Gesigsmasker met e-papiervertoning: 9 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:23

Die uitbraak van die corona -virus het 'n nuwe mode in die Westerse wêreld gebring: gesigmaskers. By die skryf hiervan het hulle in Duitsland en ander dele van Europa verpligtend geword vir daaglikse gebruik in die openbare vervoer, vir inkopies en verskeie ander geleenthede. My dogter, 'n vroedvrou in opleiding, het baie maskers vir haar gesin en kollegas gemaak en my die idee vir hierdie projek gegee, wat my die volgende aandui:

Hoewel gesigmaskers nuttig kan wees om die verspreiding van die virus te beperk, en selfgemaakte gemeenskapsmaskers kom nou in verskillende vorms en groottes en selfs met verligting, het hulle 'n algemene probleem: hulle maak hul draer gesigloos. Ten minste tot 'n sekere mate, aangesien die mond en neus bedek moet wees. Dit maak nie-verbale kommunikasie moeilik, en al hierdie gesiglose gesigte maak nie net klein kinders bang nie.

In die volgende wil ek 'n nuwe oplossing vir hierdie probleem beskryf: 'n gesigmasker met 'n geïntegreerde skerm. Geleë ongeveer waar u mond moet wees, kan dit u toelaat om u algemene gemoedstoestand uit te druk - gelukkig glimlag, normaal, gespanne, kwaad, geïrriteerd, … - deur 'n beeld van 'n gepaste mond of 'n skets van 'n mond te vertoon, sommige sms, simbool of selfs 'n animasie.

Ek sal nie uitsluit dat die konsep in die praktyk nuttig kan wees nie, maar dit kan ten minste baie lekker wees om by partytjies te dra. En kan u die kans gee om die glimlag van u gunsteling beroemdheid, vampier, ork, haai, kat, hond, te dra …

Die volgende beskrywing van die prototipe is bedoel om u in staat te stel om u eie weergawe van die toestel te bou, hopelik verbeter en aangepas by u spesiale behoeftes en wense. Aangesien die uitleg eenvoudig is en die toestel meestal uit onderdele in die handel bestaan, is slegs beperkte tegniese vaardighede en toerusting nodig vir montering.

Wys ons u weergawes, uitlegte, idees vir verbeterings en beelde wat op die toestel vertoon moet word.

Voorrade

• WaveShare-buigsame 2,9-inch e-papiervertoning met bestuurdershoed (€ 33 via Amazon.de)

• Ek het die komponente afsonderlik gekoop: WaveShare-buigsame e-papier-skerm van 2,9 duim (via Eckstein, 19 euro), 296 x 128 pixels/s.

  Wiki

  WaveShare eInk -skermbestuurder HAT (via Amazon.de, € 9)

• Raspberry Pi Zero, ek het 'n weergawe 1.3 -model gebruik, u kan ook 'n Raspberry Pi Zero W gebruik (Pimoroni.com, € 10,51)
• Pimoroni -knopskyf (€ 8,55 by Pimoroni.co.uk)
• 'N Dun, stewige, maar buigsame plastiekplaat as agtergrond vir die vertoning (ek het 'n ongebruikte skermbeskermingsblad vir iPhone 5 gebruik)
• USB -kragbank en lang mikro -USB -kabel, of in kombinasie met RPi Zero, Pimoroni Zero LiPo shim, LiPo en 'n LiPo -laaier
• Kommersiële of pasgemaakte gesigmasker (plat tipe)

• Opsioneel: 'n langer lintkabel (FFC 24 -pen 0,5 mm -steek) sal nuttig wees, bv. 60 cm-SAMTEC FJH-20-D-24.00-4 via Digi-Key (langste passtuk van die rak wat ek kon kry) of net 20 cm FFC-stukke met behulp van adapters (soos hier gedoen)

  Eind Mei 2020 bied Adafruit 25 cm 24 -pins verlengkabels en verlengkonneksies aan: (kabel: https://www.adafruit.com/product/4230, 1,5 US $), aansluiting: (https:// www.adafruit.com/product/4524)

