Pan Tilt Platform for Raspberry Pi【SKU:B0283】を Paython で制御

◆Raspberry Pi で Arducam パン・チルト回転台を Python で制御する手順

１．準備
●CPU : Raspberry Pi 4 Model B 4GB
●SSD : ASU650SS-120GT-R [ ADATA ]
●SATA-USB Adapter : OWL-PCSPS3U2 [ Owltech ]
●AC/DC : Google 30W USB-C 充電器
●Case : Raspberry Pi 4アルミニウムケース 冷却ファン付き
●Tripod : Pan Tilt Platform for Raspberry Pi【SKU:B0283】

２．OS環境

~$ uname -a

~$ lsb_release -a

３．パン・チルト回転台・組立
ここを参照

VCC:紫色
SDA:青色
SCL:緑色
GND:黄色
Pコネクタ（パン軸）
G:黒色
V:赤色
S:白色
Tコネクタ（チルト軸）
G:黒色
V:赤色
S:白色

カメラをチルト軸に取付

Raspberry Pi のGPIOに接続
5V PWR:紫色
SDA1:青色
SCL1:緑色
GND:黄色

４．PCA9685動作確認
~$ git clone https://github.com/ArduCAM/PCA9685.git
~$ cd PCA9685/
~$ make
~$ sudo ./RunServoDemo
↑↓カーソルキーでチルト動作
←→カーソルキーでパン動作

５．I2C通信を有効
~$ sudo raspi-config

3 Interface Options を選択
＜Select＞

I5 I2C を選択
＜Select＞

＜Yes＞

＜OK＞

＜Finish＞
~$ sudo apt-get install i2c-tools

~$ sudo i2cdetect -y 1
チャンネル40を確認

６．サーボドライブライブラリ導入
~$ sudo pip3 install adafruit-circuitpython-servokit
~$ python3 ./PCA9685/example/Jetson/ServoKit.py
Jetson用サンプルプログラムが Raspberry Piで動作する

─以上─

Autofocus Camera for Raspberry Pi に Picamera2を導入

◆Raspberry Pi用のPythonライブラリー「Picamera2」の導入手順

１．準備
●CPU : Raspberry Pi 4 Model B 4GB
●SSD : ASU650SS-120GT-R [ ADATA ]
●SATA-USB Adapter : OWL-PCSPS3U2 [ Owltech ]
●AC/DC : Google 30W USB-C 充電器
●Case : Raspberry Pi 4アルミニウムケース 冷却ファン付き
●Camera : 64-Megapixel Autofocus Camera for Raspberry Pi【超高解像度オートフォーカスカメラモジュール】
●Tripod : Pan Tilt Platform for Raspberry Pi【SKU:B0283】
●PC OS : Windows 10 Pro 64bit
●SSH Tool : TeraTerm-4.106
●VNC Tool : VNC Viewer 6.21.1109

２．OSの書込み

Raspberry Pi Imager を起動

Raspberry Pi OS(64-bit) を選択

PCにSSDを接続して、SSD を選択

カスタマイズオプション → いつも使う設定
SSHを有効、Wi-Fiを設定

＜書き込む＞

＜はい＞

Raspberry Pi Imager を終了、SSD をRaspberry Pi のUSBポートに接続して電源投入

PC の TeraTerm を起動
SSH接続で＜OK＞

＜続行(C)＞

パスフレーズ入力
＜OK＞

３．VNCの設定

~$ sudo raspi-config
Configuration Tool を起動
3 Inerface Options を選択

I3 Interface Options の選択

＜Yes＞

＜OK＞

＜Finish＞
PC で VNC Viewer を起動

＜Continue＞

Raspberri Pi と接続完了

４．ドライバーの導入
参照サイト
VCN上で LXTerminal を起動
#OS Update
~$ sudo apt update
~$ sudo apt full-upgrade -y
~$ sudo apt autoremove -y
~$ sudo apt clean
※2022年8月16日現在、ファームウェアがupgradeされるとドライバが認識されない。アップデートを禁止する。
#Download the bash scripts
~$ cd ~
~$ wget -O install_pivariety_pkgs.sh https://github.com/ArduCAM/Arducam-Pivariety-V4L2-Driver/releases/download/install_script/install_pivariety_pkgs.sh
~$ chmod +x install_pivariety_pkgs.sh
~$ ./install_pivariety_pkgs.sh -p 64mp_pi_hawk_eye_kernel_driver
#Install libcamra-dev
~$ ./install_pivariety_pkgs.sh -p libcamera_dev
#Install libcamera-apps
~$ ./install_pivariety_pkgs.sh -p libcamera_apps

