用树莓派制作一个“数码显微镜”

今天教大家如何利用树莓派制作一个“数码显微镜”。项目虽然是19年就有了，但是不妨碍我们学习。



这个小项目诞生的起因是作者想要一个数字显微镜，来检查他的电路板以及3D打印件。

他希望显微镜在合适的价格下还能有不错的显示效果，于是用了Raspberry Pi Zero W搭配一个便宜的手机微距镜头做了这么一个项目。


效果如下


考虑到价格因素，视频质量还是非常好的，特别是在图像的中心。

虽然现在看起来边缘部分有点模糊，景深也很浅，不过这可以通过使用一个更好的镜头来改善。

显微镜可以用来检查你的电子元器件，或仔细观察你的3D打印作品，发现一些细节部分的问题。



还可以用来检查一些工具，





或者是生活中的小玩意儿。





一下子好像回到了初中的化学课上。

用到的材料

• 1×Raspberry Pi Zero W
• 1×相机模块V1.3
• 1×12毫米棒（大约140mm长）
• 1×5mm杆（大约42mm长）
• 1×20倍微距镜头
  

制作步骤
这边作者使用了一些铝制部件，但显微镜的整体部分是可以通过3D打印的，相关的模型文件在文章末尾可以下载。


底座
用过显微镜的都应该清楚，出于稳定性考虑，显微镜的底座一般是比较重的，所以我们也可以增加一些钢片或者类似的东西上去。



拿一根12毫米的钢棒用M4定位螺丝夹在底座上。







显微镜的主体用M4螺钉夹在钢杆上。为了能够上下移动显微镜头，作者使用了一个齿轮齿条设计。

需要一根5毫米的轴，这边选择了铝，因为比较容易加工。

这个旋钮也可以用3D打印，然后粘在轴上。（文件也可以在文末获取）



齿轮上有一个孔，需要先攻丝。

然后用一个M3定位螺钉夹住它。





底座的组装就这样了，接下来是显微镜头。

显微镜头




主体部分的6个孔和后面的架子需要攻丝，用M3螺丝。

然后把垫片放在上面，安装Rasperry Pi Zero W。





摄像头模块

这个模块是1.3版本的，带有一条柔性电缆，可以直接安装到Pi上。



然后把镜头拧入相机支架。

这部分也很容易根据你选择的其他的相机或者镜头来修改尺寸。



这边不建议把相机传感器完全压进去，因为这会使得之后想要移除它变得很困难。



项目中使用的镜头是一个20倍的微距镜头，它带有个白色夹子。

网上也有很多类似的镜头，大家可以自行寻找合适的，然后记得修改3D打印件里面的尺寸就行。







最后在Raspberry Pi的两个最低引脚上加一个按钮，并推入一张SD卡，最好安装好了Raspbian操作系统。



然后我们把显微镜头插入底座，装配部分就完成了。





代码部分

为了在启动后立即获得视频信号，我们需要添加一些代码。

这边我们假设树莓派已经安装好了Raspbian系统，并且已经通过ssh连接上了树莓派。

这部分如果不会的，可以自行网上搜索一下教程。

首先，我们需要激活相机，所以：
sudo raspi-config

按回车键，然后进入界面选项，选择“摄像头”，按 YES。

具体操作如下：



Interfacing Options —— Camera —— Yes

这边先不着急选择重启，一会儿完成之后稍后我们再Reboot。

接下来我们创建自动启动相机的脚本，所以输入sudo nano camera.sh并粘贴如下的代码。

#!/bin/bash
#-sa 100 turns up the saturation to maximum, adjust if necessary
raspivid -t 0 -w 1920 -h 1080 -fps 30 -sa 100
复制代码

按 Ctrl+O 保存， Ctrl+X 退出。

然后我们添加另一个脚本，它可以让我们安全地关闭树莓派。输入sudo nano shutdown.py，同样，只需粘贴代码，保存并退出。

import RPi.GPIO as GPIO
import time
import os

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(21, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)

def shutdown(channel):
    os.system("sudo shutdown -h now")

GPIO.add_event_detect(21, GPIO.FALLING, callback=shutdown, bouncetime=1000)

while 1:
    time.sleep(1)
复制代码

输入sudo nano /etc/rc.local并粘贴代码，这将在启动后立即运行我们上面的两个脚本。



在exit 0之前加上：

sudo python3 /home/pi/shutdown.py &
sh /home/pi/camera.sh &
复制代码

保存并退出，就搞定了。



输入sudo reboot重新启动树莓派，几秒钟后，就可以看到视频画面啦。



确保关机按钮能够正常工作，在你按下它的几秒钟后，绿色的指示灯应该会熄灭。



好了，一台简易的数码显微镜就做好啦，希望能够对你的日常创作有所帮助！

原项目英文链接：https://www.youtube.com/watch?v=jzcHGjFiR0o

项目作者: Brauns CNC

齿轮齿条没办法自锁，这样的话镜头是否会因为重力自己向下移动。

奥特曼的哥哥 发表于 2021-6-11 15:20
齿轮齿条没办法自锁，这样的话镜头是否会因为重力自己向下移动。

这是个好问题

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娜娜2012 发表于 2021-7-5 00:36
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