Raspberry Pi用遠隔操作カメラキットの使い方について

Raspberry Pi用遠隔操作カメラキット [TSI-Pi-101-W2]  および Raspberry Pi用遠隔操作カメラキット(組立済み) [TSI-Pi-101-WA2] の使い方について

遠隔操作カメラキットには、

  • MIPI接続のカメラ
  • カメラの向きを動かすことが出来るpan-tilt機構(組立てキット、もしくは、組立て済み)
  • ブレッドボード

のみが含まれています。

「これだけで遠隔操作カメラが作成できる」というものではなく、Raspberry Piなどのボードコンピュータと組み合わせて、遠隔操作カメラシステムを作る「部品」としてご利用ください。

また、遠隔操作カメラという特定の使い方に限定したものではなく、創意工夫で使い方を考えて頂くことも可能です。

とはいえ、白紙状態からプログラムを記述したり配線を考えるのも大変ですので、本キットが想定している遠隔操作カメラの一例をご紹介します。

(1)pan-tiltの組立て方法

まず、組立て済みでない商品([TSI-Pi-101-W2])の場合は、プラスチック部品とサーボモータを組み合わせてネジ止めして組み上げて頂く必要があります。
このときの組立て方法は、下記を参照ください。
https://learn.adafruit.com/mini-pan-tilt-kit-assembly

(2)典型的な利用例

Raspberry Piなどと組み合わせることで、この写真のようなカメラを作成することができます。

完成図

 

Raspberry Piとサーボモータとの配線は、下記のようにしてください。
GPIO23GPIO24をpan-tiltの制御に使っています。

pantilt接続

 

また、プログラムは、下記のページで詳しく述べられているRpi_Cam_Web_Interfaceを使うと、一式揃っているので便利です。
https://elinux.org/RPi-Cam-Web-Interface

 

・パッケージの取得方法

git clone https://github.com/silvanmelchior/RPi_Cam_Web_Interface

 

・インストール方法

install.sh を実行

 
Rpi_Cam_Web_Interfaceは、次の3つのモジュールからなります。

raspimjpeg: カメラから静止画や動画を取得するプログラムです。

servod: サーボモータを制御するドライバです。

httpサーバ、スクリプト類: 遠隔操作カメラをコントロールして撮影画像を表示するwebページの仕組みを提供しています。

 
なお、この中で、servodモジュールは、コンパイル済みのものが提供されているのですが、そのドライバが最新OSでは動かないため、別途servodをソースコードからコンパイルしなおしてインストールする必要があります。
servodのソースコードはgithubにあります。

 

・パッケージの取得方法

git clone https://github.com/srcshelton/servoblaster

・インストール方法

make; sudo make install を実行

 
また、raspimjpegもバイナリ提供です。
もし、ソースコードからコンパイルしたい場合には、次のgithubからソースコードが取得できます。
https://github.com/rpicopter/raspimjpeg

 
インストール後、PCやスマホなどから、ワイヤレスルータを介してhttpサーバに接続することで、カメラを無線操作できます。

なお、表示にあたっては、Internet Explorerを使うとハングアップしてしまうので、Chromeなどのブラウザを使用してください。

図1

 

(3)別の例

弊社では試していませんが、遠隔操作カメラキットは、下記の例でも使えそうです。

http://www.instructables.com/id/IoT-Raspberry-Pi-Video-Streamer-and-PanTilt-Camera/

 

以上

 

 

RaspberryPiのVNC設定方法

RaspberryPiの設定

RaspberryPiデスクトップ上で メニュー>設定>Raspberry Piの設定 を選ぶ。
VNCを「有効」にします。
raspi_settei

RaspberryPiのアドレスを調べる

RasberrtPiデスクトップ上でlxterminalを立ち上げ、

$ ifconfig

でネットワークの設定を調べ、wlan0のアドレスをメモに控えておきます。
lxterminal
上のwlan0:の inet 192.168.xx.xx  がDHCPで割り振られたローカルアドレスです。

