รูปภาพ - กล้อง Raspberry Pi ที่พิมพ์ 3 มิติ: 14 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

ย้อนกลับไปเมื่อต้นปี 2014 ฉันได้เผยแพร่กล้องที่สอนได้ชื่อว่า SnapPiCam กล้องได้รับการออกแบบเพื่อตอบสนองต่อ Adafruit PiTFT ที่เพิ่งเปิดตัว

เป็นเวลากว่าหนึ่งปีแล้วและด้วยการโจมตีครั้งล่าสุดของฉันในการพิมพ์ 3 มิติ ฉันคิดว่าตอนนี้เป็นเวลาที่ดีที่จะทบทวน SnapPiCam อีกครั้ง และสร้างมันขึ้นมาใหม่ในฐานะกล้องที่พิมพ์ได้ 3 มิติโดยใช้ชิ้นส่วนที่ใหม่และดีกว่า;)

ฉันได้เรียกกล้องใหม่ว่ารูปภาพ

Picture Camera ชนะรางวัลที่สองในการประกวด Raspberry Pi! ขอบคุณสำหรับทุกคะแนนโหวตของคุณและทำได้ดีกับผู้เข้าแข่งขันทุกคน:)

รักการพิมพ์ 3 มิติ? รักเสื้อยืด?

ถ้าอย่างนั้นคุณต้องตรวจสอบ step-per-mm.xyz!

มันเต็มไปด้วยอะไหล่และส่วนประกอบที่สวมใส่ได้มากมาย

ขั้นตอนที่ 1: ส่วนประกอบกล้อง

คุณจะต้องรวบรวมชิ้นส่วนและอุปกรณ์ต่อไปนี้ก่อนที่จะเริ่ม Picture Camera…

อิเล็กทรอนิกส์

• Raspberry Pi รุ่น A+
• Adafruit PiTFT 2.8" TFT 320x240 + หน้าจอสัมผัสแบบ Capacitive
• Adafruit PowerBoost 1000 Charger
• แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโพลิเมอร์ Adafruit - 3.7v 2500mAh
• Raspberry Pi Camera & FFC (ฉันใช้บอร์ดกล้องที่เข้ากันได้แบบ Omnivision OV5647)
• Adafruit Miniature WiFi (802.11b/g/n) โมดูล
• การ์ด MicroSD ขนาด 8GB ขึ้นไป
• สวิตช์สไลด์ขนาดเล็ก 19 มม.
• 1/4-20 UNC เม็ดมีดทองเหลือง (อุปกรณ์เสริม)
• ปุ่มสวิทช์สัมผัส Adafruit (อุปกรณ์เสริม)

ฮาร์ดแวร์

• สกรู 4 x M3 16 มม. (เงิน)
• สกรู 8 x M3 16 มม. (สีดำ)
• 4 x M4 ถั่วครึ่งตัว
• 4 x M3 20 มม. ตัวเมีย - หญิงทองเหลือง Spacers

ทั่วไป

• 2 x หมุดดูปองท์ตัวเมีย
• เคเบิ้ล
• ความร้อนหด

ชิ้นส่วนพิมพ์ 3 มิติ

• สิ่งที่แนบมาคือ STL ของชิ้นส่วนที่พิมพ์ได้เจ็ดชิ้นซึ่งออกแบบมาสำหรับการพิมพ์และมีการลบมุม 0.5 มม. ที่ขอบด้านล่างเพื่อช่วยลดรอยเท้าช้าง (picture_STL.zip)
• ไฟล์ต้นฉบับ 123D Design แนบมาด้วย (รูปภาพ 123dx)
• พร้อมกับไฟล์ STEP สำหรับทั้งโมเดล (picture_STEP.stp)

เครื่องมือและอุปกรณ์

• เครื่องพิมพ์ 3d BigBox
• พีซีมัลติบ็อกซ์
• การออกแบบ 123D
• หัวแร้ง
• คีมย้ำ
• Allen Keys
• ค้อนขนาดเล็ก
• คีม
• ไม้บรรทัด
• มีดหัตถกรรม
• งานที่เหมาะสม|พื้นที่

เมื่อคุณแน่ใจว่าคุณมีทุกสิ่งที่ต้องการแล้ว เรามาเริ่มกันเลย…..

