Picture - la fotocamera Raspberry Pi stampata in 3D.: 14 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

All'inizio del 2014 ho pubblicato una fotocamera Instructable chiamata SnapPiCam. La fotocamera è stata progettata in risposta al nuovo Adafruit PiTFT.

È passato ormai più di un anno e con la mia recente incursione nella stampa 3D ho pensato che fosse un buon momento per rivisitare la SnapPiCam e reinventarla come una fotocamera stampabile in 3D utilizzando parti nuove e migliori;)

Ho chiamato la nuova fotocamera Picture.

La Picture Camera ha vinto il secondo premio al concorso Raspberry Pi! Grazie per tutti i vostri voti e complimenti a tutti i partecipanti:)

Ami la stampa 3D? Ti piacciono le magliette?

Allora devi dare un'occhiata a steps-per-mm.xyz!

È caricato con una vasta gamma di parti e componenti indossabili.

Passaggio 1: componenti della fotocamera

Dovrai raccogliere le seguenti parti e attrezzature prima di iniziare la tua Picture Camera…

Elettronica

• Raspberry Pi Modello A+
• Adafruit PiTFT 2.8" TFT 320x240 + Touchscreen capacitivo
• Caricabatterie Adafruit PowerBoost 1000
• Batteria Adafruit ai polimeri di ioni di litio - 3.7v 2500mAh
• Fotocamera Raspberry Pi e FFC (ho usato una scheda fotocamera compatibile basata su Omnivision OV5647 alternativa).
• Modulo WiFi in miniatura Adafruit (802.11b/g/n)
• Scheda MicroSD da 8 GB o più
• Interruttore a scorrimento in miniatura da 19 mm
• Inserto in ottone 1/4-20 UNC (opzionale).
• Pulsanti tattili Adafruit (opzionali)

Hardware

• 4 viti M3 da 16 mm (argento)
• 8 viti M3 da 16 mm (nere)
• 4 x M4 mezzi dadi
• 4 x M3 20 mm distanziali in ottone femmina-femmina

Generale

• 2 x pin DuPont femmina
• Cavo
• Termoretraibile

Parti stampate in 3D

• In allegato sono riportati gli STL delle sette parti stampabili orientate alla stampa e con uno smusso di 0,5 mm sui bordi inferiori per ridurre il piede dell'elefante (picture_STL.zip).
• Il file originale 123D Design è allegato (foto.123dx).
• Insieme ai file STEP per l'intero modello (picture_STEP.stp).

Strumenti e attrezzature

• Stampante 3D BigBox
• PC multibox
• Disegno 123D
• Saldatore
• crimpature
• Chiavi a brugola
• Martello piccolo
• Pinze
• Governate
• Coltello Artigianale
• Uno spazio|lavoro adatto

Una volta che sei sicuro di avere tutto ciò di cui hai bisogno, possiamo iniziare…..

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Passaggio 2: test dell'attrezzatura

Ho imparato molto tempo fa che è meglio controllare l'elettronica prima di iniziare qualsiasi lavoro di progettazione.

Può essere molto scoraggiante se si passa attraverso tutti i movimenti di progettazione e assemblaggio per scoprire che quando arriva il momento di accendere le cose non funziona niente!

Innanzitutto saldare nell'intestazione GPIO e gli interruttori tattili sul PCB dell'LCD. Ho rimosso il pannello LCD stesso per rendere le cose un po' più semplici.

Successivamente dovrai eseguire il tutorial della fotocamera touchscreen Raspberry Pi WiFi fai-da-te di Adafruit per configurare il software. Ho avuto il vantaggio di avere un PC Multibox con un Raspberry Pi 2 montato che mi ha permesso di installare e configurare tutto il software su di esso piuttosto che combattere con le limitazioni del Modello A+. Ho configurato l'interruttore di alimentazione opzionale e le funzioni DropBox per la fotocamera. Consiglio anche la funzione di caricamento automatico.

