Αυτόματος σιδηρόδρομος Macro Focus: 13 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Γεια σου κοινότητα, Θα ήθελα να παρουσιάσω το σχέδιό μου για έναν αυτοματοποιημένο σιδηρόδρομο μακροεντολής. Εντάξει, λοιπόν, η πρώτη ερώτηση τι είναι ο διάβολος εστίασης εστίασης και σε τι χρησιμοποιείται; Η μακροεντολή ή η κοντινή φωτογραφία είναι η τέχνη της απεικόνισης των πολύ μικρών. Αυτό μπορεί να γίνει με διαφορετικές μεγεθύνσεις ή αναλογίες. Για παράδειγμα, ένας λόγος απεικόνισης 1: 1 σημαίνει ότι το θέμα που φωτογραφίζεται προβάλλεται στον αισθητήρα της κάμερας σε φυσικό μέγεθος. Ο λόγος απεικόνισης 2: 1 σημαίνει ότι το θέμα θα προβάλλεται σε διπλάσιο μέγεθος ζωής στον αισθητήρα και ούτω καθεξής…

Ένα κοινό τεχνούργημα της μακρο φωτογραφίας είναι το πολύ μικρό βάθος πεδίου. Είτε χρησιμοποιείτε αφιερωμένους φακούς μακροεντολών, είτε παίρνετε τυπικούς φακούς και αντιστρέφετε είτε χρησιμοποιείτε φυσούνα γενικά, το βάθος πεδίου είναι ρηχό. Μέχρι πρόσφατα, αυτό ήταν ένα δημιουργικό ζήτημα με τη μακρο φωτογραφία. Ωστόσο, είναι πλέον δυνατή η δημιουργία μακροεντολών με όσο βάθος πεδίου επιθυμείτε με μια διαδικασία που ονομάζεται στοίβαξη εστίασης.

Η στοίβαξη εστίασης περιλαμβάνει τη λήψη μιας σειράς ή "στοίβας" εικόνων σε διαφορετικά εστιακά σημεία από το πλησιέστερο σημείο θέματος έως το πιο απομακρυσμένο σημείο θέματος. Στη συνέχεια, η στοίβα των εικόνων συνδυάζεται ψηφιακά για να δημιουργήσει μια ενιαία εικόνα με πολύ μεγαλύτερο βάθος πεδίου. Αυτό είναι φανταστικό από δημιουργική άποψη, καθώς ο φωτογράφος μπορεί να επιλέξει πώς επιθυμεί να εμφανιστεί η εικόνα του και πόσο θα πρέπει να είναι στο επίκεντρο για να επιτύχει το μέγιστο αντίκτυπο. Η στοίβαξη μπορεί να επιτευχθεί με διάφορους τρόπους - είναι δυνατό να χρησιμοποιήσετε το Photoshop για στοίβα ή ένα ειδικό λογισμικό όπως το Helicon Focus.

Βήμα 1: Focus Rail Principle and Design Criteria

Η αρχή πίσω από τη ράγα εστίασης είναι αρκετά ευθεία. Παίρνουμε τη φωτογραφική μηχανή και το φακό μας και τα τοποθετούμε σε μια γραμμική ράγα υψηλής ανάλυσης που επιτρέπει στον συνδυασμό κάμερας/φακού να μετακινηθεί πιο κοντά ή πιο μακριά από το θέμα. Έτσι, χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνική δεν αγγίζουμε τον φακό της κάμερας, παρά μόνο για να επιτύχουμε την αρχική εστίαση στο προσκήνιο, αλλά μετακινούμε τη φωτογραφική μηχανή και το φακό σε σχέση με το θέμα. Αν θεωρήσουμε ότι το βάθος πεδίου του φακού είναι μικρό, αυτή η τεχνική δημιουργεί φέτες εστίασης σε διάφορα σημεία του θέματος. Εάν οι φέτες εστίασης δημιουργούνται έτσι ώστε το βάθος πεδίου να επικαλύπτεται ελαφρώς, μπορούν να συνδυαστούν ψηφιακά για να δημιουργήσουν μια εικόνα με συνεχές βάθος εστίασης σε όλο το θέμα.

Εντάξει, γιατί να μετακινήσετε τη μεγάλη βαριά κάμερα και τον φακό και όχι το σχετικά μικρό και ελαφρύ θέμα ενδιαφέροντος; Λοιπόν, το θέμα μπορεί κάλλιστα να είναι ζωντανό, ας πούμε ένα έντομο. Η μετακίνηση ενός ζωντανού θέματος όταν προσπαθείτε να το κρατήσετε ακίνητο μπορεί να μην λειτουργεί πολύ καλά. Επιπλέον, προσπαθούμε να διατηρήσουμε σταθερό φωτισμό από τη μία λήψη στην άλλη, οπότε η μετακίνηση του θέματος θα σήμαινε επίσης τη μετακίνηση όλου του φωτισμού για να αποφύγουμε τη μετακίνηση της σκιάς.