โปรดช่วยสนับสนุนงานของฉันที่นี่ใน Instructables และ Thingiverse

โดยใช้ลิงค์พันธมิตรต่อไปนี้เมื่อทำการซื้อ ขอบคุณ:)

eBay.com | eBay.co.uk | eBay.fr | Amazon.co.uk

ขั้นตอนที่ 2: การทดสอบอุปกรณ์

ฉันเรียนรู้มานานแล้วว่าควรตรวจสอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ก่อนเริ่มงานออกแบบ

อาจทำให้ท้อแท้ได้มากหากคุณผ่านทุกการเคลื่อนไหวในการออกแบบและประกอบและพบว่าเมื่อถึงเวลาที่ต้องเปิดเครื่อง ไม่มีอะไรทำงาน!

ขั้นแรกให้ประสานในส่วนหัว GPIO และสวิตช์สัมผัสไปยัง PCB ของ LCD ฉันได้ถอดแผง LCD ออกเพื่อให้ง่ายขึ้นเล็กน้อย

ถัดไป คุณจะต้องใช้งาน DIY WiFi Raspberry Pi Touchscreen Camera Tutorial ของ Adafruit เพื่อตั้งค่าซอฟต์แวร์ ฉันมีข้อดีคือมี Multibox PC ที่ติดตั้ง Raspberry Pi 2 ซึ่งช่วยให้ฉันติดตั้งและกำหนดค่าซอฟต์แวร์ทั้งหมดบนเครื่องได้ แทนที่จะต่อสู้กับข้อจำกัด Model A+ ฉันตั้งค่าสวิตช์เปิดปิดเสริมและฟังก์ชัน DropBox สำหรับกล้อง ฉันแนะนำฟังก์ชั่นโหลดอัตโนมัติด้วย

ในขณะที่ซอฟต์แวร์กำลังทำงานอยู่นั้น เราสามารถบัดกรีสายไฟบางส่วนได้

PowerBoost 1000 มีพินเปิดใช้งานบน PCB ที่มีป้ายกำกับว่า EN อย่างชาญฉลาด การเชื่อมต่อสายไฟเข้ากับ EN และปลายอีกด้านหนึ่งเข้ากับสวิตช์แล้วกลับไปที่ GND บน PowerBoost หมายความว่าเราสามารถควบคุมเอาต์พุตกำลังและเปิดและปิดกล้องได้

ต่อไปเราต้องใช้พลังงานจาก PowerBoost ไปยัง Raspberry Pi เราจะใส่พลังงานลงใน Pi ผ่าน GPIO ไม่ใช่ด้วยช่องเสียบไฟ MicroUSB ปกติ เราไม่ต้องการให้สายเคเบิลยื่นออกมาจากด้านข้างของกล้องตลอดเวลา

เราจำเป็นต้องเลือกพินที่ถูกต้องซึ่งเราสามารถจ่ายพลังงานได้ มี GPIO Cheat Sheet ที่เป็นประโยชน์จาก RasPi. Tv และตรวจสอบชีตที่เราสามารถเชื่อมต่อ +5v กับ Pin-4 และ GND กับ Pin-6

ตอนนี้เราประสานสิ่งต่าง ๆ เข้าด้วยกัน EN & GND จาก PowerBoost ไปยังสวิตช์, +5v & GND จาก PowerBoost ไปยัง Raspberry Pi GPIO

เสียบแบตเตอรี่ LiPo เข้ากับ PowerBoost เสียบเครื่องชาร์จ MicroUSB เข้ากับ PowerBoost และปล่อยให้แบตเตอรี่ชาร์จเพียงเล็กน้อยในขณะที่คุณจัดเรียงซอฟต์แวร์

เมื่อการ์ด MicroSD พร้อมแล้ว คุณสามารถเสียบเข้ากับรุ่น A+ และเปิดเครื่องได้ หากทุกอย่างเป็นไปด้วยดี คุณควรเห็นสิ่งต่างๆ บนจอ LCD เล็กๆ

ถ้าคุณมีความสุข ทุกอย่างเป็นไปด้วยดี เราสามารถเดินหน้าต่อไปได้…..

