Trilho de foco macro automatizado: 13 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Olá comunidade, Gostaria de apresentar meu projeto para um trilho de foco macro automatizado. Ok, então a primeira pergunta, o que diabos é um trilho de foco e para que ele é usado? A fotografia macro ou de perto é a arte de criar imagens do muito pequeno. Isso pode ser feito em ampliações ou proporções variadas. Por exemplo, uma proporção de imagem de 1: 1 significa que o assunto a ser fotografado é projetado no sensor da câmera em tamanho real. Uma proporção de imagem de 2: 1 significa que o assunto será projetado com o dobro do tamanho natural no sensor e assim por diante …

Um artefato comum da macro fotografia é a profundidade de campo muito rasa. Seja usando lentes macro dedicadas, pegando lentes padrão e revertendo-as ou usando foles, em geral, a profundidade de campo é rasa. Até recentemente, este tem sido um problema criativo com a macro fotografia. No entanto, agora é possível criar imagens macro com a profundidade de campo desejada por um processo chamado empilhamento de foco.

O empilhamento de foco envolve tirar uma série ou "pilha" de imagens em diferentes pontos focais, desde o ponto mais próximo do assunto até o ponto mais distante. A pilha de imagens é então combinada digitalmente para criar uma única imagem com uma profundidade de campo muito mais profunda. Isso é fantástico do ponto de vista criativo, pois o fotógrafo pode escolher como deseja que sua imagem apareça e o quanto deve estar em foco para obter o máximo impacto. O empilhamento pode ser feito de várias maneiras - é possível usar o Photoshop para empilhar ou um software dedicado, como Helicon Focus.

Etapa 1: Princípio do Trilho de Foco e Critérios de Projeto

O princípio por trás do trilho de foco é bastante direto. Pegamos nossa câmera e lente e as montamos em um trilho linear de alta resolução que permite que a combinação câmera / lente seja movida para mais perto ou mais longe do assunto. Então, usando esta técnica, não estamos tocando a lente da câmera, a não ser talvez para obter o foco inicial do primeiro plano, mas estamos movendo a câmera e a lente em relação ao assunto. Se considerarmos que a profundidade de campo da lente é rasa, essa técnica gera cortes de foco em vários pontos do assunto. Se as fatias de foco forem geradas de forma que a profundidade de campo se sobreponha ligeiramente, elas podem ser combinadas digitalmente para criar uma imagem com profundidade de foco contínua em todo o assunto.

Ok, então por que mover a câmera e a lente grandes e pesadas e não o objeto relativamente pequeno e leve de interesse? Bem, o sujeito pode muito bem estar vivo, digamos um inseto. Mover um objeto vivo ao tentar mantê-lo imóvel pode não funcionar muito bem. Além disso, estamos tentando manter a iluminação consistente de uma foto para a próxima, então mover o objeto significaria mover toda a iluminação também para evitar a sombra em movimento.

Mover a câmera e a lente é a melhor abordagem.

Etapa 2: Recursos do projeto principal do meu trilho de foco

O trilho de foco que projetei transporta a câmera e a lente em um trilho linear mecânico robusto acionado por motor. A câmera pode ser facilmente acoplada e removida usando uma montagem em cauda de pombo de liberação rápida.

O trilho mecânico é acionado para dentro e para fora usando um motor de passo controlador de computador e pode fornecer uma resolução linear de aproximadamente 5um, o que eu pessoalmente acho mais do que adequado na maioria dos cenários.

O controle do trilho é obtido usando uma interface de usuário ou GUI simples de usar com base em PC / Windows.

O controle de posição do trilho também pode ser obtido manualmente usando um controle rotativo com resolução programável situado na placa de controle do motor (embora possa ser posicionado em qualquer lugar, digamos como um controle manual).

O firmware do aplicativo em execução no microprocessador da placa de controle pode ser atualizado novamente via USB, reduzindo a necessidade de um programador dedicado.

Etapa 3: O Trilho de Foco em Ação

Antes de entrar nos detalhes de construção e construção, vejamos o trilho de foco em ação. Eu fiz uma série de vídeos detalhando diferentes aspectos do design - eles podem cobrir alguns aspectos fora de ordem.

Etapa 4: Trilho de foco - a primeira foto de teste que obtive do trilho

Nesta fase, pensei em compartilhar uma imagem simples obtida usando o trilho de foco. Esta foi essencialmente a primeira foto de teste que tirei depois que o trilho estava pronto e funcionando. Simplesmente peguei uma pequena flor do jardim e a coloquei em um pedaço de arame para apoiá-la na frente da lente.

A imagem da flor composta foi composta de 39 imagens separadas, 10 etapas por corte em 400 etapas. Algumas imagens foram descartadas antes do empilhamento.

Anexei três imagens.

• A saída final da tomada de foco empilhado do Helicon Focus
• A imagem no topo da pilha - primeiro plano
• A imagem na parte inferior da pilha - plano de fundo

Etapa 5: os detalhes da placa de controle e passo a passo

Nesta seção, apresento um vídeo detalhando as peças dos componentes da placa de controle do motor e a técnica de construção.

Etapa 6: o controle de etapa manual da placa de controle

Nesta seção, pré-defino outro vídeo curto detalhando a operação de controle manual.

