Makro-Aufnahmen mit beliebiger Schärfentiefe

[Der-Bastler]

Mikroskop-Setup

Dann zeige ich mal meinen aktuellen Mikroskop-Setup:

ein Aluprofil 40x80mm, unten M8er Gewinde reingeschnitten.
Montage auf Holzbrett, unten Gummifüße zur Dämpfung.
Zur Montage des Balgengerätes wird das Aluprofil von hinten aufgebohrt, die Fotoschrauben werden mit der Eisensäge mit einem schlitz versehen und mit Schraubenzieher durchgeschraubt. Deshalb sieht man nur die Löcher im Profil, die Schrauben sind kurz und gehen nur durch eine Wandstärke des Aluprofils.

 

[Der-Bastler]

Mikroskop-Setup

Für die Beleuchtung nutze ich das Aluprofil als Schiene und befestige daran modifizierte Ikea-Lampen.
Der große runde Ikea-Fuß wird abgeschraubt, zwei Stücke Aquariumschlauch als Gummiummantelung (wird mit den Schrauben dann leicht zusammengepresst und ist dann so breit wie die Aluschiene), eine zurechtgefeilte Aluplatte, die genau in die Schiene passt.
Als Mikroskop nehme ich ein geschlachtetes Leitz SM-LUX mit Motor und Riemenuntersetzung. Das Motor-Halteblech ist nur mit einer Schraube im Mikroskopfuß befestigt und lässt sich leicht schwenken. So kann ich den Riemen leicht spannen.

 

[Der-Bastler]

Mikroskop-Setup

die Bilder sprechen für sich, denke ich

 

[Der-Bastler]

Mikroskop-Setup

Und mit Blitzgerät funktioniert es ähnlich einfach.
Da findet ein Ikea.Lampenfuß wieder verwendung als Blitzhalter.
Der schwarze Haltearm ist Chinagelump (ca. 20€). Funktioniert, ist aber relativ schwer einzustellen, bis die eine zentrale Knebelschraube alle Gelenke feststellt.
Wenn es fest ist, hält es.

 

[Stuessi]

Hallo Frank,

einen schönen Aufbau hast Du da!
Nun weiß ich auch, wie das Stativ des SM-Lux aussieht, bei mir steht es allerdings umgebaut mit LED-Beleuchtung und Aufsichtbeleuchtung.
Ein Vorgänger wurde aber auch von mir "geschlachtet".
Die Kamera ist an einer Vergrößerer-Säule befestigt.
Ein erster Versuch mit Schrittmotor-Antrieb war auch schon erfolgreich. Da ich keine Drehbank oder ähnliches habe kommt wieder Fischertechnik zum Einsatz. Davon habe viele Teile, mit denen auch schon mal meine Enkelkinder spielen.

Gruß,
Stuessi

 

[Der-Bastler]

Hallo, Stuessi,

Dein Aufbau ist echt professionell. Respekt!

Ich weiß schon, dass die Schlachtung eines hochwertigen Leitz SM-Lux schon zum Stirnrunzeln führt.
Ich habe es mir auch erst gut überlegt.
Allerdings muss ich sagen, dass ich das Mikroskop schon ausgeschlachtet erworben habe.
Da war schon alles abgebaut, inklusive Kondensor und Tisch. Nur der Objektivrevolver war noch dran, aber defekt und rastete nicht mehr.
Dafür war der Trieb gut.
Deshalb habe ich statt einem Wiederaufbau die Schlachtung durchgeführt.
Technisch funktioniert es sehr gut, auch der Motor mit Zahnriemen bewährt sich.

Mit der Fischertechnik hast Du mich auf was gebracht.
Momentan arbeite ich an einem Panoramakopf (nur einzeilig) mit Schrittmotorantrieb.
Da passt das genau dazu.
Als Steuerung soll natürlich die vorhandene Hardware mit neuem Sketch dienen.

Leider habe ich auch nur eine "normale" Werkstatt ohne Drehbank.
Deshalb müssen Fertigteile zum Einsatz kommen.