• Opsioneel: patentbevestigingsmiddels of naaibare klittenbandstroke om aan die skerm vas te maak aan 'n gesigmasker of 'n lapomhulsel, rekkies (gebruik sommige uit 'n bra -herstelstel)
• Dubbelzijdige band om die posisie van die skerm in die koevert vas te stel (of u kan dit naai om dit reg te maak)
• Koordstrook vir die RPi Zero

Stap 1: Tegniese uitleg en konsep

WaveShare bied 'n buigsame 2,9 duim e-papier skerm in die grootte van 6,6 x 2,9 cm en 'n resolusie van 296 x 128 pixels, plus 'n Raspberry Pi HAT om die beheer van hul e-ink-skerms te vereenvoudig. Die grootte en resolusie van die 2,9 -inch -skerm maak dit moontlik om 'n mond in amper volle grootte te vertoon, en as dit buigsaam is, kan dit op geboë oppervlaktes geplaas word. 'N Klein aansluiting moet aan die skerm gekoppel word, wat dan met die RPi HAT verbind moet word met 'n 24 -pins platbandkabel.

Die gebruik van 'n Raspberry Pi Zero as mikrobeheerder bied 'n wye verskeidenheid geleenthede om die skerm te beheer. ander hoede/pHAT's en bied moontlik genoeg beheeropsies vir die meeste doeleindes. Geoptimaliseerde programmering (enige hulp welkom!) Kan die kragverbruik van die stelsel tot 'n minimum beperk.

'N Eenvoudige manier om die vereiste swart en wit beelde te genereer, sal in 'n latere stap beskryf word. In beginsel kan u films met 'n animasie-g.webp

'N Beperking van die huidige uitleg is die gevolg van die relatief kort kabel wat die RPi en die skerm verbind. Die kabel met die HAT is 20 cm lank, die langste analoog kabel wat ek kon kry, was 60 cm lank (maar nie beskikbaar in Mei 2020 nie). Om die Framboos binne die bereik van u hande te hê, bv. In 'n polsband kan 'n paar van hierdie kabels met verbindings tussenin verbind word. Op die oomblik gebruik ek die opsie om die RPI Zero as 'n koord te dra (sien prente).

U mag die skermmasker dra sonder die RPi, aangesien die e-Paper-skerm wel eksterne krag benodig net om te verander, maar nie om 'n beeld te vertoon nie. U kan dus net u "gelykenis van die dag" kies, die RPi aan die skerm koppel, die prent op die skerm laai en die RPi ontkoppel.

Vir 'n kinderweergawe kan u die buigsame 2,13 duim -skerm gebruik wat WaveShare bied. Aangesien dit 'n resolusie van 212x104 pixels het, moet u bmp -lêers in hierdie grootte genereer. Die draaiboek vir hierdie vertoning is baie eenvoudig.

Adafruit bied soortgelyke buigsame uitstallings en 'n bestuurdersbord wat pas by hul Featherboard -familie. Dit sal dit moontlik maak om hierdie konsep te gebruik om saam met 'n mikrobeheerder gebruik te word. Vir meer besonderhede, sien stap 9.

Stap 2: Genereer swart en wit beelde

U kan die beelde wat vertoon word, genereer met behulp van vektorgrafika (bv. InkScape) of pixelgrafika (bv. Die GIMP) -programme, maar die finale uitset moet 'n 296 x 128 pixel swart en wit bmp-lêer wees.

Dus, om 'n kleurbeeld op die e-papier vertoon te word, moet dit in 'n swart en wit beeld omskep word.

