Sina de focalizare macro automată: 13 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Bună comunitate, Aș dori să vă prezint designul pentru o șină de focalizare automată macro. Bine, deci prima întrebare despre ce diavol este un rail de focalizare și pentru ce se folosește? Fotografia macro sau de aproape este arta imaginii celor mici. Acest lucru se poate face la măriri sau rapoarte variabile. De exemplu, un raport de imagine de 1: 1 înseamnă că subiectul fotografiat este proiectat pe senzorul camerei la dimensiunea naturală. Un raport de imagistică de 2: 1 înseamnă că subiectul va fi proiectat la senzor de două ori la dimensiunea naturală și așa mai departe …

Un artefact obișnuit al macro-fotografiei este adâncimea de câmp foarte mică. Fie că se utilizează obiective macro dedicate, se iau obiective standard și se inversează sau se folosește burduf în general, adâncimea câmpului este mică. Până relativ recent, aceasta a fost o problemă creativă cu fotografia macro. Cu toate acestea, acum este posibil să creați imagini macro cu o adâncime de câmp cât doriți printr-un proces numit stivuire de focalizare.

Stivuirea focalizării implică luarea unei serii sau „stive” de imagini la diferite puncte focale de la cel mai apropiat punct de subiect până la cel mai îndepărtat punct de subiect. Stiva de imagini este apoi combinată digital pentru a crea o singură imagine cu o adâncime de câmp mult mai profundă. Acest lucru este fantastic din punct de vedere creativ, deoarece fotograful poate alege modul în care își dorește să apară imaginea și cât de mult ar trebui să fie concentrat pentru a obține un impact maxim. Stivuirea poate fi realizată în diferite moduri - este posibil să utilizați Photoshop pentru a stiva sau o bucată de software dedicat, cum ar fi Helicon Focus.

Pasul 1: Principiul șinei de focalizare și criteriile de proiectare

Principiul din spatele șinei de focalizare este destul de direct. Ne luăm camera și obiectivul și le montăm pe o șină liniară de înaltă rezoluție care permite mișcarea camerei / obiectivului să fie mai aproape sau mai departe de subiect. Deci, folosind această tehnică, nu atingem obiectivul camerei, altfel decât poate pentru a obține focalizarea inițială în prim plan, ci mutăm camera și obiectivul în raport cu subiectul. Dacă considerăm că adâncimea de câmp a lentilelor este mică, această tehnică generează felii de focalizare în diferite puncte ale subiectului. Dacă feliile de focalizare sunt generate astfel încât adâncimea câmpului să se suprapună ușor, ele pot fi combinate digital pentru a crea o imagine cu adâncime de focalizare continuă pe subiect.

Ok, deci de ce să mutați camera mare și obiectivul greu și nu subiectul relativ mic și ușor de interes? Ei bine, subiectul ar putea fi foarte viu, spune o insectă. Mutarea unui subiect viu atunci când încercați să îl păstrați poate să nu funcționeze prea bine. În plus, încercăm să păstrăm iluminarea constantă de la o fotografie la alta, astfel încât mutarea subiectului ar însemna mutarea tuturor iluminării pentru a evita mutarea umbrelor.

Mișcarea camerei și a obiectivului este cea mai bună abordare.

Pasul 2: Caracteristicile principale de proiectare My Rail Rail

Sina de focalizare pe care am proiectat-o poartă camera și obiectivul pe o șină liniară mecanică robustă acționată de motor. Camera poate fi atașată și îndepărtată cu ușurință folosind un suport de coadă cu porumbel cu eliberare rapidă.

Șina mecanică este acționată în interior și în afara utilizând un motor pas cu pas al controlerului computerului și poate oferi o rezoluție liniară de aproximativ 5um, ceea ce personal cred că este mai mult decât adecvat în majoritatea scenariilor.

Controlul șinei se realizează utilizând o interfață de utilizator sau GUI simplă de utilizat pe PC / Windows.

Controlul poziției șinei poate fi realizat și manual folosind un control rotativ cu rezoluție programabilă situat pe placa de control a motorului (deși ar putea fi poziționat oriunde, să zicem ca un control manual).

Firmware-ul aplicației care rulează pe microprocesorul plăcii de control poate fi reluat prin USB, atenuând necesitatea unui programator dedicat.

Pasul 3: Focus Rail în acțiune

Înainte de a intra în detaliile construcției și construcției, să ne uităm la șina de focalizare în acțiune. Am realizat o serie de videoclipuri care detaliază diferite aspecte ale designului - acestea pot acoperi unele aspecte care nu funcționează.

Pasul 4: Focus Rail - Primul test obținut de pe rail

În această etapă m-am gândit să împărtășesc o imagine simplă obținută folosind șina de focalizare. Aceasta a fost, în esență, prima lovitură de test pe care am făcut-o odată ce șina a funcționat. Am luat pur și simplu o floare mică din grădină și am aruncat-o pe o bucată de sârmă pentru a o susține în fața obiectivului.

Imaginea cu flori compozite era compusă din 39 de imagini separate, 10 pași pe felie pe 400 de pași. Câteva imagini au fost aruncate înainte de stivuire.

Am atașat trei imagini.

• Focalizarea finală a generat fotografii stivuite de la Helicon Focus
• Imaginea din partea de sus a stivei - prim-plan
• Imaginea din partea de jos a stivei - fundal

Pasul 5: Detaliul plăcii de control și trecerea prin

În această secțiune prezint un videoclip care detaliază componentele plăcii de comandă a motorului și tehnica de construcție.

Pasul 6: Controlul manual al tabloului de control

În această secțiune am presetat un alt scurt videoclip care detaliază operațiunea de control manual.

