Шаговый двигатель в стэкинге самому

СергейКу:
Фича, которая была бы, может быть, интересна пользующимся стэкингом в макрофотографии для фото РК режущих предметов.. . (про стэкинг см. тут - Как сделать фото камней, результатов заточки и прочего... )

Это ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ и равномерная дискретная подача тубуса микроскопа (от 0,5мкм до 31нм на 1 шаг минимально можно делать; и больше, конечно, тоже, например 10мкм; 20мкм... ).
(Не бог весть что, и тут комплект микрорельсов автоматических для стэкпрограмм (Геликон и Церена... ) за 765$ можно купить - evtifeev.com , а на амазоне за 549$ лежит + доставка),
но вот решил просчитать его применение в приложении к своему старому СССР-овскому микроскопу типа МИН2, если его привесить к валу тонкой подстройки микроскопа с целью точной дискретной подачи с шагом до 0,5мкм с целью, выполнения фото для стэкинга через равномерные промежутки.

На валу точной настройки у меня 50 делений всего на 1 оборот. 10 оборотов вала(500делений) = подача на 1мм. Тогда получается, что 1 деление поворота даёт 2мкм подачи тубуса. Или иначе 360град/50=7,2град - угол поворота вала, приходящийся на 1 деление.
С удивлением узнал, что это стандарт (один из стандартов) шагового двигателя - шаг = 7,2град. (не самый лучший, но есть такой - 50шагов\оборот)

Далее берём обычный китайский шаговый двигатель от 3д принтера, например типа Nema-17 (например тут - duxe.ru ), шаг 1,8град (200 шагов на 1 оборот), вес 200... 300грамм, таким образом понимаем, что можем обеспечить равнопромежуточную подачу тубуса в 0,5 микрона (и это далеко не предел, но нам уже не нужно мельче) для производства стэкинга.

Стоимость не велика - см там же - сам моторчик - 760\780 руб, кронштейн для крепления Nema17 - 160 руб, муфта - 300руб.
Осталось найти контроллер (или генератор импульсов) - 0,5тр... 1,5труб, силовой драйвер - типа "М430" - 1050руб (там же, а так - от 340руб видел) и блок питания (500... 1000р) (и\или батарейки типа АА -8шт), ну там винтами прикрепить кронштейн к корпусу микроскопа, я надеюсь, все справятся. Это тоже можно нарыть где-то там же, если озаботиться (всё есть в доступе, и это не в Китае - в МСК уже цены. Китайские цены - ещё в 2 раза дешевле).
Про трудности и нюансы подключения двигла через контроллер можно подсмотреть например тут - ilabideas.ru - там и программы (скетчи, библиотеки) есть, можно скачать.

В общем, обеспечить равномерную подачу для стэкинга посредством монтажа шагового двигла на микроскоп можно (совсем минимум если) всего за 2,5... 4 тыс. руб. (а не за 765USD, то есть более чем в 10 раз дешевле!)
Да, это схемка "на живую нитку" или "на коленке" я называю, платы без корпуса, без экранчика, программирование через РС, и понятно, что не промышленная\серийная модель (не будет как за 765$ выше) и не будет иметь всех "конфеток" серийки (ну если плотно не писать проги), но будет вполне работать и обеспечит должное облегчение позиционирования в стэкинге фото\микро!

PS

У кого тонкая подстройка грубее, чем у меня вышла, есть выход - шаговые двигатели с мотор-редуктором встроенным, и стоят чуть ли не меньше этой Nema (по разному разные).
А можно и купить китайские механические рельсы + за 1тр... 1,5тыр (дофига где есть) и смонтировать это все и использовать фотик на штативе, как у Димы в блоге за 765$ показано.
Токмо фото старт нажимать вручную придется (ну да, или не придется) и качать в РС вручную фотки тоже, но это мелочь, я тут о принципе, что многое чего из "невозможного"/нужного/желательного можно делать, при желании...

