Geri Dön

An embedded-system and implementation of a telescopic glass for visually impaired

Görme kaybı olan bireyler için teleskopik gözlük ve gömülü sistem tasarımı ve uygulaması

PDF İndir

  1. Tez No: 970268
  2. Yazar: TAYLAN PARLAK
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. YİĞİT DAĞHAN GÖKDEL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Electrical and Electronics Engineering, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Arayüz tasarımı, Az görme, Baskı devre kartları, Devre tasarımı, Elektronik kontrol ünite tasarımı, Kalıp tasarımı, Lensler, Optik camlar, Optik teleskop, Üç boyutlu baskı, Interface design, Low vision, Printed circuit boards, Circuit design, Electronic control unit design, Mold design, Lenses, Optical glasses, Optical telescope, 3D printing
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Bilgi Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Programlar Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu tez çalışmasında, düşük görme (low vision) problemi yaşayan bireylerin görsel algısını artırmak amacıyla geliştirilen motorize teleskopik gözlük sisteminin tasarımı, donanımı, kontrolü ve deneysel doğrulaması sunulmaktadır. Literatürde yaygın olarak kullanılan sabit odaklı veya manuel ayarlamalı teleskopik sistemlerin aksine, bu çalışmada kullanıcının anlık ihtiyaçlarına dinamik şekilde yanıt verebilen, motor kontrollü bir büyütme ve odaklama mekanizması geliştirilmiştir. Sistem, kullanıcı tarafından Bluetooth üzerinden uzaktan kumanda ya da akıllı telefon uygulaması ile kontrol edilebilmekte; odaklama ve büyütme hareketleri, hafif polimer malzemeden FDM 3B yazıcıyla üretilen teleskopik tüplerin mekanik hareketi aracılığıyla gerçekleştirilmektedir. Sistem; optik, elektronik ve mekanik bileşenlerin entegre edildiği giyilebilir bir yapıdadır. Optik sistem, laboratuvar ortamında üretilmiş epoksi bazlı mercekler kullanılarak elde edilmiş olup, montaj sırasında hem maliyet hem de üretim kolaylığı göz önünde bulundurulmuştur ve değişken büyütme oranlarını desteklemektedir. Odak ve yakınlaştırma işlevleri, teleskopik tüplerin içinde yer alan kızak sistemi ile sağlanmakta; tüpün dışına bağlanan lineer step motor, tüpün yatay eksende hareketini gerçekleştirerek odaklamanın hassas ve hızlı olmasına imkân tanımaktadır. Manyetik enkoder ile motorun gerçek pozisyonu takip edilerek, kapalı çevrimde hassas kontrol sağlanmaktadır. Bütün bu sistem yönetimi, 4 katmanlı ve ESP32 tabanlı bir mikrodenetleyici kullanılarak tasarlanan bir pcb aracılığıyla gerçekleştirilmektedir. Step motor kontrolü, STEP ve DIRECTION pinlerine gönderilen sinyallerle sağlanır. DIRECTION pini motorun dönüş yönünü belirler, STEP pinine gönderilen her sinyal motorun bir adım atmasını sağlar. Adım sayısı konumu, sinyalin hızı ise motorun dönme hızını belirler. Manyetik encoder ile motorun gerçek pozisyonu takip edilerek, PID algoritması ile hassas ve kapalı çevrim kontrol sağlanmaktadır. Donanım, düşük güç tüketimli bileşenlerle tasarlanmış ve 170mAh kapasiteli Li-Po batarya ile ortalama günde 50 kere kullanılması durumunda 5 gün çalışması sağlanmıştır. Deneysel doğrulama aşamasında, prototip sistem laboratuvar ortamında bir dizi performans testine tabi tutulmuş; odaklama hızı, konum doğruluğu, görüntü netliği ve enerji tüketimi parametreleri ölçülmüştür ve tüp mekanizmasının aşınma toleransı incelenmiştir. Ayrıca sınırlı sayıda kullanıcıyla saha deneyleri gerçekleştirilerek, kullanım kolaylığı ve ergonomik geri bildirimler toplanmıştır. Sonuç olarak, geliştirilen motorize teleskopik gözlük sistemi, yalnızca düşük maliyetli bir tasarım sunmakla kalmayıp aynı zamanda var olan teleskopik gözlüklerden hem teknik hem de ergonomik açıdan mevcut sistemlerin ötesine geçenmesi, düşük görme problemi yaşayan bireyler için taşınabilir ve etkili bir yardımcı cihaz olarak öne çıkması amaçlanmıştır.

