Đường ray lấy nét macro tự động: 13 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Xin chào cộng đồng, Tôi muốn trình bày thiết kế của tôi cho một đường ray lấy nét macro tự động. Ok, vậy câu hỏi đầu tiên ma quỷ là đường ray tiêu điểm là gì và nó được sử dụng để làm gì? Chụp ảnh macro hoặc cận cảnh là nghệ thuật tạo ảnh rất nhỏ. Điều này có thể được thực hiện ở các độ phóng đại hoặc tỷ lệ khác nhau. Ví dụ, tỷ lệ hình ảnh 1: 1 có nghĩa là đối tượng được chụp được chiếu lên cảm biến máy ảnh ở kích thước thực. Tỷ lệ hình ảnh 2: 1 có nghĩa là đối tượng sẽ được chiếu ở kích thước đời gấp đôi lên cảm biến, v.v.

Một yếu tố phổ biến của chụp ảnh macro là độ sâu trường ảnh rất nông. Cho dù sử dụng ống kính macro chuyên dụng, lấy ống kính tiêu chuẩn và đảo ngược chúng hoặc sử dụng ống thổi nói chung độ sâu trường ảnh là nông. Cho đến tương đối gần đây, đây là một vấn đề sáng tạo với chụp ảnh macro. Tuy nhiên, giờ đây có thể tạo ảnh macro với độ sâu trường ảnh nhiều như bạn muốn bằng một quy trình được gọi là xếp chồng tiêu điểm.

Xếp chồng tiêu điểm liên quan đến việc chụp một loạt hoặc "chồng" ảnh ở các tiêu điểm khác nhau từ điểm chủ thể gần nhất đến điểm chủ thể xa nhất. Sau đó, chồng ảnh được kết hợp kỹ thuật số để tạo ra một ảnh duy nhất có độ sâu trường ảnh sâu hơn nhiều. Đây là một điều tuyệt vời từ quan điểm sáng tạo vì nhiếp ảnh gia có thể chọn cách họ muốn hình ảnh của họ xuất hiện và nên lấy nét bao nhiêu để đạt được tác động tối đa. Việc xếp chồng có thể đạt được theo nhiều cách khác nhau - có thể sử dụng Photoshop để xếp chồng hoặc một phần mềm chuyên dụng như Helicon Focus.

Bước 1: Tiêu chí thiết kế và nguyên tắc đường sắt tập trung

Nguyên tắc đằng sau đường ray tiêu điểm là khá thẳng về phía trước. Chúng tôi lấy máy ảnh và ống kính của mình và gắn chúng trên một thanh ray tuyến tính có độ phân giải cao cho phép kết hợp máy ảnh / ống kính được di chuyển đến gần hoặc ra xa đối tượng. Vì vậy, sử dụng kỹ thuật này, chúng tôi không chạm vào ống kính máy ảnh, ngoài việc có thể để đạt được tiêu điểm tiền cảnh ban đầu, nhưng đang di chuyển máy ảnh và ống kính đối với chủ thể. Nếu chúng ta coi độ sâu trường ảnh của ống kính là nông, kỹ thuật này tạo ra các lát lấy nét ở các điểm khác nhau xuyên qua đối tượng. Nếu các lát lấy nét được tạo ra sao cho độ sâu trường hơi trùng lặp, chúng có thể được kết hợp kỹ thuật số để tạo ra một hình ảnh có độ sâu lấy nét liên tục trên đối tượng.

Được rồi, vậy tại sao lại di chuyển máy ảnh và ống kính lớn nặng chứ không phải đối tượng quan tâm tương đối nhỏ và nhẹ? Chà, đối tượng rất có thể đang sống, nói một con côn trùng. Di chuyển một đối tượng đang sống khi bạn đang cố gắng giữ nó vẫn có thể không hoạt động quá tốt. Ngoài ra, chúng tôi đang cố gắng duy trì ánh sáng nhất quán từ bức ảnh này sang bức ảnh tiếp theo, do đó, di chuyển đối tượng cũng có nghĩa là di chuyển tất cả ánh sáng để tránh bóng chuyển động.

Di chuyển máy ảnh và ống kính là cách tiếp cận tốt nhất.

Bước 2: Đặc điểm thiết kế chính của Focus Rail

Thanh lấy nét mà tôi đã thiết kế mang máy ảnh và ống kính trên một thanh ray tuyến tính cơ học điều khiển bằng động cơ chắc chắn. Có thể dễ dàng gắn và tháo Máy ảnh bằng giá đỡ đuôi bồ câu tháo nhanh.

Đường ray cơ học được điều khiển vào và ra bằng cách sử dụng động cơ bước của bộ điều khiển máy tính và có thể cung cấp độ phân giải tuyến tính xấp xỉ 5um mà cá nhân tôi nghĩ là quá đủ cho hầu hết các tình huống.

