Logitech c170 – MOD

Este artigo é a parte 9 de 9 da série  AD4M4ST0R - um rover LEGO

A câmara utilizada no AD4MAST0R, uma webcam Logitech c170, não foi prevista para montagem em robots autónomos. Dois pontos que poderão ser vistos como vantajosos para o seu propósito original acabam por atrapalhar:

  • O clip é pouco útil, demasiado grande e não foi previsto como amovível
  • O cabo USB é longo (cerca de 1.2m) quando se podia ter colocado uma ficha no corpo da webcam para ser utilizada com um cabo USB do tamanho que se pretendesse

Felizmente não é difícil contornar estas limitações:

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ATENÇÃO!

A execução dos procedimentos abaixo VIOLA a garantia do produto. Além disso estes procedimentos estão descritos para um género de leitores que os compreende – se não for esse o caso NÂO tente proceder a estas modificações sob risco de danificar de foram definitiva a sua webcam e o bus USB do seu EV3 ou PC.

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1. Remoção do clip

Para remover o clip é necessária uma chave de relojoeiro (fenda ou Philips, desde que pequena). Também é conveniente uma chave de fendas maior (género busca-pólos) ou um canivete de lâmina fina mas forte.

  1. desapertar o parafuso da metade do clip junto à webcam e remover a tampa
  2. desapertar os 2 parafusos do corpo da webcam e destapar
  3. desapertar os 2 parafusos que fixam o cabo e os 2 parafusos da placa de circuito impresso
  4. soltar a placa de circuito impresso
  5. por baixo desta há um parafuso que fixa o eixo de plástico que mantém o clip agarrado ao corpo da webcam: desaparafusar
  6. através do furo deixado vago, tentar empurrar o eixo para fora até ser possível enfiar uma chave de fendas ou uma lâmina na ranhura entre a ponta do eixo e o corpo da webcam para poder puxar o parafuso para fora
  7. voltar a montar a placa de circuito impresso, apertar os restantes parafusos, alinhar o microfone, tapar a webcam e apertar os parafusos
  8. confirmar que a webcam ainda funciona 🙂

No final deste processo sobram o clip, a tampa do clip, o eixo e 2 parafusos

2. Redução do cabo

Bastou seguir o artigo “Connect USB with other devices by short Wire” do autor Indiana67 no site “Instructables”. A única diferença foi não ter tubo termoretráctil suficientemente largo, o que utilizei não consegui puxar para cima da zona cortada e por isso acabei enrolando fita de electricista preta. Feio mas igualmente funcional.

E confirmei novamente que ainda funciona 🙂

 

3. LEGO-lização da webcam

No lugar deixado vago pelo eixo de fixação ao clip pode-se montar um eixo LEGO Technic, basta alargar um pouco [e com cuidado] o furo e colar com uma cola resistente:

O eixo permite inúmeras possibilidades de montagem, comecei por esta:

ev3dev – webcam

Este artigo é a parte 2 de 9 da série  AD4M4ST0R - um rover LEGO

A webcam USB utilizada no AD4M4ST0R é uma Logitech C170.

Depois de ligada são reconhecidos dois devices: uma webcam propriamente dita do tipo UVC (USB Video Class) gerida pelo v4l2 e um microfone gerido como uma placa de som pelo ALSA:

root@ev3dev:~# dmesg
(...)
usb 1-1.3: new full-speed USB device number 5 using ohci
Linux video capture interface: v2.00
uvcvideo: Found UVC 1.00 device Webcam C170 (046d:082b)
input: Webcam C170 as /devices/platform/ohci.0/usb1/1-1/1-1.3/1-1.3:1.0/input/input3
usbcore: registered new interface driver uvcvideo
USB Video Class driver (1.1.1)
usbcore: registered new interface driver snd-usb-audio

O microfone não aparece como dispositivo USB, apenas a webcam:

root@ev3dev:~# lsusb
Bus 001 Device 005: ID 046d:082b Logitech, Inc.
(...)

mas se formos ver ao alsamixer  temos lá uma nova placa de som: “Webcam C170”.

