Een Raspberry Pi camera gebaseerde Microscoop, gebouwd net van LEGO onderdelen.
Versie: 11 oktober 2015
Inleiding en overzicht
Ikn het begin ik had het idee om het bouwen van een eenvoudige en goedkope microscoop met behulp van een raspberry pi en een picam met een verstelbare lens. Toen ik de camera had ontvangen en de algemene lay-out voor een prototype van een Microscoop had geschetst, besefte ik dat met behulp van lego onderdelen een eenvoudige, snelle, effectieve en goedkope manier om te testen van het concept en wellicht het optimaliseren van de parameters.
In de gepresenteerde versie is het apparaat een gereflecteerde licht Microscoop. Met een lade van het gewijzigde object (niet van legobakstenen) met achtergrondverlichting bleek het mogelijk om te transformeren naar een doorvallend licht Microscoop.
De maximumresolutie is ongeveer 5 µm/pixel bij meer dan 2500 x 1900 pixels. Afbeeldingen in de jpg-, png- of GIF-indeling en hoge resolutie video's in de h264 formaat mag u meenemen.
Ik heb de intentie de basislay-out van de LEGO-scope gebruiken voor de bouw van een apparaat dat kan gemakkelijk samengesteld uit delen van het plexiglas. Ik zal op dit moment hebben niet veel tijd voor dit project. Dus probeer jou gebouwd, en neem uw lay-out aan de Gemeenschap.
Als er zijn een aantal technische verbeteringen of de nieuwe beelden, zal ik een update maken.
Dus als je van zijn project wellicht het de moeite waard om te controleren op nieuws om de paar weken.
Er is een Duitse versie van deze presentatie ook.
Nota van 5 November 2015: Ik heb nu een werkend prototype van een vergelijkbare Microscoop, die is gemaakt met behulp van aangepaste laser gesneden Plexiglas onderdelen. Het wordt gepresenteerd op Instructables evenals (). Have a look of er als je geïnteresseerd. Verzuimt de discussie met uw jonge geitjes over de stenen.
Gebruikte materialen:
-een Raspberry Pi 2 draait op Raspian, met Python en Mathematica geïnstalleerd.
-een LG beeldscherm, een toetsenbord Logitech K400R.
-een WaveShare "model B" Raspberry Pi camera met een verstelbare lens (focus lengte: 6 mm); vier M2 x 10 mm schroeven en acht M2 noten, gebruikt als afstandhouders tussen camera en een 4 x 4 LEGO plaat.
-een beetje van hyperthermoplastic kunststof te lijmen van de camera/schroeven op een LEGO-bord. Standaard hete lijm zal zo goed werken.
-een selectie van LEGO onderdelen vond ik in de kamer van mijn zoon. Niets echt ongebruikelijk, maar een paar onderdelen van LEGO technics als getande racks, tandwielen en wormwiel zijn onderdeel van de constructie.
-een desktop Ledlamp met een zwanenhals voor verlichting.
Technische lay-out:
De Microscoop bestaat uit een frame, welke voert een roerende object lade en een beweegbare plaat met de camera is gekoppeld. Eenvoudige gears gebruiken (niet strikt noodzakelijk, maar handig) de lade van het object en de camera kunnen orthogonale worden verplaatst naar elkaar. Dus u kunt het plaatsen van de camera boven het relevante deel van een object dat werd gelegd op de lade zonder aan te raken.
Beperkingen:
-De Microscoop heeft een resolutie van ongeveer 10-20 µm, d.w.z. je kan hebben kijkt op mieren, fruitvliegjes, haren of stofdeeltjes, maar u zal niet zitten kundig voor zien van afzonderlijke cellen.
-Het in-focus, scherpe gebied van de foto's is niet te groot en meestal beperkt tot een regio in het midden.
-Het beeld van een wit object zullen gelige in het centrum en violet verder buiten. Dit is waarschijnlijk te wijten aan een artefact van het objectief dat heet "chromatische aberratie".
