Rail de mise au point macro automatisé : 13 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Bonjour la communauté, Je voudrais présenter ma conception pour un rail de mise au point macro automatisé. Ok, donc la première question à quoi diable est un rail de focalisation et à quoi sert-il ? La macro ou la photographie rapprochée est l'art d'imaginer le tout petit. Cela peut être fait à des grossissements ou des rapports variables. Par exemple, un rapport d'imagerie de 1:1 signifie que le sujet à photographier est projeté sur le capteur de l'appareil photo à taille réelle. Un rapport d'imagerie de 2:1 signifie que le sujet sera projeté à deux fois sa taille réelle sur le capteur et ainsi de suite…

Un artefact courant de la macrophotographie est une très faible profondeur de champ. Que ce soit en utilisant des objectifs macro dédiés, en prenant des objectifs standard et en les inversant ou en utilisant des soufflets en général, la profondeur de champ est faible. Jusqu'à relativement récemment, cela a été un problème créatif avec la macrophotographie. Cependant, il est désormais possible de créer des images macro avec autant de profondeur de champ que vous le souhaitez par un processus appelé empilement de mise au point.

L'empilement de mise au point consiste à prendre une série ou une « pile » d'images à différents points focaux, du sujet le plus proche au sujet le plus éloigné. La pile d'images est ensuite combinée numériquement pour créer une seule image avec une profondeur de champ beaucoup plus profonde. C'est fantastique d'un point de vue créatif, car le photographe peut choisir comment il souhaite que son image apparaisse et combien il doit être mis au point pour obtenir un impact maximal. L'empilement peut être réalisé de différentes manières - il est possible d'utiliser Photoshop pour empiler ou un logiciel dédié tel que Helicon Focus.

Étape 1: Principe de mise au point du rail et critères de conception

Le principe du rail de mise au point est assez simple. Nous prenons notre appareil photo et notre objectif et les montons sur un rail linéaire haute résolution qui permet de rapprocher ou d'éloigner la combinaison appareil photo/objectif du sujet. Ainsi, en utilisant cette technique, nous ne touchons pas l'objectif de l'appareil photo, sauf peut-être pour obtenir la mise au point initiale au premier plan, mais nous déplaçons l'appareil photo et l'objectif par rapport au sujet. Si nous considérons que la profondeur de champ de l'objectif est faible, cette technique génère des tranches de mise au point en divers points du sujet. Si les tranches de mise au point sont générées de telle sorte que la profondeur de champ se chevauche légèrement, elles peuvent être combinées numériquement pour créer une image avec une profondeur de mise au point continue sur le sujet.

Ok, alors pourquoi déplacer la grosse caméra lourde et l'objectif et pas le sujet d'intérêt relativement petit et léger ? Eh bien, le sujet pourrait très bien être vivant, disons un insecte. Déplacer un sujet vivant lorsque vous essayez de le garder immobile peut ne pas fonctionner très bien. De plus, nous essayons de garder un éclairage cohérent d'un plan à l'autre, donc déplacer le sujet signifierait également déplacer tout l'éclairage pour éviter de déplacer l'ombre.

Déplacer la caméra et l'objectif est la meilleure approche.

Étape 2: Principales caractéristiques de conception de My Focus Rail

Le rail de mise au point que j'ai conçu porte la caméra et l'objectif sur un rail linéaire mécanique robuste entraîné par un moteur. La caméra peut être facilement fixée et retirée à l'aide d'un support en queue d'aronde à dégagement rapide.

Le rail mécanique est entraîné à l'intérieur et à l'extérieur à l'aide d'un moteur pas à pas de contrôleur informatique et peut fournir une résolution linéaire d'environ 5 um, ce qui, à mon avis, est plus que suffisant dans la plupart des scénarios.

Le contrôle du rail est réalisé à l'aide d'une interface utilisateur ou d'une interface utilisateur graphique simple à utiliser.