Gruß
Frank

 

[acrobatix]

Ich bin erst vor kurzem auf diesen Thread aufmerksam geworden und war sofort von der Idee begeistert, so etwas wie den StackShot nachzubauen.
Deshalb zunächst großes Lob an Der-Bastler. Ohne seine Beiträge und detaillierten Beschreibungen hätte ich mich wahrscheinlich nicht an dieses Projekt gewagt.

Gestartet bin ich mit dem mechanischen Teil. Mein Ziel war es, eine Vorrichtung zu bauen, die nicht nur das Objekt, sondern auch die Kamera bewegen kann. Und ich muss sagen, dass es funktioniert!
Den Spindelantrieb habe ich mit normalen Hilfsmitteln verwirklicht: Säulen-Bohrmaschine, Bohrern, Gewindebohrern und einer Handsäge. Die Alu-Teile habe ich fertig zugeschnitten gekauft, ebenso den Schlitten, der aus POM besteht.
POM ist ein Kunststoff, der sich gut bearbeiten lässt und gute Gleiteigenschaften besitzt. Die Vorrichtung kommt deshalb ohne Schmierstoff aus und ist spielfrei.

Bei dem Schrittmotor war ich mir zunächst unsicher, was die Drehmoment-Angaben in der Praxis tatsächlich bedeuten. Habe mich dann für den Trinamic QSH4218-51-049 entschieden, der bei 5 Volt einen Strom von 1 A zieht.
Ich bin erstaunt, wie kräftig der Motor ist. Er bewegt die Spindel mit der Kamera ganz locker. Wahrscheinlich hätte es ein etwas kleinerer Motor auch getan, aber Drehmoment kann man ja nie zu viel haben.
Um genug Power zu haben, versorge ich den Arduino und das Motorshield über ein 12-Volt-Netzteil. In die Zuleitung zum Arduino habe ich allerdings eine Strombegrenzung auf 1 A (rechts im Bild) eingebaut, damit Shield und Motor sich nicht in Rauch auflösen.

Als Motorshield verwende ich das Adafruit in der Version V2. Es hat den Vorteil, dass es einen Dauerstrom von 1,2 A verkraftet und auf dem Board noch Platz für kleinere Schaltungen ist. So habe ich den Optokoppler für die Kamerasteuerung direkt auf das Shield gelötet.
Den Optokoppler bitte immer mit einem Vorwiderstand von 220 Ohm verwenden. Es mag zwar auch ohne gehen, aber wenn`s den Optokoppler mal dahinrafft, ist es ziemlich frickelig, das Winzding wieder auszulöten.

Der Nachteil der neuen Adafruit-Version ist, dass der Sketch von Der-Bastler nicht mehr funktioniert. Es sind zwar nur geringfügige Änderungen nötig, aber immerhin. Für mich als Arduino-Analphabeten war`s dann schon eine Herausforderung, den Sketch mit Hilfe der Test-ino so zu verändern, dass die Sache klappt.

Unten findet ihr den geänderten Makroshooter-Sketch, allerdings nur in der Version 2, weiter bin ich noch nicht vorangekommen(gleicher Umwandel-Trick wie von Der-Bastler erfunden). Teilweise habe ich den Original-Code nur auskommentiert, teilweise direkt verändert. Im direkten Vergleich der beiden Sketche sieht man die Veränderungen.
Der Sketch enthält auch den geänderten Code für das von mir verwendete Display Grove-LCD RGB Backlight.
Da künftige Nachbauer des Makroshooters auf das neue Adafruit-Shield werden zurückgreifen müssen, ist`s vielleicht hilfreich.

Zum Schluss nochmals der Dank an Der-Bastler für seine hervorragende Arbeit!
Gruß Thomas

 

[Der-Bastler]

Hallo, Thomas, Glückwunsch!

Saubere Sache, würde ich sagen. Der Schlitten sieht solide aus.

Die Idee mit der Strombegrenzung ist auch gut. Kannst Du zu dem Bauteil und dem Kühlkörper (soweit ich das richtig sehe) was sagen? Das würde ich gerne übernehmen.

