กล่องไทม์แลปส์: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

บทช่วยสอนนี้จะแสดงวิธีสร้างการตั้งค่า Raspberry Pi เพื่อถ่ายภาพไทม์แลปส์!

การติดตั้งประกอบด้วยกล่องที่มีแหล่งกำเนิดแสงและกล้อง (PiCamera) ที่ควบคุมโดย Raspberry Pi เพื่อถ่ายภาพและอัปโหลดไปยัง Google Drive

ฉันใช้กล่องไฟเพื่อทำให้การเจริญเติบโตของโคโลนีแบคทีเรียบนพื้นผิวของจานเพาะเชื้อหมดเวลา อย่างไรก็ตาม การตั้งค่านี้สามารถปรับให้เข้ากับไทม์แลปส์ได้อย่างง่ายดายหรือตรวจสอบสิ่งที่คุณต้องการด้วยสายตา!

ฉันจะแนะนำคุณตลอดขั้นตอนทั้งหมดที่ฉันทำตามเพื่อให้ระบบทำงาน:

ขั้นตอนที่ 1: คุณจะต้องเตรียมบัญชี Google เพื่อให้ Raspberry Pi ของคุณสามารถส่งรูปภาพไปยัง Google Drive ได้โดยอัตโนมัติ

ขั้นตอนที่ 2: คุณจะตั้งค่า Raspberry Pi ของคุณเพื่อควบคุมแหล่งกำเนิดแสงและกล้อง และเพื่อให้สามารถเข้าถึง GoogleDrive ของคุณ

ขั้นตอนที่ 3: คุณจะสร้างกล่องและติดตั้ง Picamera

ขั้นตอนที่ 4: คุณจะต่อสาย GPIO ของ Raspberry Pi และแหล่งกำเนิดแสงผ่านรีเลย์

Step5: เริ่มยิง!

โปรดทราบว่าลำดับของส่วนต่างๆ ของบทช่วยสอนนี้ไม่สำคัญ คุณสามารถติดตามพวกเขาในลำดับใดก็ได้ที่คุณต้องการ!

รับ STAAAAAARTED

เสบียง

1) 1 Raspberry Pi (ที่นี่รุ่น Pi 3 รุ่น B+) + 1 Picamera (โมดูลที่นี่ V2) + การ์ด 1SD (ระหว่าง 8 ถึง 32Gb)

2) 2 5V อุปกรณ์จ่ายไฟ คีย์บอร์ด เมาส์ หน้าจอ และ WIFI สำหรับการทำงานกับ Raspberry Pi. ของคุณ

3) รีเลย์ 5V และสายไฟจำนวนหนึ่ง

3) แหล่งกำเนิดแสง (ที่นี่ฉันใช้แผ่นไฟ Gaomon GB4 เพื่อทำให้จานเพาะเชื้อสว่างขึ้นจากด้านล่าง!)

4) กล่องใหญ่ (หรือไม้กระดานเพื่อสร้าง)

7) เครื่องมือทั่วไป (คีม ไขควงปากแบน เทป หัวแร้ง สว่าน) + สกรูเกลียวบางส่วน 3 ตัว (เส้นผ่านศูนย์กลาง 2.2 ถึง 2.5 มม.)

ขั้นตอนที่ 1: ตั้งค่าบัญชี Google ของคุณ

บทนำสู่ขั้นตอนนี้

เราบันทึกภาพที่ถ่ายโดย Raspberry Pi บน Google Drive นอกเหนือจากการหลีกเลี่ยงหน่วยความจำ Pi ของคุณแล้ว ยังช่วยให้คุณตรวจสอบไทม์แล็ปส์ได้จากทุกที่ทั่วโลก!

Google ได้เปิดตัวแพ็คเกจ Python ชื่อ PyDrive ซึ่งให้คุณอัปโหลดและดาวน์โหลดไฟล์ด้วย… Python!

