Automatiserad makrofokusskena: 13 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

Hej community, Jag skulle vilja presentera min design för en automatiserad makrofokusskena. Ok, så den första frågan vad djävulen är en fokusskena och vad används den till? Makro eller närbildsfotografering är konsten att avbilda de allra minsta. Detta kan göras med varierande förstoringar eller förhållanden. Till exempel betyder ett bildförhållande på 1: 1 att motivet som fotograferas projiceras på kamerasensorn i livsstorlek. Ett bildförhållande på 2: 1 betyder att motivet kommer att projiceras med två gånger livstorlek på sensorn och så vidare …

En vanlig artefakt av makrofotografering är mycket grunt skärpedjup. Oavsett om du använder dedikerade makrolinser, tar standardlinser och vänder dem eller använder bälgar i allmänhet är skärpedjupet ytligt. Fram till relativt nyligen har detta varit en kreativ fråga med makrofotografering. Det är dock nu möjligt att skapa makrobilder med så mycket skärpedjup som du vill genom en process som kallas fokusstackning.

Fokusstapling innebär att man tar en serie eller "stapel" av bilder vid olika fokuspunkter från den närmaste motivpunkten till den längsta motivpunkten. Bunten av bilder kombineras sedan digitalt för att skapa en enda bild med mycket djupare skärpedjup. Detta är fantastiskt ur en kreativ synvinkel eftersom fotografen kan välja hur de vill att deras bild ska visas och hur mycket som ska vara i fokus för att uppnå maximal effekt. Staplingen kan uppnås på olika sätt - det är möjligt att använda Photoshop för att stapla eller en dedikerad bit programvara som Helicon Focus.

Steg 1: Fokusera järnvägsprincip och designkriterier

Principen bakom fokusskenan är ganska rak framåt. Vi tar vår kamera och lins och monterar dem på en högupplöst linjärskena som gör att kameran/objektivkombinationen kan flyttas närmare eller längre bort från motivet. Så med den här tekniken rör vi inte kameralinsen, annat än för att kanske uppnå inledande förgrundsfokus, utan vi rör kameran och objektivet med avseende på motivet. Om vi anser att objektivets skärpedjup är grunt, genererar denna teknik fokusskivor på olika punkter genom motivet. Om fokusskivorna genereras så att skärpedjupet överlappar något kan de kombineras digitalt för att skapa en bild med kontinuerligt fokusdjup över motivet.

Ok, så varför flytta den stora tunga kameran och objektivet och inte det relativt små och lätta ämnet av intresse? Motivet kan mycket väl vara vid liv, säger en insekt. Att flytta ett levande motiv när du försöker behålla det kanske inte fungerar för bra. Dessutom försöker vi hålla konsekvent belysning från ett skott till nästa, så att flytta motivet skulle innebära att flytta all belysning också för att undvika att flytta skugga.

Att flytta kameran och objektivet är det bästa sättet.

Steg 2: My Focus Rail Huvuddesignfunktioner

Fokusskenan jag har konstruerat bär kameran och objektivet på en robust motordriven mekanisk linjärskena. Kameran kan enkelt fästas och tas bort med hjälp av ett snäppfäste med duva.

Den mekaniska skenan drivs in och ut med hjälp av en datorstyrd stegmotor och kan ge en linjär upplösning på cirka 5um vilket jag personligen tycker är mer än tillräckligt de flesta scenarier.

Kontrollen av skenan uppnås med ett enkelt att använda PC/Windows -baserat användargränssnitt eller GUI.

Positionskontroll av skenan kan också uppnås manuellt med hjälp av en vridkontroll med programmerbar upplösning på motorstyrkortet (även om den kan placeras var som helst, säg som en handkontroll).

Programvarans firmware som körs på kontrollkortets mikroprocessor kan återblixtas via USB för att minska behovet av en dedikerad programmerare.

Steg 3: Fokusskenan i aktion

Innan vi går in på detaljerna om konstruktion och byggnad, låt oss titta på fokusskenan i aktion. Jag har tagit en serie videor som beskriver olika aspekter av designen - de kan täcka vissa aspekter ur funktion.

Steg 4: Focus Rail - det första testskottet jag fick från skenan

Vid det här stadiet trodde jag att jag skulle dela en enkel bild med fokusskenan. Detta var i princip det första testskottet jag tog när skenan var igång. Jag tog helt enkelt en liten blomma från trädgården och la den på en bit tråd för att stödja den framför linsen.

Den sammansatta blommabilden var en sammansättning av 39 separata bilder, 10 steg per skiva över 400 steg. Ett par bilder kastades innan stapling.

Jag har bifogat tre bilder.

• Slutfokus staplade skottutmatning från Helicon Focus
• Bilden ovanpå stapeln - förgrunden
• Bilden på botten av bunten - bakgrund

Steg 5: Kontrollpanelens detaljer och gå igenom

I detta avsnitt presenterar jag en video som beskriver motorstyrkortets komponenter och konstruktionsteknik.

Steg 6: Kontrollpanelens manuella Stegkontroll

I detta avsnitt förinställer jag en annan kort video som beskriver den manuella kontrollen.

