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giovedì 9 febbraio 2017

Geological compass for Micro:bit (2)

In questo post viene aggiornato il programma Geocompass per Micro:Bit visto qui aggiungendo la possibilita' di salvare i dati sulla memoria non volatile di Micro:Bit



Geocompass in uso di campagna




E la bussola meccanica per confronto


prima di tutto per accedere al file system di Microbit e' necessario installare microfs mediante
pip install microfs

per listare il file si usa
ufs list

per copiare i file da Microbit al pc si usa
ufs get nomefile.ext

i dati di strike e dip vengono salvati in un file testo nel formato nr.progr strike/dip
2 197/32
3 116/41
4 17/34

5 153/26

e' presente anche un file last_data.txt che contiene il progressivo dell'ultima misura.

MicroPython ha alcune limitazione rispetto a Python normale.
Le piu' evidenti nella gestione dei file sono:

- non esiste l'append in scrittura file ..si deve quindi leggere tutto il file, metterlo in un buffer, aggiungere una stringa in coda al buffer e poi si riscrive sulla memoria non volatile. Il comando write semplicemente cancella il file se gia' presente

- per verificare su un file e' gia' presente non si puo' usare os.path.isfile(fname) ma si usa il costrutto try..except per la gestione delle ecccezioni

- non e' possibile scorrere un file di testo riga per riga con una sintassi classica
Attenzione : ogni volta che viene flashato il programma, i dati vengono cancellati

-----------------------
from microbit import display
import microbit
import math

display.scroll("GEOCOMPASS")

cc = 180/math.pi
teta = 0
dip = 0
buffer = ""
ls = 0  # contatore progressivo delle misure

# guarda se ci sono misure gia' presenti e prende l'ultimo 
# dato progressivo dal file nel variabile ls
try:
    with open("last_data.txt") as ll2:
        ls = int(ll2.read())
except:
    ls = 0
while True:
    if microbit.button_a.is_pressed():
        # if necessary calibrate the compass
        if not microbit.compass.is_calibrated():
            display.scroll("Calibrate compass")
            microbit.compass.calibrate()
            microbit.sleep(2500)
        gx = microbit.accelerometer.get_x()
        gy = microbit.accelerometer.get_y()
        gz = microbit.accelerometer.get_z()
        hd = microbit.compass.heading()
        # change the sign to uniform to Android
        gx = - gx
        gz = - gz
        pitch = math.atan2(gy, math.sqrt((gx*gx)+(gz*gz)))
        roll = math.atan2(-gx, gz)
        # from pitch/roll to strike/dip
        p2 = math.sin(pitch)*math.sin(pitch)
        r2 = math.sin(roll)*math.sin(roll)
        t1 = math.sqrt(p2+r2)
        # ---
        teta = (cc * math.asin(t1))
        sigma = math.asin(math.sin(roll)/t1)
        sigma = (cc * sigma)
        # -----
        # primo quadrante
        if ((gy <= 0) and (gx < 0)):
            sigma = sigma
        # secondo quadrante
        if ((gy > 0) and (gx < 0)):
            sigma = 180 - sigma
        # terzo quadrante
        if ((gy > 0) and (gx >= 0)):
            sigma = 180 - sigma
        # quarto quadrante
        if ((gy <= 0) and (gx >= 0)):
            sigma = 360 + sigma
        ss = (sigma + hd) % 360
        display.scroll("Str " + str(int(ss)) + "/Dip " + str(int(teta)), 300)
        # controlla se c'e' il file su disco
        try:
            with open("geodata.txt") as ll:
                buffer = ll.read()
        except:
            buffer = ""
        # scrive i dati sul disco ultima misura
        ls = ls + 1   # incrementa contatore
        with open("geodata.txt", 'w') as out:
            aa = str(ls) + " " + str(int(ss)) + "/" + str(int(teta)) + "\n"
            out.write(buffer + aa)
        with open("last_data.txt", "w") as out2:
            out2.write(str(ls))
        microbit.sleep(500)
    if microbit.button_b.is_pressed():
        # the B button repeat the last measure
        display.scroll("Str " + str(int(ss)) + "/Dip " + str(int(teta)), 300)

mercoledì 8 febbraio 2017

Geological compass for Micro:bit

Aggiornamento qui
Un semplice programma in MicroPython per usare l'accelerometro e la bussola di Micro:bit come bussola da rilevamento geologico