Google มีเอกสารมากมายเพื่อทำความเข้าใจวิธีจัดการ PyDrive ฉันยังพบว่าบทช่วยสอนของ Annis มีประโยชน์มาก อย่างไรก็ตาม หากคุณเป็นนักชีววิทยาเช่นฉัน ศัพท์แสงในการเขียนโปรแกรมทั้งหมด (API, scopes, flow, token…) อาจล้นหลามเล็กน้อย นี่คือเรื่องราวที่ฉันเข้าใจ:

คุณสร้างโครงการในบัญชี Google ของคุณและเปิดใช้งานตัวเลือกโปรแกรมเมอร์สำหรับโครงการนี้ Google จะให้ชื่อและรหัสผ่านแก่คุณที่สคริปต์หลามของคุณใช้เพื่อเชื่อมต่อกับบัญชี Google ของคุณ เมื่อเชื่อมต่อเป็นครั้งแรก Python จะใช้ "โฟลว์" การให้สิทธิ์ ซึ่งจะบอก Google ว่าต้องการเข้าถึงบริการใด (รายการบริการที่ Python ต้องการเข้าถึงเรียกว่า "ขอบเขต") เมื่อ Google ได้รับคำขอโฟลว์จาก python มันจะขออนุญาตจากคุณ เมื่อคุณยอมรับด้วยตนเองแล้ว Python จะได้รับข้อมูลประจำตัวและโทเค็นเพื่อเชื่อมต่อกับ Google โดยไม่ได้รับอนุญาตจากคุณในอนาคต

1) ไปที่ Google Cloud Plateform และคลิกที่ Select a Project บนริบบิ้นสีน้ำเงิน คลิก โครงการใหม่ ที่ด้านบนขวาของหน้าต่างป๊อปอัป ตั้งชื่อโครงการของคุณแล้วคลิกสร้าง นี้จะนำคุณกลับไปที่หน้ายินดีต้อนรับ คลิกเลือกโครงการอีกครั้งบนริบบิ้นสีน้ำเงิน ตอนนี้คลิกที่โครงการใหม่ที่คุณเพิ่งสร้างขึ้น

2) คลิกที่เมนูเบอร์เกอร์ที่ด้านบนซ้ายของหน้าจอ ที่คอลัมน์ด้านซ้ายของหน้าจอ ให้เลือก API & Services >> Dashboard จากนั้น ใต้ริบบิ้นสีน้ำเงิน ให้เลือก + เปิดใช้งาน APIS และบริการ ถัดไป ค้นหาไดรฟ์ในแถบค้นหาและเลือก Google ไดรฟ์ จากนั้นคลิกที่ปุ่มเปิดใช้งาน

3) กลับไปที่เมนู Burger >> API & Services แล้วเลือก Credentials ในหน้าถัดไป ให้ไปที่หน้าจอคำยินยอม OAuth และตั้งชื่อแอปพลิเคชันของคุณและบันทึก ตอนนี้คลิกที่ปุ่ม 'สร้างข้อมูลรับรอง' สีน้ำเงินโดยเลือกตัวเลือก OAuth Client ID ตอนนี้ทำเครื่องหมายที่ตัวเลือกอื่น ๆ และสร้าง

4) ตอนนี้ คุณจะสามารถดาวน์โหลดไฟล์ชื่อ client_secret.json ได้ ไฟล์นี้เก็บข้อมูลประจำตัวและโทเค็นของคุณ สคริปต์ python ของคุณจะถูกใช้บน Raspberry Pi เพื่อโต้ตอบกับบัญชี Google ของคุณ สำหรับตอนนี้บันทึกลงในแฟลชไดรฟ์เป็น 'credentials.json' คุณจะโอนไปยัง Raspberry Pi เมื่อตั้งค่าแล้ว

ขั้นตอนที่ 2: การตั้งค่า Raspberry Pi

ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับขั้นตอนนี้:

ที่นี่ คุณจะติดตั้งแพ็คเกจและสคริปต์หลามเพื่อให้ Raspberry Pi ทำงาน สคริปต์หลาม lapser.py คือสมองที่ควบคุมอุปกรณ์เหลื่อมเวลาของเรา มีสามหน้าที่หลัก:

1) เกี่ยวข้องกับ Google Drive ตามที่อธิบายไว้ในหัวข้อที่ 1 หากคุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับส่วนนี้ ให้ค้นหาที่นี่ ที่นี่ และ ที่นี่) 2) มันกระตุ้น GPIOs เพื่อเปิดแหล่งกำเนิดแสง 3) มันสั่งงาน PiCamera เพื่อถ่ายภาพ

หากคุณต้องการเข้าใจวิธีการทำงานของสคริปต์ ฉันได้แสดงความคิดเห็นอย่างหนักในแต่ละขั้นตอนและได้รวมลิงก์ไปยังบทช่วยสอนออนไลน์ที่ฉันเคยเขียนไว้

เอาล่ะ มาเริ่มกันเลย:

1) เตรียมการ์ด SD ของคุณ

ฟอร์แมตการ์ด SD ของคุณเพื่อฟอร์แมต FAT ดาวน์โหลด NOOBS จากเว็บไซต์ Raspberry Pi คัดลอกและวางไฟล์ทั้งหมดจากโฟลเดอร์ที่ดาวน์โหลดใหม่ลงในการ์ด SD ของคุณโดยตรง หากติดขัด สามารถดูคำแนะนำโดยละเอียดได้ที่นี่