A parte mais crítica, a criação de um dispositivo video, também funcionou:

root@ev3dev:~# ls /dev

mostra entre outros “video0”.

Como a webcam foi também reconhecida como um dispositivo OHCI temos ainda:

root@ev3dev:~# ls /dev/input/by-id/ -la
(...)
lrwxrwxrwx 1 root root   9 Aug 18 12:13 usb-_Webcam_C170-event-if00 -> ../event3
(...)

 

Para capturar imagens da webcam optei pelo fswebcam

apt-get install fswebcam

Como já o tinha experimentado com esta mesma webcam no meu Ubuntu, avanço para um comando que sei que funciona:

fswebcam -d /dev/video0 -p YUYV -r 640x480 teste.jpg

E efectivamente funciona só que quando fui ver a imagem esta tinha apenas 176×144 e não 640×480 (e o próprio comando devolve isso: “Adjusting resolution from 640×480 to 176×144”). Mas que raio…?

Perdi algum tempo nisto por isso vou alongar-me um pouco mais para que outros que passem pelo mesmo possam beneficiar também.

Descobri que a câmara permite despejar video em dois formatos diferentes: YUYV e MJPG:

root@ev3dev:~# v4l2-ctl --list-formats
ioctl: VIDIOC_ENUM_FMT
    Index       : 0
    Type        : Video Capture
    Pixel Format: 'YUYV'
    Name        : YUV 4:2:2 (YUYV)

    Index       : 1
    Type        : Video Capture
    Pixel Format: 'MJPG' (compressed)
    Name        : MJPEG

MJPG (Motion JPEG) é um formato com compressão (e alguma perda também) e por isso consome menos largura de banda que o YUYV. A minha teoria é de que sendo o bus USB do EV3 apenas 1.1 (11 Mbps) em vez de USB 2.0 (480 Mbps) como no meu Ubuntu a webcam de algum modo se autoconfigura para a largura de banda disponível. Por isso no Ubuntu ao pedir com o fswebcam uma foto 640×480 extraída de video gerado em formato YUV ele consiga mas no EV3 seja obrigado a reduzir para 176×144.

A solução foi indicar ao fswebcam para lidar com MJPG:

fswebcam -d /dev/video0 -p MJPEG -r 640x480 teste.jpg

Agora já funciona, excepto que nalgumas situações ocorre um erro semelhante a este (os dois números hexadecimais do final variam):

GD Error: gd-jpeg: JPEG library reports unrecoverable error: Not a JPEG file: starts with 0x92 0x7

Aparentemente algumas webcams (e pelos vistos a maioria são da Logitech?) demora a estabilizar a captura e por isso produz lixo nas primeiras frames. As soluções passam invariavelmente por descartar umas quantas frames inicais… só ainda não encontrem o número mágico:

fswebcam -d /dev/video0 -p MJPEG -r 640x480 -S 20 teste.jpg

Descartar 20 frames funciona sempre mas parece-me um exagero. Além disso descobri que à medida que se vai utilizando podemos baixar o número, até mesmo deixar de descartar qualquer frame… Parece que a câmara “aquece” ou se vai auto-ajustando, será?

Para facilitar a utilização a partir de outros programas criei um script ‘saycheese.sh’ que ao ser invocado tira uma fotografia e guarda-a com um nome correspondendo à data:

#!/bin/sh
 filename=$(date +"%d-%m-%y_%Hh%Mm%Ss")
 fswebcam -d /dev/video0 -p MJPEG -r 640x480 -q -D 1 -S 10 -s brightness=8 -s contrast=10  $filename.jpg

Utilizo alguns outros parâmetros:

  • “-D 1” força um atraso de 1 segundo entre a activação da câmara e o íncio da captura
  • -s brightness=8 aumenta ligeiramente o brilho
  • -s contrast=10 diminui ligeiramente o contraste