ขั้นตอนที่ 3: เพื่อเริ่มต้น | การสร้างแบบจำลอง 3 มิติ

ฉันจะใช้ 123D Design เพื่อสร้างแบบจำลองชิ้นส่วน 3D ที่พิมพ์ได้ทั้งหมด หากคุณยังไม่มี ให้คว้าได้ฟรีจากเว็บไซต์ของพวกเขาที่ https://www.123dapp.com/design ฉันจะพยายามอธิบายวิธีการของฉัน แต่ถ้าคุณต้องการทำงานพื้นฐาน มีบทช่วยสอนมากมาย ให้คุณเริ่มต้น

สิ่งแรกที่ฉันทำเสมอคือหา Datum ที่เหมาะสม จุดที่ใช้ทำการวัดอื่นๆ ทั้งหมด และจุดเริ่มต้นสำหรับโครงการนี้ ในกรณีนี้ เนื่องจากเราใช้ Raspberry Pi Model A+ ฉันได้เลือกรูยึด M2.5 สี่รูเป็นจุดอ้างอิงแรกของฉัน ตัวเลข

ฉันวัดระยะห่างระหว่างรูยึดและสร้างสี่เหลี่ยมผืนผ้าในการออกแบบ 123D จากการวัดเหล่านั้น ในแต่ละมุมของสี่เหลี่ยมผืนผ้าฉันใส่กระบอกรัศมี 1.25 ตอนนี้เรามี Datum ที่ต้องใช้แล้ว

ถัดไปวัดขนาดบอร์ดของรุ่น A+ และสร้างสี่เหลี่ยมผืนผ้าเพื่อแสดง คุณสามารถจัดแนวรูปร่าง PCB ให้ตรงกับสี่เหลี่ยมผืนผ้าอ้างอิงของรูยึดโดยใช้เครื่องมือ snap จากนั้น ให้ไปที่ RPI และวัดส่วนประกอบหลักทั้งหมดที่เพิ่มลงในแบบจำลองเมื่อคุณดำเนินการ ฉันเสียบปลั๊กและรวมดองเกิล WiFi เป็นส่วนหนึ่งของรุ่น A+

ทำขั้นตอนนี้ซ้ำสำหรับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์แต่ละชิ้นจนกว่าคุณจะสร้างแบบจำลองทั้งหมดใน 123D Design

ฉันจำลองคร่าวๆ ว่าต้องการให้ส่วนประกอบทั้งหมดอยู่ในกล้องอย่างไร

ขั้นตอนที่ 4: การสร้างเคส | จอแอลซีดี

ประการแรกเพื่อให้ง่ายขึ้นเล็กน้อย ฉันให้แต่ละส่วนประกอบมีสีโดยใช้เครื่องมือวัสดุ เล่นกับการจัดวางตำแหน่งแต่ละองค์ประกอบในทิศทางที่คุณต้องการ ฉันเพิ่มเสาหลักสี่เสาเพื่อแสดงตำแหน่งที่ฉันต้องการให้สกรูของเคสไป

การแกะสลักเครื่องกล

ฉันใช้สี่เหลี่ยมจัตุรัสทึบในการออกแบบ 123D เพื่อปั้นเคสสำหรับ LCD วางของแข็งขนาด 20x20x20 พื้นฐานลงบนใบหน้าของรุ่น LCD การใช้ฟังก์ชันดึงเลื่อนขอบเพื่อล้อมรอบ LCD PCB, LCD, ปุ่มของ LCD และสกรูตัวเรือนที่เสนอสี่ตัว