-Tot nu toe vereist gericht handmatig draaien van de lens. Een rubber wiel rond de lens behuizing geeft een goede grip, maar
soort versnelling zou nuttig zijn om zich te concentreren, en ten slotte automize, in een latere versie te vereenvoudigen.
-Verlichting kan worden geoptimaliseerd, b.v. met gebruikmaking van een cirkel van Adafruit LED of bar en een Ardulino.
-Tot nu toe geen beweging van de z-as, waardoor pas de afstand tussen het object en de camera, ten uitvoer wordt gelegd.
-Gemotoriseerde aanpassingen en afstandsbediening zou leuk zijn, bijvoorbeeld met een Ardulino en sommige (LEGO?) stap motoren.
Alternatieve camera's en lenzen:
Mij zijn geweest using de lenzen van de WaveShare "B" en "F" cameramodellen op een 'B'-camera en chromatische abberatie werd gezien in beide gevallen. Voor hoge resolutie beelden die ik zou aanraden de 'B' versie, maar de "F" versie werkt ook en het komt met IR lampen. Gelieve te laten me weten of u een betere s-mount lens voor dit doel vindt.
Kosten:
-Raspberry Pi 2 met µSD card en case: ongeveer 50€.
-WaveShare framboos cameramodel B (http://www.waveshare.com/catalogsearch/result/?q=camera+b): 22US$, of ongeveer 25 € in Europa. Ik heb de mijne van mijn lokale leverancier (Berlijn) (Waveshare B bij AVC-shop.de).
-Een toetsenbord en muis, een monitor of TV-scherm: deze details van u afhangen. Ik mijn toetsenbord Logitech K400R.
-LEGO: een grote grondplaat, verschillende standaard en een paar LEGO technics onderdelen: de kosten sterk afhankelijk van wat je al thuis hebt. Indien nodig, zijn er leveranciers waar u speciale onderdelen afzonderlijk kunt bestellen.
Voorbeeldafbeeldingen: Bij stap 3 heeft u een verscheidenheid van beelden en video's die zijn genomen met het apparaat vinden.
Software:
Om te controleren de camera en de foto's gebruik ik vaak Pi visie. Ik ben ook met behulp van en kan aanbevelen een python-script ontwikkeld door sixbacon/Bill Grainger (Zie https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?... en een zeer mooie Mathematica script ontwikkeld door "Bob de scheikundige" aka Prof. Robert LeSuer voor zijn "raspiscope" (Zie https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?..., in het origineel, ofwel een in enigszins gewijzigde versie.
Ik heb een specifieke toepassing in gedachten, namelijk ELISpot analyse, en hiervoor hebben ontwikkeld sommige Mathematica scripts voor vernauwing van en isoleren van een circulaire regio van belang, en voor de kwantitatieve en kwalitatieve analyse van de "spots" in deze ROIs. Ik ben van plan om toe te voegen geoptimaliseerde versies van de scripts in het "stap 4" zo snel zoals ik vind ze goed genoeg zijn voor openbaar gebruik.
Referenties:
Ik heb verschillende ideeën van Bobs LEGO gebaseerde "raspiscope"-concept en van André Maia Chagas' FlyPi project. André heeft het bouwen van een zeer complexe Raspi Microscoop met verlichting en temperatuur besturingselementen en andere functies. Hij is met behulp van dezelfde WaveShare camera die ik vervolgens voor mijn project aangenomen. Als u zien wat echt mogelijk is wilt, neem eens een kijkje op de website FlyPi (https://hackaday.io/project/5059-flypi). Ik bedank André voor zijn steun.
Opmerkingen:
-Wees u ervan bewust dat het hier nog werk in uitvoering! Laat het me weten en ideeen voor verbeteringen.
-Ik ben niet een native speaker, dus hints en correcties welkom zijn.
Ik bedank mijn zoon Elias wegens zijn steun aan dit project, met zijn bakstenen en ideeën.
