دانشجویان دانشگاه صنعتی ارومیه تلسکوپ سیاره‌یاب کنترل شونده ساختند

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاري دانشجو به نقل از دانشگاه صنعتی ارومیه، انجمن علمی مکاترونیک از اسفند ماه سال ۱۳۹۷ با مشارکت دانشجویان علاقه‌مند، بویژه دانشجویان کارشناسی ارشد مکاترونیک فعالیت خود را آغاز کرد.

 

در نخستین سال راه‌اندازی این انجمن، کار تیمی برای ساخت دستگاه‌های مبتنی بر آموخته‌های رشته مکاترونیک با مشارکت دانشجویان، که غالباً پیشینه تحصیل در رشته‌های مهندسی برق، مهندسی مکانیک و مهندسی پزشکی در مقطع کارشناسی داشته اند، در اولویت قرار گرفت. با توجه به بودجه حمایتی تخصیص یافته سالانه از سوی معاونت دانشجویی و فرهنگی و نیز مدیریت امور فرهنگی و فوق برنامه برای فعالیت‌های انجمن علمی مکاترونیک، دو پروژه تلسکوپ سیاره یاب کنترل شونده با اندروید و ربات ترسیم کننده تصویر به عنوان هسته مرکزی دستگاه پلاتر با زمان‌بندی یک ساله در دستور کار دانشجویان در سال ۹۸ قرار گرفت.

 

هدف از اجرای طرح تلسکوپ سیاره یاب کنترل شونده با اندروید، ساخت یک افزاره مکمل واسطه جهت نصب بین پایه و تلسکوپ بوده است که توانایی تنظیم اتوماتیک و مکانیابی خودکار سیارات مختلف را از گوشی‌های اندرویدی موجود در بازار داشته باشد.

 

پروژه در دو بخش سخت افزاری و نرم افزاری مورد مطالعه قرار گرفت. در بخش نرم افزاری، یک اپلیکیشن سازگار با گوشی‌های اندروید طراحی شد که می‌تواند در دو حالت خودکار و دستی، اطلاعات را بصورت بی سیم به بورد کنترلی بخش سخت افزاری منتقل کند. درحالت تنظیم دستی، زوایای مربوط به هر سیاره نسبت به موقعیت کاربر، در قالب دو زاویه Azimuth و Altitude توسط کاربر، در محیط اپلیکیشن طراحی شده برای گوشی‌های اندرویدی وارد می‌شود و تلسکوپ پس از دریافت اطلاعات این دو زاویه، با چرخش موتور‌ها در مسیر مختصات دریافت شده قرار می‌گیرد.

 

در مود خودکار اینترنتی، نیازی به ورود اعداد مربوط به زوایا از سوی کاربر نیست، بلکه کاربر با مشاهده صفحه‌ای حاوی آیکون و نام مربوط به سیارات، بر روی یکی از آن‌ها کلیک می‌کند؛ سپس اطلاعات زوایای مورد نظر برای هر سیاره، با اتصال به اینترنت از وبسایت‌های معتبر ستاره شناسی بطور خودکار دریافت شده و براساس آن به دو موتور پله‌ای دستور داده می‌شود تا تلسکوپ را در زاویه هدف تنظیم کنند. ایجاد محیط گرافیکی مناسب برای انتخاب سیاره مورد نظر نیز از دیگر مزایای اپلیکیشن طراحی شده در محیط اندروید است.

دربخش سخت‌افزاری، یک افزاره مکمل با شکل کلی مکعب مستطیل با طول و عرض ۲۵ سانتی متر و ارتفاع ۱۶ سانتی متر، با لبه‌های قفل شونده کنگره‌ای از جنس پلکسی گلس با ضخامت ۶ میلیمتر ساخته شده است، که شامل بورد کنترلی، دو موتور پله‌ای به همراه مجموعه چرخ‌دنده‌ها است. مجموعه چرخ دنده‌ها، برای تقویت نیروی محرکه در حالت پویش مسیر و نیز تقویت نیروی نگهدارنده در حالت قفل روی هدف اضافه شده‌اند.

 

افزاره مکمل با قرار گرفتن بین بدنه اصلی تلسکوپ و پایه آن، از هردو طرف با پیچ محکم شده و آزادی چرخش در دو مسیر را دارد. امکان تجاری سازی افزاره مکمل با فروش سخت افزار و نرم افزار طراحی شده به همراه تلسکوپ اصلی وجود دارد.

 

از مزایای دستگاه می‌توان به مواردی همچون تسهیل مشاهده سیاره‌های مختلف برای کاربرانی که آشنایی کامل با دانش نجوم نداشته باشند، تسریع فرآیند مکانیابی سیاره‌ها برای کاربران غیرحرفه ای، اطمینان از محل سیاره برای رصد در آسمان نسبتاً ابری و یا ابر‌هایی که بخشی از آسمان را فرا گرفته اند اشاره کرد.