PPS
1. посмотрел потом на лимб тонкой доводки микроскопа, а там: "интервал 0,002мм", а я мучился, высчитывал шаг...

2. Нашёл более компактный шаговик - Nema-14 - privod-220.ru
Поскольку усилия на валу тонкой настройки микроскопа небольшие, то пойдет и такой, так как вес, размеры, энергопотребление у него меньше, будет удобнее. /А есть и Nema-11, вес 120грамм, и тоже пойдёт!/ Цены коррелируются где-то (на Али - от 8$/штука) .

3. К слову - почти любой контроллер от 3д принтеров к шаговикам рассчитан сразу на подключение 3-х таких моторчиков, ибо разрабатывались для 3д принтеров, а контроллер для станка с ЧПУ на 5 шаговиков. (Но конечно, можно и 1 мотор всего подцепить.) Так что можно добавить ещё иные перемещения, уже с рельсами если, например на предметном столе (или также - вращать крутилки предметного столика, там где они есть), и всё до 3х драйверов\моторов на 1 контроллер.. . Ну есть и 1 контроллер, 1 драйвер на 1 шаговый мотор.

И добро пожаловать в робототехнику тогда, ибо это основа её - управляемый шаговый двигатель!

СергейКу:

Часть 2
про настройку и программирование ШАГОВОГО двигателя к микроскопу самому.

Понимаю, что помимо точной механики, коей является шаговый двиг-ль и его присоединение к микровинту тонкой настройки микроскопа для управления микронным дискретным движением тубуса микроскопа потребуется связываться с такими вещами как контроллер и драйвер, которые желательно запрограммировать самому дабы понимать, что может этот моторчик шаговый (куда и как шагать)и будет всё-таки делать. Это не сложно, но желательно.

Для амерских школьников средних классов и желающих прочих существует сайт "Ардуино", для многих культовый, и наш инет его тоже понимает по-русски (забейте в любой поиск - увидите).
А так сайт - https://www.arduino.cc/ есть возможность скачать русскоязычную прогу вер.1.6.7., правда не там, поиск в помощь, это легко.
Интерес здесь состоит в том, что посредством этого сайта (программ с этого сайта) можно научиться программировать эти конкретные драйверы и контроллеры, для шаговых двигателей.
Под эти Ардуино китайцы производят множество электроники и точной механики (алибаба завалена этими прибамбасами). Выложено множество доступных всем (на ютубе) на русском языке "уроков по ардуино" как программировать то или иное оборудование, как писать простейшие программы самому для всех этих контроллеров\драйверов, которых, кстати, что важно, в Москве оказалось множество (потому что в китае их ещё больше, ить).
Вот тут, например youtube.com - подключение шагового двигателя через контроллеры... (здесь - описание настоящего достаточного для нас двигателя - youtube.com - выше уже давал эту ссылку, в т.ч. Nemа-11, Nema-14 аналогично всё)
Тут - как программировать с помощью ардуино - youtube.com
Это как вариант.. . для не встречавшихся ранее с каким - либо программированием. Типа "программирование для чайников", имеющих практическое применение. Всё довольно просто и доступно. В том числе по конкретному "железу". Есть и уже готовые программы, библиотеки, и прочее...

Тут - wiki.amperka.ru
дана статья с видео, перечнем и фото деталей, уже написанной программой управления драйвером и контроллером (скетчем), про сборку на шаговом движке стандарта Nema-17 поворотного столика для фото в 3д фототушкой типа Canon. По сути повторяет до мелочей историю этой темы - про микроподачу тубуса микроскопа для фото для дальнейшего стекинга РК.
Дано настолько наглядно, что проще уже нельзя. Включая программный авто спуск затвора фото (добавлено реле и проводок автоспуска к тушке), см видео там.