５．config.txt の設定
~$ sudo nano /boot/config.txt
----------------------------------
[all]
dtoverlay=arducam_64mp
dtoverlay=arducam_64mp,cam0
[pi4]
arm_boost=1
dtoverlay=vc4-kms-v3d,cma-512
----------------------------------
上書き保存で、テキストエディタを終了
#reboot
~$ sudo reboot
再起動を実行

６．カメラ動作確認

#List all cameras:
~$ libcamera-still --list-cameras
#Specify a camera: 
~$ libcamera-still -t 0 -camera 0
画像が表示される事を確認

７．Picamera2 の導入
#libcamera
~$ dpkg -l | grep libcamera
--------------------------------------------------------
ii  libcamera-apps 0.0.8 arm64 libcamera-apps
ii  libcamera-dev 0.0.8 arm64 libcamera
--------------------------------------------------------
#Installing Picamera2
~$ sudo apt install -y python3-kms++
~$ sudo apt install -y python3-pyqt5 python3-prctl libatlas-base-dev ffmpeg
~$ sudo pip3 install numpy --upgrade

~$ sudo pip3 install picamera2
エラーメッセージが多数表示される
sudo apt install -y python3-pyqt5 python3-prctl libatlas-base-dev ffmpeg --fix-missing などを実行して、再度、pip3 を実行
#Running Picamera2 Examples
~$ git clone https://github.com/raspberrypi/picamera2.git
~$ cd picamera2/examples

~$ python3 app_capture.py
64-Megapixel Autofocus Camera for Raspberry Pi の場合、遅延が酷い
リアルタイム処理は不向きである

─以上─

ArduCam 64-Megapixel Autofocus Camera for Raspberry Pi の設定

◆64-Megapixel Autofocus Camera for Raspberry Piの設定手順
Raspberry Pi 4、 Raspberry Pi CM4以外は、16-Megapixelにダウンする、注意が必要

１．準備
●CPU : Raspberry Pi 4 Model B 4GB
●SD : SDSQXNE-032G-GN6MA [ SanDisk ]
●AC/DC : Google 30W USB-C 充電器
●Case : Raspberry Pi 4アルミニウムケース 冷却ファン付き
●Camera : 64-Megapixel Autofocus Camera for Raspberry Pi【超高解像度オートフォーカスカメラモジュール】
●Tripod : Pan Tilt Platform for Raspberry Pi【SKU:B0283】
●PC OS : Windows 10 Pro 64bit
●SSH Tool : TeraTerm-4.106
●VNC Tool : VNC Viewer 6.21.1109

２．OSの書込み

Raspberry Pi Imager を起動

Raspberry Pi OS(64-bit) を選択

SD Card を選択

カスタマイズオプション → いつも使う設定
SSHを有効、Wi-Fiを設定

TeraTerm を起動
SSH接続

＜続行(C)＞

パスフレーズ入力
＜OK＞

３．VNCの設定

~$ sudo raspi-config
3 Interface Options の選択

I3 VNC の選択

＜Yes＞

＜OK＞

＜Finish＞

VNC Viewer を起動
＜Continue＞

Raspberri Pi と接続

４．ドライバーの導入
この記事を参照
#bulleye-arm64:
~$ cd ~
~$ wget https://github.com/ArduCAM/Arducam-Pivariety-V4L2-Driver/releases/download/libcamera-v0.0.5/libcamera-apps-0.0.6-bullseye-arm64.deb
~$ sudo apt install -y ./libcamera-apps-0.0.6-bullseye-arm64.deb
#Install the Driver
~$ wget -O install_pivariety_pkgs.sh https://github.com/ArduCAM/Arducam-Pivariety-V4L2-Driver/releases/download/install_script/install_pivariety_pkgs.sh
~$ chmod +x install_pivariety_pkgs.sh 
~$ ./install_pivariety_pkgs.sh -p 64mp_pi_hawk_eye_kernel_driver
#libcamera-dev and libcamera-apps Installation
~$ ./install_pivariety_pkgs.sh -p libcamera_dev
~$ ./install_pivariety_pkgs.sh -p libcamera_apps

