Автоматическая планка макро-фокусировки: 13 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Привет, сообщество, Я хотел бы представить свой дизайн автоматизированной планки макро-фокусировки. Итак, первый вопрос, что за дьявол такое упор для фокусировки и для чего он используется? Макро-фотография или фотография крупным планом - это искусство запечатлеть очень маленькие. Это можно делать при разном увеличении или соотношении сторон. Например, соотношение изображения 1: 1 означает, что снимаемый объект проецируется на датчик камеры в натуральную величину. Соотношение изображения 2: 1 означает, что объект будет проецироваться на датчик в два раза больше натурального размера и т. Д.

Обычный артефакт макросъемки - очень малая глубина резкости. Независимо от того, используете ли вы специальные макрообъективы, берете стандартные объективы и переворачиваете их, или используете мехи, вообще говоря, глубина резкости мала. До недавнего времени это было творческой проблемой макросъемки. Однако теперь можно создавать макроизображения с произвольной глубиной резкости с помощью процесса, называемого наложением фокуса.

Наложение фокуса включает съемку серии или «стопки» изображений в разных фокусных точках от ближайшего объекта до самого дальнего объекта. Затем стопка изображений объединяется в цифровом виде для создания единого изображения с гораздо большей глубиной резкости. Это фантастика с творческой точки зрения, поскольку фотограф может выбрать, как он хочет, чтобы его изображение выглядело и сколько должно быть в фокусе для достижения максимального эффекта. Наложение может быть выполнено различными способами - можно использовать Photoshop для наложения или специальное программное обеспечение, такое как Helicon Focus.

Шаг 1. Сосредоточьтесь на принципе и критериях проектирования рельсов

Принцип, лежащий в основе направляющей фокусировки, довольно прост. Мы берем нашу камеру и объектив и устанавливаем их на линейную направляющую с высоким разрешением, которая позволяет перемещать комбинацию камеры и объектива ближе или дальше от объекта. Таким образом, используя эту технику, мы не касаемся объектива камеры, кроме, возможно, достижения начальной фокусировки переднего плана, а перемещаем камеру и объектив по отношению к объекту. Если рассматривать глубину резкости объектива как малую, этот метод создает срезы фокусировки в различных точках объекта. Если срезы фокусировки сформированы так, что глубина резкости немного перекрывается, их можно объединить в цифровом виде для создания изображения с непрерывной глубиной резкости по объекту.

Итак, зачем перемещать большую тяжелую камеру и объектив, а не относительно небольшой и легкий интересующий объект? Что ж, объект вполне мог быть живым, скажем, насекомым. Перемещение живого объекта, когда вы пытаетесь удержать его, может не сработать. Кроме того, мы пытаемся сохранить постоянное освещение от одного кадра к другому, поэтому перемещение объекта означало бы перемещение всего освещения, чтобы избежать движения тени.

Лучше всего переместить камеру и объектив.

Шаг 2: Основные конструктивные особенности My Focus Rail

Разработанная мною направляющая фокусировки несет камеру и объектив на прочной механической линейной направляющей с приводом от двигателя. Камеру можно легко прикрепить и снять с помощью быстросъемного крепления «ласточкин хвост».

Механическая направляющая приводится в движение с помощью шагового двигателя компьютерного контроллера и может обеспечивать линейное разрешение приблизительно 5 мкм, что, по моему мнению, более чем достаточно для большинства сценариев.

Управление рельсом достигается с помощью простого в использовании пользовательского интерфейса на базе ПК / Windows или графического интерфейса пользователя.

Управление положением рельса также может осуществляться вручную с помощью поворотного регулятора с программируемым разрешением, расположенного на плате управления двигателем (хотя его можно расположить где угодно, например, как ручное управление).

Микропрограмму приложения, работающую на микропроцессоре платы управления, можно повторно прошить через USB, что снижает потребность в специальном программаторе.

Шаг 3: Focus Rail в действии

Прежде чем вдаваться в детали конструкции и сборки, давайте посмотрим на направляющую фокуса в действии. Я снял серию видеороликов, в которых подробно описываются различные аспекты дизайна - они могут освещать некоторые аспекты не по порядку.

Шаг 4: Focus Rail - первый тестовый снимок, который я сделал с рельса

На этом этапе я подумал, что поделюсь простым изображением, полученным с помощью направляющей фокусировки. По сути, это был первый тестовый снимок, который я сделал после того, как рельс был запущен. Я просто схватил в саду маленький цветок и прижал его к проволоке, чтобы поставить перед объективом.

Составное изображение цветка состояло из 39 отдельных изображений, 10 шагов на срез из 400 шагов. Несколько изображений были отброшены перед укладкой.

Я приложил три изображения.

• Финальный снимок с суммированием фокуса от Helicon Focus
• Изображение наверху стека - на форуме
• Изображение внизу стопки - фон

Шаг 5: Детали платы управления и пошаговое руководство

В этом разделе я представляю видео с подробным описанием компонентов платы управления двигателем и техники сборки.

Шаг 6: Ручное пошаговое управление с панели управления

В этом разделе я предварительно настроил еще одно короткое видео с подробным описанием операции ручного управления.

Шаг 7: Принципиальная схема платы управления

На изображении показана схема платы управления. Мы видим, что при использовании мощного микроконтроллера PIC схема относительно проста.

Вот ссылка на схему с высоким разрешением:

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

Шаг 8. Программное обеспечение пользовательского интерфейса на базе ПК или графический интерфейс

В этом разделе я снова использую видео, чтобы продемонстрировать программное обеспечение для управления приложениями на ПК, которое часто называют графическим интерфейсом пользователя (GUI).

Шаг 9: Принцип и работа загрузчика

Хотя это никак не связано с работой шины focus, загрузчик является важной частью проекта.

Повторюсь - что такое загрузчик?

Назначение загрузчика - позволить пользователю перепрограммировать или перепрограммировать основной код приложения (в данном случае приложение Focus Rail) без необходимости использования специального специализированного программиста PIC. Если бы я распространял предварительно запрограммированные микропроцессоры PIC и мне нужно было выпустить обновление прошивки, загрузчик позволяет пользователю перепрограммировать новую прошивку без необходимости покупать программатор PIC или возвращать PIC мне для перепрошивки.

Загрузчик - это просто программа, работающая на компьютере. В этом случае загрузчик работает на микроконтроллере PIC, и я называю это прошивкой. Загрузчик может быть расположен где угодно в программной памяти, но мне удобнее размещать его прямо в начале программной памяти на первой странице размером 0x1000 байт.

Когда микропроцессор включается или сбрасывается, он начинает выполнение программы с вектора сброса. Для микропроцессора PIC вектор сброса расположен в 0x0 и обычно (без загрузчика) это либо начало кода приложения, либо переход к началу, в зависимости от того, как код размещается компилятором.

При наличии загрузчика после включения или сброса выполняется именно код загрузчика, а фактическое приложение располагается выше в памяти (называется перемещенным) от 0x1000 и выше. Первым делом загрузчик проверяет состояние аппаратной кнопки загрузчика. Если эта кнопка не нажата, загрузчик автоматически передает управление программой основному коду, в данном случае приложению Focus Rail. С точки зрения пользователей это не вызывает никаких затруднений, и код приложения выглядит так, как ожидалось.

Однако, если аппаратная кнопка загрузчика нажата во время включения или сброса, загрузчик попытается установить связь с главным компьютером в нашем случае через последовательный радиоинтерфейс. Приложение загрузчика ПК обнаружит прошивку PIC и установит связь с ней, и теперь мы готовы начать процедуру перепрошивки.

Процедура проста и проводится следующим образом:

Кнопка фокусировки maunal нажата, когда оборудование включено или перезагружено

Приложение ПК обнаруживает загрузчик PIC, и в зеленой строке состояния отображается сообщение «100% плюс обнаружен PIC»

Пользователь выбирает «Открыть шестнадцатеричный файл» и с помощью средства выбора файлов переходит к новому шестнадцатеричному файлу прошивки

Теперь пользователь выбирает «Program / Verify», и начинается процесс перепрошивки. Сначала новая прошивка загружается загрузчиком PIC, а затем считывается и проверяется. О прогрессе на всех этапах сообщает зеленый индикатор выполнения

После завершения программы и проверки пользователь нажимает кнопку «Сбросить устройство» (кнопка загрузчика не нажата), и начинается выполнение новой прошивки

Шаг 10: Обзор микроконтроллера PIC18F2550

В отношении PIC18F2550 слишком много подробностей, чтобы вдаваться в подробности. Прилагается техническая спецификация верхнего уровня. Если вас это интересует, всю таблицу можно загрузить с веб-сайта MicroChip или просто погуглить устройство.

Шаг 11: Драйвер шагового двигателя AD4988

AD4988 - фантастический модуль, идеально подходящий для управления любым четырехпроводным биполярным шаговым двигателем до 1,5 А.

Характеристики: Низкий RDS (Вкл.) Выход Автоматическое обнаружение / выбор режима спада тока Смешивание с режимами медленного спада тока Синхронное выпрямление для низкого рассеивания мощности Внутреннее UVLO Защита от перегрузки по току Питание логики, совместимое с 3,3 В и 5 В Схема теплового отключенияЗащита от замыкания на землюЗащита от короткого замыкания нагрузки Дополнительные модели ступени пять: полная, 1/2, 1/4, 1/8 и 1/16

Шаг 12: Сборка механической направляющей

Этот рельс был куплен на eBay по отличной цене. Он очень прочный, хорошо сделанный и укомплектован шаговым двигателем.

Шаг 13: Резюме проекта

Мне очень понравилось разрабатывать и строить этот проект, и в итоге я получил кое-что, что действительно могу использовать для макросъемки.

Я стараюсь создавать только те вещи, которые имеют практическое значение и которые я буду использовать лично. Я более чем счастлив поделиться гораздо большим количеством деталей конструкции, чем описано в этой статье, включая запрограммированные протестированные контроллеры PIC, если вы заинтересованы в создании для себя макрофокусной шины. Просто оставьте мне комментарий или личное сообщение, и я свяжусь с вами. Большое спасибо за чтение, надеюсь, вам понравилось! С уважением, Дэйв