2) บูต Raspberry Pi. ของคุณ

เพียงใส่การ์ด SD ของคุณในเทิร์น Pi เปิดเครื่องแล้วทำตามคำแนะนำในการบูต

3) ตรวจสอบให้แน่ใจว่า Raspberry Pi ของคุณถูกตั้งค่าในเวลาที่ถูกต้อง:

>ในหน้าต่างคำสั่งให้ป้อนคำสั่งต่อไปนี้:

sudo date -s "จันทร์ 30 ส.ค. 15:27:30 UTC 2019"

4) ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณกำลังใช้ python 3

>ในหน้าต่างคำสั่งให้ป้อนคำสั่งต่อไปนี้:

หลาม - รุ่น

> หากเวอร์ชัน python ไม่ใช่ 3 ให้แก้ไขไฟล์.bashrc โดยป้อนคำสั่งต่อไปนี้:

sudo nano ~/.bashrc

เลื่อนลงมาที่ส่วนท้ายของเอกสารและเพิ่มบรรทัดต่อไปนี้ที่ส่วนท้ายของไฟล์:

นามแฝง python='usr/bin/python3.5'

บันทึกและรีบูต

5) ติดตั้งแพ็คเกจที่จำเป็น:

>ในหน้าต่างคำสั่งให้ป้อนคำสั่งต่อไปนี้:

pip ติดตั้ง pydrive

sudo apt-get ติดตั้ง libatlas-base-dev

pip ติดตั้ง google-auth-oauthlib

python -m pip ติดตั้ง -U matplotlib

python -m pip ติดตั้ง -U

sudo apt-get ติดตั้ง python-gi-cairo

6) เปิดใช้งาน PiCamera:

>พิมพ์ใน Terminal: sudo raspi-config

>คลิกที่ 5 ตัวเลือกการเชื่อมต่อจากนั้นบนกล้อง P1 จากนั้นเปิดใช้งานอินเทอร์เฟซของกล้องและรีบูต

7) บันทึก Python Script lapser.py และไฟล์ credentials.json บน Raspberry Pi ของคุณ:

ดาวน์โหลดสคริปต์หลาม lapser.py ที่ให้ไว้ใน Instructable.lapser.py นี้เป็นสคริปต์ที่จะดำเนินการเพื่อถ่ายไทม์แล็ปส์ ฉันได้รวบรวมไว้โดยคัดลอกโค้ดบางส่วนที่พบทางออนไลน์ (ฉันระบุที่อยู่ของหน้าเว็บที่ใช้ในสคริปต์) credentials.json เป็นไฟล์ที่คุณได้รับในขั้นตอนสุดท้ายของส่วนที่ 1 บันทึกด้วย lapser.py ในโฟลเดอร์ Documents ของ Raspberry Pi

8) สร้างขั้นตอนการตรวจสอบสิทธิ์ด้วย Google Drive ของคุณ:

lapser.py มีคำแนะนำทั้งหมดในการสร้างขั้นตอนการตรวจสอบสิทธิ์ครั้งแรกกับบัญชี Google ของคุณด้วยแอปพลิเคชันที่คุณสร้างขึ้นในส่วนที่ 1 ซึ่งจะส่งข้อมูลประจำตัวที่จัดเก็บไว้ใน credentials.json ไปยัง Google และเปิดเว็บเบราว์เซอร์ของคุณเพื่อให้คุณสามารถเข้าสู่ระบบได้ด้วยตนเอง ในบัญชี Google ของคุณและให้สิทธิ์แอปของคุณในการเข้าถึง Google ไดรฟ์ เมื่อดำเนินการเสร็จแล้ว Google จะให้โทเค็นแก่เราที่ Lapser.py บันทึกในเอกสารของคุณเป็นไฟล์ชื่อ token.pickles ซึ่งจะใช้เพื่อสร้างการเชื่อมต่อโดยที่คุณไม่ต้องป้อนข้อมูลในอนาคต

ดำเนินการ lapser.py พิมพ์ใน Terminal:

> เอกสารซีดี

แล้ว:

> python lapser.py

เข้าสู่ระบบบัญชี Google ของคุณและอนุญาตให้แอปพลิเคชันของคุณเข้าถึง Google ไดรฟ์

หลังจากขั้นตอนนี้ ให้ตรวจสอบว่า Raspberry Pi ของคุณกำลังถ่ายภาพและบันทึกลงในไดรฟ์ของคุณ