Дополнения к вышеуказанному:

1. Движок этот (можно взять меньше по мощности - Nema-11, Nema-14 - усилие на винте небольшие потому что) через втулку/муфту соединить с винтом тонкой настройки тубуса. Движок должен быть на кронштейне приделан к микроскопу (а вот тут каждый сам думает как сделать свой кронштейн), с соблюдением соосности.. .
2. Скачать прогу бесплатно из Ардуино в РС свой для заливки и корректировки программок - "скетчей"\"исходных кодов" (выше я давал адрес сайта и "урок", как нужно/можно скачать её бесплатно).
3. Программно отрегулировать скорость вращения движка, промежутки остановки - подбирая/меняя циферки уже в самом скетче - там в самом скетче есть комменты - что к чему относится.
4. Залить поправленный скетч в контроллер (через USB провод) и начинать пользоваться девайсом. (Установка-настройка ардуины по-русски, можно отсюда взять "как" - mir-arduino.ru )

итоговый фильм - youtube.com

По минимуму это всё!

PS
Для желающих вставить экранчик (как в прожекте у Димы за 765$) - нужно изучать дальше ардуину и форумы её по теме. В принципе это не сложно, и экраны есть разные и программку можно дописать. На крайняк - можно найти разработчика в Амперке (а это Vasily Basalaev из тех.одела - разработчик, тлф тамж см), он выложил расклад по этому поворотному столику, и за банку пива он вполне подскажет поправки в скетч или допишет его как Вам нужно.
Разместить/скомпоновать платы девайса можно так:
1. на акриловой плите/подставке - можно поговорить об этом с нашим Ермаком (forum/224/1612359 )
- у него разных цветов акрилы и лазерная резка их в наличии (сам видел как работает). Вот тут, в том числе, скетч пиления лазером такого акрил-столика, если кому надо такой - github.com
2. В боксе пластиковом - http://amperka.ru/product/arduino-box
бокс как раз для этих плат - Ардуино уно и платы расширения. Релюху и драйвер, возможно, тоже можно туда же всунуть, а можно и сверху расположить - там места на крышке блочка отформованы под них.
3. Открытый "2-х этажный" вариант расположения плат - iarduino.ru

PPS
цены на детальки в 2 - 3 раза там (в магазине - Амперке)на ссылках выше реальных (типа итальянские - а не китай ;)). Поисковик в помощь. Муфта потребуется типа такой - makerplus.ru
жесткая или демпферная - смотрите сами (демпферная - лучше, компенсирует лёгкую несоосность валов). Может за комплектность и нужный Вам готовый скетч (договоритесь) вы будете и готовы взять их (амперкины) шильды\драйверы\реле по их ценам, тоже вменяемо по сравнению с девайсом Димы! ;)

Ну вот приделал, наконец, к своему микроскопу МИН-2 (к винту тонкой настройки тубуса) шаговый двигатель; собрал электронную схему для его работы с питанием от ноутбука через USB шнур (можно и автономно, и/или, от сетевого блока питания, без изменения конструкции), с возможностью автоматического синхронизированного с шагом движения тубуса, спуска затвора фотоаппарата, который через окуляр или вместо окуляра приделан к микроскопу. Всё работает, тикает, бликает, крутится. Механика - на базе движка 28BYJ-48-5V - хватает мощи, несмотря на минимализм (на авито всего за 120... 140 руб продают вместе с драйвером! В Китае - 1$... 1,5$ стоит.).
Электроника собрана в "макетном" варианте, то есть на "соплях", без коробочек, красивостей, с целью максимальной экономии.
Но всё работает.

Все затраты на "железо" - простое и электронное составило ровно 1,5 тыс. рублей. (По факту получилось меньше, чем описывал постом выше, так как сократил "железки", причем цены на детальки уже в Москве, если брать из Чайны, то ещё на треть меньше будет, а может и больше).
Плюс пришлось погрузиться в Ардуино с целью найти и доделать под свои нужды подходящую программу для управления шаговыми двигателями.
Причем программку можно развивать, при желании, почти до бесконечности.
При этом, правда, придётся установить её и Ардуино на своем компе, так как она пашет из под ардуины.
Залитый прогой через ардуинку контроллер (и движок тоже) работает и автономно, если подать ток 5v, 0,6А... 1А, хватает с избытком (любая зарядка от телефона, например, подойдет, только штекер надо будет переделать или переходник соорудить).
Но вот вносить изменения в параметры, если потребуется, - через ардуинку нужно будет.

