Mikroskop do lutowania (RPi 4B+HQC+M42) - Faza testów

Spis treści

Faza testów

Po kilku praktycznych próbach i testach wybrałem matrycę o nazwie: kamera wysokiej jakości dedykowana dla Raspberry Pi (HQ Camera for Raspberry Pi).

Ogniskowa 2x50mm + 32mm pierścieni pośrednichZdjęcie z lewej powinno zachęcić wielu do dalszych eksperymentów. Odległość czoła obiektywu od "oglądanej" płytki to ok. 22cm!. Wykorzystałem obiektyw Pentacon 1.8/50 z pierścieniami pośrednimi 14+28mm oraz... adapterem wydłużającym dwukrotnie ogniskową obiektywu.

Po dokręceniu kolejnego pierścienia pośredniego (28mm)Ten sam efekt możnaby uzyskać stosując obiektyw o ogniskowej 100mm. Tu uwaga praktyczna: przy ogniskowej 100mm kolumna statywu mikroskopu zaczyna być... za krótka.

Można dokręcić przedłużacz kolumny lub... kolejny pierścień pośredni. Tu 28mm. Delikatna korekta ostrości i efekt widoczny na zdjęciu z prawej. A odległość czoła obiektywu od płytki to nadal ponad 19cm!!!.

Ze względu na fakt, że zdjęcie wykonano wieczorem korzystałem ze sztucznego oświetlenia. Dzięki temu przesłonę mogłem domknąć na 11. Ci, którzy znają się na fotografii wiedzą, że wtedy głębia ostrości jest duża. :D

A propos oświetlenia: w wielu rozwiązaniach do oświetlenia pola wykorzystywane są lampy pierścieniowe. Na tę chwilę wykorzystuję do oświetlenia dwie żarówki LED o mocy 1,9W. I wydaje się, że jest to wystarczające oświetlenie. Jeśli nie "domknę" przesłony obraz jest wyraźnie "prześwietlony".

Zdjęcie to zrzut ekranu 7" wyświetlacza LCD. Eksperyment w pełni potwierdził przydatność HQ Camery. O takiej ocenie zadecydowały nie tylko parametry techniczne, ale również to, że:

  • jest ona dedykowana do współpracy z RPi Ten jednopłytkowy komputer miałem i to nawet z 7" wyświetlaczem z dotykowym ekranem. Wspominałem o tym, że to sterownik SDR'a). Stwarza to możliwość wykorzystania mikroskopu w warunkach "autonomicznych". Bez stacjonarnego PC czy laptopa, Zaletą również jest fakt, że kamerę łączy się z RPi nieekranowanym kablem o (w zasadzie) dowolnej długości,
  • choć w nazwie użyto określenia "kamera" to w rzeczywistości jest to sensor IMX477R osadzony na płytce z elektroniką. Relatywnie niska cena (<30PLN) adaptera C/CS-M42 (T2, tak, tak, te półtora zwoja dobrze trzyma!) pozwala wykorzystać szeroką gamę obiektywów systemu M42.. Są one zdecydowanie tańsze od dedykowanych dla tej kamery obiektywów CCTV (o zbliżonych parametrach),
  • korzystając z tzw. pierścieni pośrednich (do makrofotografii, M42, bez przeniesienia przesłony, komplet: 7mm, 14mm, 28mm, ok. 20-30PLN) w prosty (ale jednocześnie stabilny) sposób można decydować o powiększeniu. Jednocześnie zachowując wygodną odległość pomiędzy czołem obiektywu a obiektem. Dla mojego obiektywu 1,8/50 i pierścienia 28mm odległość (ostrzenia) wynosiła ok. 22cm!,
  • duża czułość sensora IMX477R powodowała, że nawet przy oświetleniu "zastanym" (dzienne, pokój) można było wykonywać zdjęcia o (IMO: więcej niż) zadowalającej jakości. Również odwzorowanie kolorów było bardzo dobre. Wiadomo: CMOS!

Porównanie zdjęć "mojej" kamery z mikroskopem USB

Wnikliwi czytelnicy niewątpliwie sprawdzą i zauważą, że matryca IMX477R może pracować w trybie wideo jedynie (?) z: 1080p30, 720p60 i 640 × 480p60/90.

Te 30klatek/s to kompromis (standard H.264) funkcjonalności wobec ceny. Trzeba mieć świadomość, że dla najwyższej rozdzielczości wystąpią niewielkie opóźnienie obrazu. Moim zdanie akceptowalne.

I tu pojawia się kolejne zastrzeżenie: podana powyżej ilość klatek dotyczy "bezpośredniego" przyłączenia monitora do płytki RPi za pośrednictwem HDMI. Jeśli chcemy korzystać ze "strumienia wideo" w sieci (Eth lub Wi-Fi): prędkość spadnie, ilość klatek też, wzrosną opóźnienia! Dla inspekcji, czy zdjęć - oożnienie nie jest (z reguły) parametrem krytyczny. Chyba, że ta "sieć" dla strumienia to... jakieś słabe Wi-Fi. RPi ma Wi-Fi 2,54/5GHz, ale ostatecznie i tak zadecyduje... Twój router.

Duża czułość sensora pozwala na wiele...

Na obrazie porównawczym (na tle zdjęcia wykonanego "moim" mikroskopem) zdjęcie wykonane tzw. mikroskopem USB (50-80PLN). IMO ten drugi może zostać użyty wyłącznie do ewentualnej inspekcji. Dla sytuacji "dynamicznej" (np. lutowanie) lepiej sięgnąć... po wyświetlacz bezpośrednio przyłączony do HDMI RPi.

Stosuję 7" kolorowy wyświetlacz LCD z ekranem dotykowym. Niewiele kamer inspekcyjnych wyposażono w wyświetlacz o tych wymiarach.

Po raz kolejny chciałbym podkreślić dużą czułość sensora kamery. Daje to dużą tolerancję na "niedoświetlenie". Z prawej zdjęcie wykonane w świetle zastanym. Mikroskop 20cm od okna. Marzec, g. 14, za oknem pochmurno. 

Mikroskop USB w przypadku nawet prostych czynności montażowych jest raczej nieprzydatny. By uzyskać duże powiększenie odległość czołówki mikroskopu od obiektu jest bardzo mała (kilka milimetrów-kilka centymetrów dla małych powiększeń).

Wycinek rzeczywistego obrazu na tle (zmniejszonego) pełnego zdjęcia

Ponadto ze względu na niestabilność uchwytu (przy dużych powiększeniach) obraz jest bardzo niestabilny. Niestety próby wyeliminowania tych niedogodności nie przyniosły oczekiwanych rezultatów.

Również (moja) próba "przerobienia" kamery internetowej na mikroskop również zakończyła się niepowodzeniem.

Z tego zrezygnowałem! Po próbach...

Zanim udało mi się zdemontować obiektyw z sensora... kamerka uległa (elektrycznemu, ESD) uszkodzeniu. W ten sposób uniknąłem konieczności rozwiązania problemu mocowania optyki do kamerki. Dziś już wiem, że nie byłoby to proste..

W dalszej części opisu pod pojęciem układu optycznego rozumiem: obiektyw analogowy (M42), pierścień(ie) pośredni(e), adapter C/CS-M42 (T2) wkręcony w gniazdo HQ kamery.

We wszystkich przypadkach (mikroskopu USB, kamerki czy mikroskopu RPi) podczas eksperymentów okazało się, że podstawowe znaczenie dla końcowych efektów, a zwłaszcza funkcjonalności ma stabilność mocowania głowicy optycznej z sensorem.

Uważam, że na statywie nie ma co oszczędzać!

//