สร้างสำเนาของ LCD และย้ายออกจากชุดประกอบชั่วขณะ

ด้วย LCD ที่เหลือ จะเพิ่มความยาวของ LCD และปุ่มต่างๆ เพื่อให้ยื่นออกมาผ่านส่วนที่เป็นของแข็ง คุณสามารถใช้เครื่องมือ Pull เพื่อทำสิ่งนี้

ตอนนี้ใช้เครื่องมือลบลบ LCD ออกจากของแข็งที่คุณเพิ่งสร้างขึ้น สิ่งนี้ควรเว้นการเยื้องของ LCD ไว้ในทึบและปล่อยให้ส่วนตัดสำหรับ LCD และปุ่ม

ย้าย LCD ที่คัดลอกกลับเข้าที่

คุณสามารถย้ายของแข็งใหม่ออกจากชุดประกอบได้เล็กน้อยเพื่อให้ดูดีขึ้น ฉันเพิ่มสันขอบขนาด 1 มม. x 1 มม. รอบด้านในของช่องตัด LCD ซึ่งจะทำให้ LCD ไม่ตกลงมา

อุปกรณ์เสริมขาตั้งกล้อง

ผมมีอะไหล่ทองเหลือง UNC 1/4-20 เคาะรอบจากโครงการอื่นครับ เป็นเกลียวที่ถูกต้องสำหรับขายึดแบบมาตรฐาน เมื่อเห็นโอกาสที่ดี ฉันจึงเพิ่มในส่วนสำหรับเม็ดมีดทองเหลืองที่ฐานของกล้อง

ขั้นตอนที่ 5: ระดับถัดไป

ใช้วิธีเดียวกันกับการปรับของแข็งขนาด 20x20x20 พื้นฐาน เราสามารถสร้างเลเยอร์ถัดไปได้

PCB ถูกยึดไว้ในช่องในชั้นต่างๆ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้สกรูใดๆ นอกเหนือจากสกรูตัวเรือนทั้งสี่ตัว

มีสายเคเบิลเพียงสองคู่เท่านั้น ดังนั้นระบบจึงเรียบง่ายและใช้งานได้ดี คุณต้องใช้เวลาพอสมควรในการสร้างพื้นที่สำหรับส่วนประกอบทั้งหมดและตรวจสอบความหนาของ PCB

ขั้นตอนที่ 6: การผ่าตัด

อย่าลืมสร้างช่องสำหรับ FFC ของกล้อง

ฉันไปด้วยความหนา 1 มม. และ 1 มม. ในแต่ละด้าน

ขั้นตอนที่ 7: เลเยอร์เพิ่มเติม

สร้างเคสต่อไปเพื่อใส่ส่วนประกอบทั้งหมด อย่าลืมจัดพื้นที่สำหรับส่วนประกอบบนเลเยอร์ด้านบนและด้านล่างด้วย

ขั้นตอนที่ 8: ด้านหน้า

ด้านหน้าของกล้องเปิดกว้างสำหรับการตีความอย่างมีศิลปะว่ากล้องควรมีหน้าตาเป็นอย่างไร ฉันต้องการให้ถอดฝาครอบเลนส์ออกได้ ฉันจึงใส่น็อตครึ่งตัว M3 สี่ตัวในชั้นใดชั้นหนึ่ง และทำพื้นที่สำหรับสกรู M3 ที่เข้าชุดกันเพื่อยึดฝาปิดเลนส์

สัมผัสสุดท้ายคือการเพิ่มชื่อรูปภาพที่ด้านหน้าและปัดเศษมุมกล้อง

ขั้นตอนที่ 9: สัมผัสสุดท้าย

ฉันใช้กระบอกเล็ก ๆ เพื่อสร้างช่องเล็ก ๆ สำหรับนิ้วเพื่อใส่และถอดการ์ด MicroSD ออกจากรุ่น A+