Premendo il pulsante A si acquisisce la misura (se la bussola non e' stata calibrata sara' necessario farlo ruotando il dispositivo fino a creare un cerchio sul display). Il pulsante B ripete la visualizzazione dell'ultima misura
Il costo finale, compreso di batterie, e' di circa 25 euro



Il calcolo matematico di pitch e roll partendo dai dati dell'accelerometro e' stato ripreso da qui

Mark Pedley, Tilt Sensing Using a Three-AxisAccelerometer. Freescale Semiconductor Document Number: AN3461 Application Note Rev. 6, 03/2013


Il calcolo di strike e dip partendo da pitch e roll e' stato ripreso da questo articolo

 R.N. Barbosa *,1 , J.B. Wilkerson2 , H.P. Denton3 and D.C. Yoder 2, Slope Gradient and Vehicle Attitude Definition Based on Pitch and Roll Angle Measurements: A Simplified ApproachThe Open Agriculture Journal, 2012, 6, 36-40

in questa immagine l'orientazione degli assi dell'accelerometro e della bussola rispetto alla scheda (da notare che l'accelerazione Gz e' negativa perche' all'accelerometro e' saldato sulla parte opposta della scheda)




(nota : i valori di accelerazione vengono mostrati come numeri interi e non come float (m/s2) o come frazioni dell'accelerazione di gravita' (come in Android)
----------------------
from microbit import display
import microbit
import math

display.scroll("GEOCOMPASS")

cc = 180/math.pi
teta = 0
dip = 0

while True:
    if microbit.button_a.is_pressed():
        # if necessary calibrate the compass
        if not microbit.compass.is_calibrated():
            display.scroll("Calibrate compass")
            microbit.compass.calibrate()
            microbit.sleep(2500)
        gx = microbit.accelerometer.get_x()
        gy = microbit.accelerometer.get_y()
        gz = microbit.accelerometer.get_z()
        hd = microbit.compass.heading()
        # change the sign to uniform to Android
        gx = - gx
        gz = - gz
        pitch = math.atan2(gy, math.sqrt((gx*gx)+(gz*gz)))
        roll = math.atan2(-gx, gz)
        # from pitch/roll to strike/dip
        p2 = math.sin(pitch)*math.sin(pitch)
        r2 = math.sin(roll)*math.sin(roll)
        t1 = math.sqrt(p2+r2)
        # ---
        teta = (cc * math.asin(t1))
        sigma = math.asin(math.sin(roll)/t1)
        sigma = (cc * sigma)
        # -----
        # primo quadrante
        if ((gy <= 0) and (gx < 0)):
            sigma = sigma
        # secondo quadrante
        if ((gy > 0) and (gx < 0)):
            sigma = 180 - sigma
        # terzo quadrante
        if ((gy > 0) and (gx >= 0)):
            sigma = 180 - sigma
        # quarto quadrante
        if ((gy <= 0) and (gx >= 0)):
            sigma = 360 + sigma
        dip = (sigma + hd) % 360
        display.scroll("Dip " + str(int(teta)) + "/Str " + str(int(dip)))
        microbit.sleep(500)
    if microbit.button_b.is_pressed():
        # the B button repeat the last measure
        display.scroll("Dip " + str(int(teta)) + "/Str " + str(int(dip)))
----------------------

lunedì 31 marzo 2014

Geocompass per FirefoxOS


Questa applicazione e' un porting della precedente Geocompass per Android per FirefoxOS
A parte il linguaggio differente, il codice condivide larghe parte di righe che sono state semplicemente copiate complice una sintassi uguale tra Java e Javascript
Il programma e' stato scritto con l'aiuto di Cordova/Phonegap.
Per istruzioni si puo' consultare Wikipedia o questa pagina




L'applicazione puo' essere scaricata a questo link


index.html
----------------------------------------------------
<!DOCTYPE html>
<html>
  <head>
    <title>Geocompass</title>
<style>
    #content {
       width: 100px;
       height:100px;
       margin: 0px auto;
}
</style>

    <script type="text/javascript" charset="utf-8" src="./js/cordova.js"></script>
    <script type="text/javascript" charset="utf-8" src="./js/misura.js"></script>
  </head>

  <body onload="drawCanvas();">
  <div id="content">
    <canvas id="myCanvas"  width="256" height="256">Your browser doesn't support canvas tag</canvas>
</div>
 <p id="ang" style="text-align:center;font-family:arial;color:red;font-size:30px;"></p>
 <p  style="text-align:center;font-family:arial;color:red;font-size:30px;">Strike/Dip</p><center>
 <p><a style='text-align:center;font-family:arial;color:red;font-size:20px;' href='http://en.wikipedia.org/wiki/Strike_and_dip'>Help</a></p></center>
 <p style="text-align:center;font-family:arial;color:red;font-size:15px;">Contact : lucainnoc@gmail.com</p></center>
  </body>
</html>
----------------------------------------------------

misura.js
----------------------------------------------------
var surface;
     var misura; 
     var angle = 0;
var ang_maxpendenza = 0;
function drawCanvas() {
screen.mozLockOrientation("portrait-primary");
    surface = document.getElementById("myCanvas");
if (surface.getContext) {
misura = new Image();
misura.onload = loadingComplete;
misura.src = "./img/misura.png";
if (ang_maxpendenza < 10) 
{
misura.src = "./img/orizzontale.png";
}
if (ang_maxpendenza > 80) 
{
misura.src = "./img/verticale.png";
}
}
}

 function loadingComplete(e) {
     var surfaceContext = surface.getContext('2d');
     surfaceContext.fillStyle = "rgb(255,255,255)";
     surfaceContext.fillRect(0, 0, surface.width, surface.height);
     surfaceContext.save();
surfaceContext.translate(misura.width * 0.5, misura.height * 0.5);
if ((ang_maxpendenza > 10) && (ang_maxpendenza < 80))
{
surfaceContext.rotate(angle* 0.0174532925199432957);
}
surfaceContext.translate(-misura.width * 0.5, -misura.height * 0.5);
surfaceContext.drawImage(misura, 0, 0);
     surfaceContext.restore();
}

function converti2deg(angolo) {
return angolo*(180/Math.PI);
}
function converti2rad(angolo) {
return angolo*(Math.PI/180);
}

    
    window.addEventListener('deviceorientation', function(event) {
var azimuth = event.alpha;
    var pitch = event.beta;
    var roll = event.gamma;
pitch = converti2rad(pitch);
    roll = converti2rad(roll);
var cosalfa = Math.cos(roll-(Math.PI/2));
    var cosbeta = Math.cos(pitch-(Math.PI/2));
var dir_maxpendenza = -converti2deg(Math.atan(cosalfa/cosbeta));  
if ((pitch < 0) && (roll<=0)) dir_maxpendenza =  dir_maxpendenza + 180;
if ((pitch <= 0) && (roll>0)) dir_maxpendenza =  dir_maxpendenza + 180;

    if ((pitch > 0) && (roll>0)) dir_maxpendenza =  dir_maxpendenza + 360;
    if ((pitch == 0) && (roll>0)) dir_maxpendenza =  270;
    if ((pitch > 0) && (roll==0)) dir_maxpendenza =  0;

    ang_maxpendenza = 90-converti2deg(Math.acos(Math.sqrt((cosalfa*cosalfa)+(cosbeta*cosbeta))));
var dir_maxpendenza_reale = (azimuth+dir_maxpendenza)%360;

document.getElementById("ang").innerHTML = dir_maxpendenza_reale.toFixed(0)+"/"+ang_maxpendenza.toFixed(0);
if (ang_maxpendenza < 10) document.getElementById("ang").innerHTML = "Horizontal";
if (ang_maxpendenza > 80) document.getElementById("ang").innerHTML = "Vertical " + azimuth.toFixed(0) + "-" + (azimuth.toFixed(0)+180)%360;


angle = dir_maxpendenza;
drawCanvas()
}, false);
----------------------------------------------------

manifest.webapp
----------------------------------------------------
{
"name": "Geocompass",
  "description": "Compass for Geologists",
"launch_path":"/index.html",
"installs_allowed_from":["*"],
"version":"0.9.0","name":"Geocompass",
"orientation": "portrait-primary",
 "icons": {
    "256": "/img/icon-256.png",
    "128": "/img/icon-128.png",
"120": "/img/icon-120.png",
"90": "/img/icon-90.png",
"60": "/img/icon-60.png",
"32": "/img/icon-32.png"
  },
  "developer": {
    "name": "Luca Innocenti",
    "url": "http://debiaonoldcomputers.blogspot.com/"
  },
  "default_locale": "en"

}
----------------------------------------------------


lunedì 13 febbraio 2012

Geocompass released on Android Market

Today the first release of Geocompass, a free and simple Geological Compass (Clinometer).


Available in Android Market

Il programma e' in fase di beta test su piattaforma Android 2.2  telefono Huawei Vodafone Ideos U8150 con firmware modificato (Dronix 0.4) e schermo 320x240

Uso
Il telefono Android deve essere posto sulla superficie piana dello strato con qualunque orientazione.
Se lo strato da misurare e' rovescio e' necessario cliccare sulla apposita checkbox. Si puo' anche selezionare la formazione su cui viene effettuata la misura (il controllo per la gestire le litologie e la formazioni e' configurabile; di default viene presentato un elenco di litologie ma puo' essere modificato creando sulla SD Card un file formazioni.txt con un elenco continuo di stringhe separate da punto e virgola senza ritorni a capo)
---------------------------------------- Esempio del file formazioni.txt -----------------------------
F.Monte Morello;A. Cervarola;A. Castel Guerino;A. Falterona;Marne Vicchio;Marne Pievepelago;Marne S.Polo;Macigno;A.Modino;Calcari Angulati;Rosso Ammonitico;C.Selc.Limano;Marne Posidonomya;C.Selc.Lima;Diaspri;Calcari Aptici;Maiolica
---------------------------------------- Esempio del file formazioni.txt -----------------------------

Misura orizzontale

La misura viene salvata cliccando sul pulsante "Salva" ed i dati sono inseriti in un file testo posto in /SdCard/geocompass.txt in un formato compatibile con l'importazione in Excel; sono registrati data ed ora dell'acquisizione, punto GPS (se disponibile), Strike, Dip, orientazione dello strato (N=Normale, R=Rovescia) e indicazione della formazione litologica misurata. Il telefono emette un suono per confermare l'avvenuta misura

Field Test
Le misure sono nettamente piu' speditive in quanto, al contrario dell'impiego di una bussola in cui si deve mettere in bolla, misurare lo Strike, inclinare la bussola e misurare il Dip con Geocompass non e' necessario orientare lo strumento e le due misure vengono effettuate istantaneamente.
-----------------------Esempio file delle misure /sdcard/geocompass.txt------------------

14:07:00 15/02/2012;0;0;293;40;N;A. Castel Guerino
14:07:10 15/02/2012;0;0;175;45;R;Marne Vicchio
14:07:18 15/02/2012;0;0;Dir: 197-17;90;R;Marne Vicchio
14:08:52 15/02/2012;43.7193124;10.95045389;19;37;N;F.Monte Morello
14:08:59 15/02/2012;43.71932407;10.95045727;117;54;N;Calcari Aptici
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
I campi sono delimitati dal carattere ; (punto e virgola)
campo 1 : data e ora dell'acquisizione (hh:mm:ss dd/mm/yyyy)
campo 2 : latitudine punto GPS (gradi decimali punto come separatore decimale)
campo 3 : longitudine punto GPS (gradi decimali punto come separatore decimale)
campo 4 : strike (intero)
campo 5 : dip (intero)
campo 6 : orientamento N/R (normale/rovescia)
campo 6 : formazione (stringa)

Per gli angoli di inclinazioni vengono considerate come orizzontali tutte le misure inferiori a 5° di inclinazione e come verticali tutte le misure superiori a 80°. Nel caso di misura verticale non viene indicato lo strike ma la direzione

Se viene abilitato il sensore GPS del telefono viene inserita anche l'informazione per la georeferenziazione (disponibile solo se e' disponibile il fix gps indicato dalla scritta GPS in colore verde). Il programma funziona correttamente anche senza questa funzione abilitata



Debugger integrato ESP32S3

Aggiornamento In realta' il Jtag USB funziona anche sui moduli cinesi Il problema risiede  nell'ID USB della porta Jtag. Nel modulo...