U kan ook bmp -beelde uit die versameling gebruik (laaste stap), of u kan 'n paar daarvan maak. soos in die volgende beskryf. Daar kan verskillende maniere wees om die doel te bereik, maar ek het 'n baie eenvoudige en eenvoudige prosedure gebruik met behulp van The GIMP:

1. Kry net 'n prentlêer met die mondgedeelte met 'n grootte van minimaal 296 pixel breed, 128 pixel hoog. Dit benodig moontlik 'n hoë resolusie voorportret.
2. Kies 'n gebied met 'n breedte tot hoogte verhouding van ongeveer 2,32 tot 1 en gebruik Image - Krimp tot seleksie*
3. Gebruik dan beeld - skaal beeld* om te krimp tot 296 pixels breed (of 128 pixel hoog).
4. Kies dan 'n groot oppervlakte van 296 x 128 pixel en sny die prent af tot die keuse soos hierbo.
5. Aangesien die grootte presies 296x128 pixel moet wees, gebruik Image-Adjust Canvas Size* om dit reg te stel, indien nodig
6. Skakel nou beeld na grysskaal om met behulp van Beeldmodus - Grysskaal. Hierdie stap is nie streng nodig nie, maar kan baie nuttig wees vir aanpassings en optimalisering (sien stap 9).
7. Skakel dan om in 'n s / w -bitmap met behulp van Image - Mode - Indexed* met dithering "1 bit" en "Floyd -Steinberg"
8. Laastens, voer die bitmap as BMP uit na 'n toepaslike gids
9. U kan probeer om die resultate te optimaliseer deur parameters te verander as kontras of helderheid van die grysskaalbeeld. Kleurkomponente- Onttrek komponente- RGB-groen kanaal is 'n eenvoudige opsie om beelde te verbeter en rooi komponente as die mond te verbeter. Gaan terug na stap 7.
10. Vir 'n "geanimeerde GIF" -agtige film kan u 'n aantal opeenvolgende beelde soos hierbo voorberei en die BMP's op 'n logiese manier noem en nommer. U kan dit dan een na die ander op die skerm vertoon.
11. Plaas die lêers in die pic-submap uit die e-paper-gids, indien nodig, hernoem dit (bv. Image_1.bmp, …)
12. Vervang die bmp-lêernaam in die voorbeeldskrip met die van u lêers.

Opmerkings:

• Ek is nie seker of ek die Engelse name van alle GIMP -opdragte reg het nie, aangesien ek 'n Duitse weergawe gebruik.
• Vir sommige van die voorbeeldbeelde is seleksies van beelde wat van die internet geneem is, gebruik, dus dit mag nie in publikasies of vir kommersiële doeleindes gebruik word nie.

Stap 3: Elektronika en montering

Die montering van die elektroniese onderdele is relatief eenvoudig. Die knoppieskerm, as dit direk aan die RPi geheg word, moet aan die GPO van die RPi gesoldeer word soos aangedui op die vervaardiger se instruksies. Aangesien die randjie baie dun is, kan 'n hoed op die GPIO geplaas word met 'n randjie daaraan. Gebruik so min as moontlik soldeer en probeer om nie die GPIO -penne bo die rand van die rand te besmet nie, desolder indien nodig. In kombinasie met die WaveShare e-Paper HAT kan u selfs 'n Pimoroni ZeroLiPo-vou by die GPIO voeg, benewens die knoppieskerm, waarmee u 'n klein LiPo as kragbron kan gebruik. Plaas dan die e-Paper HAT op die GPIO met behulp van die afwykings wat by die HAT kom.

Koppel die e-papierskerm en die plat verbindingskabel aan die e-papieradapter en dan aan die e-papier HAT soos beskryf deur die vervaardiger (blou vervaardigers aan die einde van die FFC-kabel onderkant). Stel die twee skakelaars op die HAT in ooreenstemming met die vereistes van die gebruikte skerm, vir die buigsame 2,9 '' - skerm op 'A' en '0'.

Maak seker dat u al die nodige sagteware en geïnstalleerde biblioteke geïnstalleer het.

U kan eers die voorbeeldskrifte wat deur Pimoroni en WaveShare gegee is, gebruik om die funksionaliteit van die komponente na te gaan, en dan die projekspesifieke kode te toets (in 'n latere stap getoon).

