Duab Gigapixel Microscope: 10 Kauj Ruam (nrog Duab)

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:27

Hauv lub tshuab tsom iav qhov muag, muaj qhov hloov pauv tseem ceeb ntawm thaj tsam ntawm kev pom thiab kev daws teeb meem: qhov ua kom pom tseeb me me, thaj av me dua los ntawm lub tshuab tsom iav. Ib txoj hauv kev kom kov yeej qhov kev txwv no yog txhais cov qauv thiab tau txais cov duab dhau ntawm qhov pom dav dua. Lub tswv yim yooj yim yog txhawm rau ua ke ntau cov duab daws teeb meem loj los tsim FOV loj. Hauv cov duab no, koj tau pom ob qho piv txwv tag nrho, nrog rau kev nthuav dav zoo nyob hauv ib feem ntawm cov qauv. Qhov tshwm sim yog cov duab suav nrog kwv yees li ib txhiab daus las, loj dua piv rau cov duab coj los ntawm dSLR lossis lub xov tooj ntse, uas ib txwm muaj nyob ib puag ncig 10 txog 50 lab pixels. Txheeb tawm cov duab toj roob hauv pes gigapixel rau qhov ua rau pom zoo ntawm cov ntaub ntawv ntau hauv cov duab no.

Hauv cov lus qhia no, Kuv yuav mus saib yuav tsim lub tshuab tsom iav uas muaj peev xwm ntsuas 90mm x 60mm qhov pom ntawm qhov pom nrog cov pixels sib piv rau 2μm ntawm tus qauv (txawm li cas los xij, kuv xav tias qhov kev daws teeb meem yog ze dua rau 15μm). Lub kaw lus siv lub koob yees duab lo ntsiab muag, tab sis tib lub tswv yim tuaj yeem siv nrog lub hom phiaj tsom iav kom tau txais kev daws teeb meem zoo dua.

Kuv tso cov duab gigapixel uas kuv tau txais nrog lub tsom iav ntawm EasyZoom:

1970 National Geographic magazine duab

Crochet tablecloth kuv tus poj niam ua

Lwm yam electronics

Lwm yam kev pab:

Kev qhia tsom iav tsom pom:

Kev daws teeb meem kho qhov muag:

Ntxiv nrog rau cov duab stitching, kev nce qib tsis ntev los no hauv kev ua lej ua rau gigapixel microscopy ua tau yam tsis txav tus qauv!

Kauj Ruam 1: Cov Khoom Siv

Cov ntaub ntawv:

1. Nikon dSLR (Kuv siv kuv li Nikon D5000)

2. 28mm focal ntev lens nrog 52mm threading

3. 80mm focal ntev lens nrog 58mm threading

4. 52mm mus rau 58mm thim rov qab coupler

5. Tripod

6. Xya daim ntawv ntawm 3 hli tuab plywood

7. Arduino Nano

8. Ob H-choj L9110

9. Ob IR tso tawm

10. Ob tus neeg txais IR

11. Laub khawm

12. Ob 2.2kOhm resistors

13. Ob 150Ohm resistors

14. Ib qho 1kOhm resistor

15. Kev tso chaw deb rau Nikon lub koob yees duab

16. Cov ntawv loj dub

17. Cov khoom siv kho vajtse:

18. Ob lub tshuab hluav taws xob stepper (Kuv siv Nema 17 Bipolar step motor 3.5V 1A)

19. Ob txoj hlua hlau 2 hli

20. Plaub tog hauv ncoo

21. Ob txoj hlua ntsia hlau ntsia hlau

22. Ob txoj kab swb swb thiab 200mm txoj kab ncaj ncaj:

23. 5V fais fab mov:

24. Cov xov hlau qhwv

Cov Cuab Yeej:

1. Laser txiav

2. 3D tshuab luam ntawv

3. Allen ciaj ntswj

4. Cov hlau txiav

5. Hlau qhwv cov cuab yeej

Kauj Ruam 2: Txheej Txheem Txheej Txheem

Txhawm rau txhais cov qauv, ob lub tshuab hluav taws xob sib xyaw ua ke hauv cov lus qhia orthogonal txav ib theem hauv x thiab y kev taw qhia. Cov motors raug tswj siv ob H-txuas txuas thiab Arduino. Ib qho IR sensor nyob ntawm lub hauv paus ntawm lub tshuab tsav tsheb tau siv rau xoom theem kom lawv tsis txhob khiav mus rau qhov kawg ntawm cov thaiv. Lub tshuab tsom iav digital tau muab tso rau saum XY theem.