Pasul 7: Diagrama schemei plăcii de control

Imaginea de aici prezintă schema plăcii de control. Putem vedea că, utilizând puternicul microcontroler PIC, schema este relativ simplă.

Iată un link către o schemă de înaltă rezoluție:

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

Pasul 8: software bazat pe interfața utilizatorului sau GUI

În această secțiune, folosesc din nou un videoclip pentru a demonstra software-ul de control al aplicațiilor bazat pe PC denumit adesea GUI (Graphical User Interface).

Pasul 9: Principiul și funcționarea Bootloader-ului

Deși nu este legat în niciun fel de funcționarea feroviarului de focalizare, încărcătorul de boot este o parte esențială a proiectului.

Pentru a reitera - ce este un bootloader?

Scopul unui bootloader este de a permite utilizatorului să reprogrameze sau să reflash codul principal al aplicației (în acest caz aplicația Focus Rail) fără a fi nevoie de un programator PIC specializat dedicat. Dacă aș distribui microprocesoare PIC preprogramate și aș avea nevoie să actualizez firmware-ul, bootloader-ul îi permite utilizatorului să refacă noul firmware fără să fie nevoie să cumpere un programator PIC sau să-mi returneze PIC-ul pentru un reflash.

Un bootloader este pur și simplu o bucată de software care rulează pe un computer. În acest caz, bootloaderul rulează pe microcontrolerul PIC și mă refer la acesta ca firmware. Bootloader-ul ar putea fi localizat oriunde în memoria programului, dar mi se pare mai convenabil să îl localizez chiar la începutul memoriei programului în prima pagină de 0x1000 octeți.

Când un microprocesor este pornit sau resetat, acesta va începe executarea programului dintr-un vector de resetare. Pentru microprocesorul PIC, vectorul de resetare este situat la 0x0 și în mod normal (fără un bootloader) acesta ar fi fie începutul codului aplicației, fie un salt la start, în funcție de modul în care codul este localizat de compilator.

Cu un bootloader prezent după pornire sau resetare, codul bootloaderului este executat și aplicația reală este situată mai sus în memorie (denumită relocată) de la 0x1000 și mai sus. Primul lucru pe care îl face bootloader-ul este să verifice starea butonului hardware al bootloader-ului. Dacă nu este apăsat acest buton, bootloaderul transferă automat controlul programului către codul principal în acest caz aplicația Focus Rail. Din punct de vedere al utilizatorilor, acest lucru este perfect și codul aplicației pare să se execute conform așteptărilor.

Cu toate acestea, dacă butonul hardware al încărcătorului de boot este apăsat în timpul pornirii sau resetării, încărcătorul de încărcare va încerca să stabilească comunicarea cu computerul gazdă în cazul nostru prin intermediul interfeței radio radio. Aplicația de încărcare a computerului va detecta și va comunica cu firmware-ul PIC și acum suntem gata să începem o procedură de reflash.

Procedura este simplă și se desfășoară după cum urmează:

Butonul de focalizare maunal este apăsat în timp ce hardware-ul este pornit sau resetat

Aplicația PC detectează încărcătorul de pornire PIC și bara de stare verde afișează 100% plus se afișează mesajul detectat PIC

Utilizatorul selectează „Open Hex File” și utilizând selectorul de fișiere navighează către noul fișier HEX de firmware

Utilizatorul selectează acum „Program / Verify” și începe procesul de intermitent. Mai întâi, noul firmware este afișat de bootloader-ul PIC și apoi citit înapoi și verificat. Progresul este raportat de bara verde de progres în toate etapele

După finalizarea programării și verificării, utilizatorul apasă butonul „Resetare dispozitiv” (butonul de încărcare nu este apăsat) și noul firmware începe executarea

Pasul 10: Prezentare generală a microcontrolerului PIC18F2550

Există mult prea multe detalii de luat în considerare cu privire la PIC18F2550. Este atașată specificația de nivel superior a fișei tehnice. Dacă sunteți interesat, întreaga foaie de date poate fi descărcată de pe site-ul web MicroChip sau doar google pe dispozitiv.

Pasul 11: Driverul motorului pas cu pas AD4988

AD4988 este un modul fantastic, perfect pentru acționarea oricărui motor pas cu pas cu patru fire bipolare până la 1,5A.

Caracteristici: Ieșire RDS scăzută (Activat) Detecție / selecție automată a modului de descompunere a curentului Amestec cu moduri de descompunere a curentului lent Redresare sincronă pentru disiparea puterii reduse UVLOC intern Protecție la curent încrucișat 3,3 V și 5 V alimentare logică compatibilă Circuite de oprire termică Protecție la defecțiunea la sol Protecție la scurtcircuit la încărcare Pasul opțional cinci modele: complet, 1/2, 1/4, 1/8 și 1/16

Pasul 12: Ansamblu mecanic al șinei

Această cale ferată a fost ridicată de la eBay la un preț excelent. Este foarte robust și bine realizat și vine complet cu motor pas cu pas.

Pasul 13: Rezumatul proiectului

Mi-a plăcut foarte mult să proiectez și să construiesc acest proiect și am ajuns la ceva ce pot folosi de fapt pentru macro-fotografia mea.

Tind să construiesc doar lucruri care sunt de folos practic și pe care le voi folosi personal. Sunt mai mult decât fericit să împărtășesc mult mai multe detalii de proiectare decât cele prezentate în acest articol, inclusiv controlere PIC testate programate, dacă sunteți interesat să construiți o șină de focalizare macro pentru dvs. Lasă-mi doar un comentariu sau un mesaj privat și voi reveni la tine. Multe mulțumiri pentru lectură, sper că v-a plăcut! Cu respect, Dave