PCにRealVncViewer(クライアント)をインストールする

RealVncViewerダウンロードのページです。Windows x86(32ビット)またはx64を選んでダウンロードします。
https://www.realvnc.com/en/connect/download/viewer/windows/
vncviewr

Viewerは圧縮されていないので、ダウンロード先をWindows32ビット環境ならProgram Files(x86)に、64ビットならProgram Filesフォルダにダウンロードします。起動しやすいようにダウンロードした実行ファイルを右クリックして、スタートメニューに登録しておきましょう。

VNCViewer起動

PC上のVNCViewerを起動してください。するとアドレスを尋ねてきますので、先ほどメモしたアドレスを
入力します。

address

認証を求められますので、ユーザー名、パスワードを入力します。ここでは pi,  raspberry です。

authentication

PCの画面にRaspberrypi のデスクトップが表示されます。

desktop

(終わり)

Raspberry Pi用カメラモジュール

1. ここで扱うカメラモジュールの種類

  • フラットケーブルタイプ

Raspberry Pi公式カメラ

rpicam-s

 

 Waveshare社カメラ

wscam-s

 

  • USBケーブルタイプ

USB接続のWEBカメラなど

usbcam-s

2. 必要なハードウェア

Raspberry Piにカメラモジュールを接続して使う場合、次の機材が必要となります。

(1) カメラモジュール本体
(2) Raspberry Piボード(Pi2もしくはPi3)
(3) マイクロSDカード
(4) 5V 2.5A以上の電源
(5) HDMIケーブル
(6) LANケーブル
(7) HDMIディスプレイ
(8) マウス
(9) キーボード

(2)~(6)は、弊社「コンプリートスタータキット(Standard)」を購入すれば揃います。是非ご利用ください。

completepi3

 

 

3. 対象となるOSの準備と機材の組み上げ

ここでは、Raspbian OS を使用する前提で説明します。

① 下記を参照して、Raspbian OSのインストールとRaspberry Pi本体の接続を行ってください。

Raspbian OSインストール方法

② 電源を入れる前にカメラを接続します。以降に述べる手順に従ってください。

 

4. カメラの接続方法について

4.1 フラットケーブルタイプのカメラモジュール

フラットケーブルとは、下記写真のような平べったいケーブルのことです。

flatcable

両端の接点の向きが同じ面のものと、異なる面のものとがあります。

この2つには互換性はありません。入れ替えて使うとカメラモジュールやRaspberry Pi本体の故障の原因となります。

必ず、使用するカメラモジュールに付属のケーブルを使うようにしてください。

Raspberry Piには、ディスプレイ用コネクタとカメラ用コネクタがあります。

コネクタの形状が似ているので注意してください。

カメラ用コネクタの位置は下記写真の通りです。

raspi_cam_conn

 

フラットケーブルは、金属の接点のある側がHDMIコネクタ側を向くように差し込んでください。

raspi_cam_conn2

 

ケーブルが突き当たるまでコネクタに差し込みます。

差し込み方が甘いとカメラが機能しませんので、注意してください。

差し込んだら、黒いプラスチックを押し込んでロックしてください。

raspi_cam_conn3

 

 ケーブルを接続し終わったらOSを起動します。

 

4.2 USBケーブルタイプのカメラ

USBカメラは、Raspberry Piが起動した状態で接続することができます。

 ただし、カメラによっては相性のため接続しても認識できないものもあるので注意してください。

 

5. カメラの設定および接続確認方法

5.1 フラットケーブルタイプの場合

設定方法

 フラットケーブルタイプのカメラモジュールを使うには、OS起動後、インタフェースの設定が必要となります。

GUI画面の左上のラズパイマークから、Preferences -> Raspberry Pi Configuration を起動してください。

 