Thaum cov qauv raug teeb tsa thiab theem nyob hauv nruab nrab, koj thawb lub pob kom pib qhov kev yuav khoom. Cov motors txav theem mus rau hauv qab kaum sab laug thiab lub koob yees duab tau tshwm sim. Cov motors tom qab ntawd txhais cov qauv hauv cov kauj ruam me me, vim lub koob yees duab thaij duab ntawm txhua txoj haujlwm.

Tom qab tag nrho cov duab raug coj los, cov duab tom qab ntawd sib txuas ua ke los ua cov duab gigapixel.

Kauj Ruam 3: Lub Koob Yees Duab Los Ua Ke

Kuv tau ua lub tshuab tsom me me nrog dSLR (Nikon 5000), Nikon 28mm f/2.8 lens, thiab Nikon 28-80mm zoom lens. Lub tsom iav tau teeb tsa rau qhov ntev sib npaug sib npaug li 80mm. Cov txheej ntawm ob lo ntsiab muag ua haujlwm zoo li lub tshuab raj tsom iav thiab lub hom phiaj tsom iav. Kev nthuav dav tag nrho yog qhov sib piv ntawm qhov ntev focal, ib puag ncig 3X. Cov lo ntsiab muag no yeej tsis tsim los rau kev teeb tsa no, yog li txhawm rau ua kom lub teeb nthuav tawm zoo li lub tsom iav, koj yuav tsum tso lub qhov muag qhov nruab nrab ntawm ob lub iav.

Ua ntej tshaj, teeb lub lens ntev dua focal rau lub koob yees duab. Txiav ib lub voj voos tawm ntawm daim ntawv loj loj dub uas muaj txoj kab uas hla kwv yees li qhov loj ntawm sab xub ntiag ntawm lub lens. Tom qab ntawd txiav lub voj voog me me nyob hauv nruab nrab (Kuv xaiv txog 3 hli txoj kab uas hla). Qhov loj ntawm lub voj voos yuav txiav txim siab qhov pom kev uas nkag mus rau hauv lub cev, tseem hu ua lej lej (NA). NA txiav txim siab qhov kev daws teeb meem ib sab ntawm qhov system rau tsim lub tshuab tsom iav zoo. Yog li vim li cas ho tsis siv NA siab rau qhov teeb tsa no? Zoo, muaj ob qhov laj thawj tseem ceeb. Ua ntej, raws li NA nce ntxiv, qhov pom kev tsis zoo ntawm lub kaw lus ua rau muaj zog dua thiab yuav txwv qhov kev daws teeb meem ntawm lub kaw lus. Hauv kev teeb tsa tsis zoo li qhov no, qhov no yuav zoo li, yog li nce NA thaum kawg yuav tsis pab txhim kho kev daws teeb meem ntxiv lawm. Qhov thib ob, qhov tob ntawm thaj chaw tseem nyob ntawm NA. NA siab dua, qhov tob ntawm qhov chaw. Qhov no ua rau nws nyuaj rau tau txais cov khoom uas tsis tiaj tus mus rau qhov ua kom pom tseeb. Yog tias NA nce siab dhau, tom qab ntawd koj yuav raug txwv rau kev siv lub tshuab tsom iav me me, uas muaj cov qauv me me.

