador USB en el coche.

Estos  son los pasos para instalar la cámara especifica para su uso , con la Raspberry Pi 

    • Localice el puerto de la cámara y conecte la cámara:Connect the camera
    • Poner en marcha la Raspberry Pi 
    • Abra la Herramienta de configuración de frambuesa Pi desde el menú principal:Raspberry Pi Configuration Tool
    • Asegúrese de que está activado el software de la cámara:Camera software enabled
    • Si no está activado, habilítelo y reinicie su Pi para comenzar. Asimismo si va utilizar una pantalla táctil también necesitara activar I2C  y SPI

Es decir resumidamente;  con la Raspberry Pi apagada, debe conectar el módulo de la cámara al puerto de la cámara de la Raspberry Pi,ahora encienda el Pi  y asegúrese de que se activa el software.

Conexión de un pantalla táctil(opcional)

Existen pantallas TFT para Raspberry Pi con  resolución de 320×240 (16-bits) que además son táctiles con una pantalla resistiva. Se entregan montadas y suelen ser  compatible con los modelos Raspberry Pi Model A+, B+ y Pi 2  disponiendo  además de de un conector de 40 pines para los GPIO.

La pantalla y el digitalizador   utilizan los pines I2C (SDA y SCL), SPI (SCK, MOSI, MISO, CE0) y los pines GPIO #24 y #25. Todos los demás pines GPIO no se utilizan así que podrá conectar más cosas como sensores, LEDs etc. Algunos modelos disponen deposiciones para pulsadores miniatura (no incluidos) por si quiere hacer algún otro tipo de interfaz de usuario.

Puede utilizarla utilizar la librería PyGame u otra librería SDL para dibujar directamente en el frame buffer y hacer interfaces propios.

Tenga en cuenta que para que funcione debe tener activado el I2C en tu Pi o se quedará en blanco. Si utiliza la imagen de Adafruit funcionará sin problema, sino puedes ver su tutorial para ver cómo hacerla funcionar.

La conexión de este tipo de pantallas suele ser por el  propio conector de 25 pines  y por hdmi con un adaptador

Respecto al sw, estos son los pasos  que puede  seguir;

!Ojo el conector plano de la pantalla pues es MUY frágil y debe manejarse con cuidado.!

Montaje final

Una vez montada  la pantalla y la cámara , encender el coche, la Pi y la pantalla . Para ver la camara   de la Pi, abra el terminal y ejecute simplemente  el  siguiente  script:

raspivid -t 0

o

raspivid -t 0 --mode 7

Después de entrar esto ,   la imagen captada por la cámara debería aparecer  en pantalla  completa , pero  !ojo !  no lo veremos  si estamos conectado via VNC!, es decir ,solo si estamos conectados a la propia  Raspberry Pi .

Lo bueno de a Raspberry Pi  es que se puede mejorar  esta forma básica , y tal vez incluso establecer un sistema de alerta si un objeto esta   demasiado cerca , así que, ! vamos a trabajar en ese lado!

 

DETECCIÓN DE OBJETOS

Cuando se trata de aplicaciones de  cámaras de seguridad comerciales, generalmente hay al menos dos versiones  .La primera utiliza una superposición de una imagen estática con gamas de color para que visualmente puede determinarse cuánto de  cerca está un objeto. El segundo método utilizara una cámara junto con sw  que puede detectar un objeto qué tan cerca esta al coche y luego avisa cuando algo está demasiado cerca
Veamos en este post en primer lugar le método de overlay, el cual por cierto es el mas usado en los implementaciones de cámaras traseras de coches actuales.

 

 

Cómo agregar un botón de encendido/apagado a la Raspberry Pi

soloelectronicos30 comentarios

Siempre debemos apagar con  seguridad nuestra Raspberry Pi ,pues de lo contrario nos exponemos  a perder  el sistema de arranque y  tener que volver  a  crear una  imagen  con todo el trabajo que esto conlleva  respecto a las personalizaciones que tanto nos gustan
Raspberry Pi no cuenta con   un pulsador de encendido para intentar competir con su clones  y de este modo  mantener el precio «bajo»,  aunque  sin embargo, es muy fácil  añadir  el suyo propio  como vamos a ver en este post donde añadiremos un botón de encendido a su Raspberry para que puede encender o  apagar esta con total de seguridad .
No nos bastara añadir el pulsador pues tendremos  que usar unos scripts que vigilen  dos pines GPIO (general entrada/salida) en el Pi para que cuando se presione el botón activar o desactivar el  Pi.

 

raspberrypi

¿Por qué es importante un botón de encendido ?

Como comentábamos  nunca deberíamos «tirar» del cable de alimentación de su Raspberry Pi pues esto puede conducir a la corrupción de los datos graves (y en algunos casos, dañar físicamente tu tarjeta SD) pues para ello se puede cerrar con seguridad el Pi a través de un comando de consola (shutdown)  o por supuesto también  desde el propio interfaz gráfico de Raspian (shutdown)

Veamos  ahora como podemos añadir un pulsador  pero entes tenemos que entender cómo despertar la Raspberry Pi de un estado de suspensión antes de construir la funcionalidad de apagado.

Una manera fácil de comprobarlo es apagando  con sudo shutdown -h now y conectando los pines 5 y 6 con un cable hembra a hembra. Sólo necesitará cortarlo momentáneamente y entonces usted debe encontrar que la Raspberry Pi se «despertó».

En este punto es interesante destacar que cuando «apaga» el Pi, lo enviará en un estado de suspensión, lo cual significa  que sigue consumiendo una cantidad muy pequeña de  energía ( muy  similar a cómo todos modernos equipos trabajo cunado quedan en stand-bye).