ฉันเริ่มสร้างรูสำหรับไฟ LED ของ PowerBoost เพื่อให้มองเห็นสถานะพลังงานและการชาร์จได้ง่าย แต่ระหว่างทำงานที่จำเป็น ส่วนใหญ่เพราะฉันไม่ชอบแนวคิดตัดออก ความเป็นไปได้อื่น ๆ ในการพิมพ์เคสในวัสดุโปร่งใสแทน ด้วยวิธีนี้ฉันสามารถทิ้งคดีไว้เหมือนเดิม:)

ฉันต้องยอมรับว่าฉันติดอยู่เล็กน้อยเกี่ยวกับการไขคดีเข้าด้วยกัน ฉันไม่ต้องการให้เกลียวโผล่ออกมาจากน็อตที่ด้านหลัง และฉันชอบรูปลักษณ์ของฝาปิดแบบฝังที่ด้านหน้ามาก โดยธรรมชาติฉันต้องการเหมือนกันที่ด้านหลัง

หลังจากครุ่นคิดเล็กน้อย ฉันก็คิดว่าจะจัดการกับมันอย่างไร…

แนวคิดนี้เกิดขึ้นจากส่วนที่ฉันกำลังดูอยู่ในการออกแบบการติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของ BigBox ซึ่งเราใช้ PCB แบบแยกส่วนเพื่อยกบอร์ด Rumba ออกจากแผ่นฐานของเครื่องพิมพ์ ฉันเคยเห็นจุดยืนด้วยด้ายหญิงที่ปลายทั้งสอง และแม้ว่าฉันจะวางจุดแยกในแต่ละมุมแล้วขันเกลียวเข้าไปจากด้านหน้าและด้านหลังได้ นั่นหมายความว่าจะไม่มีถั่วที่น่ารังเกียจหรือด้ายเปล่าโผล่ออกมา!

ฉันทำรูหกเหลี่ยมในชั้นในสองสามชั้น โดยฉันจะใส่ขาตั้งทองเหลือง M3 ตัวเมีย-ตัวเมียขนาด 20 มม. สุดท้ายฉันตั้งค่าวัสดุสำหรับเคสเป็นกระจกเพื่อให้โปร่งใส

ขั้นตอนที่ 10: พิมพ์ครั้งแรกและทดสอบการติดตั้ง

พิมพ์

123D Design สามารถส่งออกไฟล์ STL เพื่อใช้กับตัวแบ่งส่วนข้อมูลได้ ฉันใช้ Simplify3D แต่มีอีกหลายอย่างรวมถึง Cura และ Repetier

เมื่อส่งออก STL แล้ว เราสามารถนำเข้าไปยังตัวแบ่งส่วนข้อมูลของเราได้ แบ่งไฟล์และสร้าง G-Code สำหรับการพิมพ์ ฉันใช้ Natural PLA สำหรับการพิมพ์ทดสอบครั้งแรก ใช้เวลาประมาณ 10 ชั่วโมงในการพิมพ์ชิ้นส่วนทั้งหมด

ทดสอบความพอดี

ทำตามขั้นตอนการประกอบและตรวจสอบว่ารูทั้งหมดสอดคล้องกับส่วนประกอบต่างๆ ว่า FFC ของกล้องพอดีกับช่องเสียบ และ LCD และปุ่มต่างๆ จัดตำแหน่งอย่างถูกต้อง

ฉันพบว่าจุดตัดสำหรับเมาท์ขาตั้งกล้องทำงานได้ไม่ดีนัก เราจึงจะแก้ไขปัญหานั้นและปัญหาอื่นๆ อีกสองสามข้อในขั้นตอนต่อไป

ขั้นตอนที่ 11: การแก้ไข

จำเป็นต้องแก้ไขการกระแทกในเลเยอร์ LCD สำหรับเม็ดมีดทองเหลือง แผนคือการย้ายไปยังส่วนที่ใหญ่ที่สุดไปยังพื้นที่ที่เหมาะสมซึ่งจะไม่รบกวนสิ่งใด