9) ตรวจสอบให้แน่ใจว่า Raspberry Pi ของคุณรัน lapser.py ขณะบู๊ตโดยไม่ต้องป้อนข้อมูลจากผู้ใช้:

เพื่อให้ Raspberry Pi ของคุณรัน lapser.py เมื่อทำการบูท เราบอกให้เปิดเทอร์มินัลเมื่อทำการบูท และให้รัน lapser.py เมื่อเทอร์มินัลเปิด:

เพื่อบอกให้ Pi เปิดเทอร์มินัลขณะบู๊ตเราแก้ไขไฟล์เริ่มต้นอัตโนมัติ พิมพ์ในหน้าต่างคำสั่ง:

>sudo nano /etc/xdg/lxsession/LXDE-pi/autostart

จากนั้นพิมพ์ @lxterminal เหนือบรรทัด '@xscreensaver' ทันที บันทึกและปิดโดยพิมพ์ ctrl+x จากนั้นกด y จากนั้นป้อน

ในการเรียกใช้ lapser.py เมื่อเทอร์มินัลเปิดขึ้น เราจะแก้ไขไฟล์.bashrc พิมพ์ในหน้าต่างคำสั่ง:

> sudo nano /home/pi/.bashrc

เลื่อนลงไปที่ส่วนท้ายของไฟล์และพิมพ์:

echo วิ่งตอนบูต

sudo python /home/pi/Documents/lapser.py

บันทึกและปิดโดยพิมพ์: ctrl+x จากนั้น y จากนั้นป้อน

10) ย้ายแพ็คเกจบางส่วน:

ตอนนี้ lapser.py จะทำงานเมื่อบูต อย่างไรก็ตาม แพ็คเกจที่ต้องการได้รับการบันทึกในที่ที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ (/home/pi/.local/lib/python3.5/site-packages) ดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องย้ายแพ็คเกจเหล่านั้นไปยังตำแหน่งที่สามารถเข้าถึงได้ (/usr/lib/python3.5/dist-packages) หากต้องการย้ายแพ็คเกจเหล่านั้น ให้พิมพ์คำสั่งต่อไปนี้ในเทอร์มินัล Raspberry Pi ของคุณ:

>sudo cp -a /home/pi/.local/lib/python3.5/site-packages/. /usr/lib/python3.5/dist-packages/

คุณสามารถตรวจสอบว่าแพ็คเกจเหล่านั้นถูกย้ายโดยไปที่ตำแหน่งเหล่านั้นด้วยตัวจัดการไฟล์ คุณจะต้องคลิกขวาและเลือกแสดงที่ซ่อนอยู่เพื่อให้.local ปรากฏในตัวจัดการไฟล์

นี่คือจุดสิ้นสุดของส่วนนี้! ส่วนต่อไปจะมีความฉลาดขึ้นเล็กน้อย: เราจะสร้างกล่องและเชื่อมต่อ Raspberry Pi เพื่อเริ่มถ่ายภาพไทม์แลปส์ของเรา!

ขั้นตอนที่ 3: สร้างกล่อง

ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับขั้นตอนนี้:

ไทม์แล็ปส์ที่ดีที่สุดคือถ่ายในสภาพแวดล้อมที่มีแสงคงที่ซึ่งไม่มีอะไรเคลื่อนไหวนอกเหนือจากสิ่งที่คุณกำลังถ่ายทำ คุณสามารถใช้พื้นที่ใดก็ได้ที่แสงไม่เปลี่ยนแปลงมากเกินไป เช่น กล่องการ์ดขนาดใหญ่ ตู้ ห้องเก็บของ ตราบใดที่การตั้งค่าของคุณไม่ถูกรบกวนตลอดการบันทึก

เครื่องตัดเลเซอร์จะช่วยให้คุณสร้างกล่องที่เรียบร้อยพร้อมขนาดที่สมบูรณ์แบบสำหรับการตั้งค่าของคุณ อย่างไรก็ตาม คุณไม่จำเป็นต้องมีบางสิ่งที่แปลกใหม่ในการถ่ายภาพไทม์แลปส์ที่ยอดเยี่ยม คุณสามารถใช้พื้นที่ใดก็ได้ที่แสงไม่เปลี่ยนแปลงมากเกินไป เช่น กล่องการ์ดขนาดใหญ่ ตู้ ห้องเก็บของ…