Việc kiểm soát đường ray được thực hiện bằng cách sử dụng giao diện người dùng hoặc GUI dựa trên PC / Windows đơn giản.

Điều khiển vị trí của thanh ray cũng có thể được thực hiện thủ công bằng cách sử dụng điều khiển quay với độ phân giải có thể lập trình được nằm trên bảng điều khiển động cơ (mặc dù nó có thể được định vị ở bất kỳ đâu, chẳng hạn như điều khiển bằng tay).

Phần mềm ứng dụng đang chạy trên bộ vi xử lý của bảng điều khiển có thể được flash lại qua USB để giảm thiểu nhu cầu về một lập trình viên chuyên dụng.

Bước 3: Đường ray tiêu điểm đang hoạt động

Trước khi đi vào chi tiết xây dựng và xây dựng, chúng ta hãy xem xét đường ray tiêu điểm đang hoạt động. Tôi đã quay một loạt video trình bày chi tiết các khía cạnh khác nhau của thiết kế - chúng có thể bao gồm một số khía cạnh không theo thứ tự.

Bước 4: Đường ray lấy nét - Cảnh quay thử đầu tiên mà tôi có được từ đường ray

Ở giai đoạn này, tôi nghĩ rằng tôi sẽ chia sẻ một hình ảnh đơn giản thu được bằng cách sử dụng đường ray lấy nét. Về cơ bản, đây là bức ảnh thử nghiệm đầu tiên tôi chụp sau khi đường ray được vận hành. Tôi chỉ đơn giản là lấy một bông hoa nhỏ trong vườn và cắm nó vào một đoạn dây để đỡ nó trước ống kính.

Hình ảnh bông hoa tổng hợp là sự kết hợp của 39 hình ảnh riêng biệt, 10 bước mỗi lát trên 400 bước. Một vài hình ảnh đã bị loại bỏ trước khi xếp chồng.

Tôi đã đính kèm ba hình ảnh.

• Đầu ra ảnh chụp xếp chồng tiêu điểm cuối cùng từ Helicon Focus
• Hình ảnh ở trên cùng của ngăn xếp - nền tảng
• Hình ảnh ở cuối ngăn xếp - nền

Bước 5: Ban Kiểm soát Chi tiết và Đi qua

Trong phần này tôi trình bày một video mô tả chi tiết các bộ phận thành phần bảng điều khiển động cơ và kỹ thuật thi công.

Bước 6: Kiểm soát bước thủ công của Ban điều khiển

Trong phần này, tôi đặt trước một video ngắn khác mô tả chi tiết hoạt động điều khiển bằng tay.

Bước 7: Sơ đồ Ban kiểm soát

Hình ảnh ở đây cho thấy sơ đồ bảng điều khiển điều khiển. Chúng ta có thể thấy rằng bằng cách sử dụng bộ vi điều khiển PIC mạnh mẽ, sơ đồ tương đối đơn giản.

Đây là một liên kết đến một giản đồ có độ phân giải cao:

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

Bước 8: Phần mềm giao diện người dùng dựa trên PC hoặc GUI

Trong phần này, tôi lại sử dụng một đoạn video để minh họa phần mềm điều khiển ứng dụng dựa trên PC thường được gọi là GUI (Giao diện người dùng đồ họa).

Bước 9: Nguyên lý và hoạt động của Bootloader

Mặc dù không liên quan theo bất kỳ cách nào đến hoạt động của đường ray tiêu điểm, bộ nạp khởi động là một phần thiết yếu của dự án.

Để nhắc lại - bootloader là gì?

Mục đích của bộ nạp khởi động là cho phép người dùng lập trình lại hoặc giải mã lại mã ứng dụng chính (trong trường hợp này là ứng dụng Focus Rail) mà không cần đến một lập trình viên PIC chuyên dụng. Nếu tôi phân phối bộ vi xử lý PIC được lập trình sẵn và cần phát hành bản cập nhật chương trình cơ sở, bộ nạp khởi động cho phép người dùng cập nhật lại chương trình cơ sở mới mà không cần phải mua bộ lập trình PIC hoặc trả lại PIC cho tôi để cập nhật lại.

Bootloader đơn giản là một phần mềm chạy trên máy tính. Trong trường hợp này, bộ nạp khởi động đang chạy trên vi điều khiển PIC và tôi gọi đây là phần sụn. Bộ nạp khởi động có thể được đặt ở bất kỳ đâu trong bộ nhớ chương trình nhưng tôi thấy thuận tiện hơn khi định vị nó ngay ở đầu bộ nhớ chương trình trong trang 0x1000 byte đầu tiên.

Khi một bộ vi xử lý được cấp nguồn hoặc đặt lại, nó sẽ bắt đầu thực thi chương trình từ một vectơ đặt lại. Đối với bộ vi xử lý PIC, vectơ đặt lại được đặt ở 0x0 và thông thường (không có bộ nạp khởi động) đây sẽ là điểm bắt đầu của mã ứng dụng hoặc là bước nhảy về đầu tùy thuộc vào cách mã được trình biên dịch định vị.

