남보공방

1) 프로젝트 진행 동기

   -타 프로젝트 진행 중에 실제 사용자와 동일한 크기와 모양의 흉상을 3D 프린터로 제작해야 할 필요가 생김.

 
   -3D 프린팅을 위한 실제 인물 3D모델 데이터를 만드는 기존의 방법들이 다음과 같으나 적절한 방법을 찾지 못해 자체적으로 제작 해보기로 함

     -대상자의 사진으로 수작업 3D 모델링 -> 3D Artist에 따라 품질 편차, 고비용

     -Hand Held 3D스캐너 : 5분 동안 스캐닝작업 어려움, 피촬영자에게 5분간 고정자세 요구는 무리

     -다각도에서 여러장 사진 촬영하여 모델링변환하는 촬영시스템 -> 다수 DSLR카메라 집합체 방식으로 가격이 수억원대로 구입하기에는 무리  
 
  2) 프로젝트 개요

   -다각도에서 여러 장의 사진 촬영하여 모델링 변환하는 방식의 사진촬영 시스템을 구현하되    

   -값비싸고 무거운 DSLR카메라 대신 가볍고 저렴한 라즈베리파이 싱글보드와 라즈베리파이 전용카메라를 이용하여 카메라모듈을 구성하고 이를 자동 회전시켜가며 다양한 각도에서 다수의 사진들을 촬영   

   -라즈베리 전용카메라는 해상도는 5백만화소급(2592*1994) 로서 DSLR카메라에 성능은 조금 떨어지지만 대신 훨씬 많은 수의 사진을 촬영하여 보완하면 3D 모델링 작업용 사진으로는 충분할 것을 판단.

   -얼굴을 중심으로 한 흉상 촬영이므로 피촬영자는 의자에 앉아 30여초 정도의 고정자세가 가능.   

   -즉 기존 DSLR카메라방식이 50~60장의 사진을 고정된 위치에서 1초 촬영시간으로 촬영하는 방식이라면 본 프로젝트는 14대의 라즈베리 카메라 모듈들이 회전하면서 250여장의 사진을 30여초 동안 촬영하는 방식의 3D 모델링용 사진 촬영 시스템. 

LM393비교기 모듈은 특정 부분의 전압레벨에 따라 HIGH 또는 LOW값을 츨력해 주는 모듈로서 앞서 소개 했던 장애물센서나 소리감지 센서에서 공통적으로 사용한 방식이다. 즉 빛의 양이나 온도의 변화에 따라 저항값이 바뀌는 소자가 있다면  이에 따라 특정 부분에 걸리는 전압이 달라 질 것이고 이 전압이 어느 값 이상이 되면 LM393비교기 모듈을 통해 HIGH 또는 LOW값을 출력해주면 해당 센서가 되는 것이다.  

LM393모듈을 이용한 센서 구성 회로도

아래는 LM393모듈의 센서부에 온도에 따라 저항값이 바뀌는 써미스터를 달아 구성한 온도센서 모듈이다.

위 온도센서 모듈에서 써미스터 대신 빛의 양에 따라 저항값이 바뀌는 CDS센서로 바꿔 달면 조도센서가 된다.   

같은 방법으로 다양한 센싱소자를 이용하여  다양한 센서들을 제작할 수 있다.

-적외선 불빛에 반응하는 LED소자를 이용하여 불꽃감지 센서

-진동에 반응하는 소자를 이용한 진동감지 센서 모듈

-기울어 지면 전기가 통하는 소자를 이용한 기울기 센서 모듈

-정면에서 빛이 들어 오면 반응하는 LED전구 특성을 이용한 빛 감지 센서

이외에도 환경의 변화에 따라 반응하는 소자가 있으면 이를 센서부에 달아 갖가지 센서들을 개발할 수 있게 된다.

아래와 같이 임의의 센서소자를 달아 센서 모듈을 개발할 수 있도록 범용으로 제작한 LM393 모듈도 판매된다.

소리감지 센서는 마이크에 소리가 입력될 때 소리의 세기에 따라 변하는 전압 변화를 측정하여 소리의 크기를 판별하기 위한 센서이다

위와 같이 Out 단자가 하나인 모듈도 있고 아래와 같이 D0와 A0 즉 디지털 출력단자와 아날로그 출력단자 두개로 나누어져 있는 경우도 있다. 출력단자가 하나밖에 없거나 D0단자로는 소리가 일정 수준 이상이 되었을 때 한가지 동작을 할 수 있지만,  아날로그 출력단가 있는 경우에는 소리의 세기에 따라 각각 다른 동작을 할 수가 있다.( 예를 들어 소리의 크기에 따라 켜지는 LED의 숫자를 다르게 하는 사운드 레벨메터 등)  

구조 및 사양

 - VCC단자와 GND단자에 3~5V 전원을 공급하면 마이크에 입력되는 소리의 크기가 A0단자로 출력되고 일정 크기 이상되면 D0단자에 HIGH신호가 출력되고 감지표시 LED에 불이 들어 오게 된다.

- 어느 정도 크기 이상의 소리가 감지되면 D0 신호를 출력할 것인지 비율은 감도 조절 볼륨으로 조절할 수 있다.

아두이노와의 연결

위와 같이 디지털 출력 D0 단자를 아두이노 디지털 I/O핀에 연결하고 아날로그 출력단자(A0)는 아두이노 아날로그 입력 핀에 연결하면 된다. 

샘플프로그램

int SensorA0 = 0; int SensorD0 = 2; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(SensorD0, INPUT); } void loop() { Sensorvalue = analogRead(SensorA0); Serial.println(Sensorvalue); if ( digitalRead(SensorD0) == HIGH) { Serial.println("Sound Detected!"); } delay(100); }

감지되는 사운드 크기를 표시하고, 일정 크기 이상이 되어 디지털감지 신호가 입력되면 이를 표시하는 프로그램