Η μετακίνηση της κάμερας και του φακού είναι η καλύτερη προσέγγιση.

Βήμα 2: Κύρια χαρακτηριστικά σχεδιασμού του Focus Rail

Η ράγα εστίασης που έχω σχεδιάσει μεταφέρει την κάμερα και το φακό σε μια ισχυρή μηχανική γραμμική ράγα με κινητήρα. Η κάμερα μπορεί εύκολα να στερεωθεί και να αφαιρεθεί χρησιμοποιώντας ένα στήριγμα ουράς περιστεριών γρήγορης απελευθέρωσης.

Η μηχανική ράγα κινείται μέσα και έξω χρησιμοποιώντας ένα βηματικό μοτέρ ελεγκτή υπολογιστή και μπορεί να παρέχει μια γραμμική ανάλυση περίπου 5um, η οποία προσωπικά πιστεύω ότι είναι περισσότερο από επαρκής για τα περισσότερα σενάρια.

Ο έλεγχος της σιδηροτροχιάς επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας ένα απλό στη χρήση περιβάλλον εργασίας χρήστη βασισμένο σε υπολογιστή/Windows ή GUI.

Ο έλεγχος θέσης της ράγας μπορεί επίσης να επιτευχθεί χειροκίνητα χρησιμοποιώντας ένα περιστροφικό χειριστήριο με προγραμματιζόμενη ανάλυση που βρίσκεται στην πλακέτα ελέγχου του κινητήρα (αν και θα μπορούσε να τοποθετηθεί οπουδήποτε, ας πούμε ως χειριστήριο).

Το υλικολογισμικό εφαρμογών που εκτελείται στον μικροεπεξεργαστή της πλακέτας ελέγχου μπορεί να αναβοσβήνει ξανά μέσω USB μετριάζοντας την ανάγκη για ειδικό προγραμματιστή.

Βήμα 3: Το Focus Rail in Action

Πριν μπούμε στις λεπτομέρειες της κατασκευής και της κατασκευής, ας δούμε τη ράγα εστίασης σε δράση. Έχω τραβήξει μια σειρά βίντεο που περιγράφουν διάφορες πτυχές του σχεδιασμού - μπορεί να καλύπτουν ορισμένες πτυχές εκτός λειτουργίας.

Βήμα 4: Focus Rail - η πρώτη δοκιμαστική λήψη που έλαβα από το σιδηρόδρομο

Σε αυτό το στάδιο σκέφτηκα ότι θα μοιραστώ μια απλή εικόνα που ελήφθη χρησιμοποιώντας τη ράγα εστίασης. Αυτή ήταν ουσιαστικά η πρώτη δοκιμαστική βολή που έκανα μόλις η σιδηροτροχιά ήταν σε λειτουργία. Απλώς έπιασα ένα μικρό λουλούδι από τον κήπο και το έσκασα σε ένα κομμάτι σύρμα για να το στηρίξω μπροστά από το φακό.

Η σύνθετη εικόνα λουλουδιών ήταν μια σύνθεση 39 ξεχωριστών εικόνων, 10 βήματα ανά φέτα σε 400 βήματα. Μερικές εικόνες απορρίφθηκαν πριν από τη στοίβαξη.

Έχω επισυνάψει τρεις εικόνες.

• Η τελική εστίαση στοίβαξε την έξοδο λήψης από το Helicon Focus
• Η εικόνα στο πάνω μέρος της στοίβας - forground
• Η εικόνα στο κάτω μέρος της στοίβας - φόντο

Βήμα 5: Λεπτομέρειες και διάβαση του πίνακα ελέγχου

Σε αυτήν την ενότητα παρουσιάζω ένα βίντεο που περιγράφει λεπτομερώς τα εξαρτήματα του πίνακα ελέγχου κινητήρα και την τεχνική κατασκευής.

Βήμα 6: Εγχειρίδιο του πίνακα ελέγχου Βήμα ελέγχου

Σε αυτήν την ενότητα προεπιλέγω ένα άλλο σύντομο βίντεο που περιγράφει λεπτομερώς τη λειτουργία χειροκίνητου ελέγχου.