設定ウィンドウが開いたら、

① [Interfaces] のタブをクリックし、

② [Camera] の項目のラジオボタンで、[Enabled] を選択し、

③ 下段の [OK] ボタンを押して設定ウィンドウを閉じます。

raspi_cam_setting2

 

OSをリブートすると、カメラインタフェースが有効になります。

この設定は、OSをインストールしたmicroSDカード毎に1回行えばよいです。

アプリケーションによっては必要になる設定

後述するcheeseなどのアプリケーションは、Video for Linux2(V4L2)というドライバが必要となります。

このドライバを使うには、/etc/modulesファイルを編集して、次の1行を追加します。

(最後から2文字目は、数字の1でなくアルファベットのエルの小文字です)

bcm2835-v4l2

記述追加後、Raspberry Piを再起動することでドライバが有効になります。

確認方法

GUIメニューから、Terminalなどのターミナルアプリケーションを開き、次のコマンドを打ち込みます。

vcgencmd get_camera

実行結果が、supported=1 detected=1  となればOKです。

 

5.2 USBケーブルタイプの場合

設定方法

事前の設定は不要で、Tinker BoardのUSBコネクタに接続するだけで認識されます。

確認方法

lsusbコマンドを実行すると、Raspberry PiにUSB接続された機器の一覧が表示されます。

一覧の中に、接続したUSBカメラが存在していれば、USB機器として認識されています。

 

6. カメラモジュールの使用方法

6.1 使用するアプリケーション

ここでは用途に応じて、raspivid、raspistill、cheese の3つのアプリケーションを紹介します。

コマンドライン GUI
 raspivid  raspistill  cheese
 プレビュー フラットケーブル  USBケーブル
 静止画の撮影 フラットケーブル フラットケーブル

USBケーブル

 動画の撮影 フラットケーブル フラットケーブル

USBケーブル

 

6.2 カメラ画像のプレビュー

フラットケーブルタイプの場合

RaspbianOSにデフォルトで組み込まれているraspividコマンドを使ってカメラモジュールのプレビューを表示します。

Terminalを開き、次のコマンドラインを打ち込むことで、プレビュー画像が5秒間表示されます。

raspivid --demo 5000

 

USBケーブルタイプの場合

カメラアプリケーションは色々ありますが、ここではcheeseというGUIアプリケーションを使います。

まず、Terminalを開き、次のコマンドでインストールします。

sudo apt-get update
sudo apt-get install cheese

インストールが完了すると、GUIのメニューのSound&Videoの項目から起動できるようになります。

Cheeseを起動すると下記のように、カメラのプレビュー画像の下にコントロールパネルが付いたウィンドウが表示されます。

raspi_cheese2

 

6.3 静止画の撮影

フラットケーブルタイプの場合

RaspbianOSに標準実装されているraspistillコマンドを使います。

Terminalを開き、次のコマンドを実行することで、静止画をphoto.jpgという名前で保存できます。

raspistill -o photo.jpg

USBケーブルタイプの場合

cheeseというアプリケーションを使います。インストール方法は、「6.3 カメラ画像のプレビュー」を参照ください。

インストール後、GUIのメニューのSound&Videoの項目からcheeseを起動します。

pi-cheese1-still

撮影手順

① ウィンドウ中段のPhotoボタンを押して静止画撮影モードにします。

② ウィンドウ中段の録画マークボタンを押します。

③ 3からのカウントダウンが始まり、0になると画像が撮影されます。

④ 撮影された画像は、ボタンの下のサムネイル領域に表示されます。右クリックしながらSave Asを選択するとファイルとして保存できます。

6.4 動画の撮影

フラットケーブルタイプの場合

RaspbianOSに標準で組み込まれているraspividコマンドを使います。

Terminalを開き、次のコマンドを実行することで、動画を5秒間撮影し、video.h264という名前で保存できます。

raspivid -t 5000 -o video.h264

USBケーブルタイプの場合

cheeseというアプリケーションを使います。インストール方法は、「6.3 カメラ画像のプレビュー」を参照ください。

インストール後、GUIのメニューのSound&Videoの項目からcheeseを起動します。

pi-cheese1-mov

撮影手順

① ウィンドウ中段のVideoボタンを押して動画撮影モードにします。

② ウィンドウ中段の録画マークボタンを押します。録画マークから■マークに変わり、動画撮影開始します。

③ ■マークボタンを押すことで、ボタンの下のサムネイル領域にビデオテープ(動画)アイコンが表示されます。

④ サムネイルを右クリックしながらSave Asを選択するとwebmファイルとして保存できます。

 