Возможно также взять независимую от ардуины прогу управления шаговым двигателем (и тоже бесплатно), например такую - vri-cnc.ru
VRI-CNC типа, правда там нам нужна всего 1 ось - Z и 1 движок, а не три. Но проще - не сложнее...

Ну и о печальке - после того, как всё это собрал, настроил, оказалось, что у моего фотика Панасоника, который DMC-FZ28, никак не реализована функция автоспуска. Так что стэкинга у меня не будет.

Фотки подгружу чуть позже.

PS

1. Если это кому интересно, то могу озвучить цены детально, "адреса и явки", да и саму прогу/скетч управления тоже выслать мылом.

2. Если кому интересно попробовать приспособить шаговый движок к своему микроскопу, макрорельсам, для дальнейшего стэкинга, например через Геликон/Церену, и т.д., то могу что-то и посоветовать и помочь собрать это все и настроить.. .

Originally posted by СергейКу:

Ну и о печальке - после того, как всё это собрал, настроил, оказалось, что у моего фотика Панасоника, который DMC-FZ28, никак не реализована функция автоспуска. Так что стэкинга у меня не будет.

Почитай инструкцию по синхронизации с внешней вспышкой, вдруг повезёт и можно делать кадр по внешней вспышке...

------
Тот, кто правильно указывает на мои ошибки, - мой учитель.
Тот, кто правильно отмечает мои верные поступки, - мой друг.
Тот, кто мне льстит, - мой враг.
/Сунь Цзы/

Угу, пасип за совет, но и внешняя вспышка никак не реализована - токмо встроенная. Ну мыльница и мыльница, объектив большой, но не съёмный. Матрица CCD - 1/2,33, 10,1 МП. Староват уже (в 2009 купил), но для туризма хватало.
Есть 2 разъема разных DIGITAL/AV OUT & COMPONENT OUT, оба для выгрузки фото/видео на комп/тв и разъем электропитания DC-IN. Это всё.
panasonic.ru

Все это конечно очень интересно и классно, но создается ощущение что девайс создается ради самого девайса.
Разве есть большой проблемой выровнять РК перпендикулярно оси объектива чтобы она полностью влезла в ГРИП?

Нужно посмотреть фотки Ярослава/OldTor, понять, что уже на таких, довольно больших увеличениях ГРИП совсем-совсем тонкий, и потому эта штука (автоматизация процесса - 10 фото за 26 сек где-то, да через равные микронные промежутки! Вот сейчас у меня забито в скетче движение тубуса через 2 микрона) там будет интересна (а шевеленка!), но можно и на меньших увеличениях тоже пробовать, особенно если заточку (не доводку) фотать.
Всё зависит от шероховатости и увеличения снимаемой РК.
Мне кажется это интересно будет на увеличениях больше 100х, и не дорого, кстати. И это касается именно ФОТО, а не для оперативного рассматривания РК, глаз видит по другому, там стэкинг не нужен.
Если ждать посылку из Китая, то меньше 1 т.руб будет за всё, не шикуя если.

ФОТООТЧЁТ

Общий вид (уже в процессе работы) :

Все детали процесса (кроме кронштейна и муфты - не стал снимать с микроскопа) лежат на листе формата А4 для масштаба, включая 9 проводков по 20см, они же "лапша" или "сопли", а также USB проводок "для принтера", такой обычно идет вместе с платой ардуины :

Обычная китайская плата "Ардуино UNO R3", но в ортодоксальном варианте "камней" - "ATmega328p-pu" и "ATmega16U2":

"Механика" - кронштейн, движок, муфта, способ монтажа на микроскоп. Кронштейн сделал из 2х уголков, купленных в Мерлене за 8 руб/штука, + 3 винта М4 и 2 гайки М4 с пластиковым "стопором". Муфта разрезная, демпферная, китайская, наиболее дорогая (как и плата ардуинки) часть комплекта, аж 290 рублей стоит! :

