Raspberry Pi kamerabasierte Mikroskop nur von LEGO Teile gebaut.
Version: 11. Oktober 2015
Einführung und Überblick
Ichn Anfang, den ich gerade hatte die Idee, eine einfache und preiswerte Mikroskop mit einer Himbeere Pi und eine Picam mit einem einstellbaren Objektiv zu bauen. Wenn ich die Kamera bekam und das generelle Layout für einen Prototyp eines Mikroskops skizziert hatte, merkte ich, dass mit Lego Teile möglicherweise eine einfache, schnelle, effektive und günstige Möglichkeit, das Konzept zu testen und Parameter zu optimieren.
In der vorgestellten Version ist das Gerät eine reflektierte Licht Mikroskop. Mit einem geänderten Objekt Tablett (nicht aus Legosteinen) mit Hintergrundbeleuchtung war es möglich, ein Durchlichtmikroskop umzuwandeln.
Die maximale Auflösung beträgt ca. 5 µm/Pixel mit mehr als 2500 x 1900 Pixel. Sie können Bilder im Jpg, Png oder GIF-Format und hochauflösende Videos im Format h264 einnehmen.
Ich habe die Intension das Grundlayout des LEGO-Bereichs verwenden, um ein Gerät, das kann leicht zusammengebaut aus Plexiglas Teile zu konstruieren. Ich muss derzeit nicht viel Zeit für dieses Projekt. So versuchen Sie, Ihnen gebaut, und bitte geben Sie Ihr Layout in der Gemeinschaft.
Wenn einige technische Verbesserungen oder neue Bilder vorhanden sind, werde ich ein Update machen.
Also wer gerne sein Projekt möglicherweise es lohnt sich, alle paar Wochen für Nachrichten zu überprüfen.
Es gibt eine deutsche Version dieser Präsentation sowie.
5. November 2015 zur Kenntnis: Ich habe jetzt einen funktionierenden Prototyp eines vergleichbaren Mikroskops, die mit benutzerdefinierten Lasergeschnittene Teile aus Plexiglas hergestellt wird. Es wird auf Instructables sowie dargestellt (). Werfen Sie einen Blick dort, wenn Ihr Interesse. Schließt die Diskussion mit Ihren Kindern über die Ziegel.
Verwendeten Materialien:
-ein Raspberry Pi 2 läuft auf Raspian, mit Python und Mathematica installiert.
-ein LG Monitor, eine Tastatur von Logitech K400R.
-eine WaveShare "Modell B" Raspberry Pi Kamera mit einer verstellbaren Linse (Schwerpunkt Länge: 6 mm); 4 M2 x 10 mm Schrauben und acht M2 Muttern verwendet als Abstandshalter zwischen Kamera und einem 4 x 4 LEGO Platte.
-ein Stückchen Hyperthermoplastic Plastik Kameraschrauben mit einer LEGO-Platte kleben. Standard Heißkleber wird gut funktionieren.
-eine Auswahl an LEGO Teile ich im Zimmer meines Sohnes fand. Nichts wirklich besonderes, aber ein wenig LEGO Technik Teile wie Zahnriemen Zahnstangen, Zahnräder und Schneckengetriebe sind Teil des Konstrukts.
-ein Desktop-LED-Lampe mit einem Schwanenhals für Beleuchtung.
Technische Layout:
Das Mikroskop besteht aus einem Rahmen, enthält ein bewegliches Objekt-Fach und einer beweglichen Platte mit der Kamera verbunden. Verwendung von einfachen Gears (nicht unbedingt erforderlich, aber praktisch) das Objekt-Fach und die Kamera können orthogonal zueinander verschoben werden. Also können Sie die Kamera über den entsprechenden Teil des Objektes platzieren, die auf dem Tablett gestellt wurde, ohne es zu berühren.
Einschränkungen:
-Das Mikroskop hat eine Auflösung von etwa 10-20 µm, d.h. Sie können auf Ameisen, Fruchtfliegen, Haare oder Staubpartikel Aussehen haben, aber Sie werden nicht in der Lage, einzelne Zellen zu sehen.
-In-Fokus, scharfe Bereich der Bilder ist nicht zu groß und in der Regel beschränkt auf eine Region in der Mitte.