هدف از این پروژه، ساخت یک ربات ترسیم کننده تصویر است که با دریافت تصویر از کاربر، طرح آن را با قلم بر روی کاغذ یا هر سطح قابل نوشتن دیگر، پیاده سازی کند. با استفاده از انواع لیزر و حتی قلم‌های ارزان قیمت مانند مداد، ماژیک و خودکار می‌توان تصویر عکس را به‌صورت نقاشی سیاه و سفید یا رنگی بازسازی کرد و یا تصویر را بر روی سطوح سخت حکاکی کرد. اساس عملکرد این ربات، یادآور دستگاه برش یا حکاکی لیزر بر روی سطح دو بعدی است که به‌طور گسترده در دستگاه‌های مشابه مورد استفاده قرار گرفته است.

 

عملکرد دستگاه بدین صورت است که ابتدا تصویر مرجع در یکی از فرمت‌های jpg، png و bmp دریافت می‌شود و سپس تبدیل آن به فرمت جی-کد در محیط Benbox صورت می‌پذیرد. اطلاعات نقاط سیاه و سفید تصویر بصورت مختصات پیکسل‌ها تفکیک می‌شوند که پیکسل‌های سیاه بیانگر مناطقی هستند که عملیات نقاشی یا حکاکی باید روی آن نقاط صورت پذیرد. در این مرحله، بسته به نوع عملیات، یکی از انواع قلم لیزر، مداد، خودکار، ماژیک انتخاب و در بازوی عامل دستگاه نصب می‌شود.

 

بر اساس مختصات پیکسل‌های مختلف در تصویر سیاه و سفید، به موتور‌های نصب شده در راستای X و Y دستور حرکت به سمت مختصات پیکسل‌های رنگی داده می‌شود و پس از ورود به منطقه آرایه‌ای از پیکسل‌های رنگی، به قلم توسط یک بازوی عمودی منعطف در راستای Z دستور فرود روی صفحه و حک پیکسل داده می‌شود. بدیهی است که در تصاویر بزرگتر، پیکسل‌ها با شفافیت بالاتری تفکیک شده و دستگاه قابلیت اجرایی بهتری دارد.

 

مشخصات سخت‌افزار طراحی شده و قابلیت‌های آن شامل محیط مفید عملیاتی ۲۰cm×۲۰cm، قابلیت تعویض بخش عامل با لیزر، مداد و خودکار (در حالت استفاده از لیزر سوکت لیزر به کنترلر متصل می‌شود)، کنترلر آردینو UNO، درایور DRV۸۸۲۵، موتور پله‌ای با دقت ۱.۸ درجه در هر پله، محور‌های آلومینیم سخت ۲۰mm×۲۰mm و ۲۰mm×۴۰mm، پایه‌های پلکسی گلس ۶ میلیمتری، همگام سازی شده با نرم افزار Benbox، قابلیت ترسیم تصاویر دریافتی با فرمت jpg، png و bmp و قابلیت همگام سازی با نرم افزار grblcontroller و grbluniversal است.

اضافه کردن قابلیت تنظیم میزان فشار قلم در راستای محور Z و یا تنظیم دینامیک توان صادره از لیزر برای پیاده سازی شدت رنگ‌ها در استاندارد Grayscale با هدف روح بخشیدن به طرح تصویرسازی شده با اعمال سایه روشن در نقاط مختلف تصویر، به عنوان هدف بعدی در لیست فعالیت‌های انجمن علمی مکاترونیک دانشگاه صنعتی ارومیه قرار دارد. همچنین، پیاده سازی پلاتر‌های رنگی دوبعدی نیز از جمله اهدافی است که برای فعالیت‌های این انجمن در سال‌های آتی تعریف شده است.

 

گفتنی است فعالیت‌های انجمن مکاترونیک در سال اول، با تخصیص بودجه ۴۰ میلیون ریالی در سال ۱۳۹۸ در قالب دو پروژه عملی مذکور شکل جدی به خود گرفت. ساخت این دو دستگاه نیز با مشارکت دانشجویان ارشد مکاترونیک دانشگاه صنعتی ارومیه، بویژه پیمان محمودی به عنوان دبیر انجمن، و بهادر اطمینان به عنوان عضو فعال انجمن به مرحله نهایی رسید.

 

لازم به ذکر است؛ هر دو محصول در نمایشگاه معتبر فناوری بین المللی ربع رشیدی که در آبان ماه ۱۳۹۸ در شهر تبریز برگزار شد، به معرض دید عموم علاقمندان گذاشته شد.