Автоматична макро релса с ардуино нано

Макро фотографията може да бъде много предизвикателен жанр на фотографията, изискващ прецизност, търпение и внимание към детайла. Една техника, която може значително да подобри макро фотографията, е подреждането на фокуса (фокус стакинг), което включва правене на няколко снимки на един и същ обект на различни фокусни разстояния и след това смесването им заедно, за да се създаде едно изображение с остър фокус на целия обект. За да се постигне това, макро релсата е полезен инструмент за прецизен контрол на фокуса. В тази публикация в блога ще проучим какво е макро релса, как работи и защо е полезен инструмент за подреждане на фокуса във фотографията.

Какво е макро релса?

Макро релсата е устройство, което позволява прецизно движение на камерата и обектива на малки стъпки по права траектория. Релсата обикновено се състои от основна плоча, плъзгаща се плоча и заключващ механизъм, който да държи камерата и обектива здраво на място. Плъзгащата се плоча може да се движи напред и назад на малки стъпки, за да се регулира фокусното разстояние между фотоапарата и обекта. Това позволява на фотографа да заснеме серия от изображения, всяка фокусирана на малко по-различно разстояние, които след това могат да бъдат комбинирани в последваща обработка, за да се създаде окончателно изображение с по-голяма дълбочина на рязкост.

Как работи?

За да използва макрорелса за подреждане на фокуса, фотографът първо настройва фотоапарата и обектива върху релсата и позиционира обекта в желаната композиция. След това релсата се регулира на малки стъпки, обикновено от няколко микрона до няколко милиметра, за да се промени фокусното разстояние. Фотографът прави серия от снимки, като регулира фокусното разстояние с всеки кадър, докато не заснеме набор от изображения, които покриват целия обект. След това тези изображения могат да бъдат комбинирани с помощта на софтуер, като Adobe Photoshop, Helicon focus или Zerene за да се създаде едно изображение с остър фокус през целия кадър. Броят на снимките се определя от софтуер или от фотографа.

Защо е полезен инструмент за подреждане на фокуса?

Макро релсата е полезен инструмент за подреждане на фокуса в макрофотографията по няколко причини. Първо, тя позволява прецизен контрол на фокуса, което позволява на фотографа да заснеме серия от изображения с последователни и точни увеличения на фокусното разстояние. Второ, той елиминира необходимостта от ръчно регулиране на фокусния пръстен на обектива между снимките, което може да бъде трудно и отнема много време, особено при работа с малки обекти или с високи съотношения на увеличение. И накрая, тя може да подобри качеството и точността на крайното изображение, което води до по-рязка и по-подробна снимка.

Какво е ардуино?

Arduino е хардуерна и софтуерна платформа с отворен код, използвана за създаване на електронни проекти. Състои се от микроконтролерна платка, интегрирана среда за разработка (IDE) и набор от библиотеки и функции, които улесняват взаимодействието с различни сензори, изпълнителни механизми и други електронни компоненти. Платката Arduino обикновено съдържа микроконтролерен чип, като например AVR микроконтролера, заедно с някои входно-изходни пинове за свързване на различни сензори и изпълнителни механизми. IDE-то предоставя лесен за използване графичен потребителски интерфейс за писане, компилиране и качване на код в таблото. Arduino се използва широко от любители, художници и професионалисти за създаване на голямо разнообразие от електронни проекти, като роботика, автоматизация, устройства за интернет на нещата (IoT) и интерактивни арт инсталации. Естеството на Arduino с отворен код улеснява потребителите да споделят и да си сътрудничат по проекти, както и да променят и разширяват платформата, така че да отговаря на техните специфични нужди. Линк към Arduino IDE.

Как да направим макро релса с Ардуино?