ขั้นตอนแรกคือการถอดตัวเรือนเก่าออก เป็นขั้นตอนง่าย ๆ ในการลบส่วนที่ไม่ต้องการ

ถัดไปย้ายแบบจำลองออกจากเม็ดมีดทองเหลืองไปยังตำแหน่งที่ต้องการและสร้างช่องใหม่ด้วยเครื่องมือลบ

ฉันต้องเล่นกับรูเล็กๆ น้อยๆ สำหรับปุ่ม LCD เพื่อให้สิ่งต่าง ๆ อยู่ในแนวเดียวกัน

ขั้นตอนที่ 12: การประกอบขั้นสุดท้าย

ฉันได้พิมพ์ซ้ำชิ้นส่วนต่างๆ ใน Natural PLA แบบโปร่งใส ยกเว้นด้านหน้าที่ทำด้วย M-ABS สีแดงโปร่งใส และฝาครอบเลนส์เป็น PLA สีดำ

ถึงเวลารวมกล้องกันแล้ว!

ไปที่สายไฟจาก PowerBoost I จีบขั้วต่อ Female DuPont ฉันไม่พอดีกับตัวเรือนพลาสติกทั่วไปเนื่องจากยาวเกินไปที่จะเข้าไปในช่องว่างระหว่าง LCD และ Raspberry Pi การคลุมด้วยแผ่นกันความร้อนแบบยาวจะช่วยไม่ให้พวกมันลัดวงจรในสิ่งใดๆ หากมีการเคลื่อนไหวเพียงเล็กน้อย

ฉันพบว่าการให้ FFC มีความโค้งเล็กน้อยทำให้ป้อนผ่านช่องได้ง่ายขึ้นมาก

คุณสามารถลดความยาวของสายแบตเตอรี่ได้หากต้องการ แต่อย่าลืมเก็บเทปแคปตันเก่าไว้หรือเปลี่ยนด้วยเทปใหม่

ขันสกรูและขาตั้งทองเหลืองให้เข้ากับตัวกล้อง ต่อไปเราจะเพิ่มพลังให้

ขั้นตอนที่ 13: เปิดเครื่อง

เสียบการ์ด MicroSD เติมน้ำลงไปเล็กน้อยหากคุณคิดว่าแบตเตอรี่อาจเหลือน้อย จากนั้นเมื่อคุณพร้อม ให้เลื่อนสวิตช์เปิด/ปิด

หน้าจอจะเป็นสีขาวสักครู่ในขณะที่ระบบบูทขึ้น ลำดับการบู๊ตควรมาที่หน้าจออย่างรวดเร็ว

หลังจากที่โหลดเสร็จแล้ว ให้ไปที่เมนูต่างๆ และตั้งค่าตัวเลือก Storage เป็น DropBox หรือที่ไหนก็ได้ที่คุณต้องการ!

ไปถ่ายรูปกัน

คุณสามารถปิดกล้องได้โดยออกจากซอฟต์แวร์ (ผ่านเมนูการตั้งค่า) จากนั้นกดปุ่มเปิด/ปิดบน LCD ในที่สุดเมื่อ Power Down ปรากฏขึ้นบน LCD คุณสามารถดับไฟได้ด้วยสวิตช์สไลด์ หรือในขณะที่อยู่ในซอฟต์แวร์ ให้กดปุ่มเปิด/ปิดบน LCD และรอจนกว่าหน้าจอของกล้องจะไม่ตอบสนอง ให้เวลาอีกสองสามวินาทีแล้วปิดเครื่องด้วยสวิตช์เลื่อน

ขั้นตอนที่ 14: ติดตั้งขาตั้งกล้องและรูปภาพตัวอย่าง

ถอดขายึดขาตั้งกล้องแบบถอดได้ออกจากขาตั้งกล้องของคุณ ขันสกรูเข้ากับฐานของกล้องภาพและเสียบเข้ากับขาตั้งกล้อง

สนุก:)

รางวัลที่สองในการประกวด Raspberry Pi