Beim Optokoppler hast Du sicher recht, Vorwiderstand ist sinnvoll und nach Spezifikation auch vorgeschrieben.
Hinweis: auch ein Sockel war in meinem vorbereiteten Reichelt-Warenkorb enthalten, dann lässt sich bei Bedarf das Bauteil einfacher austauschen.
(Meine Optokoppler ohne Vorwiderstand funktionieren noch tadellos, bis jetzt zumindest.)

Dass sich der Sketch auch auf die aktuellere Hardware (Grove-LCD RGB Backlight und Adafruit Motorshield Version V2) auch anpassen lässt ist eine feine Sache, damit ist die Bauanleitung zukunftssicher.

Die "alten" Bauteile gibt es immer noch zu bestellen, das ist also in jedem Fall kein Problem.
Motorshield 9,99€: http://www.amazon.de/SainSmart-L293...8&qid=1398699672&sr=1-1&keywords=motor+shield
LCD-Display 20x4 11,99: http://www.amazon.de/SainSmart-Char...8&qid=1398699749&sr=1-2&keywords=i2c+lcd+20x4

Bei den Ebay-Versendern aus China noch günstiger erhältlich (Motorshield unter 5€, Display ca. 6,50€), aber mit langer Lieferzeit.

Vielleicht fasst doch noch jemand den Mut zum Nachbau?

Gruß
Frank

 

[acrobatix]

Hallo Frank,

freut mich, dass dir mein Makroschlitten gefällt.

Die Umsetzung einer Strombegrenzung habe ich hier gefunden: http://bastelmolch.ba.funpic.de/netzteil.htm
(ziemlich weit runterscrollen bis zu „Konstantstromquelle“)

Den IC LM 317 gibt`s bei Reichelt für 25 Cent. Da er sich bei 1 A stark erhitzt, ist ein Kühlkörper notwendig. Über die genaue Dimensionierung kann ich nichts sagen, habe was aus einem defekten Ladegerät genommen. Das Blech hat die Maße 60x15x3 mm, offenbar reicht`s.

Am Gehäuse des LM 317 liegt ebenfalls die Ausgangsspannung, deshalb ggfs. auf Isolierung achten.

Gruß
Thomas

 

[Der-Bastler]

Hallo, Thomas,
besten dank für die Info. Die Teile hab ich mir mal bestellt, das werde ich ausprobieren.
Ist ja auch echt leicht umsetzbar vom Nachbau her.
Danke für den Link!

Einen Gedanken wolte ich noch kurz posten:
wenn das Motorshield alter Bauart mit dem L293D zu schwach ist (0,6A Dauerlast/1,2A Spitzenlast), kann man auch günstig tunen, ohne das Motorshield zu wechseln.
Was ich hier: https://www.dslr-forum.de/showpost.php?p=10781795&postcount=26 geschrieben habe, gilt noch. Der Austausch des L293D gegen einen SN754410 von Texas Instruments steigert die Leistung auf 1A Dauerlast bzw. 2A Spitzenlast.
In Verbindung mit einem aktuellen Sketch der Version 4, in dem die Release-Funktion zur Entlastung von Motor und Treiberchip dabei ist (der Motor wird stromlos, wenn er nicht gebraucht wird), ermöglicht das schon auch den Einsatz stärkerer Schrittmotoren.
Und auch Kühlkörper gehen noch in den schmalen Spalt zwischen Motorshield, Display und Gehäuse.
Die Spielräume sind also noch nicht ausgereizt....


Gruß

Frank

 

[acrobatix]

Hallo Frank,

da nicht für.
War selbst verblüfft, wie einfach so eine Strombegrenzung umzusetzen ist.
Mit dem LM 317 und einem 1,2-Ohm-Widerstand ergibt sich exakt ein Strom von 1 A.

Gruß
Thomas

 

[Der-Bastler]

Hallo, Thomas,
der Tipp mit der Strombegrenzung ist echt hilfreich.

Ich habe das alte Motorshield mit einem SN754410 aufgerüstet und einen 1A-Stepper mit einem 12V/4,5Ah-Akku direkt am Motorshield (Eingang EXT_PWR) angeschlossen.
Der Chip wurde warm.