Lógicamente  si  agrega un botón de encendido podrá tanto detener como despertar el Pi de un estado detenido, pero si su Raspberry Pi se ha apagado, usted puede desconectar de forma segura la fuente de alimentación  sin la preocupación de corrupción de datos.

 

El equipamiento hardware como vemos es muy sencillo pues basta dos cablecillos que conectaremos en los pines 5 y 6  de la Raspberry PI del conector de expansión( justos los dos de la tercera columna empezando por la drecha)

IMG_20181018_224306[1].jpg

 

Sencillamente, si se cortocircuitan entre sí los pines 5 y 6 (GPIO3 y GND) se pondrá nivel bajo el pin correspondiente al GPIO y podremos actuaren consecuencia con la Raspberry Pi

Obviamente el cortocircuito lo sustituiremos por un pequeño pulsador normalmente abierto  que conduciremos con dos cablecillo  a los pines 5 y 6  de nuestra Raspbery Pi

 

IMG_20181018_224929[1]

Finalmente sujetaremos el pulsador con cinta de doble cara , pegándolo o practicando un agujero al contenedor de la Raspberry Pi

 

IMG_20181018_225410[1]

 

 

La solución de sleep es bastante sencilla, pero para cerrar con seguridad el Pi vamos a tener que utilizar una solución de software. Ya que sabemos que vamos a utilizar los pines 5 y 6 para el Pi, vamos a usar estos pines para apagarlo tambien . Tanto así que podemos conectar nuestro botón a los alfileres y se concluirá y despertar la Pi.

Vamos a tener que escribir un script que escuche una pulsación y  cierre el Pi. Antes nos fijamos en la secuencia de comandos, vamos a discutir algunos enfoques diferentes. En primer lugar, podríamos escribir un script que inicie un bucle infinito y espere un cambio en el estado de los pines GPIO.

Usando  seudo-código, podría ser algo como:

while True:
    if GPIO3 is pressed:
        shutdown the pi

Mientras que esto funcionaría y probablemente no tenga problema de rendimiento real, hay realmente una manera mejor:podemos escuchar  una interrupción (un cambio de estado de bajo a alto o alto a bajo) que interrumpa  el procesador para qeu realize uan determinada accion .

Afortunadamente la biblioteca de RPi.GPIO proporciona un método llamado wait_for_edge que bloqueará la ejecución de nuestro script hasta que se detecte una interrupción. Así configuramos GPIO3 y una vez que detectamos un borde de caída vamos a apagar el Pi.

Entonces, vamos a usar un script llamado listen-for-shutdown.py.

Para crear el script, podemos usar el editor nano asi  que después de conectar con el Pi, ejecute el siguiente comando para crear este

sudo nano listen-for-shutdown.py

Luego, pegue el código siguiente en el archivo y pulse CTRL-X y salida, Y para guardar cuando se le solicite.

#!/usr/bin/env python


import RPi.GPIO as GPIO
import subprocess


GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(3, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
GPIO.wait_for_edge(3, GPIO.FALLING)

subprocess.call(['shutdown', '-h', 'now'], shell=False)

A continuación necesitamos poner este script en el arranque por lo que  deberemos copiar el script en lar uta de  usr y hacerlo ejecutable , acciones que haremos con los dos siguintes comandos:

sudo mv listen-for-shutdown.py /usr/local/bin/
sudo chmod +x /usr/local/bin/listen-for-shutdown.py

Pero este script solo apagaria la placa  y nosotros queremso tambien qeu se pueda arrancar pulsando el boton por lo que  añadiremos otro script llamado listen-for-shutdown.py: que e enciende/apaga nuestro servicio.

Para crear el script  escriba  la secuencia de comandos:

sudo nano listen-for-shutdown.sh

Introduzca el código siguiente en el archivo y guárdelo:

#! /bin/sh

### BEGIN INIT INFO
# Provides:          listen-for-shutdown.py
# Required-Start:    $remote_fs $syslog
# Required-Stop:     $remote_fs $syslog
# Default-Start:     2 3 4 5
# Default-Stop:      0 1 6
### END INIT INFO

# If you want a command to always run, put it here

# Carry out specific functions when asked to by the system
case "$1" in
  start)
    echo "Starting listen-for-shutdown.py"
    /usr/local/bin/listen-for-shutdown.py &
    ;;
  stop)
    echo "Stopping listen-for-shutdown.py"
    pkill -f /usr/local/bin/listen-for-shutdown.py
    ;;
  *)
    echo "Usage: /etc/init.d/listen-for-shutdown.sh {start|stop}"
    exit 1
    ;;
esac

exit 0

 

Ahora necesitamos coloque este archivo en /etc/init.d y hacerlo ejecutable, acciones que haremos con los dos siguientes comandos.

sudo mv listen-for-shutdown.sh /etc/init.d/
sudo chmod +x /etc/init.d/listen-for-shutdown.sh

Ahora registramos la secuencia de comandos para ejecutar en el arranque y le pasaremos el parámetros de arranque con los dos siguientes comandos.

sudo update-rc.d listen-for-shutdown.sh defaults
sudo /etc/init.d/listen-for-shutdown.sh start

 

Seguro querido lector que por lo menos la próxima vez que desconecte su Raspberry de forma violenta recuerda que podría haber puesto un botón para hacer el apagado seguro…  Y por cierto si tiene una Orange Pi u otro clon , este sencillo truco le puede servir tambien..

 

 

Fuente  howchoo.com