За направата на макро релса с Arduino, съм използвал следните материали:

• Stepper Motor Driver Expansion Board DRV8825 A4988 3D Printer Control Shield (на схемата на свързване е показан EasyDriver, но този е по-лесен за свързване и работа)
• KY-040 Rotary Encoder – ротационен енкодер с бутон (за навигация в менюто на дисплея).
• LCD 1602 (за по-лесно свързване може да се използва и дисплей с I2C свързване, по този начин ще останат повече свободни пинове)
• T8 Lead Screw Lead pitch 1mm Винт с трапецовидна резба T8 – 350 мм и 1мм стъпка (може да използвате и винт с по-голяма стъпка, например 2мм или 8мм, но трябва правилно да пресметнете стъпките на двигателя и да коригирате движението му в софтуера).
• Лагерни опори KFL08 или KP08
• T8 Lead Screw Nut Housing Mount Bracket T8 Nut Housing Bracket – Легло за гайка Т8.
• T8 Trapezoidal Anti-backlash Spring Loaded Nut – за премахване на луфта в винта.
• Nema17 Stepper Motor – Стъпков двигател.
• 3 reset buttons – Бутони за старт/стоп, напред и назад.
• 3.5MM Headphone Audio Signal Transfer
• 3D Printer Shaft Supports Precision Cast Linear Rod Rail – държач за линейнa направляваща Ф8.
• Rods 8mm Linear Shaft Rail – Линейнa направляваща Ф8 – 300 мм
• Твърд съединител Anti Backlash 5×8
• Potentiometer Resistor for Arduino with AG2 White Cap – за управление на контраста и осветлението на дисплея. При използването на дисплей с I2C тези потенциометри няма да са необходими.
• optocoupler 4N35 2br. – Оптоизолаторът осигурява електрическа изолация между входния и изходния контур, което може да е важно за сигурността и намаляване на електромагнитните смущения. Например, оптоизолаторът 4N35 може да се използва за свързване на микроконтролер със схеми с високо напрежение или голям ток, без риска от повреда на микроконтролера.
• 3.5mm-N3 / MC-DC2 Remote Control Shutter Connect Cable Cord for Nikon D7500 – кабел за свързване на контролера с фотоапарата.
• 4PCS Linear Ball Bearing Slide Block SCS8UU – Линеен лагер LM8UU в лагерна кутия SC8UU/SCS8UU.
• 1/4 Camera Screw for Quick Release Plate
• Pin Male Female Lc Cable Aviator Aviation Circular Connector Plug Socket
• DC Connector 5.5×2.1mm 3.5×1.3mm DC Power Plug Male Female Jack Socket
• 1 PC Quick Release QR Plate Clamp Adapter Base Station CL For Tripod Head DSLR Video Camera Rail – За захващане на фотоапарата към релсата.
• arduino Nano – Може да бъде използван и друг подобен контролер, като Arduino Uno или Arduino Mega, но те са значително по-голями.
• Arduino nano expansion board – за по лесно свързване на контролера и другите компоненти.
• За основа е използвана алуминиева плоча 10мм. с размери 360мм / 120мм

В софтуера има диаграма на свързване напеавена с Fritzing, но там има неточности. Използвайте тази която съм публикувал.

Схема на свързване:

За дисплей може да използвате такъв с I2C схема на свързване. Те използват значително по-малко портове от ардуиното (само два за данни и два за захранване). По-лесни са за използване и така остават значително повече дигитални портове на ардоиното свободни за допълнителни проекти.

При използването на този тип дисплей е необходимо да добавите библиотеките за този вид.

#include <Wire.h>

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

//LiquidCrystal lcd(8, 9, 10, 11, 12, 13); //lcd pins

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

В сорс кода има пояснения за всеки един ред и използването му е изключително улеснено.

Софтуерът за макро релси се нарича Stakduino и е свободен. Може да свалите от тук: https://github.com/ReallySmall/Stackduino-v0.1—v1.1

Софтуерът за ардуино свалете от тук: https://www.arduino.cc/en/software.

Главното меню съдържа следните елементи:

• Set step size – определяне размера на стъпката.
• Set num steps – брой стъпки.
• Set pause time – време за пауза между снимките
• Return to start (enabled or disabled) – дали да се връща в началото на стека.
• Unit of measure (mn, mm, cm) – определяне на единицата за измерване
• Stepper speed – скорост на мотора
• Mirror Lockup (enabled or disabled) – вдигане на огледалото и след това заснемане.
• Set bracketing.

Резултати с Helicon Focus 8:

В заключение, макро релсата е ценен инструмент за фотографи, които искат да подобрят макро фотографията си чрез подреждане на фокуса. Тя осигурява прецизен контрол на фокуса, опростява процеса на заснемане на множество изображения на различни фокусни разстояния и може да подобри качеството и точността на крайното изображение. Използвайки макро релса, фотографите могат да постигнат по-голяма дълбочина на рязкост в своите макро снимки и да създадат по-визуално зашеметяващи изображения.