Với một bộ nạp khởi động hiện diện sau khi khởi động hoặc đặt lại, đó là mã bộ nạp khởi động được thực thi và ứng dụng thực tế được đặt ở vị trí cao hơn trong bộ nhớ (được gọi là đã di dời) từ 0x1000 trở lên. Điều đầu tiên mà bộ nạp khởi động làm là kiểm tra trạng thái của nút phần cứng bộ nạp khởi động. Nếu không nhấn nút này, bộ nạp khởi động sẽ tự động chuyển điều khiển chương trình sang mã chính trong trường hợp này là ứng dụng Focus Rail. Từ quan điểm của người dùng, điều này là liền mạch và mã ứng dụng chỉ xuất hiện để thực thi như mong đợi.

Tuy nhiên, nếu nút phần cứng của bộ nạp khởi động được nhấn trong khi khởi động hoặc đặt lại bộ nạp khởi động sẽ cố gắng thiết lập giao tiếp với PC chủ trong trường hợp của chúng tôi thông qua giao diện nối tiếp vô tuyến. Ứng dụng bộ nạp khởi động trên PC sẽ phát hiện và giao tiếp với phần sụn PIC và bây giờ chúng tôi đã sẵn sàng để bắt đầu quy trình tái kết hợp.

Thủ tục đơn giản và được tiến hành như sau:

Nút lấy nét màu maunal bị tắt khi phần cứng được khởi động hoặc thiết lập lại

Ứng dụng PC phát hiện bộ nạp khởi động PIC và thanh trạng thái màu xanh lục hiển thị 100% cộng với thông báo phát hiện PIC được hiển thị

Người dùng chọn 'Mở tệp Hex' và sử dụng trình chọn tệp để điều hướng đến tệp HEX phần sụn mới

Người dùng bây giờ chọn 'Chương trình / Xác minh' và quá trình nhấp nháy bắt đầu. Đầu tiên, phần sụn mới được trình tải khởi động PIC flash, sau đó đọc lại và xác minh. Tiến độ được báo cáo bởi thanh tiến trình màu xanh lá cây ở tất cả các giai đoạn

Sau khi chương trình và xác minh hoàn tất, người dùng nhấn nút 'Đặt lại thiết bị' (nút bộ nạp khởi động không được nhấn) và chương trình cơ sở mới bắt đầu thực thi

Bước 10: Tổng quan về vi điều khiển PIC18F2550

Có quá nhiều chi tiết liên quan đến PIC18F2550. Đính kèm là thông số kỹ thuật cấp cao nhất của bảng dữ liệu. Nếu bạn quan tâm, toàn bộ biểu dữ liệu có thể được tải xuống từ trang web của MicroChip hoặc chỉ cần google thiết bị.

Bước 11: Trình điều khiển động cơ bước AD4988

AD4988 là một mô-đun tuyệt vời, hoàn hảo để điều khiển bất kỳ động cơ bước lưỡng cực bốn dây nào lên đến 1.5A.

Các tính năng: Ngõ ra RDS (Bật) thấp Phát hiện / lựa chọn chế độ phân rã dòng điện tự động Kết hợp với các chế độ phân rã dòng điện chậm Chỉnh lưu đồng bộ để tiêu tán công suất thấp Bảo vệ chống tia cực tím nội bộ Nguồn cung cấp logic tương thích 3,3 V và 5 V Mạch ngắt điện nhanh Bảo vệ lỗi xung quanh Bảo vệ ngắn mạch Tải xuống mô hình bước năm tùy chọn: đầy đủ, 1/2, 1/4, 1/8 và 1/16

Bước 12: Lắp ráp đường sắt cơ khí

Đường ray này đã được chọn từ eBay với một mức giá tuyệt vời. Nó rất mạnh mẽ và được chế tạo tốt và hoàn chỉnh với động cơ bước.

Bước 13: Tóm tắt dự án

Tôi rất thích thiết kế và xây dựng dự án này và đã kết thúc với một thứ mà tôi thực sự có thể sử dụng cho việc chụp ảnh macro của mình.

Tôi có xu hướng chỉ xây dựng những thứ có giá trị sử dụng thực tế và cá nhân tôi sẽ sử dụng. Tôi rất vui khi được chia sẻ nhiều chi tiết thiết kế hơn những gì đã được đề cập trong bài viết này bao gồm các bộ điều khiển PIC đã được thử nghiệm được lập trình nếu bạn quan tâm đến việc xây dựng đường ray lấy nét macro cho chính mình. Chỉ cần để lại acomment hoặc tin nhắn riêng tư cho tôi và tôi sẽ liên hệ lại với bạn. Rất cám ơn bạn đã đọc, tôi hy vọng bạn thích! Trân trọng, Dave