Le contrôle de la position du rail peut également être réalisé manuellement à l'aide d'une commande rotative à résolution programmable située sur la carte de commande du moteur (bien qu'elle puisse être positionnée n'importe où, par exemple comme une commande manuelle).

Le micrologiciel de l'application exécuté sur le microprocesseur de la carte de commande peut être re-flashé via USB, ce qui réduit le besoin d'un programmeur dédié.

Étape 3: Le Focus Rail en action

Avant d'entrer dans les détails de la construction et de la construction, regardons le rail de mise au point en action. J'ai pris une série de vidéos détaillant différents aspects de la conception - elles peuvent couvrir certains aspects dans le désordre.

Étape 4: Rail de mise au point - le premier tir d'essai que j'ai obtenu du rail

À ce stade, j'ai pensé partager une image simple obtenue à l'aide du rail de mise au point. C'était essentiellement le premier tir d'essai que j'ai pris une fois que le rail était opérationnel. J'ai simplement attrapé une petite fleur du jardin et l'ai fait sauter sur un morceau de fil afin de la soutenir devant l'objectif.

L'image composite de la fleur était un composite de 39 images distinctes, 10 étapes par tranche sur 400 étapes. Quelques images ont été supprimées avant l'empilement.

J'ai joint trois images.

• La mise au point finale de la prise de vue empilée de Helicon Focus
• L'image au-dessus de la pile - premier plan
• L'image au bas de la pile - arrière-plan

Étape 5: Le détail du tableau de commande et la marche à suivre

Dans cette section, je présente une vidéo détaillant les composants de la carte de commande du moteur et la technique de construction.

Étape 6: Le contrôle manuel de l'étape du tableau de commande

Dans cette section, j'ai prédéfini une autre courte vidéo détaillant le fonctionnement du contrôle manuel.

Étape 7: Schéma de principe de la carte de commande

L'image ici montre le schéma du tableau de commande. Nous pouvons voir qu'en utilisant le puissant microcontrôleur PIC, le schéma est relativement simple.

Voici un lien vers un schéma haute résolution:

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

Étape 8: Logiciel d'interface utilisateur sur PC ou GUI

Dans cette section, j'utilise à nouveau une vidéo pour démontrer le logiciel de contrôle d'application basé sur PC, souvent appelé GUI (Graphical User Interface).

Étape 9: Principe et fonctionnement du Bootloader

Bien qu'il ne soit en aucun cas lié au fonctionnement du rail de mise au point, le bootloader est une partie essentielle du projet.

Pour réitérer - qu'est-ce qu'un bootloader ?

Le but d'un bootloader est de permettre à l'utilisateur de reprogrammer ou de reflasher le code de l'application principale (dans ce cas l'application Focus Rail) sans avoir besoin d'un programmeur PIC spécialisé dédié. Si je devais distribuer des microprocesseurs PIC préprogrammés et que je devais publier une mise à jour du firmware, le chargeur de démarrage permet à l'utilisateur de reflasher le nouveau firmware sans avoir à acheter un programmeur PIC ou à me renvoyer le PIC pour un reflash.

Un bootloader est simplement un logiciel exécuté sur un ordinateur. Dans ce cas, le bootloader s'exécute sur le microcontrôleur PIC et je l'appelle firmware. Le chargeur de démarrage peut être situé n'importe où dans la mémoire du programme, mais je trouve qu'il est plus pratique de le localiser juste au début de la mémoire du programme dans la première page de 0x1000 octets.

Lorsqu'un microprocesseur est mis sous tension ou réinitialisé, il démarre l'exécution du programme à partir d'un vecteur de réinitialisation. Pour le microprocesseur PIC, le vecteur de réinitialisation est situé à 0x0 et normalement (sans chargeur de démarrage) ce serait soit le début du code de l'application, soit un saut au début selon la façon dont le code est localisé par le compilateur.