 

 

 

 

以上

 

 

1. Raspberry Pi のセットアップ

本内容は、Physical Computing Lab「Raspberry Pi電子工作エントリーキット(standard)」を前提としたものです。

 

1. Raspberry Pi のセットアップ

Raspberry Pi を動かすには、「1.1 デスクトップ構成」、「1.2 ターミナル構成」の2種類の接続方法があります。

通常は、「1.1 デスクトップ構成」を参照ください。

「1.2 ターミナル構成」は、起動時トラブルがある場合や、ディスプレイを接続しないサーバなどをセットアップしなければならない場合に、Raspberry Piの扱いに慣れている人がとる接続方法で、初心者向きではありません。

 

1.1 デスクトップ構成

【準備するもの】

・Raspberry Pi2 Model B または Raspberry Pi3 Model B

・Micro SD Card(Class 10 8G以上推奨)

   ※ 別途、Raspbian等のOSのダウンロードとインストールが必要となります。

 ※ Physical Computing LabコンプリートスタータキットスタータパックにはOSインストール済みのmicro SDカードが含まれており、インストールの手間が省けます。是非ご利用ください。

・モニター(HDMI)

・HDMIケーブル

・マウス(USB接続タイプ)

・キーボード(USB接続タイプ)

・ACアダプタ(Pi3の場合、DC5V/2.5A以上推奨)

 

※下記の図は接続の例を示しています。LANケーブルは、起動に必須のものではありません。

 

【配線】

下記のように配線を繋いで下さい。ただし、ACアダプタを接続するとRaspberry Piが起動してしまいますので、ACアダプタは最後に接続してください。

 

desktop

初めて起動するときには、ディスプレイは、極力、デスクトップPC用などで使われる汎用のHDMI接続のものをご用意ください。

Raspberry Pi用の小型のディスプレイ(10インチ以下のもの)は、ドライバインストールや解像度設定を行わないと正常に表示できないものがほとんどです。

また、D-sub接続のディスプレイを、変換器を使ってHDMI接続することも、できるだけ避けるのが無難です。この場合も、解像度設定等を行わないと表示できない場合があります。

 

 

1.2 ターミナル構成

【準備するもの】

・Raspberry Pi2 Model B または Raspberry Pi3 Model B

・Micro SD Card(Class 10 8G以上推奨)

 ※ 別途、Raspbian等のOSのダウンロードとインストールが必要です。

 ※ Physical Computing LabコンプリートスタータキットスタータパックにはOSインストール済みのmicro SDカードが含まれており、インストールの手間が省けます。是非ご利用ください。

・USB to TTL Serial Cable (TTLとありますが、5Vではなく3.3Vインタフェースのものをご用意ください)

・ACアダプタ(Pi3の場合、DC5V/2.5A以上推奨)

・PC (TeraTerm等のターミナルソフトが動作するもの)

 

terater

1.3 OSのインストールについて

Raspberry Piボードを起動させるには、上記のMicroSD Cardに、RaspbianOSをインストールする必要があります。

OSは、Raspberry Pi財団のホームページ(https://www.raspberrypi.org)からダウンロードできます。

同ページのインストラクションに従ってOSをインストールしたMicro SDカードを準備してください。

Physical Computing LabRaspberry Piコンプリートスタータキットもしくはスタータパックをご購入された方は、OSのインストール作業は不要です。

 