Jetzt habe ich die Schaltung nachgebaut und begrenze den Strom auf 1A, was ja für den Stepper reicht (Metalloxidschicht-Widerstand 1,2 Ohm und der LM 317).

Bei einem über 200-Bilder-Stack bleibt der Chip kalt.
Das ist also eine materialschonende Idee, die billig umzusetzen ist.

Ich war mal dreist und habe als Härtetest einen 1,7A-Stepper angeschlossen.
Gleicher Aufbau, altes Motorshield, mit einem SN754410 aufgerüstet, mit einem 12V/4,5Ah-Akku direkt am Motorshield (Eingang EXT_PWR). Strombegrenzung auf 1A, was ja eigentlich für den Motor zu wenig ist.
Damit habe ich meinen Proxxon KT70 Koordinatentisch angetrieben, der vorher nur im Modus "Kraft" mühsam anlief, weil die Gleitreibung sehr hoch war. Plötzlich kein Problem mehr.
Mit 12V läuft er selbst im Feinschritt ganz normal sauber an, über 300 Schritte im Testlauf und bestenfalls lauwarm, der Chip.

Also bringt die Erhöhung der Versorgungsspannung auf 12 V mit gleichzeitiger Begrenzung der Stromstärke auf 1A schon deutlich etwas.
Bin sehr zufrieden mit den ersten Tests, die ich gerade gemacht habe.

Mein Fazit: alte Bauanleitung, alter Sketch V4 und die schwarze Fernbedienung. Sketch kann dann ohne Anpassung unverändert bleiben.
Bei Bedarf ( stärkerer Motor, mehr Drehmoment) den Chip aufrüsten für mehr Leistung mit einem SN754410 und dann Strom auf 1A begrenzen mit dem LM 317.

Weiterhin zum Nachbau empfohlen!

Wer Hilfe beim Bau braucht kann sich gerne an mich wenden.

Gruß
Frank

 

[acrobatix]

Hallo Frank,

schön dass ich auch etwas beisteuern konnte.

Habe inzwischen deinen V4-Sketch auf das Adafruit-V2-Shield und mein Grove-Display angepasst, wirklich genial.
Alles funktioniert perfekt. Nur der Motor-Release klappt nicht. Nach einer Aufnahme-Staffel bleibt der Motor unter Strom. Wir arbeiten dran...

Gruß

Thomas

 

[Der-Bastler]

Hallo, Thomas,

freut mich, dass Du Dir die aktuelle V4-Version des Sketches vorgenommen hast. Da steckt wirklich viel im Detail, was die Handhabung am Ende schon vereinfacht.
Insbesondere die direkte Umrechnung der Schritte in mm spart unnötiges Umrechnen von Hand.

Dass die Release-Funktion nicht geht dürfte an der geänderten Library liegen. Da haben sich offensichtlich die Motorsteuerbefehle geändert, so dass der alte Aufruf nicht mehr funktioniert.

Ich würde folgendes versuchen:
void release(void);
The release() function removes all power from the motor. Call this function to reduce power requirements if holding torque is not required to maintain position.
Fundstelle: https://learn.adafruit.com/adafruit-motor-shield-v2-for-arduino?view=all
ganz unten auf der Seite.

Am besten einmal testen, ob das klappt.
Dann den Sketch mit "Suchen" nach dem alten "motor.release();"-Befehl durchgehen und mit dem neuen "release();" ersetzen.
Sollte klappen.

Was ich noch gesehen habe: das Shield V2 unterstützt Microstepping.

Das würde heißen, dass in der Motorsteuerung statt "Fein" mit Halbschritt auch noch kleinere Schritte möglich werden?

So weit hab ich mich aber noch nicht eingelesen.....


Gruß
Frank

 

[acrobatix]

Hallo Frank,

danke für deine Tipps.
Die automatische Umrechnung der Schritte in mm ist wirklich eine feine Sache.

