Волоконно-оптический датчик !: 8 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

В подводной фотографии очень важен свет, часто небольших вспышек на мыльных камерах недостаточно. На глубине цвета могут выглядеть размытыми и синими, для решения этой проблемы обычно используются стробоскопы вне камеры. Эти мощные источники света могут быть очень дорогими, и на их привыкание потребуется время. Несмотря на то, что они имеют широкий угол обзора (100–110 градусов и более), свет излучается с одной стороны и часто может вызывать резкие тени. Когда я больше увлекался подводной фотографией, у меня был один стробоскоп, но я хотел попробовать другие методы освещения для макросъемки, но чувствовал себя ограниченным.

Мне пришла в голову идея использовать оптоволоконный кабель в качестве гибкого способа фокусировки и перенаправления света от одного стробоскопа и разделения света на два источника света. Все, что мне нужно было выяснить, как расположить оптоволоконные кабели напротив моего стробоскопа и создать устройство для его крепления к стробоскопу.

Мне удалось купить довольно недорогие расходные материалы в Интернете и в хозяйственном магазине, чтобы создать способ перенаправить и сфокусировать свет, исходящий от моего единственного стробоскопа. В результате появилась возможность разделять свет от одного стробоскопа на два разных направления, обеспечивая равномерный световой охват, аналогичный двум стробоскопам. Устройство также позволило использовать некоторые творческие варианты освещения, такие как фотосъемка с фокусировкой на свету. Родился волоконно-оптический сопло!

Проект предполагает, что у вас уже будет подводная камера с корпусом и стробоскопом. Мой тип строба - INON D2000. Размеры и расположение нескольких компонентов могут меняться в зависимости от марки / модели используемого стробоскопа.

Первоначально я сделал небольшую запись на форуме подводной фотографии (май 2010 г.), но подумал, что сделаю здесь шаг за шагом.

Шаг 1. Расходные материалы и инструменты

Я разбил инструкции на несколько этапов и подумал, что лучше начать с раздела расходных материалов и инструментов. Пожалуйста, посмотрите и обратитесь к 2 фотографиям и развернутой диаграмме, чтобы понять, как все сочетается друг с другом. Мы должны думать о сборке как о двух основных частях:

1. Основной корпус блока, состоящий из редуктора ливневой воды из ПВХ, торцевых заглушек, труб и т. Д. Практически все необходимое для удержания блока вместе и удержания волокон в точках вспышки стробоскопа.

2. Волоконно-оптический узел, состоящий из самих волокон и рычагов локальных линий, которые прикрепляются к корпусу основного блока путем ввинчивания в муфты охватывающая / охватывающая.

Принадлежности и инструменты для корпуса основного блока

РЕДУКТОР ШТОРМОВОЙ ВОДЫ ПВХ (от 100 мм до 90 мм), который подходит для моего стробоскопа

Две торцевые заглушки из ПВХ, которые подходят для редуктора, я использовал две торцевые заглушки в основном для большей устойчивости в сочетании с внутренним слоем из толстого пластика

2 ИРРИГАЦИОННЫХ ТРУБКИ / ТРУБКИ (15 x 150 мм или приблизительно 6 дюймов изначально; я немного обрезал их, чтобы они не касались стробоскопа) + 2x ЖЕНСКИЕ / ЖЕНСКИЕ МУФТЫ для ирригационных труб (* они также идеально подходят к месту линейные рычаги и имели точный размер резьбы; обратите внимание, что loc-line имеет 2 типа резьбы, включая стандарт США, который, кажется, более доступный тип здесь, в Австралии, для нужд оборудования / ирригации, и резьба в британском / британском стиле)

Небольшой кусок поролона толщиной 5 мм. Я использовал СЛОЙ ПЕНЫ между двумя торцевыми крышками, чтобы уменьшить свет от стробоскопа, выходящего из отверстий для труб

4 пластиковых ЗАЖИМА ДЛЯ ШЛАНГОВ в качестве дополнительной опоры для труб, они в основном использовались по обе стороны от торцевых заглушек ливневой канализации, чтобы обеспечить некоторую устойчивость, чтобы трубы не легко вытаскивались. В конце концов, в этом не было необходимости, поскольку устройство было довольно прочным с небольшим количеством клея. Опять же, я не стал использовать эпоксидную смолу, так как хотел, чтобы устройство было исправным на случай, если в дальнейшем возникнут какие-либо проблемы. Я потратил некоторое время и усилия на этапы планирования и, возможно, перепроектировал сборку и устройство, чтобы они были достаточно надежными и обеспечивали их работоспособность

ТЕРМОУСАДОЧНАЯ ТРУБКА 10 мм (в основном только для того, чтобы заключить оптоволокно, удерживать их вместе и помочь вставить их в рычаги loc-line)

ХИРУРГИЧЕСКАЯ ТРУБКА для одного конца оптоволоконных кабелей в руках

БУНЖИЙНЫЙ ШНУР для крепления узла / блока к стробоскопу. Хотя прилегание ливневой воды уменьшено, она плотно прилегает и остается на месте, я подумал, что необходимы дополнительные меры предосторожности, так как я не хотел, чтобы она ускользнула или чтобы какое-либо выравнивание сместилось во время использования

Алюминиевый стержень и болт из нержавеющей стали + гайка - используются для фиксации 2х ВНЕШНЯЯ / ВНУТРЕННЯЯ МУФТА, чтобы они не вращались во время манипуляции или позиционирования рычага локомотива

Быстросохнущая (5 минут) 2-х компонентная эпоксидная смола

Пластиковый лист толщиной примерно 3 мм - я собрал его из пластикового контейнера (также подойдет оргстекло или другой толстый пластик). Это использовалось для придания устойчивости ирригационным трубам. Представьте себе трехслойный сэндвич с трубой посередине. На фотографии это называется ПЛАСТИКОВЫЙ РАЗДЕЛИТЕЛЬ, показывающий разобранный блок и его части

Принадлежности и инструменты для сборки оптоволокна

Волоконно-оптический кабель. Для этого проекта я купил 70 футов оптоволоконного кабеля без оболочки диаметром 1,5 мм. Это интернет-магазин, в котором я купил оптоволокно, они продаются пешком, и мне очень помогли обсуждения того, что я хотел сделать:

Кусачки для больших ногтей - для обрезки оптоволоконного кабеля

Ювелирная петля или небольшое увеличительное стекло - для просмотра концов оптоволоконного кабеля

Наждачная бумага с мелким или очень мелким зерном - для полировки концов оптоволоконного кабеля. Я купил наждачную бумагу среднего качества (400) для первого этапа полировки, более тонкую наждачную бумагу для этапа 2 (1200) и очень мелкую наждачную бумагу размером примерно 3 микрона (попробуйте оптоволоконные материалы) для заключительного этапа полировки

Комплект рычагов Loc-line - Loc-line производит широкий ассортимент конструкций, в основном, для промышленного, строительного, автомобильного или аквариумного применения с водным потоком. Они представляют собой кусочки пластика, которые соединяются в жесткую, но гибкую рукоятку / трубку и могут поставляться в комплекте с резьбовыми концами и фитингами для сопел. Я купил 2 комплекта размером 1/2 дюйма. (https://www.modularhose.com/Loc-Line-12-System/12-kits/50813). Плечи локомотива остаются на месте, куда они направлены, легки по весу и относительно недороги. Мне удалось найти их каталог в Интернете, а также очень подробные размеры продуктов и чертежи в Интернете. Эта функция оказалась очень полезной при расчете максимального количества оптоволоконных кабелей и оптимизации возможной площади поверхности, подверженной воздействию вспышки и источника света

Дополнительные инструменты и принадлежности

• Сверло и сверло
• Корончатая коронка 15 мм
• Файл
• Пильный диск (ножовка)
• 4x кабельные стяжки

По желанию

• Фотокопия лица строба для позиционирования и совмещения
• Маркер краски

Шаг 2: Фитинги корпуса основного блока

Что касается корпуса основного устройства, я купил почти все из предыдущего раздела «Расходные материалы и инструменты» в хозяйственном магазине. Я отнес свой стробоскоп в строительный магазин, чтобы убедиться, что подходящие детали подходят. Помимо странного внешнего вида, было несколько вариантов на выбор. Подгонка не обязательно должна быть идеальной, если ваш стробоскоп другого размера / формы, поскольку вы всегда можете добавить немного поролона позже для идеальной подгонки.

Шаг 3: сверление и центровка корпуса основного блока

Я использовал ксерокопию стробоскопа, чтобы оценить, где следует разместить ирригационные трубы, стараясь быть как можно ближе к каждой точке воспламенения. Я вырезал фотокопированную бумагу для стробоскопов и просверлил небольшие отверстия для выравнивания / направляющих в 2 торцевых крышках, чтобы убедиться, что они совпадают. Пожалуйста, обратитесь к развернутой диаграмме в разделе «Расходные материалы и инструменты», чтобы увидеть, как все сочетается друг с другом.

Редуктор имел немного больший диаметр, поэтому для пластикового слоя внутри корпуса основного блока я просверлил небольшие отверстия, используя торцевые крышки из ПВХ в качестве направляющих. После того, как установочные отверстия были сделаны, я смог использовать 15-миллиметровый пробоотборник, чтобы проделать отверстия большего размера. При сверлении пластмассы следует проявлять осторожность, чтобы небольшая заминка не повредила пластмассу. Чтобы сгладить края и очистить отверстия, я впоследствии использовал напильник.

Просверлив отверстия для ирригационных труб в торцевых заглушках, я соединил 2 заглушки и переходник из ПВХ, чтобы оценить, сколько нужно отрезать конец каждой трубы (с муфтой «мама: мама», прикрепленной к концу трубы. трубка). См. Фото 1, 2 и 3 выше. Я отрезал концы ножовкой и сгладил края напильником.

Затем я начал слой за слоем строить корпус основного блока, начиная с:

Ирригационные трубы и охватывающие муфты вставлены в первую (внешнюю) торцевую крышку

К ирригационным трубам были прикреплены хомуты для шлангов, которые эффективно удерживали трубы на месте с торцевой крышкой (фото 4)

• Затем я добавил слой пены, который использовался для блокировки любого паразитного света от стробоскопа, не направленного в оросительные трубы и оптоволокно (фото 5).
• Вторая заглушка была добавлена и уложена поверх первой. Они легко соединяются друг с другом при небольшом давлении (фото 6).
• Второй комплект хомутов был прикреплен к оросительным трубам (фото 7).
• Затем 2 заглушки и трубы были вставлены в редуктор ливневой воды из ПВХ (фото 8). На этой фотографии также показан край редуктора, на котором будет опираться пластиковая перегородка. Обратите внимание, что я измерил и отрезал оросительные трубы, чтобы убедиться, что они не касаются стробоскопа.
• Затем пластиковый лист (пластиковая перегородка) был добавлен к редуктору ливневой воды из ПВХ (фото 9). Это один слой, который я приклеил, используя двухкомпонентную эпоксидную смолу. Снова были измерены и обрезаны ирригационные трубы, чтобы они не касались стробоскопа при установке корпуса основного блока. Ирригационные трубы выступали за пластиковый лист примерно на 5-6 мм (фото 10). Добавление пластикового листа помогло стабилизировать трубы при движении из стороны в сторону в дополнение к двум другим слоям торцевых заглушек.
• Наконец, я измерил и отрезал 2 плоских куска АЛЮМИНИЕВОГО ПЛИТА. Это было просверлено и скреплено болтом + гайкой из нержавеющей стали. Я разместил их по обе стороны от черных концов муфты «мама / мама», которые выступают из торцевых заглушек из ПВХ (фото 11). Во время моего первоначального использования я обнаружил, что при установке рычагов происходит некоторый поворот / вращение труб. Чтобы этого не происходило, я использовал алюминиевый стержень, чтобы надежно соединить каждую трубу с другой.

Я собрал все вместе и несколько раз разобрал, чтобы убедиться, что все подходит и выровнено так, как было необходимо, прежде чем установить хомуты на место и склеить их. Я использовал эпоксидную смолу только в нескольких ключевых моментах, так как я хотел, чтобы это устройство было исправным, если когда-либо возникнет необходимость вносить изменения, а не склеивать все это и приходиться долбить или ломать его, просто чтобы что-то изменить или сделать одну небольшую регулировку.

Шаг 4: Резка и полировка оптоволоконного кабеля

Резка:

Чтобы разрезать оптоволоконный кабель, я использовал большой кусачок для ногтей, чтобы разрезать оптоволоконный кабель на куски. Я ненадолго попробовал разрезать его ножом для резки бумаги или кусачком для проволоки, но ни один из них не смог сделать прямой разрез. Следует проявлять осторожность при обрезке концов оптоволокна, чтобы попытаться сделать их как можно более прямыми, это помогает не только для последующей полировки, но также обеспечивает попадание источника света на ровную и оптимальную площадь поверхности, для большинства я бы также рекомендовал защитные очки. этих шагов, поскольку летающий оптоволоконный пластик может представлять опасность.

Первоначально я разрезал оптоволоконный кабель на 40 частей примерно по 20 дюймов, это позволило использовать 20 жил для каждого плеча. С комбинацией комплекта рычага Loc-line и основного блока для удержания трубок на месте над точками воспламенения на стробоскопе, я почувствовал, что 20 дюймов дают некоторый запас / гибкость, если это необходимо для процесса полировки (всего примерно 13 дюймов + 5-6 дюймов для оросительной трубы + 1 дюйм запасной). В то время как я измерил общую длину, необходимую с проводом в первую очередь (вниз через плечо Loc-line до строба), я все еще был немного не уверен, поэтому решил быть осторожным и сделал их немного длиннее, чем нужно. Я закончил тем, что позже немного подрезал и отполировал эти концы, но лучше перестраховаться, чем потом сожалеть.

Полировка:

В итоге я использовал наждачную бумагу трех разных размеров (* или сортов). После того, как оптоволоконные кабели были обрезаны, их необходимо отполировать, поскольку на них могли образоваться сколы, зазубрины или заусенцы. Чтобы передать свет наиболее эффективным способом, необходимо выровнять поверхность конца кабеля. Для каждого кабеля я отполировал оба конца и осматривал их после каждого шага с помощью различной наждачной бумаги. Каждый раз, когда я полировал конец оптоволоконного кабеля, я делал это по схеме «восьмерка», стараясь удерживать конец ровно и перпендикулярно абразивной бумаге. Я читал, что ровность поверхности важна для захвата и передачи света по кабелю. По моим оценкам, я проделал узор восьмерки 15-20 раз взад и вперед. Через несколько кабелей вы действительно могли почувствовать, когда неровности исчезли, а с помощью ювелирной петли или небольшого увеличительного стекла можно увидеть конец кабеля для получения желаемого эффекта. Делайте все, что в ваших силах, любой способ, которым я мог помочь повысить эффективность светопропускания, на мой взгляд, стоил того, чтобы сделать это хорошо.

Шаг 5: Сборка волоконно-оптического кабеля

Для каждого плеча loc-line имеется 20 жил оптоволоконных кабелей диаметром 1,5 мм. После того, как кабели обрезаны и отполированы, мы готовы к сборке волоконной оптики и каждого локомотива.

• Поместите один конец полированного кабеля внутрь хирургической трубки (фото 1). Я хотел, чтобы хотя бы один конец был достаточно устойчивым, и решил, что конец, расположенный над точкой воспламенения, будет самым простым и лучшим концом. Один момент, которого я не ожидал, заключался в том, что при размещении плеч локализационных линий оптоволоконные кабели имеют тенденцию скользить и скользить, что может сделать некоторые пряди немного длиннее (из-за кривизны).
• Вставьте оптоволоконные кабели в термоусадочную трубку и добавьте 2 кабельных стяжки, чтобы они оставались на месте (фото 2 и 3). Термоусадка в основном используется для того, чтобы оптоволоконные кабели оставались изолированными, а также для обеспечения некоторого кожуха, в который они вставлялись в рычаги локального троса.
• Вставьте оптоволоконные кабели в термоусадочную оболочку в каждый рычаг локализационной линии так, чтобы кабели достигли конца патрубка (фото 4).
• Убедитесь, что кабели в хирургической трубке расположены заподлицо и на одном конце (фото 5). Мы хотим, чтобы свет равномерно попадал на концы кабеля.

Шаг 6: Сборка агрегата

Теперь мы готовы собрать устройство вместе.

• Вставьте конец хирургической трубки оптоволоконного узла в ирригационные трубки на корпусе основного блока (фото 1).
• Прикрутите и затяните рычаг локализационной линии сверху в муфте «мама / мама» (фото 2).
• Полюбуйтесь этой безумно выглядящей штуковиной, которую вы только что собрали (фото 3)!

Шаг 7. Тестирование, варианты использования и подготовка перед погружением

В этом разделе я подробно расскажу о нескольких ключевых моментах удобства использования, которые очень важны для правильного использования волоконно-оптического датчика.

После завершения сборки необходимо тщательно совместить оросительные трубы с волоконной оптикой и вспышками на стробоскопе. Если совмещение неточное, может быть неравномерное распределение света, проходящего от двух рычагов. Для своего устройства я использовал маркер краски, чтобы добавить метки выравнивания, чтобы использовать уже существующие точки на конкретном используемом типе строба. Пожалуйста, обратите внимание на стрелку, указывающую на фиксированную точку на стробоскопе, и серебряную линию на блоке волоконной трубки на фото 1. Я бы посоветовал попрактиковаться с волоконной трубкой перед тем, как брать ее под воду. Научитесь пользоваться им, целиться и регулировать руки. В качестве примера я включил фотографию, на которой угол сопла не был выровнен должным образом (фото 2).

В идеале со временем и практикой вы сможете использовать оптоволоконный датчик для широкоугольного, макро и творческого освещения. На фотографиях 3 и 4 показано, как я бы снимал широкоугольный снимок обеими руками. Фото 5 - это получившееся изображение. Это показывает, как устройство может имитировать ровные условия освещения, для которых обычно требуется 2 вспышки.

Я также включил пример использования одной руки (снут) (фото 6) и полученное изображение (фото 7). Моей целью было дать этому объекту легкий поцелуй света сверху. Вариант использования одиночных соплей может быть использован путем заднего освещения небольшого объекта, такого как морская собачка или голожаберник. При использовании макрообъективов с меньшим полем обзора руки можно легко перенаправить для освещения объекта с различных углов / положений.

Перед первым погружением я замочил всю установку в ведре с водой. Я хотел удалить любые остатки клея с помощью первоначального замачивания, чтобы большая часть растворимых соединений исчезла до того, как взять его под воду и при непосредственном контакте с моим стробоскопом. Я думал, что этот дополнительный шаг может защитить мой стробоскоп и волокна, вместо того, чтобы думать позже, что это можно было предотвратить. Я также добавил отрезок эластичного шнура вокруг устройства, чтобы растянуть его вокруг задней части стробоскопа. Хотя установка на стробоскоп была прочной, я подумал, что следует принять дополнительные меры предосторожности, чтобы не допустить его улетания в случае смещения устройства.

Шаг 8: соображения на будущее

Хотя прибор может показаться немного громоздким, он подходит для использования под водой, и мне нравится использовать его для творческих методов освещения.

Я предлагаю вам, что если бы я внес изменения в версию 2.0, я бы попытался уменьшить размер основного блока до чего-то более упорядоченного. Возможно, это диск, обработанный на станке с ЧПУ, или диск, напечатанный на 3D-принтере, который прикручен к креплению диффузора. Это будет при условии, что общий вес всей сборки будет достаточно низким для размещения фитингов. Возможно, у вас будет возможность изучить другие варианты и поделиться ими здесь.

Наконец, спасибо за то, что позволили мне поделиться с вами своими волокнистыми соплями!

Финалист конкурса оптики