Aangesien die hardeware en sagteware werk, kan u die skerm en die e-Paper-adapter nou aan die skermkoevert of die masker heg. Ek stel voor dat die skerm en die adapter op 'n buigsame, maar voldoende stewige agterkant aangebring word; ek het 'n dun plastiekvel en dubbelzijdige band gebruik. Nou kan die agterblad gebruik word om die skerm aan u masker of aan 'n groter beskermingsomhulsel vas te maak, bv. deur naaldwerk of dubbelzijdige band, patentbevestigingsmiddels of klein magnete te gebruik.

Aangesien die FFC-kabel wat RPI en die skerm net 20 cm lank verbind, gebruik ek 'n koordstring wat om die HAT-afstande gedraai is om die Raspberry Pi naby die gesig te dra. Soos bespreek, sal langer kabel of 'n kabelverlenging handig wees.

Vir die prototipe gebruik ek 'n sakagtige plastiekweefsel (20x9,5 cm), eintlik verpakkingsmateriaal wat byderhand was. Ek het toe 'n gat vir die skerm gesny en die skerm / agterplaat daarin vasgemaak. Ek het toe vier plastiekgrendels op die hoeke vasgemaak, sien foto's. Om die hele ding op sy gesig vas te hou, gebruik ek twee deurskynende rekkies met hake uit 'n bra -herstelstel. Hulle loop dus rondom u kop en die lengte -aanpassings is baie eenvoudig.

Stap 4: Die skrif

Die voorbeeldskrif is 'n samesmelting van demo -skrifte wat deur WaveShare verskaf word vir die vertoning HAT (sien Github hier) en deur Pimoroni vir die Button Shim (sien hier). Enige lof kom hulle toe, ek neem die skuld. Enige opmerkings en voorstelle vir optimalisering is welkom.

Die WaveShare -script vereis dat verskeie biblioteke geïnstalleer word, soos aangedui in die dokumentasie op GitHub. So ook die Pimoroni -skrif, maar hier is 'n hulpmiddel om die werk vir u te doen.

Gebruik die nuutste SD-kaart met Raspian en voeg dan die Pimoroni-instrument by

sudo apt-get installeer pimoroni

en gebruik dit om die shim -kodes (wat onder "ander" voorkom) en die afhanklikes te installeer.

Vir die WaveShare -deel, kopieer hul bestuurders- en voorbeeldpakket van die GitHub -bladsy en installeer dit en alle afhanklikes soos daar beskryf (!). Die meeste afhanklikhede is moontlik reeds vervul.

Plaas die script in die gids vir python-voorbeelde van die WaveShare-vertoningsagteware en kopieer die bmp-lêers na die pic-submap.

Die gebruik van die draaiboek is relatief eenvoudig. Verander in die geval die name van die bmp-lêers in die BMP-lyste na die wat u wil vertoon. U kan rugsteunlyste opstel en die gewenste in die aktiewe lys vervang deur in te kopieer.

Begin die script. Kyk of dinge goed verloop. U kan dan die HDMI- en USB-adapters verwyder (met sommige USB-hubs kan die RPi verwyder word) en die skermmasker op u gesig en die koord om u nek plaas. Kyk in die spieël en kyk of alles goed werk.

Die skrif is tot die minimum beperk om die knoppies te lees en die bmps te vertoon. As u teks, lyne of meetkundige figure wil vertoon, voeg dan die vereiste elemente uit die 2in9d -voorbeeldskrif by.