Steg 7: Kontrollkortets schematiska diagram

Bilden här visar schematisk kontrollpanel. Vi kan se att schematiken är relativt enkel genom att använda den kraftfulla PIC -mikrokontrollern.

Här är en länk till ett schema med hög upplösning:

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

Steg 8: PC -baserat program för användargränssnitt eller GUI

I det här avsnittet använder jag igen en video för att demonstrera det PC -baserade programkontrollprogrammet som ofta kallas ett GUI (grafiskt användargränssnitt).

Steg 9: Princip och drift av Bootloader

Även om det inte på något sätt är relaterat till fokusskensdriften är startladdaren en väsentlig del av projektet.

För att upprepa - vad är en bootloader?

Syftet med en startladdare är att låta användaren omprogrammera eller omformulera huvudapplikationskoden (i detta fall Focus Rail -applikationen) utan att behöva en särskild specialiserad PIC -programmerare. Om jag skulle distribuera förprogrammerade PIC-mikroprocessorer och behövde utfärda en firmwareuppdatering, tillåter bootloader användaren att omspola den nya fasta programvaran utan att behöva köpa en PIC-programmerare eller lämna tillbaka PIC till mig för en återhämtning.

En bootloader är helt enkelt en programvara som körs på en dator. I det här fallet startar startladdaren på PIC -mikrokontrollern och jag kallar det här firmware. Startladdaren kan vara placerad var som helst i programminnet, men jag tycker att det är mer bekvämt att hitta den direkt i början av programminnet inom den första 0x1000 bytesidan.

När en mikroprocessor startas eller återställs startar programkörningen från en återställningsvektor. För PIC -mikroprocessorn är återställningsvektorn belägen vid 0x0 och normalt (utan en startladdare) skulle detta antingen vara början på applikationskoden eller ett hopp till starten beroende på hur koden är placerad av kompilatorn.

Med en startladdare närvarande efter start eller återställning är det bootloader -koden som körs och den faktiska applikationen ligger högre upp i minnet (kallas förflyttad) från 0x1000 och högre. Det första bootloader gör är att kontrollera statusen för bootloader -maskinvaruknappen. Om den här knappen inte trycks in överför bootloader automatiskt programkontroll till huvudkoden i detta fall Focus Rail -applikationen. Från användarnas synvinkel är detta sömlöst och applikationskoden verkar bara köra som förväntat.

Men om man startar hårdvaruknappen för startladdaren under uppstart eller återställning försöker startladdaren att upprätta kommunikation med värddatorn i vårt fall via radioseriellt gränssnitt. PC -bootloader -applikationen kommer att upptäcka och kommunicera med PIC -firmware och vi är nu redo att starta ett återflashprocedur.

Förfarandet är enkelt och utförs enligt följande:

Den maunala fokusknappen är nedtryckt medan hårdvaran startas eller återställs

PC -applikation upptäcker PIC -bootloader och grönt statusfält visar 100% plus att PIC -upptäckt meddelande visas

Användaren väljer 'Open Hex File' och använder filväljaren för att navigera till den nya firmware -HEX -filen

Användaren väljer nu "Program/Verify" och den blinkande processen startar. Först blinkar den nya fasta programvaran av PIC -startladdaren och läser sedan tillbaka och verifieras. Framsteg rapporteras av den gröna framstegsfältet i alla steg

När programmet och verifieringen är klar trycker användaren på knappen 'Återställ enhet' (startladdningsknappen inte nedtryckt) och den nya firmware börjar köras

Steg 10: Översikt över PIC18F2550 mikrokontroller

Det finns alldeles för mycket detaljer att gå in på när det gäller PIC18F2550. Bifogad är specifikationen för databladets översta nivå. Om du är intresserad kan hela databladet laddas ner från MicroChip -webbplatsen eller bara googla enheten.

Steg 11: AD4988 Steppmotordrivrutin

AD4988 är en fantastisk modul, perfekt för att köra alla fyrtrådiga bipolära stegmotorer upp till 1,5A.

Funktioner: Låg RDS-utgång (På) Output Automatisk strömavkänningslägesdetektering / -val Blandning med långsamma strömförfallslägen Synkron rättelse för låg effektförlust Internt UVLO Tvärströmskydd 3,3 V och 5 V kompatibel logikförsörjning Termisk avstängningskrets Grundfelsskydd Ladda kortslutningsskydd Valfria steg fem modeller: full, 1/2, 1/4, 1/8 och 1/16

Steg 12: Mekanisk skenmontering

Denna skena hämtades från eBay för ett bra pris. Den är mycket robust och välgjord och kom komplett med stegmotor.

Steg 13: Projektöversikt

Jag har haft mycket glädje av att designa och bygga detta projekt och har slutat med något jag faktiskt kan använda för min makrofotografering.

Jag brukar bara bygga saker som är praktiska och som jag personligen kommer att använda. Jag delar mer än gärna mycket mer designdetaljer än vad som har beskrivits i den här artikeln, inklusive programmerade testade PIC -styrenheter om du är intresserad av att bygga en makrofokusskena åt dig själv. Lämna bara en kommentar eller ett privat meddelande till mig så återkommer jag. Stort tack för att du läste, jag hoppas att du trivdes! Med vänlig hälsning, Dave