Arduino ile Braille Alfabesi Yazdırma

Merhaba arkadaşlar bu yazımda sizlere mekatronik bitirme projesi olarak yaptığım çalışmadan bahsedeceğim. Yazı,sizlere fikir vermesi amacıyla yayınlanmaktadır,açık kodları barındırmamaktadır.

Bu projede iki boyutlu bir yazıcı mekanizması yapılmıştır. Bu mekanizma arduino mega yardımı ile programlanarak elektronik ortamdaki metinlerin Braille metinlerine dönüştürülmesi sağlanmıştır. Projenin yapımı esnasında arduino mega, servo motor, step motor, GT2 kasnak, GT2 kayış, krom kaplı mil, 3D printer çıktıları, lineer rulman gibi malzemeler kullanılmıştır. Ayrıca Solid Cad tasarım programı ile C tabanlı programlama gibi bir çok teknikten de yararlanılmıştır.

Malzemeleri Alabileceğiniz Tavsiye Ürün Linkleri

• A498 Step Motor Sürücü Kartı
• Arduino Mega 2560
• Servo Motor
• Step Motor
• GT2 Kasnak, 20 Diş

Gerçekleştirilen projede ağmaların elektronik ortamdaki metinlere ulaşması gerçekleştirilmiştir. Bunun için X ve Y eksenlerinde hareket eden aynı zamanda da Z ekseninde noktalama yapan bir mekanizma oluşturulmuştur. X ve Y eksenlerindeki hareket step motorlardan kayış, kasnak yardımı ile X ve Y eksenlerinde hareket eden arabaya aktarılmaktadır. Bu araba Arduio Mega’dan gelen veriler doğrultusunda tahrikolmaktadır. Arabanın üzerinde Z ekseninde nokta koymaya yarayan bir aparat mevcuttur.  Gidilen her bir konumda bu aparat sayesinde nokta konulmaktadır. Ayrıca bu aparat servo ile hareket ettirilmektedir.

Arduino tabanlı programlama sayesinde tasarımı gerçekleştirilen mekanik sistemde step motorlarının konum kontrollerini gerçekleştirerek girilen kelimelerdeki her bir harfe ait fonksiyonlarını çağırarak noktasal yazım işlemini gerçekleştirilecektir. Bu sayede her bir harfin karşılığı olan Braille harflerini ortaya çıkararak elektronik ortamdaki kelimeleri ve cümleleri ağmaların okuyabileceği kabartmalı yazı haline getirilecektir.

Braille Alfabesi

Braille alfabesi 1821 yılında Louis Braille tarafından geliştirilmiş görme engelli insanların okuyup yazması için kullanılan bir alfabe yöntemidir. İki kolon taşıyan dikdörtgen şekil üzerine dizilmiş altı kabartılmış noktadan oluşur. Her iki kolonda üçer nokta bulunur. Noktalardan her biri altmış dört farklı kombinasyondan birini oluşturması için farklı şekillerde dizilir. Bu harfleri isimlendirmek için noktaların bulunduğu her pozisyon, yerlerine göre söylenir.

Braille Alfabesi, Rakamları ve Noktalama İşaretleri

Braille Alfabesi Yazım Kuralları

Step Motor Sürücü (A4988)

Bu çalışmada 6 uçlu unipolar step motor (NEMA 17) kullanılmıştır. Bu step motoru sürerken A4988 sürücü kartı kullanılmıştır.
A4988 in detaylı kullanımını aşağıdaki videodan izleyerek öğrenebilirsiniz.

Sistemin Çalışma Mantığı

Bilindiği gibi Braille alfabesi kabartmalı yazı sistemine sahip bir yapıyı barındırmaktadır. Bu yüzden sistemimiz bir kâğıt üzerinde (A4 kâğıdı) yani X ve Y eksenleri üzerinde hareket ederek ve aynı zamanda Z ekseni doğrultusunda noktalama yaparak çalışması gerekmektedir.