Βήμα 7: Σχηματικό διάγραμμα πίνακα ελέγχου

Η εικόνα εδώ δείχνει το σχηματικό πίνακα ελέγχου. Μπορούμε να δούμε ότι με τη χρήση του ισχυρού μικροελεγκτή PIC το σχηματικό είναι σχετικά απλό.

Ακολουθεί ένας σύνδεσμος για ένα σχηματικό σχήμα υψηλής ανάλυσης:

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

Βήμα 8: Λογισμικό διεπαφής χρήστη βασισμένο σε υπολογιστή ή GUI

Σε αυτήν την ενότητα χρησιμοποιώ ξανά ένα βίντεο για να δείξω το λογισμικό ελέγχου εφαρμογών που βασίζεται σε υπολογιστή και συχνά αναφέρεται ως GUI (Γραφική διεπαφή χρήστη).

Βήμα 9: Αρχή και λειτουργία του προγράμματος εκκίνησης

Αν και δεν σχετίζεται με κανέναν τρόπο με τη λειτουργία της σιδηροδρομικής εστίασης, ο φορτωτής εκκίνησης είναι ένα ουσιαστικό μέρος του έργου.

Για να επαναλάβω - τι είναι ένα bootloader;

Ο σκοπός ενός bootloader είναι να επιτρέψει στον χρήστη να επαναπρογραμματίσει ή να επανατοποθετήσει τον κύριο κωδικό εφαρμογής (στην περίπτωση αυτή την εφαρμογή Focus Rail) χωρίς την ανάγκη ειδικού εξειδικευμένου προγραμματιστή PIC. Αν ήθελα να διανείμω προ-προγραμματισμένους μικροεπεξεργαστές PIC και χρειαζόμουν να εκδώσω μια ενημέρωση υλικολογισμικού, ο φορτωτής εκκίνησης επιτρέπει στον χρήστη να επανατοποθετήσει το νέο υλικολογισμικό χωρίς να χρειάζεται να αγοράσει προγραμματιστή PIC ή να μου επιστρέψει το PIC για επανάληψη.

Ένα bootloader είναι απλώς ένα κομμάτι λογισμικού που λειτουργεί σε έναν υπολογιστή. Σε αυτήν την περίπτωση, ο φορτωτής εκκίνησης λειτουργεί στον μικροελεγκτή PIC και το αναφέρω ως υλικολογισμικό. Ο φορτωτής εκκίνησης θα μπορούσε να βρίσκεται οπουδήποτε στη μνήμη του προγράμματος, αλλά το βρίσκω πιο βολικό να το εντοπίσω ακριβώς στην αρχή της μνήμης προγράμματος στην πρώτη σελίδα 0x1000 byte.

Όταν ενεργοποιείται ή επαναφέρεται ένας μικροεπεξεργαστής, θα ξεκινήσει η εκτέλεση του προγράμματος από ένα διάνυσμα επαναφοράς. Για τον μικροεπεξεργαστή PIC το διάνυσμα επαναφοράς βρίσκεται στο 0x0 και κανονικά (χωρίς φορτωτή εκκίνησης) αυτό θα ήταν είτε η αρχή του κώδικα της εφαρμογής είτε ένα άλμα στην αρχή, ανάλογα με τον τρόπο εντοπισμού του κώδικα από τον μεταγλωττιστή.

Με ένα bootloader που υπάρχει μετά την ενεργοποίηση ή την επαναφορά, εκτελείται ο κώδικας του bootloader και η πραγματική εφαρμογή βρίσκεται πιο ψηλά στη μνήμη (ονομάζεται μετεγκατάσταση) από 0x1000 και πάνω. Το πρώτο πράγμα που κάνει ο φορτωτής εκκίνησης είναι να ελέγξει την κατάσταση του κουμπιού υλικού του bootloader. Εάν δεν πατηθεί αυτό το κουμπί, ο φορτωτής εκκίνησης μεταφέρει αυτόματα τον έλεγχο προγράμματος στον κύριο κωδικό, σε αυτήν την περίπτωση η εφαρμογή Focus Rail. Από την άποψη των χρηστών, αυτό είναι απρόσκοπτο και ο κώδικας εφαρμογής φαίνεται να εκτελείται όπως αναμενόταν.

Ωστόσο, εάν το κουμπί υλικού του bootloader πατηθεί κατά την ενεργοποίηση ή την επαναφορά, ο φορτωτής θα προσπαθήσει να δημιουργήσει επικοινωνία με τον κεντρικό υπολογιστή στην περίπτωσή μας μέσω της σειριακής διεπαφής ραδιοφώνου. Η εφαρμογή εκκίνησης υπολογιστή θα εντοπίσει και θα επικοινωνήσει με το υλικολογισμικό PIC και είμαστε πλέον έτοιμοι να ξεκινήσουμε μια διαδικασία ανανέωσης.