-Das Bild eines weißen Objekts wird in der Mitte und violett weiter außen gelblich sein. Dies ist wahrscheinlich auf ein Artefakt des Objektivs, die "chromatische Aberration" genannt wird.
-Bislang fordert Fokussierung des Objektivs manuell aktivieren. Ein Kautschuk Rad um das Objektiv Gehäuse gibt einen guten Halt, aber
irgendeine Art von Getriebe wäre hilfreich, Fokussierung, und schließlich Automize, in einer späteren Version zu vereinfachen.
-Beleuchtung könnte optimiert werden, z.B. mit einem Adafruit LED-Kreis oder Bar und eine Ardulino.
-Bisher ist keine z-Bewegung, um den Abstand zwischen Objekt und der Kamera, so dass umgesetzt.
-Motorisierte Anpassungen und Fernbedienung wäre schön, z. B. mit einer Ardulino und einige (LEGO?) Schrittmotoren.
Alternative Kameras und Objektive:
Ich benutze die Objektive der WaveShare "B" und "F" Kamera-Modelle auf einem "B"-Kamera, und chromatische Aberration war in beiden Fällen gesehen. Für hochauflösenden Bildern empfehle ich die Version "B", aber die "F"-Version arbeitet auch und es kommt mit IR-Strahlern. Lass es mich wissen, wenn Sie eine bessere s-Mount-Objektiv für diesen Zweck finden.
Kosten:
-Raspberry Pi 2 mit µSD-Karte und Etui: ca. 50€.
-WaveShare Himbeere-Kamera-Modell B (http://www.waveshare.com/catalogsearch/result/?q=camera+b): 22US$ oder ca. 25 € in Europa. Ich habe mir von meinem lokalen (Berlin)-Anbieter (Waveshare B bei AVC-shop.de).
-Eine Tastatur und Maus, ein Monitor oder TV-Bildschirm: diese Details hängen Sie. Ich mag meine Logitech K400R Tastatur.
-LEGO: eine große Grundplatte, mehrere Standard und ein paar LEGO Technik Teile: die Kosten wird stark davon abhängen, was man bereits zu Hause hat. Bei Bedarf gibt es Anbieter, wo Sie spezielle Teile einzeln bestellen können.
Beispielbilder: Bei Schritt 3 finden Sie eine Auswahl von Bildern und Videos, die mit dem Gerät.
Software:
Um die Kamera zu steuern und die Bilder benutze ich oft Pi Vision. Ich benutze auch und kann empfehlen, ein Python-Skript von Sixbacon/Bill Grainger entwickelt (siehe Https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?... und eine sehr schöne Mathematica Skript entwickelt von "Bob den Chemiker" aka Prof. Robert LeSuer für seine "Raspiscope" (siehe Https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?..., das Original oder in leicht modifizierter Version.
Ich habe eine bestimmte Anwendung im Auge, nämlich ELISpot Analyse und anf einige Mathematica-Skripte zur Eingrenzung entwickelt haben und einen kreisförmigen Bereich von Interesse und für die quantitative und Qualitative Analyse der "Flecken" in diesem ROIs zu isolieren. Ich plane, optimierte Versionen der Skripts in "Schritt 4" so bald wie möglich hinzufügen, wie ich sie gut genug für die öffentliche Verwendung finden.
Referenzen:
Ich habe mehrere Ideen von Bobs LEGO-basierte "Raspiscope" Konzept und vom André Maia Chagas FlyPi Projekt. André hat eine sehr komplexe Raspi Mikroskop mit Beleuchtung und Temperatur-Regler und andere Funktionen bauen. Er nutzt die gleiche WaveShare-Kamera, die ich dann für mein Projekt angenommen. Wenn Sie möchten, um zu sehen was wirklich möglich ist, bitte schauen Sie auf der FlyPi Web Site (https://hackaday.io/project/5059-flypi). Ich möchte André für seine Unterstützung danken.
Bemerkungen:
-Bitte beachten Sie, dass dies immer noch In Arbeit! Lassen Sie mich wissen, Ihre Ideen für Verbesserungen.
-Ich bin nicht native Speaker, also Hinweise und Korrekturen willkommen sind.
Ich möchte meinem Sohn Elias für seine Unterstützung für dieses Projekt mit seinen Steinen und Ideen danken.
