Как из веб камеры сделать микроскоп для пайки своими руками
Перейти к содержимому

Как из веб камеры сделать микроскоп для пайки своими руками

  • автор:

USB микроскоп для пайки из веб-камеры и старого объектива фотоаппарата

USB микроскоп для пайки из веб-камеры и старого объектива фотоаппарата

Для пайки мелких компонентов увеличительного стекла бывает недостаточно. Куда комфортней работать при наличии микроскопа. Он подключается к большому монитору компьютера, и дает детальное четкое изображение. С ним паять получается намного точнее и качественнее. Такой микроскоп вполне возможно собрать своими руками из веб-камеры.

Материалы:

  • Веб-камера;
  • объектив от старого фотоаппарата с фокусом от 50 мм;
  • алюминиевая профильная труба 10х10 мм.

Процесс изготовления микроскопа

Для изготовления микроскопа потребуется разобрать веб-камеру, так как ее штатный корпус не нужен.

USB микроскоп для пайки из веб-камеры и старого объектива фотоаппарата

Сразу же убираем микрофон, если тот отсоединяется. Кабель идет на плату сквозь заднюю крышку корпуса. Его следует отсоединить, а затем припаять заново, либо же просто разломать корпус, что быстрее.

USB микроскоп для пайки из веб-камеры и старого объектива фотоаппарата

На плате камеры возле объектива имеет светодиод. В случае с микроскопом он будет мешать. Его нужно выпаять. Затем обязательно проверьте работоспособность камеры, так как случайно можно отпаять лишнее.

USB микроскоп для пайки из веб-камеры и старого объектива фотоаппарата

Теперь откручиваем у камеры ее штатный объектив. Вместо него нужно поставить большой от фотоаппарата. Но для этого, понадобиться определить – на каком расстоянии устанавливать его от матрицы. Это делается практическими испытаниями при максимально закрытой диафрагме.

USB микроскоп для пайки из веб-камеры и старого объектива фотоаппарата

Объектив устанавливается на длинную трубку над матрицей. Затем камера включается. При испытании нужно записывать 2 параметра: расстояние между камерой и объективом, при котором картинка получается четкой, и между объективом и рассматриваемым предметом. Делая замеры, и постепенно укорачивая трубку, нужно добиться такого баланса, чтобы связка камера и объектив могли фокусироваться на объекте с оптимальным увеличением. И при этом предмет был достаточно удален, чтобы к нему можно было добираться паяльником во время работы. Определившись с расстояниями, нужно заняться корпусом микроскопа. Удобней всего распечатать его на 3D принтере. Для этого делается крепление для платы камеры с монтажными отверстиями.

USB микроскоп для пайки из веб-камеры и старого объектива фотоаппарата

Также распечатывается деталь в виде диффузора. Она должна стыковаться с первым креплением. В ней делаются направляющие для регулировки.

USB микроскоп для пайки из веб-камеры и старого объектива фотоаппарата

USB микроскоп для пайки из веб-камеры и старого объектива фотоаппарата

Третья часть представляет собой трубку, которая накручивается на резьбу объектива. Она должна плотно входить в диффузор. На ней делаются 2 выступа, которые будут скользить по направляющей ответной части. Таким образом, можно будет фиксировать объектив на ранее измеренном расстоянии, а также при необходимости делать регулировку в ту или иную сторону. Это позволит приближать картинку еще ближе, или отделать ее.

USB микроскоп для пайки из веб-камеры и старого объектива фотоаппарата

При отсутствии 3D принтера, подобная конструкция делается из пластиковых труб, пластин и клея. Далее плата помещается в корпус, и собирается с объективом. Из алюминиевой профильной трубы изготавливается стойка микроскопа.

USB микроскоп для пайки из веб-камеры и старого объектива фотоаппарата

USB микроскоп для пайки из веб-камеры и старого объектива фотоаппарата

Крепления для соединения, а также регулировочный кронштейн, можно аналогично распечатать на 3D принтере. Ножки стойки лучше сделать таким образом, чтобы между них помещался ваш коврик для пайки.

USB микроскоп для пайки из веб-камеры и старого объектива фотоаппарата

Теперь достаточно подвесить микроскоп, и вставить кабель в USB порт компьютера, чтобы видеть на экране увеличенное изображение области пайки.