Die beelde wat in die "pic" -gids moet wees, word in die lys "BMP's" gelys, wat bestaan uit 5 sublyste met die name van 5 beelde elk, of 25 beelde in totaal. Die eerste beeld in elke sublys is gekoppel aan knoppie A, die tweede na knoppie B, ensovoorts. Die sublyste kan gekies word deur 'n lang druk op die knoppies A tot E, dit wil sê paneel 1 word gekies met knoppie A, paneel 2 deur knoppie B, ens. kort of langer as 2 sekondes gehou, wat 'n verandering in vlagveranderlikes tot gevolg het. Die lus van die hoofprogram bespeur net of 'n knoppie ingedruk is, terwyl die leesvlae button_was_held en button_was_press ingedruk is, en watter vlae (panel_flag, button_flag) omhoog gehys is. Dan stel dit die ooreenstemmende veranderlikes (paneel of beeld) dienooreenkomstig in. Uiteindelik word die beeld wat ooreenstem met "BMP's [paneel] [beeld]" uit die lys gekies en op die skerm geskryf. Dan word vlae teruggestel na hul grondtoestande "nul" of "vals".

Die res van die skrif handel meestal oor die instelling van veranderlikes, die aanvang van die skerm en 'n mate van fouthantering. U kan die script vanaf die IDE of vanaf die konsole gebruik deur 'python3 Button_shim_2in9_1.py' te gebruik. Alternatiewelik kan u die script direk na die opstart laat loop.

Die skrip word steeds geoptimaliseer, so kyk asseblief na opdaterings.

Die nuutste weergawe (2020-Mei-10) bevat 'n funksie om die beelde in die lys BMP's, display_gallery () en een in die collection_x-lyste, display_collections () te vertoon. Sien nie die onderstaande lys nie, sien aangehegte lêer.

Hou asseblief in gedagte dat, om 'spook' te voorkom, enige beeld uitvee as die skerm vir 'n paar dae nie gebruik word nie.

#!/usr/bin/env python

# vanaf Pimoroni-knoppie shim-skrif invoer tyd invoer sein invoer knoppieshim # invoer en begin vertoon # vanaf WaveShare-papier script #-*-kodering: utf-8-*-invoer sys invoer os picdir = os.path.join (os.path.dirname (os.path.dirname (os.path.realpath (_ file_))), 'pic') libdir = os.path.join (os.path.dirname (os.path.dirname (os.path.realpath (_file_)))), 'lib') as os.path.exists (libdir): sys.path.append (libdir) invoerregistrasie vanaf waveshare_epd invoer epd2in9d invoer tyd vanaf PIL invoer Image, ImageDraw, ImageFont invoer spoor terug #Stel uitvoer logboekvlak in logging.basicConfig (level = logging. DEBUG) '' ' #nie hier nodig nie font15 = ImageFont.truetype (os.path.join (picdir,' Font.ttc '), 15) font24 = ImageFont.truetype (os.path. join (picdir, 'Font.ttc'), 24) '' '#set BMP list BMPs =

Stap 5: 'n Doekmaskerweergawe en verdere toepassingsbegrippe

In die huidige prototipe -weergawe kan die skerm bo 'n gewone gesigmerk gedra word of aan bestaande maskers met klittenbandstroke of magnete geheg word. Maar u wil eintlik die skerm in 'n masker integreer, met 'n opsie om dit vinnig te plaas en te verwyder.

Wat ek tot dusver gedoen het, was om 'n masker te gebruik wat ek by 'n plaaslike kleermakerwinkel ("Schneiderei Schmargendorf") gekoop het, gemaak van 'n taamlik dik lap, die regte plek geïdentifiseer waarop die skerm geplaas moet word en dan 'n gat in die buitenste laag van die masker. Vir die vertoonkabel is 'n spleet aan die binnekant op 'n geskikte posisie gesny. Die agterplaat is tot die minimum vereiste grootte gesny en verskeie klein gaatjies is ingedruk om naaiwerk moontlik te maak. Die skerm is dan met dubbelzijdige kleefband op die agterplaat vasgemaak, en dit is ook op die rande aangebring om die bord vas te maak en op die laplaag te plaas. Daarna word die skerm in die masker geplaas, die kabel na die spleet beweeg en die lap op die agterplaat aangebring. Dit kan nuttig wees om die snykante van die lap voor dit te versterk, byvoorbeeld met 'n klein hoeveelheid supergom. As u die agterplaat regmaak, moet u naaldwerk nadat u seker gemaak het dat alles goed pas. Koppel die kabel aan die HAT en begin die Pi.