Лимб тонкой наводки:

работает и в таком наборе, с блоком питания, если скетч уже "залит" в контроллер и не предполагается изменений в нём:

Драйвер ULN2003А "в работе" - "3й шаг" обозначен светодиодом

Программа, скетч, прога (всего 16 кб) /на экране её начало/:

Мои максимальные возможности по оптическому увеличению - ПЛАН 10х (объектив) и широкоугольный WF16х (окуляр), итого - 160х. Визуально, есть и по-меньшей кратности запчасти и приспособленный для этого штатива МПБ-3 (50х)/см фото ниже/

Шаговый двигатель, 28BYE-48-5V, обычно продается уже вместе с драйвером типа ULN2003 и стоит в китае 1 бакс с доставкой в РФ, я взял их за 200 руб в инет магазе (на авито /поздно увидел/ есть и по 120 руб). Мощности вполне хватает чтоб провернуть вал тонкой настройки, но нужно смотреть чтоб не было трения в узлах соединений/контактов (причем мощность на валу можно увеличивать, в том числе программно):

Рэлюха - для замыкания контактов фототушки (если есть на тушке такая возможность - у меня вот не оказалось, чему был удивлён весьма!), ток управления 5вольт DC, управляемый релюхой ток - до 250в AC, 10А (на любом фотоаппарате такого тока нет, и нам его хватит):

Кстати и сам микроскоп купил как штатив и был он в непотребном полу-ржавом виде, но за "3 копейки" всего, уже не помню - то ли за 1,5тыр, то ли за 2,5 тыр. А он ниччо - почистился, разработался.

Вы посмотрите, может Вашей камерой можно как то управлять через компьютер с помощью драйвера? Тогда должно получиться делать снимки в полуавтоматическом режиме, исключая "шевеленку".

Там только выходные разъемы - даже нет внешней вспышки, входной есть только для DC-IN. Влезть можно, например, если раскурочить встроенную вспышку.. . но что-то не хочется, пока.. .

G-E-K:

Разве есть большой проблемой выровнять РК перпендикулярно оси объектива чтобы она полностью влезла в ГРИП?

К сожалению, да. К тому же, при малом фокусном расстоянии, а даже 10-15мм. расстояния фокусного для объективов, способных дать возможность съёмки в масштабе в районе 10:1 - не такое частое явление, проблемой становится обеспечение освещения под нужным углом, если говорить о нашей специфике - съёмке абразивов и результатов их работы. Нам не подходит ни проходящий свет, ни бестеневое освещение - нам нужна определённая его направленность. Хотя с бестеневым, возможно, есть варианты, но это отдельная тема. ( С проходящим и прочая и прочая - тут поле для наблюдений за суспензиями, вот это - да, если получится, буду разбираться. и увеличения побольше, и иммерсия и т.д. Но это всё не для кромки ножа или бритвы)
Ради этого - правильной постановки света, чтобы что-то было информативно, приходится отклонять фаску инструмента (которая тоже не идеально плоская, к тому же имеет определённую шероховатость - это не плоский препарат под покровным стеклом, хотя и он не совсем плоский) от плоскости матрицы. А если при том надо показать всё-таки и фаску, или например фаску+ микрофаску - тут без стэкинга никак.
Не говоря о камнях и брусках, с необходимостью понять характер рельефа.

И это всего лишь с микроскопными объективами ДО 20х!
А объективы более 40 вообще малоприменимы в фото абразивов и результатов заточки, так как всё или почти всё, с более высоким увеличением - иммерсионное. Я слабо себе представляю, подготовку образца заточки под иммерсию. Хотя если кто в курсе, буду благодарен за описание практического опыта в профильной теме.

