LEGO EV3 Image Scanner

LEGO-EV3-сканер изображений

Сканер изображений, созданный с использованием набора LEGO Mindstorms EV3 Education и дополнительного колеса. Включает исходный код из программного обеспечения Mindstorms EV3 и инструкции по сборке. Сканирует бумагу шириной 8,5 дюймов, но может быть адаптирован для страниц аналогичного размера.

Входы

• Кнопки блоков — для управления меню конфигурации.
• Ультразвук – определяет, когда вставлена ​​бумага
• Сенсорный датчик – сброс положения датчика цвета при столкновении
• Датчик освещенности — сканируйте пиксели для создания изображения.

Выход

• Изображение размером 44 на 32 пикселя, 8-битное изображение в оттенках серого
• CSV-файл, представляющий значения 8-битных растровых данных в оттенках серого.
• Размытое изображение на экране

Части

Для этой сборки требуются детали из одного набора LEGO MINDSTORMS EV3 и дополнительное большое колесо, которое можно получить из другого того же набора или автомобильного набора.

Детали сборки и сенсора

• В этом роботе реализованы две конфигурации силовых механизмов: одна для перемещения датчика освещенности по горизонтальной оси по монорельсу, вторая для обеспечения механизма намотки бумаги, содержащей изображение, которое необходимо сканировать.
• И в намоточном механизме, и в монорельсе используется большой двигатель.
• Противовес используется для выравнивания колеса монорельса по нормальной силе, действующей на поверхность монорельса.
• Рядом с катушкой находится инфракрасный датчик, позволяющий определить, когда вставлена ​​бумага.
• Два сенсорных датчика расположены в каждом углу сканера. Они используются для определения момента достижения монорельсом угла. В настоящее время используется только датчик с правой стороны.

Примечания к программному обеспечению

Программа состоит из четырех этапов: Пользовательский интерфейс, Сканирование, Печать изображения, Сохранить изображение. Пользовательский интерфейс построен с учетом парадигмы MVC для последовательного программирования. Он позволяет использовать n экранов конфигурации, по одному значению для каждого экрана. Переменные, используемые позже в программе, соответствуют настройкам каждая.

Экраны конфигурации

• uiPrintScreen : bool – Если установлено значение true, на экране EV3 будет напечатано размытое 1-битное изображение, напоминающее изображение в оттенках серого в оперативной памяти.
• uiSaveState : bool — если true, CSV-файл будет создан на основе данных в оперативной памяти. Этот файл напоминает файл растрового изображения и может быть преобразован в растровое изображение с помощью внешней программы, такой как A-VEKT Image CSV Converter.
• XStartPos: числовое — указывает начальную позицию в дюймах по оси X.
• YStartPos: числовое — указывает начальную позицию в дюймах по оси Y.
• width: numeric – указывает ширину изображения в дюймах.
• height: числовое — указывает высоту изображения в дюймах.

Фаза сканирования

• Перед сканированием пользователю предлагается вставить сканируемую бумагу, а положение датчика освещенности сбрасывается в исходное положение.
• Сканирование заключается в перемещении датчика изображения по монорельсу и бумаги по катушке для создания матрицы независимо сканируемых точек.
• При сканировании одна строка сканируется справа налево, а следующая — слева направо. Это сокращает время сканирования.
• После завершения сканирования оставшаяся бумага выводится из задней части сканера.

Этап печати

• Этот этап является необязательным и включен по умолчанию. Он заключается в печати изображения на экране.
• Отсканированное изображение содержит данные в оттенках серого, но экран EV3 — 1-битный черно-белый. Чтобы компенсировать это, каждый сканированный пиксель превращается в шаблон размером 4 на 4 пикселя с использованием упорядоченного (байеровского) сглаживания, который затем печатается на экране.

Фаза сохранения

• Этот этап является необязательным.
• Поскольку файловый блок EV3 ограничен сохранением только печатных символов, растровое изображение невозможно сгенерировать программно. Вместо этого используется файл CSV.
• CSV можно преобразовать в растровое изображение с помощью «A-VEKT Image CSV Converter» с настройкой 8-битного альфа-канала.
• При создании CSV строки, отсканированные в обратном порядке, переупорядочиваются во втором массиве.

Улучшения

• Точность сканера можно улучшить с помощью второго набора, который можно использовать для создания двухрельсовой оси X вместо монорельса.
• Из-за сил, действующих на тросы, монорельс иногда неустойчив, что приводит к изменению фокуса при захвате некоторых пикселей.
• Программное обеспечение можно улучшить. Я выпускаю его таким, каким он был, когда я прекратил над ним работать.
• У меня нет планов продолжать разработку этого проекта до тех пор, пока LEGO не выпустит версию LEGO MINDSTORMS EV3 для операционных систем Linux или пока я не найду другую вескую причину купить собственный набор Mindstorms EV3.

Лицензирование и авторские права

• Исходные файлы распространяются по лицензии GNU General Public License 2.0.
• Изображения инструкций и дополнительное содержимое доступны в соответствии с лицензией Creative Commons License Attribution 4.0 International.
• Авторские права разделены между Университетом Пуэрто-Рико в Аресибо и мной.

Отказ от ответственности

• Я разработал это ради развлечения в рамках курса «Введение в робототехнику» в Университете Пуэрто-Рико в Аресибо.
• Этот сканер во многом основан на принтере из «Неофициального руководства для изобретателей LEGO MINDSTORMS NXT 2.0».
• LEGO, MINDSTORMS, MINDSTORMS EV3, MINDSTORMS NXT являются товарными знаками и/или авторскими правами LEGO Group. Их использование не подразумевает какой-либо принадлежности или одобрения с их стороны.