Automatisert makrofokusskinne: 13 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Hei samfunnet, Jeg vil presentere designet mitt for en automatisert makrofokusskinne. Ok, så det første spørsmålet hva djevelen er en fokusskinne og hva brukes den til? Makro eller nærbildefotografering er kunsten å avbilde de veldig små. Dette kan gjøres med varierende forstørrelser eller forhold. For eksempel betyr et bildeforhold på 1: 1 at motivet som skal fotograferes projiseres på kamerasensoren i naturlig størrelse. Et bildeforhold på 2: 1 betyr at motivet vil bli projisert med dobbelt så stor størrelse på sensoren og så videre …

En vanlig artefakt av makrofotografering er svært grunne dybdeskarphet. Enten du bruker dedikerte makrolinser, tar standardlinser og snur dem eller bruker belger, er dybdeskarpheten generelt grunne. Inntil relativt nylig har dette vært et kreativt problem med makrofotografering. Imidlertid er det nå mulig å lage makrobilder med så mye dybdeskarphet som du ønsker ved en prosess som kalles fokusstablering.

Fokusering innebærer å ta en serie eller "stabel" med bilder på forskjellige fokuspunkter fra det nærmeste motivet til det lengste motivet. Bunken med bilder blir deretter kombinert digitalt for å lage et enkelt bilde med mye dypere dybdeskarphet. Dette er fantastisk fra et kreativt synspunkt da fotografen kan velge hvordan de vil at bildet skal vises og hvor mye som skal være i fokus for å oppnå maksimal effekt. Stablingen kan oppnås på forskjellige måter - det er mulig å bruke Photoshop til å stable eller et dedikert stykke programvare som Helicon Focus.

Trinn 1: Focus Rail Principle og designkriterier

Prinsippet bak fokusskinnen er ganske rett frem. Vi tar kameraet og objektivet vårt og monterer dem på en lineær skinne med høy oppløsning som gjør at kamera/objektivkombinasjonen kan flyttes nærmere eller lengre bort fra motivet. Så ved hjelp av denne teknikken berører vi ikke kameralinsen, annet enn kanskje for å oppnå innledende forgrunnsfokus, men vi beveger kameraet og objektivet med hensyn til motivet. Hvis vi anser objektivets dybdeskarphet som grunne, genererer denne teknikken fokusskiver på forskjellige punkter gjennom motivet. Hvis fokusskivene genereres slik at dybdeskarpheten overlapper litt, kan de kombineres digitalt for å lage et bilde med kontinuerlig fokusdybde på tvers av motivet.

Ok, så hvorfor flytte det store tunge kameraet og objektivet og ikke det relativt lille og lette emnet av interesse? Motivet kan godt leve, sier et insekt. Å flytte et levende motiv når du prøver å beholde det fremdeles fungerer kanskje ikke så godt. I tillegg prøver vi å holde jevn belysning fra ett skudd til det neste, så å flytte motivet vil bety å flytte all belysning også for å unngå å bevege seg skygge.

Bevegelse av kamera og objektiv er den beste tilnærmingen.

Trinn 2: My Focus Rail Hoveddesignfunksjoner

Fokusskinnen jeg har designet bærer kameraet og objektivet på en solid motordrevet mekanisk lineær skinne. Kameraet kan enkelt festes og fjernes ved hjelp av en hurtigfrigjord duehale.

Den mekaniske skinnen kjøres inn og ut ved hjelp av en datamaskinkontrollert stepper motor og kan gi en lineær oppløsning på omtrent 5um som jeg personlig synes er mer enn tilstrekkelig de fleste scenarier.

Kontrollen av skinnen oppnås ved hjelp av et brukervennlig PC/Windows -basert brukergrensesnitt eller GUI.

Posisjonskontroll av skinnen kan også oppnås manuelt ved hjelp av en roterende kontroll med programmerbar oppløsning plassert på motorens styrekort (selv om den kan plasseres hvor som helst, for eksempel som en håndkontroll).

Programvarens fastvare som kjører på kontrollkortets mikroprosessor kan blinker på nytt via USB for å redusere behovet for en dedikert programmerer.

Trinn 3: Fokusskinnen i bruk

La oss se på fokusskinnen i aksjon før vi går inn på detaljene i konstruksjon og bygging. Jeg har tatt en serie videoer som beskriver forskjellige aspekter ved designet - de kan dekke noen aspekter ute av drift.

Trinn 4: Fokusskinne - det første testskuddet jeg fikk fra skinnen

På dette stadiet trodde jeg at jeg ville dele et enkelt bilde som ble oppnådd ved hjelp av fokusskinnen. Dette var egentlig det første testskuddet jeg tok når skinnen var i gang. Jeg tok bare en liten blomst fra hagen og la den på et stykke ledning for å støtte den foran linsen.

Det sammensatte blomsterbildet var en sammensetning av 39 separate bilder, 10 trinn per skive over 400 trinn. Et par bilder ble kastet før stabling.

Jeg har lagt ved tre bilder.

• Det siste fokuset stablet skuddutgang fra Helicon Focus
• Bildet på toppen av stabelen - forgrunn
• Bildet på bunnen av stabelen - bakgrunn

Trinn 5: Kontrollpanelet Detaljer og gå gjennom

I denne delen presenterer jeg en video som beskriver motorens styrebordkomponentdeler og konstruksjonsteknikk.

Trinn 6: Kontrollpanelets manuelle trinnkontroll

I denne delen forhåndsinnstiller jeg en annen kort video som beskriver den manuelle kontrolloperasjonen.

Trinn 7: Kontrollkort skjematisk diagram

Bildet her viser skjematisk kontrollbordet. Vi kan se at skjematikken er relativt enkel ved å bruke den kraftige PIC -mikrokontrolleren.

