Search the digital library catalog

Abstract: This master's thesis presents an advanced video system with human presence detection based on deep learning and an ARM microcontroller. The objective of the thesis is to develop a system that works as a smart video intercom, which could be installed, e.g. on the entrance door, and autonomously alert the owner that a guest is in front of the door. The main goal is to use an AI algorithm, namely the neural network model on a constrained device, such as an ARM microcontroller, as their main advantage is lower power consumption and cost. The thesis also describes commonly used methods to reduce the power and memory footprint and to implement and accelerate the deep learning algorithms more effectively. Further, the most notable deep learning hardware and some general platforms are described in more detail. The thesis also presents the development of a human presence detection system based on an ARM microcontroller, VGA camera, and LCD, where Tensorflow Lite Micro, an open-source C++ framework for deploying deep learning models to embedded platforms and a pre-trained neural network model for person presence detection are used.
Keywords: TensorFlow Lite Micro, Video intercom system, ARM Cortex-M microcontroller, Human presence detection, Neural network
Published in DKUM: 08.07.2022; Views: 783; Downloads: 60
Full text (7,86 MB)

Abstract: Delo doktorske disertacije posega na interdisciplinarno področje vodenja mehatronskih objektov, ki združuje najnovejša znanja računalništva, elektrotehnike in strojništva. Zajeto je raziskovanje mehanskega, električnega in programskega sklopa, ki v celoti predstavlja vodenje avtomatskih drsnih vrat. Izrazito področje v tem delu zajema raziskavo in oblikovanje programske kode. Vključeni sta raziskava in razvoj robustnega vodenja avtomatskih drsnih vrat skupaj s tehnološko posodobitvijo krmilnega modula in z načrtovanjem cenovno ugodnega linearnega motorja. Jedro dela obravnava oblikovanje programske kode s končnimi avtomati stanj za zanesljivejše delovanje in učinkovitejše vzdrževanje. Vendar pa omenjena metoda ni primerna za obširne sisteme zaradi velikega števila tranzicij (povezav med stanji) . Taka metoda torej preprečuje, da bi bila programska koda zanesljiva, pregledna in ustrezna za vzdrževanje. Zaradi njene enostavnosti so se raziskali načini, kako jo vključiti v obširne sisteme brez negativnih posledic, kot so prepleti tranzicij, nepreglednosti in nezanesljivosti. Cilj raziskovalnega dela je izdelati modularno programsko kodo z dogodkovnim načinom izvajanja na krmilnem sistemu z mikrokrmilnikom ARM Cortex M3. Predstavljeno je asinhronsko procesiranje več modularnih končnih avtomatov stanj s čakalno vrsto FIFO in sistemom s prekinitvenimi rutinami. Proces modularnih končnih avtomatov zajema sposobnost komuniciranja z drugimi napravami prek komunikacije CAN (Controller-Area-Network), upravljanja režimov, vodenja mehatronskega sistema (drsna vrata), generiranja referenčnega giba z S-obliko hitrosti ali mehko logiko, regulacije toka, hitrosti in položaja, upravljanja redundantnosti in varnosti na mehatronskem sistemu. Preučila se je implementacija programske kode po postopku končnih avtomatov stanj v programskem jeziku C. Cilj je doseči razumno in pregledno kodo v kateri bo vidno delovanje algoritma brez pomoči diagramov. Taki princip zagotavlja neposredno kontrolo programske kode. V nasprotnem primeru kontrola delovanja algoritma temelji na programski dokumentaciji, ki je odvisna od človeškega faktorja. Dokumentacija in programska koda sta si lahko nasprotni saj se ti pogosteje ne usklajata v enakem času. Do večjih sprememb lahko prihaja pri vzdrževanju programske kode ali pri menjavi kolektiva. Raziskava vključuje izdelavo robustnega vodenja avtomatskih drsnih vrat. Trenutni objekt je zelo odvisen od človeškega faktorja, ki vpliva na kvalitetno vodenje vrat. Z robustnim sistemom pa bi se vodenje prilagajalo samostojno na zmogljivost samega sistema, oziroma bi se ta odvisnost zelo zmanjšala. Vključena je analiza obnašanja generatorja giba z S-obliko hitrosti in generatorja giba mehke logike. Oba načina sta proučena na odzivnosti in obnašanju regulacijskega sistema na objektu avtomatskih drsnih vrat. Proučil se je sistem vodenja, namenjen za spremenljivo breme, ter odzivnost in vplivi sunkov na pogonski mehanizem. Koncepti so potrjeni na prototipnem krmilniku in mehatronskem testnem objektu. Mehatronski sistem (avtomatska drsna vrata) je voden z DC-motorjem prek zobatega jermenskega pogona. Krmilna enota upravlja motor s pomočjo informacij iz senzorjev. Obstoječi pogonski mehanizem vrat zahteva velik volumen, ki vpliva na vgradne možnosti v gradbeni objekt in na dizajn izdelka. Vse skupaj pa vpliva na arhitekte in lastnike, ki zahtevajo, da se bo izdelek čim bolj prilegal v objekt. Za dober dizajn in večjo vgradno prilagodljivost pa mora biti volumen pogona čim manjši. Tehnična slabost takega pogona je vzdrževanje in odvisnost kvalitete vodenja glede na vpetost jermena. Tega je težje vzdrževati pri veliki medosni razdalji pogona zaradi njegove obrabe in elastičnosti. Pri ohlapnem jermenu se izraziteje pojavljajo vibracije na mehanizmu. V najslabšem primeru zobati jermen preskoči zob na jermenici, kar privede do napačne položajne meritve. Ta je izvedena na pogonskem motorju. Tako je potrebno hitrosti vrat omejevati glede na težo vrat, ki pa je o
Keywords: modularni končni avtomati stanja, dogodkovno vodenje, generator zveznega gibanja, asinhronska opravila vodenja, ARM Cortex M3, DSP, robustno vodenje, vodenje drsnih vrat, oblikovalne metode programiranja, mehka logika, kontrola sile, sistemska redundantnost, linearni sinhronski motor
Published in DKUM: 27.06.2013; Views: 2908; Downloads: 198
Full text (15,87 MB)

Abstract: Delo podrobno predstavi razvoj prototipnega strojnega vmesnika za spremljanje lokacije vozila in njegove statistike motorja. Podrobno opiše strojne značilnosti, samo aplikacijo, uporabljena razvojna okolja in knjižice, vmesnike ter implementacije vseh protokolov, ki so potrebni za komunikacijo v takšnem sistemu. Sistem je zgrajen okrog ARM-ovega mikrokrmilnika Cortex-M3, ki podatke iz avtomobila pridobiva preko standardiziranega vmesnika OBDII. Sistem podatke obdela in jih posreduje dlančniku preko brezžične povezave Bluetooth, po mobilnem omrežju GPRS za sledenje vozilu v realnem času, jih beleži na spominsko kartico microSD ali posreduje po vmesniku USB.
Keywords: sledenje, GPS, Bluetooth, dlančnik, OBDII, mikrokrmilnik, ARM, Cortex-M3, GCC, OpenOCD, statistika motorja, GPRS, vgrajeni sistemi, C++, brezžična komunikacija, zajemanje podatkov, USB, VCP, microSD
Published in DKUM: 31.05.2012; Views: 2249; Downloads: 200
Full text (3,00 MB)