Qhov chaw ntawm lub qhov taub nres ntawm ob lub lo ntsiab muag ua rau cov txheej txheem ntxhib telecentric. Qhov ntawd txhais tau tias kev nthuav dav ntawm lub kaw lus yog ywj siab ntawm cov khoom nrug. Qhov no dhau los ua qhov tseem ceeb rau kev sib dhos cov duab ua ke. Yog tias qhov khoom sib txawv qhov tob, qhov pom los ntawm ob txoj haujlwm sib txawv yuav tau hloov pauv kev xav (zoo li tib neeg lub zeem muag). Daws cov duab ua ke uas tsis yog los ntawm kev siv lub tshuab siv xov tooj cua yog qhov nyuaj, tshwj xeeb nrog kev nthuav dav siab.

Siv lub 58mm txog 52mm lens rov qab coupler txhawm rau txuas 28mm lens mus rau 80mm lens nrog lub qhov taub nyob hauv nruab nrab.

Kauj Ruam 4: XY Theem Tsim

Kuv tsim cov theem siv Fusion 360. Rau txhua qhov kev taw qhia scan, muaj plaub ntu uas yuav tsum tau luam tawm 3D: cov khoom siv mounter, ob chav swb ntu txuas, thiab cov ntsia hlau ntsia hlau txuas. Lub hauv paus thiab cov txheej txheem ntawm XY theem yog laser txiav los ntawm 3mm tuab plywood. Lub hauv paus tuav X-taw qhia lub cev muaj zog thiab swb, X-platform tuav Y-kev taw qhia lub cev muaj zog thiab swb, thiab Y-platform tuav tus qauv. Lub hauv paus muaj 3 nplooj ntawv thiab ob lub platform suav nrog 2 nplooj ntawv. Cov ntaub ntawv rau kev txiav laser thiab luam ntawv 3D tau muab hauv theem no. Tom qab txiav thiab luam tawm cov ntu no koj tau npaj rau cov kauj ruam tom ntej.

Kauj Ruam 5: Lub Rooj Sib Tham Tsav Tsheb

Siv cov cuab yeej xaim qhwv, qhwv cov xov hlau nyob ib puag ncig ntawm ob lub IR emitters thiab ob tus neeg txais IR. Xim xim cov xov hlau kom koj paub tias qhov kawg yog qhov twg. Tom qab ntawd txiav cov coj tawm ntawm diodes, yog li tsuas yog cov xaim qhwv cov xov hlau khiav los ntawm tom qab ntawd. Xaub cov xov hlau los ntawm cov lus qhia hauv lub cav tsav thiab tom qab ntawd thawb lub diodes rau hauv qhov chaw. Cov xov hlau tau qhia kom lawv tsis pom kom txog thaum lawv tawm tom qab ntawm chav tsev. Cov xov hlau no tuaj yeem koom nrog cov xov hlau. Tam sim no nce lub stepper lub cev siv plaub M3 ntsia liaj qhov rooj. Rov ua cov kauj ruam no rau lub cav thib ob.

Kauj Ruam 6: Theem Ua Ke

Kua nplaum ua ke Lub hauv paus 1 thiab Lub hauv paus 2 txiav, ib qho ntawm lawv nrog lub qhov qhib rau hexagonal rau M3 txiv ntoo. Thaum cov kua nplaum tau qhuav, rauj M3 txiv ntoo rau hauv txoj haujlwm. Cov txiv ntoo yuav tsis tig thaum nias rau hauv lub rooj tsavxwm, yog li koj yuav tuaj yeem ntsia hlau hauv cov ntsia hlau tom qab. Tam sim no lo rau daim ntawv thib peb (Base 3) kom npog cov txiv ntoo.

Tam sim no nws yog lub sijhawm los teeb tsa cov hlau lead-txiv ntseej. Tshem tawm ib qho xov ntxiv los ntawm lub roob thiab tom qab ntawd thawb plaub M3 txiv ntoo rau hauv txoj haujlwm. Lawv yog cov haum haum, yog li ua kom ntseeg tau tias koj tshem tawm cov ntsia liaj qhov rooj thiab qhov chaw txiv ntoo nrog tus ntsia hlau me me. Thaum cov txiv ntoo sib dhos ua ke, thawb cov noob txiv ntoo rau hauv lub roob thiab txuas nrog 4 M3 ntsia liaj qhov rooj.

