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2021-6-10 14:51:49 [显示全部楼层]
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用树莓派制作一个“数码显微镜”

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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。

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw2.jpg

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。

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw3.jpg
效果如下
用树莓派制作一个“数码显微镜”qw4.jpg

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。

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw5.jpg

还可以用来检查一些工具,

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw6.jpg

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw7.jpg

或者是生活中的小玩意儿。

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw8.jpg

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw9.jpg

一下子好像回到了初中的化学课上。

用到的材料

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw10.jpg

  • 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。

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw11.jpg

拿一根12毫米的钢棒用M4定位螺丝夹在底座上。

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw12.jpg

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw13.jpg

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw14.jpg

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)

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw15.jpg

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。

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw16.jpg

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw17.jpg

底座的组装就这样了,接下来是显微镜头。

显微镜头
用树莓派制作一个“数码显微镜”qw18.jpg

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw19.jpg

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。

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw20.jpg

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw21.jpg

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。

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw22.jpg

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。

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw23.jpg

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。

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw24.jpg

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。

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw25.jpg

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw26.jpg

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw27.jpg

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。

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw28.jpg

然后我们把显微镜头插入底座,装配部分就完成了。

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw29.jpg

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw30.jpg

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:

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw31.jpg

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。

  1. #!/bin/bash
  2. #-sa 100 turns up the saturation to maximum, adjust if necessary
  3. 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。
  1. import RPi.GPIO as GPIO
  2. import time
  3. import os
  4. GPIO.setmode(GPIO.BCM)
  5. GPIO.setup(21, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
  6. def shutdown(channel):
  7.     os.system("sudo shutdown -h now")
  8. GPIO.add_event_detect(21, GPIO.FALLING, callback=shutdown, bouncetime=1000)
  9. while 1:
  10.     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。

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw32.jpg

在exit 0之前加上:

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


保存并退出,就搞定了。

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw33.jpg

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。

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw34.jpg

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。

用树莓派制作一个“数码显微镜”qw35.jpg

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

Raspberry Pi Zero W Microscope.zip

4.87 MB, 下载次数: 48

奥特曼的哥哥  学徒

发表于 2021-6-11 15:20:11

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。
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DFHJM_IpFmV  中级技师

发表于 2021-6-18 18:06:58

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  见习技师

发表于 2021-7-5 00:36:52

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RRoy  NPC
 楼主|

发表于 2021-7-5 14:23:53

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