Avec un chargeur de démarrage présent après la mise sous tension ou la réinitialisation, c'est le code du chargeur de démarrage qui est exécuté et l'application réelle est située plus haut dans la mémoire (appelée déplacée) à partir de 0x1000 et au-dessus. La première chose que fait le chargeur de démarrage est de vérifier l'état du bouton matériel du chargeur de démarrage. Si ce bouton n'est pas enfoncé, le bootloader transfère automatiquement le contrôle du programme au code principal, dans ce cas l'application Focus Rail. Du point de vue des utilisateurs, cela est transparent et le code de l'application semble simplement s'exécuter comme prévu.

Cependant, si le bouton matériel du chargeur de démarrage est enfoncé pendant la mise sous tension ou la réinitialisation, le chargeur de démarrage tentera d'établir la communication avec le PC hôte dans notre cas via l'interface série radio. L'application de démarrage du PC détectera et communiquera avec le firmware PIC et nous sommes maintenant prêts à démarrer une procédure de reflash.

La procédure est simple et se déroule comme suit:

Le bouton de mise au point manuelle est enfoncé pendant que le matériel est sous tension ou réinitialisé

L'application PC détecte le chargeur de démarrage PIC et la barre d'état verte affiche 100 % plus le message PIC détecté s'affiche

L'utilisateur sélectionne « Ouvrir le fichier Hex » et, à l'aide du sélecteur de fichier, navigue jusqu'au nouveau fichier HEX du micrologiciel

L'utilisateur sélectionne maintenant « Programmer/Vérifier » et le processus de clignotement commence. Le nouveau firmware est d'abord flashé par le chargeur de démarrage PIC, puis relu et vérifié. Les progrès sont signalés par la barre de progression verte à toutes les étapes

Une fois le programme et la vérification terminés, l'utilisateur appuie sur le bouton « Réinitialiser le périphérique » (le bouton du chargeur de démarrage n'est pas enfoncé) et l'exécution du nouveau micrologiciel commence

Étape 10: Présentation du microcontrôleur PIC18F2550

Il y a beaucoup trop de détails à entrer en ce qui concerne le PIC18F2550. Ci-joint la spécification de niveau supérieur de la fiche technique. Si vous êtes intéressé, la fiche technique complète peut être téléchargée sur le site Web de MicroChip ou simplement sur Google l'appareil.

Étape 11: Pilote de moteur pas à pas AD4988

L'AD4988 est un module fantastique, parfait pour piloter n'importe quel moteur pas à pas bipolaire à quatre fils jusqu'à 1,5 A.

Caractéristiques: Sortie RDS faible (activée)Détection/sélection automatique du mode de décroissance du courantMélange avec des modes de décroissance du courant lentRedressement synchrone pour une faible dissipation de puissanceProtection interne contre les courants UVLOCAlimentation logique compatible 3,3 V et 5 VCircuit d'arrêt thermiqueProtection contre les défauts de terreProtection contre les courts-circuits de chargeModèles en option à cinq étapes: complet, 1/2, 1/4, 1/8 et 1/16

Étape 12: Assemblage du rail mécanique

Ce rail a été récupéré sur eBay à un prix avantageux. Il est très robuste et bien fait et est livré avec un moteur pas à pas.

Étape 13: Résumé du projet

J'ai beaucoup aimé concevoir et construire ce projet et j'ai fini avec quelque chose que je peux réellement utiliser pour ma macrophotographie.

J'ai tendance à ne construire que des choses qui sont d'une utilité pratique et que j'utiliserai personnellement. Je suis plus qu'heureux de partager beaucoup plus de détails de conception que ce qui a été couvert dans cet article, y compris les contrôleurs PIC testés programmés si vous êtes intéressé par la construction d'un rail de mise au point macro pour vous-même. Laissez-moi un commentaire ou un message privé et je vous répondrai. Merci beaucoup d'avoir lu, j'espère que vous avez apprécié ! Cordialement, Dave