Η διαδικασία είναι απλή και πραγματοποιείται ως εξής:

Το κουμπί εστιακής εστίασης είναι πατημένο κατά την ενεργοποίηση ή την επαναφορά του υλικού

Η εφαρμογή PC ανιχνεύει τον φορτωτή εκκίνησης PIC και η πράσινη γραμμή κατάστασης εμφανίζει το 100% και εμφανίζεται το μήνυμα ανίχνευσης PIC

Ο χρήστης επιλέγει 'Open Hex File' και χρησιμοποιώντας τον επιλογέα αρχείων μεταβαίνει στο νέο αρχείο HEX υλικολογισμικού

Ο χρήστης επιλέγει τώρα "Πρόγραμμα/Επαλήθευση" και ξεκινά η διαδικασία αναβοσβήματος. Πρώτα το νέο υλικολογισμικό αναβοσβήνει από το πρόγραμμα εκκίνησης PIC και στη συνέχεια διαβάζεται και επαληθεύεται. Η πρόοδος αναφέρεται από την πράσινη γραμμή προόδου σε όλα τα στάδια

Μόλις ολοκληρωθεί το πρόγραμμα και η επαλήθευση, ο χρήστης πατά το κουμπί "Επαναφορά συσκευής" (το κουμπί εκκίνησης δεν πατάται) και το νέο υλικολογισμικό ξεκινά την εκτέλεση

Βήμα 10: Επισκόπηση μικροελεγκτή PIC18F2550

Υπάρχουν πάρα πολλές λεπτομέρειες σχετικά με το PIC18F2550. Επισυνάπτεται η προδιαγραφή ανώτατου επιπέδου του φύλλου δεδομένων. Εάν ενδιαφέρεστε, μπορείτε να κατεβάσετε ολόκληρο το φύλλο δεδομένων από τον ιστότοπο της MicroChip ή απλώς να google τη συσκευή.

Βήμα 11: Πρόγραμμα οδήγησης Stepper Motor AD4988

Το AD4988 είναι μια φανταστική μονάδα, ιδανική για οδήγηση οποιουδήποτε διπολικού βηματικού μοτέρ τεσσάρων συρμάτων έως 1,5Α.

Χαρακτηριστικά: Χαμηλή έξοδος RDS (Ενεργό) Ανίχνευση / επιλογή λειτουργίας αυτόματης αποσύνθεσης ρεύματος Μίγμα με αργές λειτουργίες αποσύνθεσης ρεύματος Σύγχρονη διόρθωση για χαμηλή κατανάλωση ισχύος Εσωτερική UVL Προστασία από συνεχές ρεύμα 3.3 V και 5 V λογική παροχή θερμικού τερματισμού Προστασία βλάβης γείωσης Προστασία βραχυκυκλώματος φόρτωσης Προαιρετικό βήμα πέντε μοντέλα: πλήρες, 1/2, 1/4, 1/8 και 1/16

Βήμα 12: Μηχανική συναρμολόγηση ράγας

Αυτός ο σιδηρόδρομος παραλήφθηκε από το eBay για εξαιρετική τιμή. Είναι πολύ στιβαρό και καλά κατασκευασμένο και συνοδεύεται από βηματικό μοτέρ.

Βήμα 13: Περίληψη έργου

Μου άρεσε πολύ ο σχεδιασμός και η κατασκευή αυτού του έργου και κατέληξα σε κάτι που μπορώ πραγματικά να χρησιμοποιήσω για τη μακρο φωτογραφία μου.

Έχω την τάση να χτίζω μόνο πράγματα που είναι πρακτικής χρήσης και τα οποία θα χρησιμοποιήσω προσωπικά. Είμαι πολύ ευτυχής να μοιραστώ πολύ περισσότερες λεπτομέρειες σχεδιασμού από ό, τι έχει καλυφθεί σε αυτό το άρθρο, συμπεριλαμβανομένων προγραμματισμένων ελεγκτών PIC, εάν ενδιαφέρεστε να δημιουργήσετε μια σιδηροτροχιά μακροεντολής για εσάς. Απλώς αφήστε μου μήνυμα ή προσωπικό μήνυμα και θα επικοινωνήσω μαζί σας. Ευχαριστώ πολύ για την ανάγνωση, ελπίζω να σας άρεσε! Με εκτίμηση, Ντέιβ