Wie ich jetzt festgestellt habe, funktioniert die Release-Funktion grundsätzlich.
Ich habe nur mit verschiedenen Funktionen der FB herumgespielt, u.a. einen Echtlauf gemacht. Am Ende blieb der Motor stehen – ohne Stromentlastung. Wie ich dann in deinem Sketch gesehen habe, ist die Release-Funktion da auch gar nicht vorgesehen.

Bis ich das Alles durchblickt habe und wirklich nutzen kann, wird`s wohl Herbst.

Hinzu kommt noch, dass ich mich derzeit auch noch mit der Hardware beschäftige. Habe jetzt alles schön in ein Gehäuse eingebaut und den letzten Feinschliff am Spindeltrieb gemacht.

Bin erstaunt, wie kräftig der kleine Motor ist. Er bewegt den Schlitten samt Kamera auch in der Senkrechten völlig mühelos.

Außerdem habe ich vor, einen Akku in das ohnehin etwas überdimensionierte Gehäuse (war noch vorhanden) einzubauen. Dann lässt sich das ganze Gerät mobiler nutzen.

Mit den Vor- und Nachteilen der verschiedenen Stepping-Varianten habe ich bisher auch noch kaum auseinandergesetzt.

Ich bin sicher, das ganze Projekt wird mich noch länger beschäftigen.

Gruß
Thomas

 

[Der-Bastler]

Hallo, Thomas,

ich habe mir den 16x2-Sketch noch einmal auf meine Steuerung mit dem 20x4-Display aufgespielt und nachgesehen.
Da merke ich erst, dass ich schon verwöhnt bin von der besseren Darstellung des Ablaufs auf dem großen Display.
Es war nicht einfach, alle Meldungen auf das 16x2-Display zu bekommen, das macht alle Anzeigen um so leichter missverständlich.

Das mit dem Echtlauf stimmt. Er endet ohne Release, aber mit einer Abfrage: "Return? EXIT=J". Das wird 4 Sekunden angezeigt.
Dann kann man sich entscheiden. EXIT-Taste:->Rücklauf bis zum Startpunkt und eine Abschlussmeldung.
Jede andere Taste: der Schlitten bleibt so stehen.
Das gibt die Möglichkeit, an den abgelaufenen Stack weitere Schritte ohne neuen Testlauf anzuschließen.
Schwarze Fernbedienung, vorletzte Tastenreihe, z.B. +50 und ENTER.
Dann schließen sich an die letzte Position noch weitere 50 Aufnahmen an und man kann den Stack "verlängern".

Zu den möglichen Schrittansteuerungen im Motorshield V2 habe ich mal näher nachgelesen.
Es bleibt bei den Ansteuerungen Vollschritt und Halbschritt.
Damit lässt sich also bauartbedingt keine feinere Auflösung erzielen, als sie das alte Motorshield schon bietet.
Lediglich die Belastbarkeit ist deutlich höher, so dass stärkere Motoren einsetzbar sind.

Ich wünsche Dir weiter viel Erfolg für Dein Projekt!
Das sieht jetzt schon sehr vielversprechend aus, bei mobiler Nutzung ist das dann sicher eine gute Stackshot-Alternative für kleines Geld.

Gruß
Frank

P.S.
Wenn sich jemand noch in der Glaubenskrise befindet und nachbauen möchte, ich empfehle echt das I2C 20x4-Display.

Die Leistung des alten Motorshields lässt sich durch Austausch des originalen L293D-Chips gegen einen SN754410 bei Bedarf hochrüsten (1A Dauerlast, 2A Peak). Das reicht meist aus.
Die Motorshields werden einem bei ebay in weltweiter Suche, Sofortkauf, mit Suchbegriff "shield L293D uno" ab 3€ aus Hongkong nachgeworfen.
Auch die " SN754410 " sind 5 Stück für unter 3€ zu haben.
Wer also die Lieferzeit von 4 Wochen abwarten kann, kommt günstig an die Teile. Ohne Zoll oder irgendwelche Probleme.

