MAKER: RiksEddy/译:趣无尽 Cherry(转载请注明出处) 我知道这里有很多对生物感兴趣的 Maker 朋友们,本期要向大家推荐一个实用的装备类项目,由树莓派、摄像头、CCTV 镜头和一组 3D 打印支架装配成的交互式显微镜。造价低廉,功能强大,是时候用它来替代传统的小学生实验显微镜了!
来两段测试视频,感受一下实际效果: 材料清单 树莓派 Zero W ×1 树莓派摄像头×1 载玻片×1 盖玻片×1 CCTV 镜头×1 CCTV 镜头锁紧环×1 GPIO 排针×1 SD 卡 8G×1 跳线×若干 剪刀×1 钳子×1 100 欧姆电阻器×若干 LED×1 Micro USB 线×1 焊接套件×1 3D 组件×1 透明胶带×1
3D 打印 在项目文件库中下载 STL_FIles.zip 文件并解压。 https://make./project/146 自行 3D 打印或在某宝找商家打印组件,材料建议使用 ABS、PLA 均可。 3D 打印的部件为: 底部×1 底部和顶部的固定螺丝×8 侧面大托盘×2 相机固定螺丝×2 相机和镜头插座×1 镜头转动组件×1 侧面小托盘×2 结构主体×2
安装树莓派 Zero W下面提供两种设置树莓派 Zero W 的方法。可根据自己手头的资源自由选择。 1、初学者设置指南。 https://shumeipai./2013/09/07/how-to-install-and-activate-raspberry-pi.html 它将提供全方位的上手步骤,包括硬件和操作系统设置的介绍。 2、无屏幕和键盘配置树莓派 WiFi 和 SSH 的设置指南。 https://shumeipai./2017/09/13/raspberry-pi-network-configuration-before-boot.html 它将提供如何在没有电脑显示器的情况下设置系统。 温馨提示: 设置后,请记下树莓派的主机名,登录用户名和密码,用于远程登录。如果你不修改信息,主机名和登录密码会默认为 raspberrypi,登录用户名会默认为 pi。 安装所需软件1、使用 Micro-USB 线为树莓派 Zero W 供电。 2、通过 SSH 用电脑远程登录树莓派: 对于 Windows Putty: 第一步:输入 [HOSTNAME].local 作为主机名,点击连接类型——SSH按钮,然后单击打开。 第二步:出现提示后输入你的登录用户名和密码。 对于 Mac 终端: 第一步:在终端 SSH 中输入此命令 [USERNAME]@[HOSTNAME].local。 第二步:出现提示后输入密码。 注意:接下来的步骤大约需要10个小时才能完成,请耐心完成。 3、在 SSH 上的 CLI(命令行界面)中输入以下命令设置 OpenCV: 注意,如果 CLI 跳出提示“是否继续?”,请输入 y。
1 2 3 | sudo apt-get install build-essential
sudo apt-get install cmake git libgtk2.0-dev vim pkg-config libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev
sudo apt-get install python-dev python-numpy python-pip libtbb2 libtbb-dev libjpeg-dev libpng-dev libtiff-dev libjasper-dev libdc1394-22-dev
|
如图所示,我创建了一个上级目录包括克隆的 opencv 目录,但最终我没有采用,这样可以更简单一些。
1 2 3 4 5 6 7 8 | git clone https: //github .com /opencv/opencv .git
cd opencv/
mkdir build
cd build/
cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE -D CMAKE_INSTALL_PREFIX= /usr/local -D INSTALL_PYTHON_EXAMPLES=ON ..