Lazy DIYer — Ленивый самодельщик

bi

Вот и я не стал исключением. Однако тут есть несколько НО:

  1. предметный столик мешает
  2. сам микроскоп на столе мешает
  3. на просвет, ясен пень, не работает
  4. цена конская
  5. хотелось бы смотреть не в окуляр, а на монитор. Он больше
  6. бюджетные USB — полный отстой

Вот поэтому и будем делать сами. Для этого нам понадобятся: HD web камера, фото объектив 50мм и некий кронштейн. Покопавшись на Авито, я купил б/у камеру Logitech C270 и не менее б/у (но в идеальном состоянии) советский объектив Индустар 50-2. По 500 рублей каждый.

VFL.RU - ваш фотохостинг

Камера: Б\у шная достаточно дешева. HD разрешение 1280х720. Картинка не тормозит. Легко разбирается.

VFL.RU - ваш фотохостинг

Объектив: Дешевый, простой, компактный, большой ход кольца фокусировки. Хоть и не светосильный.

Итак, приступим. Что бы камера показывала картинку в фокусе, на поверхности матрицы должно быть сформировано изображение в фокусе. Что бы сформировать изображение в фокусе, нам надо знать размер т.н. рабочего отрезка объектива.

rabochiy-otrezok

Рабочий отрезок (иногда называют задним отрезком) — расстояние от плоскости объектива до приемника (матрица, пленка). Этот размер можно посмотреть в справочной литературе, а можно и измерить самому.

VFL.RU - ваш фотохостинг

Для этого выставляем кольцо фокусировки в середину хода, полностью открываем диафрагму, кладем на стол лист бумаги и проецируем свет лампы через объектив на бумагу. Меняя расстояние между объективом и столом, добиваемся четкого изображения лампы.

VFL.RU - ваш фотохостинг

Вот так. Видно все детали отражателя. Измеряем расстояние от торца объектива до стола. Это и есть наш отрезок. У меня получилось 10см. Но это все теория. Надо проверить на практике.

VFL.RU - ваш фотохостинг

По быстрому печатаем тубус с отверстием под матрицу и собираем все в кучу, по дендро-фекальной технологии, на изоленту. Подвешиваем на лампу и пытаемся получить четкое изображение, например монетки. Фокус удался. Значит все правильно посчитали.

VFL.RU - ваш фотохостинг
VFL.RU - ваш фотохостинг

Рисуем и печатаем корпус и крышку микроскопа. Тут самый большой геморрой — правильно напечатать резьбы. Объектив имеет наверно самую распространенную советскую фоторезьбу — M42х1. А в крышке должна быть стандартная резьба под штативный болт — 1/4″-20 UNC. Пришлось печатать тестовые модели с резьбами, подбирая диаметры отверстий и спиралей захода. Профиль зуба взял из справочников. Где то раза с пятого попал так, что не закусывает и не срывается.

VFL.RU - ваш фотохостинг

Вот что получилось в итоге.

VFL.RU - ваш фотохостинг

Еще на Алиэкспресс, в распродажный день, купил хваталку-держалку. Обеспечивает жесткое крепление к полке и не мешается на столе. Сначала думал про пантографы от настольных ламп, но пощупав их в магазине, понял что они слишком хливкие и картинка будет скакать. А тут — прям все очень стабильно и ровно.
Вот как то так… Эффективные расстояния (расстояние от стола до микроскопа, где он может сфокусироваться с помощью кольца на объективе) получились от 39 до 105см!

PS: полезные ссылки по теме

Цифровой микроскоп для ремонта электроники с увеличением х100 своими руками.

Цифровой микроскоп для ремонта электроники с увеличением х100 своими руками.

Давно собирался обзавестись микроскопом для пайки, смотрел и подбирал разные варианты и модели. Моделей уйма, вариантов еще больше, но как всегда нарисовалась проблема, те микроскопы, от которых моя жаба в обморок не падала, совершенно не устраивали по параметрам, а те что устраивали не устраивали по деньгам 🙂 Извечная проблема 🙂
В итоге решил сам себе собрать цифровой микроскоп, под свои задачи и с нужными мне параметрами.

В начале решил четко сформулировать какой мне нужен микроскоп, то есть сделать ТЗ под свои хотелки 🙂

1. Тип микроскопа – Цифровой.
2. Схема микроскопа – Цифровая камера с объективом, увеличение регулируется (настраивается) расстоянием до объекта и фокусным расстоянием камера – объектив.
3. Рабочее расстояние – Достаточное для комфортной работы, не менее 100-150 миллиметров, лучше больше на рабочем увеличении.
4. Увеличение не менее х раз – Примерно х50, х60
5. Регулировка увеличения – Плавное, оптическое, регулировка изменением расстояния до объекта.
6. Вывод изображения – На компьютер по USB (опционально на монитор без компьютера).
7. Штатив – Мощный, с удобным съемным креплением.
8. Отсутствие дефицитных запчастей.
9. Технологичность (удобство) изготовления.