 

1.4 Raspberry Piの起動

OSをインストールしたmicro SDカードを、Raspberry Piボードのmicro SDカードスロットに挿してください。

micor USBコネクタに接続した電源を入れることで、RaspbianOSが起動します。

通常は、デスクトップ(GUI環境)が立ち上がり、ログインを意識する必要はありませんが、RaspbianOS Liteを選択した場合や、ログアウト操作を行った場合、ログインする際には以下を入力して下さい。

ユーザ名:pi

パスワード:raspberry

なお、このパスワードは広く知られていてセキュリティホールとなりやすいため、起動後にパスワードを変更することを推奨します。

 

 

※Physcal Computing LabのスターターパックのプリインストールノMicroSDカードを利用している方で

万一、立ち上がらないなどの状況がありましたら、microSDの接触の問題の可能性がありますので、

再度、microSDカードを挿しなおしてから再度電源を入れてみてください。

数回やってみても、ダメな場合には、交換させていただきますので、弊社までご連絡ください。

弊社へのご連絡の際しましては、お手数ですが、購入ショップ名(Physical Computing Labストア、Amazonなど)、

注文番号、注文者名を必ず、お知らせください。

 

2.Raspberry Pi B+ を動かしてみよう!

内容に一部古い情報が含まれております。近日更新予定です。

Raspberry Pi B+ を動かしてみよう! 

この章では、Raspberry Pi B+の基本的な動かし方を学びます。
概略は以下の通りです。

電源のオン/オフ

Raspberry Pi 基本設定

設定内容:
―メモリ-拡張
マイクロSDのRaspbianで使うファイルの大きさを最大にします。
-SPIモジュールの自動ロード
*ADC(MCP9700)を動かすSPIのモジュールを自動でロードします。
-電源オンのときにデスクトップ画面が自動的に表示されるようにします。
*「startx」コマンドの自動実行です。
*ターミナル構成(リモートログイン)の場合は設定をしないで下さい。
***なお、設定はフィジカルコンピューティングをするのに必要な最小の設定です。
日時の設定等は行っておりません。

Raspberry Pi B+はLinuxのコンピュータです。電源を入れる手順、電源を切る手順を正しく行わないとLinux(OS)を壊して、動かなくなることがあります。  では、「2.1電源のオン/オフとログイン 」で試してみましょう。

電源のON/OFFとログイン 

①ターミナルの立ち上げ。

以下でターミナルを動かして下さい。
-デスクトップ→画面上の「LXTerminal」をダブルクリックしてターミナルを立ち上げる。
-リモートログイン→PCの「TeraTerm」を立ち上げる。

②電源を入れる

ACアダプタのDC5V出力をRaspberry Pi B+のマイクロUSBコネに接続します。

③ログイン

画面にメッセージがいろいろ表示されて、下の様に「raspberrypi login:」と表示されたら、 「pi」を入力します。

次に、「Password:」には「raspberry」と入れます。
* 入力したパスワードは画面に表示されません。もし、間違って入れたときは、ログインにもどりますので、やり直して下さい。

raspi_code_2.1_1

④ Raspbian(Linux)の入力待ち

ログインできると、下の画面のようにコマンドの入力待ち画面になります。
*この画面からいろいろなコマンドを入れてRaspberry Pi B+を動かうことができます。

 

raspi_code_2.1_2

⑤電源を切る準備

Raspberry Pi B+の電源を切る前に、Rasbianを止める必要があります。
止めるときは、下の画面のように「sudo shutdown -h now」コマンドを入力します。

 

raspi_code_2.1_3

⑥停止状態

下の画面の様に「」メッセージが出て、20から30秒程度で「ステータスLED」が点滅を止めて、消えた状態になります。
この状態になったら、ACアダプタをマイクロUSBコネクタから抜いて下さい。
*「PWR LED(赤)」は点いています。

 

raspi_code_2.1_4

次は、起動後の 基本設定になります。