５．config.txt の設定
~$ sudo nano /boot/config.txt
テキストエディタで、config.txt に追記
[all]
# Run as fast as firmware / board allows
arm_boost=1
dtoverlay=vc4-kms-v3d,cma-512
[cm4]
dtoverlay=arducam_64mp
dtoverlay=arducam_64mp,cam0
上書き保存で、テキストエディタを終了
#reboot
~$ sudo reboot
再起動を実行

６．カメラ動作確認

#List all cameras:
~$ libcamera-still --list-cameras

カメラが、認識されていることを確認
#Specify a camera: 
~$ libcamera-still -t 0 -camera 0

ピントは合っていないが、画像が出力される
画像サイズが大きいので、遅延とフレームレートは許容できない

７．フォーカス制御
VNCで画像が出力されている状態のとき、SSHでコマンド実行
# Focus Control/Adjustment
~$ git clone https://github.com/ArduCAM/Arducam-Pivariety-V4L2-Driver.git
~$ cd Arducam-Pivariety-V4L2-Driver/focus
~$ python3 FocuserExample.py -d /dev/v4l-subdev1
FocuserExample.py は最初は動作しない。再度、FocuserExample.py を実行

上下のカーソールキーで、ピントを合わせる
レンズからの最短撮影距離 80mmの画像

８．オートフォーカス
~$ libcamera-still -t 0 --viewfinder-width 2312 --viewfinder-height 1736 --continue-autofocus
ベータ版(2022.06.30現在)で、動作は不安定
カメラが非常に高温になる

─以上─

 

Raspberry Piにオートフォーカスカメラモジュール(Sony IMX519)を取付

◆Raspberry Pi用高解像度オートフォーカスカメラモジュールを取付ける手順

 

１．準備
●CPU : Raspberry Pi 4 Model B 4GB
●SD : SDSQXNE-032G-GN6MA [ SanDisk ]
●AC/DC : Google 30W USB-C 充電器
●Case : Raspberry Pi 4アルミニウムケース 冷却ファン付き
●Camera : Raspberry Pi用高解像度オートフォーカスカメラモジュール
●Tripod : SR-RG1 [ SmallRig ]

●PC OS : Windows 10 Pro 64bit

●SSH Tool : TeraTerm-4.106

 

２．OSのダウンロード・インストール

ここへアクセスして、

＜Download for Windows＞をクリック

ダウンロードしたファイルを起動

＜Install＞をクリック

＜Finish＞をクリック

Raspberry Pi Imager v.1.7.1（2022年3月28日現在）が起動する

＜CHOOSE OS＞をクリック

＜Raspberry Pi OS(other)＞を選択

＜Raspberry Pi OS (64-bit)＞を選択

＜詳細設定＞アイコンをクリック

＜SSH＞を有効にして、＜wifi＞設定を自分の環境に合わせる

＜SAVE＞をクリック

＜CHOOSE STORAGE＞をクリック

SDカードを選択

＜WRITE＞をクリック

OS書込み終了後、＜NO＞をクリック

 

３．オートフォーカスカメラモジュールを組立

オートフォーカスカメラモジュールをRaspberry Pi に接続

カメラの三脚穴を利用して、三脚に取付

SDカードをRaspberry Pi に挿入して、電源投入

 

４．SSH接続

TeraTerm 4.106を起動

ホスト(T): raspberrypi と入力

＜OK＞をクリック

＜続行(C)＞をクリック

ユーザ名(N): pi を入力

パスフレーズを入力

＜OK＞をクリック

Raspberry Pi と接続完了

 

４．samba の導入

~$ sudo apt install samba

~$ sudo nano /etc/samba/smb.conf

最終行に下記を追記

[pi]
   comment = pi user file space
   path = /home/pi
   force user = pi
   guest ok = no
   create mask = 0666
   directory mask = 0777
   read only = no

上書き保存して、終了

~$ sudo smbpasswd -a pi

パスワードを２回入力して、設定

~$ sudo systemctl restart smbd

samba の再起動を実行

~$ sudo reboot

Raspberry Pi を再起動

 