Krom kızaklar üzerinde X-Y doğrultusunda hareket eden iki farklı sistem mevcuttur. X ekseni için ayrı bir step motor, Y ekseni için ayrı bir motor ile hareket sağlanmaktadır. Step motorlara G2 dişli kasnaklar monte edilmiştir. Bu kasnaklar kayışın hareketi iletmesini sağlamaktadır. Step motordan karşı makaraya kadar uzanan kayış arada arabalara bağlanılmıştır. Bu sayede arabaların da ileri geri hareketi sağlanmış olacaktır. X ve Y eksenlerinin her ikisinde de aynı metot uygulanmıştır.

Bu mekanizmada G2 dişli kasnak kullanılmıştır. G2 dişli kasnağın yarıçapı 6mm’dir. 2*π*r formülünden kasnağımızın çevresini hesaplayacak olursak 37,7 mm çıkar. Projede kullanılan Nema 17 step motoru 200 adımlık bir dönme özelliğine sahiptir. Yani her bir adımı 1,8 derecelik açılardan oluşmaktadır. Bu demek oluyor ki kasnak her bir adım döndüğünde yaklaşık 0,2 mm yatayda ilerleme kat edecektir. Bu mantalite doğrultusunda her bir harfe ait olan tanımlanmış diziler olacaktır. Herhangi bir harf girildiğinde o harfe ait diziye gidilerek motora tahrik verilecektir. Yazılım üzerinden mm cinsinden tahrik veremeyiz. Bu yüzden yukarıda yaptığımız hesaplamalarla kayışın kaç mm ilerleyeceğini hesaplayarak adım cinsine çevirip motorumuza aktaracağız.

Sistemde Harflerin Yazdırılması

Harflerin tanımlanmış olduğu diziden X konumu, Y konumu ve hız değerleri sırasıyla girildikten sonra motorlar çalışır hale getirilir. “xTarget” arabanın X ekseninde gitmesi istenilen değerdir. “countX” ise arabanın o anki bulunduğu konumdur. Gitmesi istenilen konum ile o anki konumun sayısal farkı alınarak arabanın ileri veya geri gitmesi gerektiği belirlenir. Fark sıfırdan küçükse araba şart sağlanıncaya kadar geriye hareket ettirilir. Fark sıfırdan büyükse araba ileri yönde şart sağlanıncaya kadar hareket ettirilir. Y ekseninde de yukarı aşağı hareket ettirme mantığı aynı şekilde işlemektedir.

Harflerin Fonksiyonları

Braille alfabesi bilindiği üzere kabartmalı noktalardan meydana gelmektedir. Her bir harfin daha önceki başlıklarda da gösterildiği gibi kendine ait noktalama şekilleri mevcuttur. Aşağıdaki program parçasında bazı harflere ait noktalama koordinatları gösterilmiştir. Örneğin “A” harfi tek bir noktadan oluşur. Bu yüzden tek satır ve tek sütunluk bir dizi ile tanımlanır. “B” harfi ise üç farklı noktadan meydana geldiğinden üç satır iki sütunluk bir diziden oluşur. Birinci sütundaki koordinatlar step1’ e aittir. Yani X ekseninde gidilecek noktaları gösterir. İkinci sütundaki koordinatlar ise step2’ ye aittir. Yani Y ekseninde gidilecek noktaları gösterir. Her bir satırda gelen koordinat bilgileri ışığında iki motor da paralel olarak hareket ederek konumlandırılması sağlanmaktadır.

Sistemde Noktalama İşleminin Yapılması

Bu projede Braille harflerinin kodlanması için servo motor seçimi yapılmıştır. Her bir harfin fonksiyonu çağırılıp o konuma gittikten sonra servo motor 5 ms ’lik bir hızla dönerek noktalama işlemini yaptıktan sonra eski konumuna döner