make
sudo make install
cd
|
4、在电脑上下载并解压缩 picroscope.zip 文件夹。 源码文件请在项目文件库中下载。 https://make./project/146 然后,将文件夹上传到树莓派 Zero W: 对于 Windows WinSCP。 第一步:输入 [HOSTNAME].local 作为主机名,在提示后输入登录用户名和密码,选择 SFTP 为文件的协议方式,然后点击登陆。 第二步:在电脑驱动中找程序文件并将文件从左拖到右侧,这就是树莓派 Zero W 的主目录。 对于 Mac 终端。
第一步:单击终端的加号,创建新选项卡或会话。 第二步:输入命令 sftp [USERNAME]@[HOSTNAME].local。 第三步:出现提示后输入密码。 第四步:在电脑上找到文件夹的位置路径,并在终端的 SSH 选项卡中输入命令 pwd ,找出树莓派 Zero W 的主目录路径。复制路径以备使用。 第五步:输入命令 put -r [PATH2FOLDER-Laptop] [PATH2HOME-PiZeroW] 5、输入以下命令,检查 OpenCV 是否有效以及是否可以在 Python 中使用。
如果显示错误,请使用网络进行问题排查。如果其他方法都行不通,请发帖提问。 如果没有问题,OpenCV 可以正常使用。你可以输入以下命令来关闭 Python CLI。 输入以下命令关闭树莓派。 断开 USB 线。 组装 3D 组件3D 打印的组件完成后,在这一步进行组装。 1、CCTV 镜头部分
摄像头和 CCTV 镜头支架(摄像头+镜头支架),镜头和锁紧环。
调整镜头的方向,使较小的镜头朝上。
小心地将镜头穿过镜头支架中的圆孔中。
将锁紧环放置到镜头顶部。
将锁紧环固定到镜头中并小心地将镜头向下拉,直到锁紧环固定到镜头支架的顶部。 2、结构主体部分
底座,两个结构主体和四个固定件。
从底座开始组装。
固定结构主体,将支脚较厚的那一边安装在底座上并固定到位。
镜头、另外四个固定件、摄像头+镜头支架。
将摄像头+镜头支架固定到结构主体的顶部,使镜头朝向底座并固定到位。 安装摄像头1、摄像头的光学调整。
使用 3D 打印的镜头移除器将镜头从摄像头上移除。
小心地移除摄像头中的热镜玻璃滤光镜,将镜头和玻璃滤光镜收拾好并保持干燥。 2、将摄像头连接到树莓派 Zero W。
摄像头,树莓派 Zero W 和 CSI 线。
打开摄像头的 CSI 端口和树莓派的 CSI 端口。
根据 CSI 端口的大小将 CSI 电缆的两端连接到 CSI 端口。 最后关闭 CSI 端口。 在树莓派上配置摄像头 1、用 Micro-USB 线为树莓派供电,通过 SSH 进入树莓派(参考前面的步骤)。 2、用以下命令启用树莓派上的摄像头接口: 在 CLI 中输入 sudo raspi-config 选择“Interfacing Options” 选择“Camera” 当系统询问是否启用相机时,选择“是” 当要求重启树莓派时,选择“是” 3、再次通过 SSH 进入树莓派。 4、运行命令,下载摄像头和简易服务器的 python 的界面。
1 2 | sudo pip install picamera
sudo pip install Flask
|
5、运行以下命令,测试摄像头是否正常工作。 1 2 | cd picroscope
python LiveStream.py
|
第一步:打开浏览器并在 URL 栏中输入:[HOSTNAME].local:5000 第二步:你应该可以看到摄像头在直播。由于没有镜头,画面会比较模糊,不用担心。
6、关闭树莓派并断开 Micro-USB 和 CSI 线。 安装硬件1、焊接排针针脚到树莓派。需要树莓派,焊接套件和 GPIO 排针。 将较短的排针端穿过树莓派的正面。
小心焊接四十个引脚。
2、LED 照明的安装。需要两根母对母跳线,树莓派,一个 100 欧姆电阻和一个 LED。
取下跳线连接器,剥离跳线一端的电线。
将 LED 的短端焊接到跳线上。 将电阻器焊接到 LED 的长端并将电阻器的另一端焊连接到剥离的线上。
如图所示,将连接 LED 短端的跳线连接到树莓派的引脚 6。
使用 Micro-USB 线为树莓派供电。 将另一个跳线连接到树莓派的引脚 2,此时,LED 应该会亮起。 断开连接树莓派和 Micro-USB 线的跳线。 3、最后的安装。需要组装好的 3D 打印组件、摄像头、CSI 电线、摄像头固定件固件等。 将摄像头放在支架顶部并固定到位。
将树莓派安装到位。
将 CSI 电线连接到摄像头和树莓派。
将小或大的滑动托盘嵌入到侧面的缝隙中。
最后,将跳线和 LED 连接到树莓派。将 LED 放在底座的排座上。 测试1、用 Micro-USB 线为树莓派供电。通过 SSH 进入树莓派。
2、在显微镜载玻片上放置一个非常小的物体,例如一根头发等。 3、将一块胶带放在物体上并使其固定在载玻片上(这有助于聚焦)。 4、将显微镜载玻片滑过托盘。 5、运行以下命令测试简易显微镜是否正常工作。 1 2 | cd picroscope
python LiveStream.py
|
顺时针或逆时针小心地转动镜头来调整焦距。 现在你可以看到发丝的图像了。
是不是一台很有意思的装备呢?你可以使用这台显微镜来研究其他的东西。 via
|