Die beperking van hierdie benadering is dat u nie die masker met 'n vaste geïntegreerde skerm mag was nie. Maar daar kan verskillende maniere wees om die skerm aan die masker te koppel. Een opsie kan wees om 'n ander, verwyderbare weefsellaag by 'n masker te voeg en die skerm vas te hou met klittenbandstroke of patentbevestigingsmiddels. Op hierdie manier kan dit maklik verwyder word vir maskerwas of na 'n ander masker verskuif word.

Later kan verbeterde weergawes 'n spesiale skermhouer integreer om 'n meer professionele voorkoms te verkry.

---------------------------- Alhoewel die oorspronklike idee 'n gesigmasker met vertoning was, kan 'n baie soortgelyke uitleg ook vir naamplaatjies gebruik word, of 'n vertoning geïntegreer in klere of polsbande.

Of dink aan 'n "Wie is ek" -weergawe met 'n kopband met geïntegreerde skerm, met beelde of terme wat willekeurig uit 'n groter versameling gekies word.

'N Idee wat ek nogal belaglik vind, maar ek wil dit nie ongenoem laat nie, is 'n Niqab met so 'n vertoning.

Het u addisionele idees? Laat my asseblief weet!

Aangesien die hele projek nog aan die gang is, moet u af en toe na opdaterings kyk.

Stap 6: Beeldversameling - bekke en gesigte

Hier vind u 'n versameling beelde wat op die 2,9 duim -skerm gebruik kan word, met die fokus op gesigte, gewoonlik beperk tot die monddeel. Dit bevat onder meer HM the Queen (2x), president Obama, Ghandi, die Dalai Lama, Stalin, Paul Newman, Pavarotti en my kat.

Hou in gedagte dat, aangesien ek beelde van die internet as bron vir sommige daarvan gebruik het, kopieregbeskerming steeds van toepassing kan wees en dat dit nie vir kommersiële doeleindes gebruik mag word nie.

Stap 7: Versameling - patrone

Hier is 'n aantal patrone wat vertoon kan word, die meeste gegenereer met behulp van die GIMP.

Stap 8: Beeldversameling - Tekens, simbole en teks

Meer voorbeeldbeelde vir die 293x128 -skerm:

Tekens en simbole, tekste.

Weereens: sommige beelde of simbole (bv. Framboos, Appel, Instruksies) kan kopiereg beskerm word en mag nie vir kommersiële doeleindes gebruik word nie.

Stap 9: Alternatiewe uitleg: Adafruit veer en e-papier vertoning

Ek het vandag (21 Mei 2020) besef dat Adafruit ook buigsame e-papier-uitstallings van dieselfde grootte en afmetings (https://www.adafruit.com/product/4262, 27 US $) sowel as 25 cm bied 24 -pins 0,5 mm steekverlengkabels (https://www.adafruit.com/product/4230, 1,5 US $) en verlengkonnekteerders (https://www.adafruit.com/product/4524).

Hulle het 'n e-papierbestuurder vir hul Feather board-gesin (Adafruit eInk Feather Friend met 32KB SRAM, https://www.adafruit.com/product/4446, 9 US $) wat saam met 'n SD-kaarthouer gehou word om al hierdie beelde.

Ek neem aan dat dit 'n meer kompakte en energie -doeltreffende uitleg moontlik maak as die Raspberry Zero -weergawe wat hier beskryf word, en 'n perfekte oplossing sou wees as u verkies om 'n STM32F405, 32u4 of nRF52840 platform te gebruik. Ongelukkig is dit nie triviaal om Adafruit se eInk Feather Friends en WaveShare -uitstallings te kombineer nie.

Ek sien baie graag 'n weergawe met BLE en 'n app om te bepaal watter beelde vertoon word.

WaveShare bied 'n Arduino -skermbestuurderskerm en 'n ESP3266 -gebaseerde skermbestuurders aan, as u dit verkies.