Özet (Çeviri)

This thesis presents the design, hardware, control, and experimental validation of a motorised telescopic eyeglass system developed to enhance visual perception in individuals with low vision. Unlike the fixed-focus or manually adjustable telescopic systems commonly used in the literature, this study introduces a motor-controlled magnification and focusing mechanism that can dynamically respond to the user's immediate needs. The system can be controlled remotely via Bluetooth or a smartphone application; focusing and magnification movements are achieved through the mechanical movement of telescopic tubes produced using FDM 3D printing with lightweight polymer materials. The system is a wearable structure that integrates optical, electronic, and mechanical components. The optical system uses epoxy-based lenses produced in a laboratory environment, with both cost and production ease considered during assembly, and supports variable magnification ratios. Focusing and zooming functions are provided by a sliding system within the telescopic tubes; a linear stepper motor connected to the outside of the tube enables precise and rapid focusing by moving the tube horizontally. The motor's actual position is tracked using a magnetic encoder, ensuring precise control in a closed-loop system. System management is fully implemented on a custom 4-layer PCB built around an ESP32 microcontroller.. Step motor control is provided by signals sent to the STEP and DIRECTION pins. The DIRECTION pin determines the direction of rotation of the motor, and each signal sent to the STEP pin causes the motor to take one step. The number of steps determines the position, while the signal speed determines the motor's rotation speed. The motor's actual position is tracked using a magnetic encoder, and precise closed-loop control is achieved through a PID algorithm. The hardware is designed with low-power consumption components and can operate for 5 days on average when used 50 times per day with a 170mAh Li-Po battery.During the experimental validation phase, the prototype system was subjected to a series of performance tests in a laboratory environment; parameters such as focusing speed, position accuracy, image clarity, and energy consumption were measured, and the wear tolerance of the tube mechanism was examined. Additionally, field tests were conducted with a limited number of users to collect feedback on usability and ergonomics.In conclusion, the developed motorised telescopic glasses system aims not only to offer a low-cost design but also to surpass existing telescopic glasses systems both technically and ergonomically, thereby emerging as a portable and effective assistive device for individuals with low vision.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    874473

    MEMS sensor platform for vital monitoring under mri and intraocular pressure measurement

    Yaşamsal işaretlerin ve göz içi basıncın ölçülmesine yönelik MEMS basınç ölçer platformunun geliştirilmesi

    PARVIZ ZOLFAGHARI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU

  2. Tez No

    384933

    An embedded design and implementation of a facial expression recognition system

    Yüz ifadelerini tanıma sistemi gömülü sistem tasarım ve uygulaması

    ÖMER SÜMER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ECE OLCAY GÜNEŞ

  3. Tez No

    216499

    Design and implementation of a smart camera as an embedded system

    Gömülü sistem olarak akıllı kamera tasarımı ve uygulaması

    CİHAN ULAŞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2007

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFatih Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ONUR TOKER

  4. Tez No

    237612

    Design and implementation of an open security architecture for a software-based security module

    Yazılım temelli güvenlik modülü için açık bir güvenlik mimarisi tasarımı ve uygulaması

    KAAN KAYNAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2009

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

    DR. ATTİLA ÖZGİT

  5. Tez No

    683623

    An FPGA implementation of a RISC-V based SOC system with custom instruction set for image processing applications

    Görüntü işleme uygulamaları için özel komut setine sahip RISC-V tabanlı bir SOC sısteminin FPGA gerçeklemesi

    ERFAN GHOLIZADEHAZARI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SIDDIKA BERNA ÖRS YALÇIN

Geri Dön