Her er en lenke til en skjerm med høy oppløsning:

www.dropbox.com/sh/hv039yinfsl1anh/AADQjyy…

Trinn 8: PC -basert brukergrensesnittprogramvare eller GUI

I denne delen bruker jeg igjen en video for å demonstrere den PC -baserte programkontrollprogramvaren som ofte kalles et GUI (grafisk brukergrensesnitt).

Trinn 9: Prinsipp og drift av Bootloader

Selv om det ikke på noen måte er relatert til fokusskinnedriften, er bootloader en vesentlig del av prosjektet.

For å gjenta - hva er en bootloader?

Hensikten med en bootloader er å la brukeren omprogrammere eller omskifte hovedapplikasjonskoden (i dette tilfellet Focus Rail -applikasjonen) uten behov for en dedikert spesialisert PIC -programmerer. Hvis jeg skulle distribuere forhåndsprogrammerte PIC-mikroprosessorer og måtte utstede en fastvareoppdatering, tillater oppstartslasteren brukeren å skylle den nye fastvaren på nytt uten å måtte kjøpe en PIC-programmerer eller returnere PIC-en til meg for en reflash.

En bootloader er ganske enkelt et programvare som kjører på en datamaskin. I dette tilfellet kjører oppstartslasteren på PIC -mikrokontrolleren, og jeg omtaler dette som fastvare. Oppstartslasteren kan være plassert hvor som helst i programminnet, men jeg synes det er mer praktisk å finne den rett ved starten av programminnet på den første 0x1000 bytesiden.

Når en mikroprosessor slås på eller tilbakestilles, starter den programkjøringen fra en tilbakestillingsvektor. For PIC -mikroprosessoren er tilbakestillingsvektoren lokalisert til 0x0 og normalt (uten en bootloader) vil dette enten være starten på applikasjonskoden eller et hopp til starten avhengig av hvordan koden er plassert av kompilatoren.

Med en bootloader tilstede etter oppstart eller tilbakestilling er det bootloader -koden som kjøres og den faktiske applikasjonen ligger høyere opp i minnet (betegnet flyttet) fra 0x1000 og over. Det første bootloaderen gjør er å sjekke statusen til maskinvareknappen for bootloader. Hvis du ikke trykker på denne knappen, overfører bootloader automatisk programkontroll til hovedkoden i dette tilfellet Focus Rail -applikasjonen. Fra brukernes synspunkt er dette sømløst, og applikasjonskoden ser bare ut til å kjøres som forventet.

Men hvis du trykker på maskinvareknappen for opplastingsprogrammet under oppstart eller tilbakestiller, vil oppstartslasteren forsøke å opprette kommunikasjon med vert -PC -en i vårt tilfelle via det serielle radiogrensesnittet. PC -bootloader -applikasjonen vil oppdage og kommunisere med PIC -fastvaren, og vi er nå klare til å starte en reflash -prosedyre.

Prosedyren er enkel og utføres som følger:

Den lokale fokusknappen er trykket ned mens maskinvaren slås på eller tilbakestilles

PC -applikasjon oppdager PIC -oppstartslaster og grønn statuslinje viser 100% pluss at PIC -oppdaget melding vises

Brukeren velger 'Åpne hexfil' og bruker filvelgeren til den nye fastvare HEX -filen

Brukeren velger nå "Program/Verify" og den blinkende prosessen starter. Først blinker den nye fastvaren av PIC -oppstartslasteren og leses deretter tilbake og bekreftes. Fremgang rapporteres av den grønne fremdriftslinjen i alle ledd

Når programmet og bekreftelsen er fullført, trykker brukeren på 'Reset Device' -knappen (bootloader -knappen ikke trykket) og den nye fastvaren starter utførelsen

Trinn 10: Oversikt over PIC18F2550 mikrokontroller

Det er altfor mye detaljer å gå inn på med hensyn til PIC18F2550. Vedlagt er databladets toppnivåspesifikasjon. Hvis du er interessert kan hele databladet lastes ned fra MicroChip -nettstedet eller bare google enheten.

Trinn 11: AD4988 Stepper Motor Driver

AD4988 er en fantastisk modul, perfekt for å kjøre en firetrådet bipolar trinnmotor opp til 1,5A.

Funksjoner: Lav RDS-utgang (På) Output Automatisk deteksjon / valg av forfall i forfallsmengde Blanding med sakte strømforfallsmoduser Synkron utbedring for lav effekttap Internt UVLOC Tverrstrømbeskyttelse3.3 og 5 V kompatibel logisk forsyning Termisk avstengningskrets Grunnfeilbeskyttelse Kortslutningsbeskyttelse Valgfritt trinn fem modeller: full, 1/2, 1/4, 1/8 og 1/16

Trinn 12: Mekanisk skinnemontering

Denne skinnen ble hentet fra eBay for en god pris. Den er veldig robust og godt laget og kom komplett med trinnmotor.

Trinn 13: Prosjektoppsummering

Jeg har hatt stor glede av å designe og bygge dette prosjektet, og har endt opp med noe jeg faktisk kan bruke til makrofotografering.

Jeg pleier bare å bygge ting som er praktisk og som jeg personlig vil bruke. Jeg er mer enn glad for å dele langt flere designdetaljer enn det som er beskrevet i denne artikkelen, inkludert programmerte testede PIC -kontrollere hvis du er interessert i å bygge en makrofokusskinne for deg selv. Bare legg igjen en kommentar eller en privat melding til meg, så kommer jeg tilbake til deg. Tusen takk for at du leser, jeg håper du likte det! Med vennlig hilsen, Dave