 

[acrobatix]

Hallo Frank,

das Adafruit V2 unterstützt schon Microstepping.
Um den Schlitten meines Spindeltriebes nicht immer von Hand an eine bestimmte Position bringen zu müssen, habe ich zwei weitere Funktionen in den Sketch eingebaut (es sind ja noch einige Tasten der FB nicht belegt) : einen Vorlauf und einen Rücklauf ohne weitere Funktionen.
Einfach um es einmal auszuprobieren, mach ich`s über den MICROSTEP-Befehl. Der Motor läuft zwar wesentlich ruhiger, aber die Schrittweite ist dieselbe wie im SINGLE-Modus, bringt also für`s Focus-Stacking nicht wirklich etwas.

Ich denke, die Varianten „Normal“ und „Fein“ sind mehr als ausreichend. Meine Spindel hat eine Steigung von 1,5. Daraus ergibt sich bei einem Schritt eine Schrittweite von 0,0075 bzw. 0,00375 mm. Zum Vergleich: der Stackshot liefert als kleinsten Schritt 0,01 mm.

Mit dem Display muss ich dir Recht geben. Heute würde ich auch mit dem größeren starten.

Da das Display keine dreistelligen Schrittweiten anzeigte, habe ich den Sketch insoweit geändert, dass ich das Leerzeichen hinter „Weite“ entfernt habe. Jetzt wird die letzte Ziffer nicht mehr abgeschnitten.

Rein mechanisch bin ich jetzt auch durch. Habe die Shields, den Akku und die Strombegrenzung in ein Gehäuse gepackt: muss sich hinter einem Stackshot nicht verstecken. Wobei ich nochmals betonen möchte, dass ich ohne deine Anleitungen nicht so weit gekommen wäre.

Gruß

Thomas

 

[Manfredxxx]

Hallo Frank und Thomas, jetzt fehlen nur noch die guten Bilder....

Gruß Manfred

 

[Der-Bastler]

Hallo, Thomas,

mich würde mal ein Bild von Deiner endgültigen Version von Steuerung und Schlitten interessieren.
Vielleicht kann ich mir da noch etwas abschauen ....

Und wie Du schreibst, das Motorshield V2 unterstützt Microstepping. Dann surrt der Motor feiner im Microstep, die Schrittweite vom normalen Vollschritt bleibt aber erhalten.
Der Halbschritt (Fein) in Microstepping geht nicht.
Da sind das alte Shield V1 und das neue V2 identisch.
Außer der höheren Belastbarkeit ergibt sich beim Motorshield V2 kein verwertbarer Vorteil bei der Auflösung der Schritte.

Und ManfredXX hat natürlich auch recht:
am Ende müssen auch die guten Bilder dabei herauskommen.
Die mechanische Technik macht es nicht alleine.

Gruß
Frank

 

[acrobatix]

Hallo Frank, hallo Manfred,

ich gebe euch natürlich grundsätzlich recht: das Ziel sollen gute Fotos sein.

Aber dafür muss man gute Voraussetzungen schaffen. Wie ich es sehe, ist der ganze Thread sehr technisch, viele Makro-Aufnahmen werden hier nicht gezeigt.

Ich will auch gar nicht das Adafruit V2 verteidigen (warum auch?), ich hab´s nun mal. Aber irgendwann wird´s das V1 nicht mehr geben.

Mir ging´s darum, mit geringen finanziellen Mitteln ein solides Fundament für gute Fotos zu legen.
Die Materialkosten für meinen Spindeltrieb liegen bei ca. 25 € (ohne Motor).

Dass für wirklich perfekte Makro-Fotos mehr notwendig ist, ist mir schon klar. Aber das ist die Basis.

Die angehangenen Fotos zeigen den Spindeltrieb und die Steuerung.
Als Akku habe ich drei Li-Ionen-Akkus von 3,7 V (1,8 Ah) hintereinandergeschaltet ( gibt´s gerade bei Conrad im Angebot). Sie besitzen integrierte Schutzschaltungen, deshalb habe ich mich getraut, den Block über ein normales Steckernetzteil zu laden. !!! Ansonsten Vorsicht beim Laden und Tiefentladen von Li-Ionen-Akkus!!!

Gruß

Thomas