Txuas cov tog hauv ncoo, cov swb swb, thiab lub cav nce rau X-kev taw qhia tus neeg txhais lus hloov mus rau lub hauv paus. Muab cov noob txiv ntoo sib dhos tso rau ntawm lub hau ntswj thiab tom qab ntawd xaub cov ntsia hlau coj mus rau hauv qhov chaw. Siv lub coupler txuas lub cav mus rau cov ntsia hlau. Muab cov khoom sib dhos tso rau hauv cov pas nrig thiab tom qab ntawd thawb cov pas nrig rau hauv cov kab sib dhos. Thaum kawg, txuas tus swb ntu txuas nrog M3 ntsia liaj qhov rooj.

X1 thiab X2 plywood nplooj ntawv tau sib koom ua ke hauv txoj hauv kev zoo ib yam rau lub hauv paus. Cov txheej txheem zoo ib yam tau rov ua dua rau Y-kev taw qhia tus neeg txhais lus tawm thiab tus qauv theem.

Kauj Ruam 7: Scanner Electronics

Txhua tus tsav lub cev muaj plaub kab txuas uas txuas nrog H-choj module. Plaub txoj kab hluav taws xob los ntawm IR emitter thiab tus txais tau txuas nrog cov tiv thaiv raws li daim duab saum toj no. Cov txiaj ntsig ntawm cov txais tau txuas nrog analog input A0 thiab A1. Ob qhov qauv H-choj txuas nrog tus pin 4-11 ntawm Arduino Nano. Lub laub khawm txuas nrog tus pin 2 nrog 1kOhm resistor rau cov neeg siv yooj yim.

Thaum kawg lub pob nyem rau dSLR txuas nrog lub kaw qhov deb, ib yam li kuv tau ua rau kuv lub tshuab ntsuas CT (saib qib 7). Txiav lub xov tooj cua kaw tej thaj chaw deb. Cov xov hlau tau sau npe raws li hauv qab no:

Daj - tsom

Liab - shutter

Dawb - av

Txhawm rau tsom mus rau kev txhaj tshuaj, cov xaim daj yuav tsum txuas nrog hauv av. Txhawm rau thaij duab, ob lub xov hlau daj thiab liab yuav tsum txuas nrog hauv av. Kuv txuas lub diode thiab kab liab rau tus pin 12, thiab tom qab ntawd kuv txuas lwm lub diode thiab cov kab daj rau tus pin 13. Cov teeb tsa yog raws li tau piav qhia hauv DIY Hacks thiab How-Tos qhia.

Kauj Ruam 8: Tau Txais Cov Duab Gigapixel

Txuas nrog yog tus lej rau lub koob yees duab gigapixel. Kuv siv Stepper tsev qiv ntawv rau kev tswj lub cav nrog H-choj. Thaum pib ntawm txoj cai, koj yuav tsum qhia kom pom thaj tsam ntawm lub tshuab tsom iav thiab tus naj npawb ntawm cov duab koj xav kom tau txais hauv txhua qhov kev coj.

Piv txwv li, lub tshuab tsom iav uas kuv tau ua yog pom ntawm thaj tsam ntawm 8.2mm x 5.5mm. Yog li ntawd, kuv hais kom lub tshuab txav 8mm hauv x-kev taw qhia thiab 5mm hauv txoj kev y. 11 cov duab tau txais hauv txhua qhov kev coj ua, suav tag nrho 121 cov duab rau tag nrho cov duab gigapixel (cov ntsiab lus ntxiv txog qhov no hauv qib 11). Txoj cai tom qab ntawd suav tus lej ntawm cov kauj ruam uas cov neeg siv lub tshuab xav tau los txhais cov theem los ntawm cov nyiaj no.

Ua li cas cov theem paub qhov twg lawv cuam tshuam nrog lub cav? Cov theem txhais li cas yam tsis muaj qhov xaus? Hauv txoj cai teeb tsa, kuv tau sau txoj haujlwm uas txav theem ntawm txhua qhov kev taw qhia kom txog thaum nws tsoo txoj hauv kev ntawm IR emitter thiab IR receiver. Thaum lub teeb liab ntawm tus neeg txais IR poob qis dua qee qhov pib, lub cav nres. Txoj cai ntawd taug qab txoj haujlwm ntawm theem txheeb ze rau txoj haujlwm hauv tsev no. Cov cai tau sau kom lub tshuab tsis txhais lus deb dhau uas yuav ua rau theem khiav mus rau lwm qhov kawg ntawm cov ntsia hlau.

Thaum cov theem raug ntsuas hauv txhua qhov kev taw qhia, theem tau txhais mus rau qhov chaw. Siv lub koob yees duab, kuv tso kuv lub koob yees duab dSLR hla theem. Nws yog ib qho tseem ceeb kom teeb tsa lub koob yees duab nrog cov kab hla ntawm cov qauv theem. Thaum cov theem tau sib dhos nrog lub koob yees duab, Kuv tau kaw qhov theem nrog qee tus neeg pleev xim daim kab xev thiab tom qab ntawd muab tus qauv tso rau ntawm theem. Qhov ua kom pom tseeb tau hloov pauv nrog lub zaws z-kev taw qhia. Tus neeg siv tom qab ntawd nias lub pob kom pib nrhiav. Cov theem txhais mus rau hauv qab kaum sab laug thiab lub koob yees duab tau tshwm sim. Cov theem tom qab ntawd raster ntsuas tus qauv, thaum lub koob yees duab snaps ib daim duab ntawm txhua txoj haujlwm.

Kuj txuas nrog yog qee qhov cai rau daws teeb meem lub cav thiab IR cov cim.

Kauj Ruam 9: Teeb Duab

Nrog rau tag nrho cov duab tau txais, tam sim no koj tau ntsib qhov nyuaj ntawm kev sib txuas lawv txhua tus ua ke. Ib txoj hauv kev los daws cov duab stitching yog los ntawm kev teeb tsa txhua tus duab hauv kev qhia duab (Kuv siv Autodesk's Graphic). Qhov no yuav ua haujlwm tiav, tab sis nws tuaj yeem yog txheej txheem mob thiab cov npoo ntawm cov duab pom pom hauv cov duab gigapixel.

Lwm qhov kev xaiv yog siv cov txheej txheem ua duab los xaws cov duab ua ke tau txais. Lub tswv yim yog txhawm rau nrhiav cov yam ntxwv zoo sib xws hauv ntu sib tshooj ntawm cov duab uas nyob ib sab thiab tom qab ntawv thov hloov pauv hloov mus rau cov duab kom cov duab sib dhos ua ke. Thaum kawg, cov npoo tuaj yeem sib xyaw ua ke los ntawm kev sib tshooj ntu sib tshooj los ntawm qhov sib npaug qhov hnyav thiab ntxiv lawv ua ke. Qhov no tuaj yeem yog txheej txheem txaus ntshai los sau yog tias koj tshiab rau kev ua cov duab. Kuv ua haujlwm ib pliag ntawm qhov teeb meem, tab sis kuv tsis tuaj yeem tau txais qhov txiaj ntsig zoo. Lub algorithm tau tawm tsam feem ntau nrog cov qauv uas muaj cov yam ntxwv zoo sib xws thoob plaws, xws li cov cim nyob hauv cov ntawv xov xwm. Txuas nrog yog tus lej kuv tau sau hauv Matlab, tab sis nws xav tau qee yam haujlwm.

Qhov kev xaiv kawg yog siv gigapixel kev yees duab stitching cov haujlwm. Kuv tsis muaj lus qhia, tab sis kuv paub lawv nyob ntawd.

Kauj Ruam 10: Kev tsom iav qhov ua tau zoo

Yog tias koj plam nws, ntawm no yog cov txiaj ntsig: cov duab hauv phau ntawv xov xwm, ntaub ntaub paj ntaub, thiab lwm yam khoom siv hluav taws xob.

Cov kev qhia tshwj xeeb ntawm cov kab ke tau teev tseg hauv cov lus saum toj no. Kuv sim ua duab nrog ob lub 28mm thiab 50mm focal ntev lens. Kuv kwv yees qhov kev daws teeb meem zoo tshaj plaws ntawm cov kab ke raws qhov txwv tsis sib xws (ib puag ncig 6μm). Nws yog qhov nyuaj los sim qhov kev sim no yam tsis muaj lub hom phiaj daws teeb meem siab. Kuv sim luam cov ntawv vector teev rau ntawm rooj sab laj yees duab loj no, tab sis kuv txwv los ntawm kuv lub tshuab luam ntawv daws teeb meem. Qhov zoo tshaj plaws kuv tuaj yeem txiav txim siab nrog cov ntawv luam tawm no yog tias lub kaw lus muaj kev daws teeb meem <40μm. Kuv kuj tau saib me me, cais cov yam ntxwv ntawm cov qauv. Qhov tsawg tshaj plaws hauv cov ntawv luam tawm los ntawm cov ntawv xov xwm yog qhov chaw number case, uas kuv kwv yees tseem yuav txog 40μm, yog li kuv tsis tuaj yeem siv nws kom tau kwv yees zoo dua rau kev daws teeb meem. Muaj qhov faib me me hauv cov khoom siv hluav taws xob uas tau cais tawm zoo. Vim tias kuv paub qhov pom ntawm qhov pom, kuv tuaj yeem suav tus lej pixels coj mus rau qhov faib me me kom tau kwv yees qhov kev daws teeb meem, txog 10-15μm.

Zuag qhia tag nrho, Kuv zoo siab nrog qhov ua tau zoo ntawm cov kab ke, tab sis kuv muaj qee qhov kev ceeb toom yog tias koj xav sim qhov haujlwm no.

Kev ruaj ntseg ntawm theem: Ua ntej, tau txais cov khoom lag luam theem siab zoo. Cov khoom kuv siv tau muaj txoj hauv kev ua si ntau dua qhov kuv xav tias lawv yuav. Kuv tsuas yog siv ib qho ntawm cov swb swb nyob rau hauv cov khoom siv rau txhua tus pas nrig, yog li tej zaum yog vim li cas cov theem tsis zoo li ruaj khov. Cov theem ua haujlwm tau zoo txaus rau kuv, tab sis qhov no yuav dhau los ua teeb meem ntau dua rau cov tshuab ua kom siab dua.

Optics rau kev daws teeb meem siab dua: Tib lub tswv yim tuaj yeem siv rau lub tshuab tsom iav siab dua. Txawm li cas los xij, cov cav me me nrog cov kauj ruam me me yuav tsum tau ua. Piv txwv li, 20X kev nthuav dav nrog dSLR no yuav ua rau pom qhov pom ntawm 1 hli (yog tias lub tshuab tsom iav tuaj yeem ua duab loj uas tsis muaj vignetting). Electronupdate siv stepper motors los ntawm CD player hauv kev tsim kom zoo rau lub tshuab tsom iav loj dua. Lwm qhov kev sib pauv yuav yog qhov tob ntawm qhov chaw, uas txhais tau tias kev siv duab yuav raug txwv rau cov qauv me me thiab koj yuav xav tau cov txheej txheem txhais lus zoo dua hauv z-kev coj ua.

Kev ruaj ntseg ntawm lub tripod: Cov kab ke no yuav ua haujlwm zoo dua nrog lub koob yees duab ruaj khov dua. Lub lens system hnyav thiab lub koob yees duab tau tig 90deg los ntawm txoj haujlwm uas nws tau tsim. Kuv yuav tsum tau kaw cov taw ntawm lub tswg kom pab nrog kev ruaj ntseg. Lub kaw lus tseem tuaj yeem tuav lub koob yees duab kom txaus rau cov duab tsis meej.