Os valores de brightness e contrast, bem como outros aceites pela webcam, podem ser questionados à própria câmara:

root@ev3dev:~# v4l2-ctl --all
Driver Info (not using libv4l2):
    Driver name   : uvcvideo
    Card type     : Webcam C170
    Bus info      : usb-ohci.0-1.3
    Driver version: 3.14.7
    Capabilities  : 0x84000001
        Video Capture
        Streaming
        Device Capabilities
    Device Caps   : 0x04000001
        Video Capture
        Streaming
Priority: 2
Video input : 0 (Camera 1: ok)
Format Video Capture:
    Width/Height  : 640/480
    Pixel Format  : 'MJPG'
    Field         : None
    Bytes per Line: 0
    Size Image    : 921600
    Colorspace    : SRGB
Crop Capability Video Capture:
    Bounds      : Left 0, Top 0, Width 640, Height 480
    Default     : Left 0, Top 0, Width 640, Height 480
    Pixel Aspect: 1/1
Streaming Parameters Video Capture:
    Capabilities     : timeperframe
    Frames per second: 30.000 (30/1)
    Read buffers     : 0
                     brightness (int)    : min=-64 max=64 step=1 default=0 value=0
                       contrast (int)    : min=0 max=30 step=1 default=13 value=13
                     saturation (int)    : min=0 max=127 step=1 default=38 value=38
                            hue (int)    : min=-16000 max=16000 step=1 default=0 value=0
 white_balance_temperature_auto (bool)   : default=1 value=1
                          gamma (int)    : min=20 max=250 step=1 default=100 value=100
           power_line_frequency (menu)   : min=0 max=2 default=1 value=1
      white_balance_temperature (int)    : min=2800 max=6500 step=1 default=5000 value=5000 flags=inactive
                      sharpness (int)    : min=0 max=100 step=1 default=35 value=35
         backlight_compensation (int)    : min=0 max=1 step=1 default=0 value=0
                  exposure_auto (menu)   : min=0 max=3 default=3 value=3
              exposure_absolute (int)    : min=2 max=5000 step=1 default=312 value=10000 flags=inactive
         exposure_auto_priority (bool)   : default=0 value=1
                   pan_absolute (int)    : min=-72000 max=72000 step=3600 default=0 value=0
                  tilt_absolute (int)    : min=-54000 max=54000 step=3600 default=0 value=0
                  zoom_absolute (int)    : min=1 max=2 step=1 default=1 value=1

(embora nem todos os comandos aceites pela câmara sejam perceptíveis, só experimentando vários valores para ver a diferença)

AD4M4ST0R – um rover LEGO

Este artigo é a parte 1 de 9 da série  AD4M4ST0R - um rover LEGO

Na continuação das experiências com o ev3dev, dois dispositivos USB um pouco mais complicados:

  • wireless gamepad
  • webcam

Desta vez mostro primeiro o resultado e preocupo-me depois com as explicações 🙂

ad4m4st0r-01

O gamepad é um gamepad genérico para Sony Playstation 3 e PC, penso que a maioria dos gamepads USB serão igualmente reconhecidos. Já com as webcams não será bem assim, será necessário compatibilidade com v4l2 (webcams) ou gPhoto2 (máquinas fotográficas). Neste exemplo estou a usar uma webcam Logitech C170 que funciona com o v4l2 através do uvcvideo. Também utilizei com sucesso uma Canon Digital IXUS 500 com o gPhoto2. E também tentei com 3 webcams antigas sem sucesso (apesar de 2 delas funcionarem no meu Ubuntu… pelos vistos funcionam em modo de compatibilidade v4l1 que não parece existir no ev3dev).

A foto abaixo (não tocada) foi tirada pelo AD4M4ST0R durante o decorrer do video anterior:19-08-14_09h53m54s

[Actualizado a 20 de Agosto]

Para quem estiver interessado, publiquei em artigos distintos os detalhes quanto: