M5Stack：UnitVカメラで穿孔テープ読み取り

紙テープリーダのTweetを見て、紙テープ読み込みやってみたくなりました！

紙テープリーダー出来た！
（あとテープ作成スキルを獲得した！） pic.twitter.com/yHtbstSdfa

— Naohiro IIDA (@dannymodules) April 25, 2022

紙テープ、「鑽孔テープ」（さんこうテープ）や「穿孔テープ」（せんこうテープ）とか呼ばれているものですね。
テープ幅は 1インチ、テープ間の間隔は0.1インチ。１列１バイトのタイプだと、穴は上部３つ＋送り穴＋下部５つです。

Wikipedia：紙テープ

穴の場所が正確に決まっているので、テープを撮影して、画像の指定ピクセルが黒か白かでデータを読めるのでは？
そう思ってチャレンジしてみました。

カメラはM5Stack社の UnitV を使いました。

Kendryte K210を搭載したAIカメラなのですが、AIによる画像検出機能は今回は使ってないです。カメラ＋ESP32 とか、カメラ＋RaspberryPi とかでも同じようなことができると思います。（正確には、僕が使った UnitV は旧バージョンです。）

紙テープは、本物持ってないので、こちらのサイトの画像を幅１インチに調整して印刷しました。

紙テープをスムーズに送れるように、サポートパーツを3Dプリンタで作りました。

UnitVはレゴテクニックのブロックで土台を組みました。

全パーツをレゴで組みたかったところなのですが、レゴの１ブロックは8mm なので、テープ幅１インチ（2.54cm）が作れませんでした。

といいつつ、3Dプリントサポートパーツを作る前に、一回、レゴで作ってみています。やっぱちょっときびしかったです。
テープ幅を細くしてしまってもいいのですが、最終的に本物テープも使ってみたいので、１インチは合わせといたほうがいいかなと。

紙の検出ですが、まず、カメラときっちり垂直になるように紙テープをセットします。（アナログな調整）

カメラのX軸中央で、黒い部分が出るまで下向きにY軸を検索して、黒い部分になったら次は白い部分が出るまで検索します。これがテープの上Y座標。同じように、下側から検索して、テープ下Y座標を見つけます。

これで、テープ幅のピクセル数がわかります。テープ幅ピクセル数を10で割ったものが、穴の間隔ピクセル数です。これらがわかれば、テープの穴の座標が計算できますね。

次に、テープを動かしていきます。手動でじわじわと引っ張ってますw

穿孔テープだいぶ読めるようになりました！#M5Stack #UnitV pic.twitter.com/h9v183Vbo0

— Nochi (@shikarunochi) April 26, 2022

送り穴の座標で、現在読み込みタイミングかどうかを判断しています。送り穴座標が白→黒に変わった時が、読み込みタイミングとなります。

このタイミングで各座標の穴が黒か白かを読み取り、それぞれをデータのビットとして、値に変換しています。

この場合は、上側（画面下側）から 1,0,1,0,1,(送り穴),0,0,1 なので 0b10101001 = 169 となります。

読み込みの時には、紙の明るさがいい感じになるように、手で覆って調整していますw

UnitV のプログラムは、MaixPy IDE で作りました。久しぶりだったのですっかり使い方を忘れていた…。

プログラムはこちら。