1) ออกแบบกล่องของคุณ

ฉันใช้เครื่องตัดเลเซอร์ (Trotec Speedy 360) เพื่อสร้างกล่อง (ในไม้ MDF ขนาด 6 มม.) ที่ไม่เพียงมีขนาดที่เหมาะสมเท่านั้น แต่ยังมีการออกแบบที่ยอดเยี่ยมอีกด้วย

จำไว้ว่ากล่องของคุณต้องสูงพอที่กล้องจะสามารถจับภาพได้ทั้งหมด ใช้มุมมองแนวนอนและแนวตั้งของ picamera เพื่อประเมินว่ากล้องของคุณต้องอยู่สูงแค่ไหนเพื่อจับภาพสิ่งที่คุณกำลังถ่ายทำ

ฉันใช้ Make a Box ด้วยขนาดต่อไปนี้ (กว้าง:303 มม. ยาว:453 มม. ลึก (=สูง):350 มม. ความกว้างของไม้กระดาน:6 มม.) เพื่อให้ได้พิมพ์เขียว ฉันเพิ่มรูสองสามรูสำหรับ Picamera และสายไฟ และยังแกะสลักภาพวาดทริปปี้เจ๋งๆ ที่พบใน Freepik

2) ประกอบกล่องของคุณ

3) ติดตั้ง Picamera

การมีกล้องที่นิ่งซึ่งไม่เคลื่อนที่ตลอดการถ่ายภาพเป็นสิ่งสำคัญมากในการทำให้ไทม์แลปส์ดูดี หลังจากลองใช้เทป เคส PiCamera ที่พิมพ์ 3 มิติ และอื่นๆ ฉันก็พบเคล็ดลับดีๆ ในการกำหนดทิศทางของกล้องและจัดวางกล้องให้แน่นที่ด้านบนของกล่อง ฉันใช้สกรู 3 ตัวซึ่งมีเกลียวอยู่ที่ปลายเท่านั้น ส่วนที่ไม่มีเกลียวคือส่วนที่ผ่านความลึกของไม้ ส่วนปลายเกลียวจะเข้าไปในรูพิคาเมร่า เมื่อหมุนสกรู ปลายเกลียวจะขยับมุมของ PiCamera ใกล้หรือออกจากพื้นผิวของกล่อง วิธีนี้ช่วยให้คุณกำหนดมุมกล้องได้อย่างแม่นยำและแน่นหนาเพื่อจับภาพฉากของคุณ

โปรดทราบว่านี่เป็นส่วนที่มีเล่ห์เหลี่ยมที่สุดของคำแนะนำนี้เนื่องจากตำแหน่งของรูและมุมจำเป็นต้องจับคู่กับ Picamera อย่างแม่นยำ อาจเป็นการดีที่สุดที่คุณจะฝึกฝนบนชิ้นส่วนของไม้ก่อนที่จะเริ่มเจาะรูให้ทั่วกล่องที่สวยงามของคุณ!

ขั้นตอนที่ 4: การเดินสายแหล่งกำเนิดแสงไปยัง RaspberryPi

บทนำสู่ขั้นตอนนี้:

ส่วนนี้จะดูแลการเดินสายแหล่งกำเนิดแสง รีเลย์ 5V และ Raspberry Pi ผ่าน GPIO

สำคัญ:ฉันไม่ค่อยรู้เรื่องการทำงานเกี่ยวกับไฟฟ้าและไฟฟ้าแรงสูงมากนัก (ฉันเป็นเพียงนักชีววิทยาเท่านั้น) ฉันไม่สามารถรับประกันความปลอดภัยของบทช่วยสอนนี้และการตั้งค่าขั้นสุดท้ายได้ ระมัดระวังเป็นพิเศษต่ออันตรายจากไฟไหม้และเมื่อทำงานกับไฟฟ้าแรงสูง!

คุณสามารถดูที่นี่เพื่ออ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการทำงานของรีเลย์ 5V และที่นี่สำหรับบทแนะนำแบบเต็มเกี่ยวกับการควบคุม GPIO ของ RaspberryPi

คุณอาจสังเกตเห็นว่าฉันไม่มีตัวต้านทานในวงจรที่จ่ายไฟให้กับแผ่นไฟ เนื่องจากสงสัยว่ามีไฟ LED ในตัวอยู่แล้ว

นอกจากนั้น ทั้งหมดอยู่ในวิดีโอ!

ขั้นตอนที่ 5: ถ่ายภาพไทม์แล็ปส์

และคุณทำเสร็จแล้ว!

ขอให้สนุกและแบ่งปันงานศิลปะของคุณในความคิดเห็น!