Etapa 7: Diagrama esquemático da placa de controle

A imagem aqui mostra o esquema da placa de controle de controle. Podemos ver que, ao utilizar o poderoso microcontrolador PIC, o esquema é relativamente simples.

Aqui está um link para um esquema de alta resolução:

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

Etapa 8: Software de interface de usuário baseado em PC ou GUI

Nesta seção, utilizo novamente um vídeo para demonstrar o software de controle de aplicativo baseado em PC, freqüentemente conhecido como GUI (Graphical User Interface).

Etapa 9: Princípio e Operação do Bootloader

Embora não esteja relacionado de forma alguma à operação do trilho de foco, o bootloader é uma parte essencial do projeto.

Para reiterar - o que é um bootloader?

O objetivo de um bootloader é permitir ao usuário reprogramar ou atualizar o código do aplicativo principal (neste caso, o aplicativo Focus Rail) sem a necessidade de um programador PIC especializado dedicado. Se eu fosse distribuir microprocessadores PIC pré-programados e precisar emitir uma atualização de firmware, o bootloader permite que o usuário atualize o novo firmware sem ter que comprar um programador PIC ou devolver o PIC para mim para um reflash.

Um bootloader é simplesmente um pedaço de software executado em um computador. Neste caso, o bootloader está rodando no microcontrolador PIC e eu me refiro a isso como firmware. O bootloader pode estar localizado em qualquer lugar na memória do programa, mas acho mais conveniente localizá-lo bem no início da memória do programa na primeira página de 0x1000 bytes.

Quando um microprocessador é ligado ou reinicializado, ele iniciará a execução do programa a partir de um vetor de reinicialização. Para o microprocessador PIC, o vetor de redefinição está localizado em 0x0 e, normalmente (sem um bootloader), isso seria o início do código do aplicativo ou um salto para o início, dependendo de como o código está localizado pelo compilador.

Com um bootloader presente após a inicialização ou reinicialização, é o código do bootloader que é executado e o aplicativo real está localizado mais acima na memória (denominado realocado) de 0x1000 e acima. A primeira coisa que o bootloader faz é verificar o status do botão de hardware do bootloader. Se este botão não for pressionado, o bootloader transfere automaticamente o controle do programa para o código principal, neste caso, o aplicativo Focus Rail. Do ponto de vista do usuário, isso é perfeito e o código do aplicativo parece ser executado conforme o esperado.

No entanto, se o botão de hardware do carregador de inicialização for pressionado durante a inicialização ou reinicialização, o carregador de inicialização tentará estabelecer comunicação com o PC host em nosso caso por meio da interface serial de rádio. O aplicativo bootloader do PC detectará e se comunicará com o firmware PIC e agora estamos prontos para iniciar um procedimento de reflash.

O procedimento é direto e conduzido da seguinte forma:

O botão de foco principal é pressionado enquanto o hardware é ligado ou reiniciado

O aplicativo do PC detecta o carregador de inicialização PIC e a barra de status verde exibe 100% e a mensagem PIC detectado é exibida

O usuário seleciona 'Abrir arquivo hexadecimal' e, usando o seletor de arquivos, navega para o novo arquivo HEX do firmware

O usuário agora seleciona 'Programar / Verificar' e o processo de flash é iniciado. Primeiro, o novo firmware é atualizado pelo carregador de inicialização PIC e depois lido e verificado. O progresso é relatado pela barra de progresso verde em todos os estágios

Uma vez que o programa e a verificação estejam concluídos, o usuário pressiona o botão 'Reset Device' (o botão do bootloader não foi pressionado) e o novo firmware começa a execução

Etapa 10: Visão geral do microcontrolador PIC18F2550

Há muitos detalhes para entrar em relação ao PIC18F2550. Em anexo está a especificação de nível superior da planilha de dados. Se você estiver interessado, a folha de dados inteira pode ser baixada do site da MicroChip ou apenas no Google do dispositivo.

Etapa 11: Driver do motor de passo AD4988

O AD4988 é um módulo fantástico, perfeito para acionar qualquer motor de passo bipolar de quatro fios até 1.5A.

Características: RDS baixo (Ligado) SaídaDetecção / seleção automática do modo de decaimento de corrente Mistura com modos de decaimento de corrente lentaRetificação síncrona para dissipação de baixa potência UVLOC proteção interna de corrente cruzada 3,3 V e 5 V de fornecimento lógico compatívelCircuito de desligamento térmicoProteção de falha de soloProteção de curto-circuito de carga Modelos opcionais da etapa cinco: completo, 1/2, 1/4, 1/8 e 1/16

Etapa 12: Montagem de trilho mecânico

Este trilho foi adquirido no eBay por um ótimo preço. É muito robusto e bem feito e veio completo com motor de passo.

Etapa 13: Resumo do Projeto

Eu gostei muito de desenhar e construir este projeto e acabei com algo que posso realmente usar para minha macro fotografia.

Costumo construir apenas coisas que são de uso prático e que irei usar pessoalmente. Estou mais do que feliz em compartilhar muito mais detalhes de design do que os cobertos neste artigo, incluindo controladores PIC programados e testados, se você estiver interessado em construir um trilho de foco macro para si mesmo. Apenas deixe um comentário ou mensagem privada para mim e eu entrarei em contato com você. Muito obrigado pela leitura, espero que tenham gostado! Atenciosamente, Dave