Вот такое у меня получилось ТЗ, в общем простой микроскоп для ремонта РЭА без какого либо запредельного увеличения, мне микробы не рассматривать 🙂

Поняв что конкретно хочу приступил к воплощению в железе.

Для начала задумался над штативом. Штатив, на мой взгляд, это самое основное. Непосредственно от штатива зависит удобство использования микроскопа. Штатив должен уметь поднимать и опускать камеру, так же на нем надо разместить механизм изменения фокусного расстояния камера – объектив. Так же он должен быть массивным, масса убирает паразитные колебания камеры в процессе работы и регулировки. Вот такой должен быть штатив.

Изготавливать такой штатив с нуля не было никакого желания, да и не нужно этого. В качестве такого прекрасного штатива можно использовать советский фотоувеличитель. Он очень массивный, имеет хороший механизм вертикальной регулировки и отличный механизм регулировки фокусного расстояния. С некоторыми фотоувеличителями в комплекте идет хороший объектив, то есть не надо отдельно покупать.

Посмотрев старые каталоги, изучив механику разных фотоувеличителей, я пришел к выводу что для моих целей идеально подходит фотоувеличитель УПА-601. УПА-601 очень продуманно и удобно сделан, у меня в детстве по проще был 🙂 Далее все просто, идем на известный сайт и покупаем полный комплект с чемоданчиком, смотрим что б был объектив в комплекте, а то вдруг потеряли 🙂

Вот столько они стоят на сегодняшний день, правда прелесть? За 1000ре полный набор всей механики для микроскопа 🙂

Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

Со штативом определился, теперь надо подумать какую камеру использовать.

С ними тоже все интересно. По началу думал обычную УСБ камеру использовать. Не, ну а что? Дешево, у всех есть… Облом… Меня не устроило качество изображения, наверно из за размеров матрицы, они там мизерные, светочувствительность не очень, в общем не то что хотелось мне от изображения, да и простейшая электроника вносит свои огрехи в картинку. И еще очень не понравились задержки при выводе, рассматривать картинку нормально а когда что то делаешь то задержка просто бесит и вносит рассинхронизацию в цепь глаза-руки, кошмар в общем 🙂 Пробовал несколько обычных УСБ камер среднего ценового диапазона. Элитные и мего дорогие этим может и не страдают, но у меня их нет в наличии и покупать для тестов желания не было.

В общем с УСБ камерами не прокатило, но ничего, есть огромное количество видеокамер для видеонаблюдения с аналоговым выходом. Я говорю про нормальные и дорогие камеры с нормальными матрицами и с нормальными параметрами, с хорошей электроникой, про простые модульные я не говорю они такая же фигня. Нынче модно переводить видеонаблюдение на IP камеры и многие при апгрейде системы просто выкидывают старые, ну реально выкидывают :-))) Или продают за 300-500 ре, хотя и придется поискать.

Я вот такой разжился. Хорошая большая матрица, отличная электроника и светочувствительность, встроенный автоматический баланс белого, автоматический баланс уровней, компенсация боковой засветки, что то там еще 🙂 В общем реально хорошая камера.

Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)Запчасти на фото: 1601100000. Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

Для преобразования аналогового видео сигнала с камеры в УСБ я буду использовать USB EasyCAP 2,0, благо он давно без дела лежит.

Запчасти на фото: 0301191. Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

Так, все «железо» собрано и опробовано, можно приступать непосредственно к сборке микроскопа.

Начинаем с подготовки штатива.

Вот такой фотоувеличитель я купил. Настоятельно рекомендую именно такой покупать, он идеально для наших задач подходит.

Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

Теперь надо его разобрать, снять все что нам не понадобится.
Разбираем «голову», все что сверху нам больше не понадобится, у нас там камера будет. Все что снизу нам пригодится, там объектив и механизм фокусировки.

Эх, разбирать то как жалко 🙂

Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

В комплекте с фотоувеличителем идет вот такой объектив. У данного объектива отличные характеристики, его некоторые даже сейчас как макро объектив для фотоаппаратов используют. Для моих задач подходит идеально.

Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

Проводим профилактику всей механике, с полным разбором конечно. Заменяем смазку, на удивление, она еще не высохла до конца, а ей уже 40 лет! Можно было бы и не менять. Износа никакого не обнаружил, как новое все.

Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

Так, профилактика проведена, можно приступить к изготовлению держателя камеры.

Держатель будет состоять из двух частей. Из основания и непосредственно самого держателя камеры. Держатель камеры, с натягом, ходит в основании вверх вниз и позволяет грубо настроить фокус.
Это сделано для того что б можно было в больших пределах менять фокусное расстояние камера – объектив. Это будет грубая регулировка, так как при большом вертикальном перемещении головы штатной регулировки, тонкой настройки фокуса, не хватает.

Печатать детали буду на 3д принтере.

Снимаем размеры, чертим детали.
Если кому надо то вот файлы моделей, там и в stl и в solidworks, вдруг редактировать под себя будете. www.sizov.org/files/microscope.rar

Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

Теперь печатаем, не забывайте про усадку пластика и свои коэффициенты вводите.

Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

Примеряем по месту, идеально 🙂

Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

Сверлим 4 отверстия, нарезаем резьбу и собираем все 🙂

Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

Так как пластик немного просвечивает мы обклеиваем корпус черной изолентой и изнутри все закрашиваем черным маркером.

Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

Теперь крепление к столу. Высчитал где микроскоп будет удобен, снял родную крепежку с чемодана и врезал ее в стол.

Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

Теперь делаем жгут проводов и протягиваем его куда надо. Подробно на этом останавливается не буду, там все элементарно, питание и УСБ, конвертер разместил прям на голове.
Из фотографий все видно и понятно 🙂

Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

Теперь проверим как все это работает. Фото, к сожалению, не передают всю прелесть картинки 🙂 Увеличение данного микроскопа плавно меняется от х12 до х115.

Для начала посмотрим и замерим максимальное увеличение. Максимальное увеличение вышло х115, рабочее расстояние 80мм. Отлично! Можно без проблем работать, хотя как показала практика такое большое увеличение для пайки не нужно.

Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

Посмотрим как плату показывает, отлично показывает. Хорошая резкость и отличная глубина. Под таким увеличением удобно искать дефекты пайки и трещины в дорожках. Работать приятно и удобно.

Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

Теперь посмотрим как на самом ходовом для меня увеличении будет показывать и какое рабочее расстояние. На мой взгляд, для большинства работ, х20 хорошо подходит.
Все очень и очень хорошо, рабочее расстояние 230мм.

Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

Видно все отлично 🙂

Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

Ну и самое слабое увеличение, которое выдает микроскоп, х12.
Рабочее расстояние огромное, 350мм. Видно все тоже очень хорошо.

Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

Работать с таким микроскопом очень удобно, дальним колесиком регулируется увеличение, ближним фокус. Когда микроскоп опускается для максимального увеличения надо поднять вверх камеру.

Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

Расположение крепления подобрал так удобно что даже и не снимал его ни разу, хотя снимается одним движением руки. Когда мне он не нужен я его просто отворачиваю в сторону, и все 🙂

Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

Вот немного фоток в процессе работы с микроскопом.

Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)Фото в бортжурнале Audi A4 (B5)

На этом все, ни гвоздя вам ни жезла 🙂

Превращаем любую веб-камеру в мощный микроскоп

image

Здравствуйте, хабрапользователи! В этом посте будет показано, как сделать из старой веб-камеры качественный микроскоп. Сделать это действительно просто. Если заинтересовало — продолжение под хабракатом.

Шаг 1: необходимые материалы
  • Собственно, сама веб-камера
  • Отвёртка
  • Суперклей
  • Пустая коробка
  • Мозг и немного свободного времени
Шаг 2: Вскрытие веб-камеры

Для начала вскройте вашу камеру. Но будьте осторожны, остерегайтесь повреждения датчика CMOS.

Нужно продлить провода кнопки захвата, чтобы получать неподвижные изображения. Я также достал провода включения/выключения светодиодов. Они были серого и жёлтого цветов (у вас может отличаться).

Шаг 3: Работа с объективом

Теперь нам нужно перевернуть объектив над сенсором CMOS. Поместите его в 2-3 мм от этого сенсора и закрепите (например, суперклеем).

Шаг 4: Собираем камеру

После переворачивания объектива, соберите камеру назад. Теперь она готова к использованию в качестве микроскопа.

Шаг 5: Финальный этап

Сейчас нужно закрепить камеру на коробке, как показано на фото. Теперь она готова к получению изображений!
Также можно положить зеркало, для того чтобы свет распространялся по всему «объекту исследования» и под ним. Теперь наш микроскоп полностью готов!

Несколько снимков, сделанных на эту веб-камеру/микроскоп




Наслаждайтесь! 😉

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *