Macro Focus Rail อัตโนมัติ: 13 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

สวัสดีชุมชน

ฉันต้องการนำเสนอการออกแบบของฉันสำหรับรางโฟกัสมาโครอัตโนมัติ ตกลงดังนั้นคำถามแรกว่ามารคือรางโฟกัสและใช้ทำอะไร ? มาโครหรือการถ่ายภาพระยะใกล้เป็นศิลปะการถ่ายภาพที่มีขนาดเล็กมาก สามารถทำได้ด้วยกำลังขยายหรืออัตราส่วนต่างๆ ตัวอย่างเช่น อัตราส่วนการถ่ายภาพ 1:1 หมายความว่าวัตถุที่ถ่ายภาพถูกฉายลงบนเซ็นเซอร์กล้องที่ขนาดเท่าจริง อัตราส่วนการถ่ายภาพ 2:1 หมายความว่าวัตถุจะถูกฉายในขนาดชีวิตสองเท่าบนเซ็นเซอร์ และอื่นๆ …

สิ่งประดิษฐ์ทั่วไปของการถ่ายภาพมาโครคือระยะชัดลึกที่ตื้นมาก ไม่ว่าจะใช้เลนส์มาโครเฉพาะ ถ่ายเลนส์มาตรฐานแล้วกลับด้าน หรือใช้เครื่องเป่าลมโดยทั่วไป ระยะชัดจะตื้น จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ นี่เป็นปัญหาที่สร้างสรรค์เกี่ยวกับการถ่ายภาพมาโคร อย่างไรก็ตาม ขณะนี้คุณสามารถสร้างภาพมาโครที่มีระยะชัดลึกได้มากเท่าที่คุณต้องการด้วยกระบวนการที่เรียกว่าการซ้อนโฟกัส

การซ้อนโฟกัสเกี่ยวข้องกับการถ่ายภาพเป็นชุดหรือ "ซ้อน" ที่จุดโฟกัสที่ต่างกันจากจุดวัตถุที่ใกล้ที่สุดไปยังจุดวัตถุที่อยู่ไกลที่สุด จากนั้นกองรูปภาพจะถูกรวมเข้าด้วยกันทางดิจิทัลเพื่อสร้างภาพเดียวที่มีระยะชัดลึกที่ลึกกว่ามาก นี่เป็นเรื่องที่ยอดเยี่ยมจากมุมมองที่สร้างสรรค์ เนื่องจากช่างภาพสามารถเลือกได้ว่าต้องการให้ภาพปรากฏอย่างไร และควรอยู่ในโฟกัสมากน้อยเพียงใดเพื่อให้ได้ผลลัพธ์สูงสุด การซ้อนสามารถทำได้หลายวิธี - สามารถใช้ Photoshop เพื่อสแต็กหรือซอฟต์แวร์เฉพาะเช่น Helicon Focus

ขั้นตอนที่ 1: หลักการรางโฟกัสและเกณฑ์การออกแบบ

หลักการที่อยู่เบื้องหลังรางโฟกัสนั้นค่อนข้างตรงไปตรงมา เรานำกล้องและเลนส์ของเรามาติดตั้งบนรางเชิงเส้นที่มีความละเอียดสูง ซึ่งช่วยให้ชุดกล้อง/เลนส์เคลื่อนเข้าใกล้หรือห่างจากวัตถุมากขึ้น ดังนั้น การใช้เทคนิคนี้ เราจะไม่สัมผัสเลนส์กล้อง ยกเว้นแต่อาจจะเพื่อให้ได้โฟกัสในโฟร์กราวด์เริ่มต้น แต่กำลังเคลื่อนกล้องและเลนส์โดยสัมพันธ์กับตัวแบบ หากเราพิจารณาว่าระยะชัดลึกของเลนส์ตื้น เทคนิคนี้จะสร้างชิ้นโฟกัสที่จุดต่างๆ ผ่านตัวแบบ หากส่วนโฟกัสถูกสร้างขึ้นโดยที่ระยะชัดลึกจะเหลื่อมกันเล็กน้อย ก็สามารถรวมเข้าด้วยกันทางดิจิทัลเพื่อสร้างภาพที่มีระยะชัดลึกของโฟกัสต่อเนื่องทั่วทั้งวัตถุ

โอเค เหตุใดจึงต้องย้ายกล้องขนาดใหญ่และเลนส์ที่มีน้ำหนักมาก และไม่ใช่ตัวแบบที่ค่อนข้างเล็กและเบาที่น่าสนใจ ตัวแบบอาจจะยังมีชีวิตอยู่ก็ได้ แมลงพูด การย้ายเรื่องที่มีชีวิตเมื่อคุณพยายามจะรักษามันไว้อาจไม่ได้ผลดีนัก นอกจากนี้ เรากำลังพยายามรักษาแสงที่สม่ำเสมอจากภาพหนึ่งไปยังอีกภาพหนึ่ง ดังนั้นการย้ายตัวแบบจึงหมายถึงการย้ายแสงทั้งหมดด้วยเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้เงาเคลื่อนที่

การย้ายกล้องและเลนส์เป็นวิธีที่ดีที่สุด

ขั้นตอนที่ 2: คุณสมบัติการออกแบบหลักของ Focus Rail ของฉัน

รางโฟกัสที่ฉันออกแบบไว้ถือกล้องและเลนส์ไว้บนรางเชิงเส้นแบบกลไกที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ที่แข็งแรง สามารถติดและถอดกล้องได้อย่างง่ายดายโดยใช้เมาท์หางนกพิราบแบบปลดเร็ว

รางกลไกขับเคลื่อนเข้าและออกโดยใช้มอเตอร์ควบคุมของคอมพิวเตอร์ และสามารถให้ความละเอียดเชิงเส้นประมาณ 5um ซึ่งโดยส่วนตัวแล้วฉันคิดว่าเพียงพอในสถานการณ์ส่วนใหญ่

การควบคุมรางทำได้โดยใช้อินเทอร์เฟซผู้ใช้หรือ GUI บน PC/Windows ที่ใช้งานง่าย

การควบคุมตำแหน่งของรางสามารถทำได้ด้วยตนเองโดยใช้ตัวควบคุมแบบโรตารี่ที่มีความละเอียดที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งอยู่บนแผงควบคุมมอเตอร์

เฟิร์มแวร์แอปพลิเคชันที่ทำงานบนไมโครโปรเซสเซอร์ของบอร์ดควบคุมสามารถแฟลชอีกครั้งผ่าน USB เพื่อลดความจำเป็นในการใช้โปรแกรมเมอร์เฉพาะ

ขั้นตอนที่ 3: Focus Rail ในการดำเนินการ

ก่อนลงรายละเอียดการก่อสร้างและการสร้าง ให้เราดูการทำงานของรางโฟกัสก่อน ฉันได้ถ่ายวิดีโอชุดหนึ่งซึ่งมีรายละเอียดด้านต่างๆ ของการออกแบบ - อาจครอบคลุมบางแง่มุมที่ไม่เป็นระเบียบ

ขั้นตอนที่ 4: Focus Rail - ช็อตทดสอบแรกที่ฉันได้รับจาก Rail

ในขั้นตอนนี้ ฉันคิดว่าฉันจะแชร์ภาพง่ายๆ ที่ได้รับโดยใช้รางโฟกัส นี่เป็นช็อตทดสอบครั้งแรกที่ฉันถ่ายเมื่อรางเริ่มทำงาน ฉันเพียงแค่หยิบดอกไม้เล็กๆ จากสวนมาเสียบไว้บนลวด เพื่อรองรับดอกไม้หน้าเลนส์

ภาพดอกไม้ประกอบประกอบด้วยรูปภาพ 39 รูปแยกกัน 10 ขั้นตอนต่อชิ้นใน 400 ขั้นตอน ภาพสองสามภาพถูกละทิ้งก่อนการซ้อน

ฉันได้แนบสามภาพ

• เอาต์พุตช็อตซ้อนโฟกัสสุดท้ายจาก Helicon Focus
• รูปภาพที่อยู่ด้านบนของสแต็ก - forground
• รูปภาพที่ด้านล่างของสแต็ก - พื้นหลัง

ขั้นตอนที่ 5: รายละเอียดคณะกรรมการควบคุมและเดินผ่าน

ในส่วนนี้ ผมขอนำเสนอวิดีโอที่มีรายละเอียดเกี่ยวกับชิ้นส่วนของแผงควบคุมมอเตอร์และเทคนิคการก่อสร้าง

ขั้นตอนที่ 6: การควบคุมขั้นตอนด้วยตนเองของแผงควบคุม

ในส่วนนี้ ฉันตั้งค่าวิดีโอสั้นๆ ไว้ล่วงหน้าอีกรายการหนึ่งซึ่งมีรายละเอียดเกี่ยวกับการควบคุมด้วยตนเอง

ขั้นตอนที่ 7: แผนผังแผนผังของแผงควบคุม

รูปภาพที่นี่แสดงแผนผังของแผงควบคุมควบคุม เราจะเห็นได้ว่าการใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC อันทรงพลัง แผนผังนั้นค่อนข้างง่าย

นี่คือลิงค์ไปยังแผนผังความละเอียดสูง:

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

ขั้นตอนที่ 8: ซอฟต์แวร์อินเทอร์เฟซผู้ใช้บนพีซีหรือ GUI

ในส่วนนี้ ฉันใช้วิดีโออีกครั้งเพื่อสาธิตซอฟต์แวร์ควบคุมแอปพลิเคชันที่ทำงานบนพีซี ซึ่งมักเรียกว่า GUI (ส่วนต่อประสานกราฟิกกับผู้ใช้)

ขั้นตอนที่ 9: หลักการและการทำงานของ Bootloader

แม้ว่าจะไม่เกี่ยวข้องกับการทำงานของรางโฟกัส แต่อย่างใด แต่โปรแกรมโหลดบูตก็เป็นส่วนสำคัญของโครงการ

เพื่อย้ำ - bootloader คืออะไร?

จุดประสงค์ของโปรแกรมโหลดบูตคือการอนุญาตให้ผู้ใช้ตั้งโปรแกรมใหม่หรือรีเฟรชรหัสแอปพลิเคชันหลัก (ในกรณีนี้คือแอปพลิเคชัน Focus Rail) โดยไม่ต้องใช้โปรแกรมเมอร์ PIC เฉพาะ หากฉันต้องแจกจ่ายไมโครโปรเซสเซอร์ PIC ที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้าและจำเป็นต้องออกการอัปเดตเฟิร์มแวร์ ตัวโหลดบูตจะอนุญาตให้ผู้ใช้รีเฟรชเฟิร์มแวร์ใหม่โดยไม่ต้องซื้อโปรแกรมเมอร์ PIC หรือส่งคืน PIC ให้ฉันเพื่อทำการรีแฟลช

bootloader เป็นเพียงชิ้นส่วนของซอฟต์แวร์ที่ทำงานบนคอมพิวเตอร์ ในกรณีนี้ bootloader ทำงานบนไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC และฉันเรียกสิ่งนี้ว่าเฟิร์มแวร์ bootloader อาจอยู่ที่ใดก็ได้ในหน่วยความจำของโปรแกรม แต่ฉันพบว่าสะดวกกว่าในการค้นหาเมื่อเริ่มต้นหน่วยความจำโปรแกรมภายในหน้า 0x1000 ไบต์แรก

เมื่อไมโครโปรเซสเซอร์ถูกเปิดใช้งานหรือรีเซ็ต ไมโครโปรเซสเซอร์จะเริ่มการทำงานของโปรแกรมจากเวกเตอร์รีเซ็ต สำหรับไมโครโปรเซสเซอร์ PIC เวกเตอร์การรีเซ็ตจะอยู่ที่ 0x0 และโดยปกติ (ไม่มี bootloader) นี่อาจเป็นจุดเริ่มต้นของรหัสแอปพลิเคชันหรือการข้ามไปยังจุดเริ่มต้นขึ้นอยู่กับว่าคอมไพเลอร์ตั้งอยู่อย่างไร

เมื่อมี bootloader ปรากฏขึ้นหลังจากเปิดเครื่องหรือรีเซ็ต จะเป็นรหัส bootloader ที่ดำเนินการและแอปพลิเคชันจริงจะอยู่ที่สูงกว่าในหน่วยความจำ (เรียกว่า relocated) ตั้งแต่ 0x1000 ขึ้นไป สิ่งแรกที่ bootloader ทำคือตรวจสอบสถานะของปุ่มฮาร์ดแวร์ bootloader หากไม่ได้กดปุ่มนี้ โปรแกรมโหลดบูตจะโอนการควบคุมโปรแกรมไปยังรหัสหลักโดยอัตโนมัติ ในกรณีนี้คือแอปพลิเคชัน Focus Rail จากมุมมองของผู้ใช้ การดำเนินการนี้เป็นไปอย่างราบรื่นและโค้ดแอปพลิเคชันดูเหมือนจะทำงานตามที่คาดไว้

อย่างไรก็ตาม หากมีการกดปุ่มฮาร์ดแวร์ bootloader ระหว่างเปิดเครื่องหรือรีเซ็ต bootloader จะพยายามสร้างการสื่อสารกับโฮสต์พีซีในกรณีของเราผ่านอินเทอร์เฟซวิทยุแบบอนุกรม แอปพลิเคชั่น PC bootloader จะตรวจจับและสื่อสารกับเฟิร์มแวร์ PIC และเราพร้อมที่จะเริ่มขั้นตอนการรีแฟลช