５．libcamera の導入

ここのドキュメントを参照

SSHで下記コマンドを実行

~$ wget -O install_pivariety_pkgs.sh https://github.com/ArduCAM/Arducam-Pivariety-V4L2-Driver/releases/download/install_script/install_pivariety_pkgs.sh
~$ chmod +x install_pivariety_pkgs.sh
~$ ./install_pivariety_pkgs.sh -p libcamera_dev
~$ ./install_pivariety_pkgs.sh -p libcamera_apps
~$ ./install_pivariety_pkgs.sh -p imx519_kernel_driver
~$ git clone https://github.com/ArduCAM/Arducam-Pivariety-V4L2-Driver.git

~$ sudo reboot

Raspberry Pi が再起動するので、再度 SSH 接続

※Raspberry Pi 4 以外は、いろいろ呪文が必要。ドキュメントを参照

 

６．テスト撮影

SSHで下記コマンドを実行

~$ libcamera-still -t 5000 -o test.jpg --autofocus

samba が動作しているので

\\raspberrypi\pi\test.jpg ファイルを開いて、確認

4656 x 3496 画素の画像を取得

カメラモジュールから 撮影距離 70mmの画像

これより近いと、ピントが合わない

カメラモジュールから 撮影距離 150mmの画像

オートフォーカス機能が動作していることを確認

 

─以上─

Raspberry Pi カメラ HQにキヤノンレンズを取付

◆Raspberry Pi用 Piカメラ HQにキヤノンEFレンズを取付ける手順

 

１．準備
●CPU : Raspberry Pi 4 Model B 4GB
●SD : SDSQXNE-032G-GN6MA {SanDisk]
●AC/DC : PowerPort Atom PD 2 [Anker]
●Case : Raspberry Pi 4アルミニウムケース 冷却ファン付き
●Camera : RASCMHQSC0261
●Adapter : KF-EFC [K&F]
●Lens ; AF 50mm F2.8 EX DG MACRO [SIGMA]

 

２．組立

Raspberry Pi に FCCケーブルを接続

Piカメラ HQ にレンズマウントアダプタ―を接続

Piカメラ HQ にFCCケーブルを接続

レンズマウントアダプタ―にキヤノンEFマウントレンズを取付け

 

３．OSインストール
※PCへSDカードを挿入してから作業する事

ここにアクセスして、Raspberry Pi Imager をダウンロード

ダウンロード終了後、起動
＜Install＞をクリック

＜Finish＞をクリック

＜CHOOSE OS＞をクリック

＜Raspberry Pi OS(other)＞をクリック

＜Raspberry Pi OS Full(32-bit)＞をクリック

＜CHOOSE SD CARD＞をクリック

SDカードを選択

＜WRITE＞をクリック

終了するまで待機。イメージをダウンロードしながら書込みを実行している。
書込み時間は通信環境依存

 

４．設定
※書込みの完了したSDカードを Raspberry Pi へ挿入。Raspberry Pi にACアダプターを接続

OSが起動

＜Next＞をクリック

County: →＜Japan＞を選択
Language: →＜Japanese＞を選択
Timezone: →＜Tokyo＞を選択
Use English language をチェック
Use US keyboard をチェック
＜Next＞をクリック

パスワードを入力
＜Next＞をクリック

＜Next＞をクリック

WiFiネットワークを選択
＜Next＞をクリック

パスワードを入力
＜Next＞をクリック

＜Next＞をクリック

＜OK＞をクリック

＜Restart＞をクリック

再起動後、
Preferance → Raspberry Pi Configuration を選択

Interfaces タブを選択
Camera: → Enable を選択
＜OK＞をクリック

＜Yes＞をクリック

再起動後、ターミナルを起動
$ raspistill -t 0
とコマンド入力

カメラのプレビューが表示
Piカメラ HQ はイメージセンサが 1/2.3型なので
焦点距離50mmのレンズを装着すると
35mm判換算で 279mm相当の望遠レンズになる
※キヤノンEFレンズは完全電子化されているので、AFレンズは、絞り、ピントは手動で制御できない。EFマウントのMFレンズを用意する事。

 

─以上─