Сделал тайминг, то есть хронометраж, и плучилось, что в среднем за 1 "шаг", то есть: "движение ШД на 2 мкм тубуса - останов (0,5с) - "щелк" (0,2с) - останов/запись (1с)" идет 2,6 сек. (значит на "движение" - 0,9сек. остается).
Полный цикл движений тубуса на 100 мкм = 50 интервалов с 50 сохраняемыми на карту памяти фотоснимками и возвратом в исходное (стартовое) положение тубуса занимают 2 мин 27 секунд.
Все временные элементы здесь программируемы и могут корректироваться, в том числе скорость и ускорение/замедление ШД (ну в меру, понятно, ведь тут короткие "шаги", особо не разгонишься).

Ярослав, не хочешь попробовать пофотать с такой фичей? Могу помочь приспособить к твоему МБСу

А у меня не МБС ((
У меня Биолам С-12, всего лишь. А в идеале вообще хочется металлографический какой-нибудь... . большой, надёжный и с полным комплектом планапохроматов) желательно, никон) Но я пока на такое не заработал....

Интересно, я воспользуюсь предложением, но попозже - я вот сейчас в судорожных перебираниях оптики уже имеющейся и подыскивании более интересной - мне надо сначала чтобы устаканилась система к которой реально хотелось бы конструкцию "нарастить"...
Вообще очень любопытно, и спасибо за подробности и вообще за эту тему!

Ярослав, а Вы с тилт-шифт насадками не эксперементировали?

СергейКу:
Там только выходные разъемы - даже нет внешней вспышки, входной есть только для DC-IN. Влезть можно, например, если раскурочить встроенную вспышку.. . но что-то не хочется, пока.. .

ЮСБ там же должен быть? Я имею ввиду подключить камеру через юсб к ПК, установить драйвер и посмотреть, у многих драйверов есть возможность управления камерой...

Нет, не довелось, не пробовал. Может в будущем!

GEK
там какой-то специфичный разъём -

и ни микро- ни мини-юсб туда не вставляется, а родной проводок давно утерян.
Я обычно фотаю на карту, кажется типа SDHC и потом с карты уже копирую на РС.
А какой драйвер там можно установить и что с его помощью можно корректировать? (никогда не сталкивался, пардон)
На родном сайте Панаса тоже нет дров - rus.panasonic.ru

Да, не могут по нормальному сделать, это мини юсб тип А, купить можно, но не везде. А по поводу драйвера, например PHOTOfunSTUDIO viewer 2.1E (143.62 Мб), что собой представляет?
Для никона, кенона есть как свои приложения, так и сторонние, по идее что то должно быть и для панасоника.

Ну это то есть (что с камерой шло вместе), но они только для обработки фоток на РС. Никаких вариантов для ввода сигнала, вроде.

1. Если разобрать фотик, посмотреть, может как к кнопке спуска подстроиться парой проводков... или хотя бы плюсиком.. . тогда дырку в корпусе сверлить где-нить нужно будет, да разъём пришпандорить какой.. . но эт-то колхоз, конечно, и не факт, что место такое будет в корпусе тушки.

2. Даже если так и получится, то возникнет вопрос пристройки тушки к микроскопу.. .

3. Вот не знаю, стоит ли этого эта тушка с такой матрицей 1/2,33?!.. .

Ярослав, вот есть поляризационный петрографический МИН-5 б\у недорого (12 тыр) тут - avito.ru
не хуже металлографа, те же потребности удовлетворяет где-то. Кстати, там же можно набирать его же по частям - станина\штатив - всего за 1,5 или 2,5 тыр! - avito.ru и так далее.
Здоровенная железяка, кстати, и по весу и по размеру.

PS
У многих старых СССРовских микроскопов продаваны пишут, что не работают микровинты. На практике всё работает, там просто масло затвердело/загустело и плоскости движущегося блока микровинта и станины залипли/прикипели. Нужно разобрать сам механизм, понять, сбрызнуть WDшкой, если надо, в том числе помочь руками, и всё заработает.

Спасибо! Я рассматриваю варианты, в т.ч. собрать по частям нужный, но пока в стадии изучения разных.