ขั้นตอนตรงไปตรงมาและดำเนินการดังนี้:

ปุ่มโฟกัส maunal ถูกกดในขณะที่เปิดเครื่องหรือรีเซ็ตฮาร์ดแวร์

แอปพลิเคชันพีซีตรวจพบ PIC bootloader และแถบสถานะสีเขียวแสดงข้อความที่ตรวจพบ 100% บวกกับ PIC

ผู้ใช้เลือก 'เปิดไฟล์ Hex' และใช้ตัวเลือกไฟล์เพื่อไปยังไฟล์เฟิร์มแวร์ HEX ใหม่

ผู้ใช้เลือก 'Program/Verify' แล้วกระบวนการกระพริบจะเริ่มขึ้น ขั้นแรก เฟิร์มแวร์ใหม่จะแฟลชโดย PIC bootloader จากนั้นอ่านและยืนยันอีกครั้ง ความคืบหน้าจะถูกรายงานโดยแถบความคืบหน้าสีเขียวในทุกขั้นตอน

เมื่อโปรแกรมและการตรวจสอบเสร็จสิ้น ผู้ใช้กดปุ่ม 'รีเซ็ตอุปกรณ์' (ไม่ได้กดปุ่ม bootloader) และเฟิร์มแวร์ใหม่จะเริ่มดำเนินการ

ขั้นตอนที่ 10: ภาพรวมไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC18F2550

มีรายละเอียดมากเกินไปเกี่ยวกับ PIC18F2550 สิ่งที่แนบมาคือข้อกำหนดระดับบนสุดของแผ่นข้อมูล หากคุณสนใจสามารถดาวน์โหลดแผ่นข้อมูลทั้งหมดได้จากเว็บไซต์ MicroChip หรือเพียงแค่ google อุปกรณ์

ขั้นตอนที่ 11: AD4988 ไดร์เวอร์สเต็ปเปอร์มอเตอร์

AD4988 เป็นโมดูลที่ยอดเยี่ยม เหมาะสำหรับการขับสเต็ปเปอร์มอเตอร์แบบไบโพลาร์สี่สายใดๆ ได้ถึง 1.5A

คุณสมบัติ:เอาต์พุต RDS ต่ำ (เปิด) การตรวจจับ/การเลือกโหมดการสลายตัวอัตโนมัติในปัจจุบันผสมกับโหมดการสลายตัวของกระแสไฟช้า การแก้ไขแบบซิงโครนัสสำหรับการกระจายพลังงานต่ำ UVLOCross การป้องกันกระแสไฟที่เข้ากันได้ 3.3 V และ 5 V การจ่ายลอจิกที่เข้ากันได้ วงจรปิดด้วยความร้อนการป้องกันข้อผิดพลาดของกราวด์โหลดการป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร ขั้นตอนที่ห้ารุ่นเสริม: เต็ม, 1/2, 1/4, 1/8 และ 1/16

ขั้นตอนที่ 12: การประกอบรางเครื่องกล

รางนี้ถูกหยิบขึ้นมาจาก eBay ในราคาสุดคุ้ม มีความแข็งแกร่งและผลิตมาอย่างดีและมาพร้อมกับสเต็ปเปอร์มอเตอร์

ขั้นตอนที่ 13: สรุปโครงการ

ฉันมีความสุขมากกับการออกแบบและสร้างโปรเจ็กต์นี้ และจบลงด้วยบางสิ่งที่ฉันสามารถใช้สำหรับการถ่ายภาพมาโครได้จริง

ฉันมักจะสร้างแต่สิ่งที่ใช้งานได้จริงเท่านั้นและฉันจะใช้เป็นการส่วนตัว ฉันมีความสุขมากกว่าที่จะแบ่งปันรายละเอียดการออกแบบมากกว่าที่จะกล่าวถึงในบทความนี้ รวมถึงตัวควบคุม PIC ที่ทดสอบแล้วด้วยโปรแกรม หากคุณสนใจที่จะสร้างรางโฟกัสมาโครสำหรับตัวคุณเอง เพียงฝากข้อความหรือข้อความส่วนตัวไว้ แล้วฉันจะติดต่อกลับ ขอบคุณมากสำหรับการอ่านฉันหวังว่าคุณจะสนุก! ขอแสดงความนับถือ Dave