Mentre il software fa il suo lavoro, possiamo saldare alcuni fili.

Il PowerBoost 1000 ha un pin di abilitazione sul PCB abilmente etichettato EN. Collegare un cavo a EN e l'altra estremità a un interruttore e poi di nuovo a GND sul PowerBoost significa che possiamo controllare l'uscita di potenza e accendere e spegnere la fotocamera.

Quindi dobbiamo prendere l'alimentazione dal PowerBoost al Raspberry Pi. Metteremo l'alimentazione nel Pi tramite il GPIO e non con la solita presa di alimentazione MicroUSB. Non vogliamo che un cavo sporga sempre dal lato della fotocamera.

Dobbiamo scegliere i pin corretti in cui possiamo fornire alimentazione, c'è un utile Cheat Sheet GPIO disponibile da RasPi. Tv e controllando il foglio possiamo collegare +5v al Pin-4 e GND al Pin-6.

Ora saldiamo le cose insieme. EN & GND dal PowerBoost allo switch, +5v & GND dal PowerBoost al Raspberry Pi GPIO.

Collega la batteria LiPo al PowerBoost, collega un caricabatterie MicroUSB al PowerBoost e lascia che la batteria si carichi un po' mentre risolvi il software.

Una volta che la scheda MicroSD è pronta, puoi collegarla al Modello A+ e accenderla. Se tutto è andato bene dovresti vedere le cose sul piccolo LCD.

Se sei felice che tutto funzioni come dovrebbe, possiamo andare avanti…..

Passaggio 3: per iniziare | Modellazione 3D

Userò 123D Design per modellare tutte le parti stampabili in 3D. Se non lo hai già, prendilo gratuitamente dal loro sito Web all'indirizzo https://www.123dapp.com/design Cercherò di spiegare i miei metodi, ma se hai bisogno di eseguire le basi ci sono molti tutorial per iniziare.

La prima cosa che faccio sempre è trovare un dato adatto, il punto da cui vengono fatte tutte le altre misurazioni e il punto di partenza per questo progetto. In questo caso siccome stiamo usando il Raspberry Pi Model A+ ho scelto i quattro fori di montaggio M2.5 sono il mio primo punto di riferimento; il dato.

Ho misurato la distanza tra i fori di montaggio e ho realizzato un rettangolo in 123D Design da quelle misurazioni. Su ogni angolo del rettangolo metto un cilindro di raggio 1,25. Ora abbiamo il dato su cui dobbiamo lavorare.

Quindi misura le dimensioni della scheda del Modello A+ e crea un rettangolo per rappresentarlo. È possibile allineare la forma del PCB al rettangolo di riferimento del foro di montaggio utilizzando lo strumento snap. Da lì gira intorno all'RPI e misura tutti i componenti principali aggiungendoli al modello man mano che procedi. Ho collegato e incluso il dongle WiFi come parte del modello Model A+.

Ripeti questo processo per ciascuno dei componenti elettronici finché non li hai tutti modellati in 123D Design.

Ho fatto un modello approssimativo di dove volevo che tutti i componenti fossero nella fotocamera.

Passaggio 4: costruire il caso | l'LCD

In primo luogo, per rendere le cose un po' più semplici, ho dato a ogni componente un colore usando gli strumenti dei materiali. Gioca con il layout posizionando ogni componente nell'orientamento che desideri. Ho aggiunto quattro pilastri per rappresentare dove volevo che le viti della cassa andassero.

Scultura meccanica

Uso il solido quadrato in 123D Design per scolpire una custodia per l'LCD. Posiziona un solido di base 20x20x20 su una faccia del modello LCD. Usando la funzione Pull, sposta i bordi per racchiudere il PCB LCD, l'LCD, i pulsanti dell'LCD e le quattro viti del case proposte.

Crea una copia del display LCD e allontanalo dall'assieme per il momento.

Con l'LCD rimanente aumentare la lunghezza dell'LCD e dei pulsanti in modo che sporgano attraverso il solido. Puoi usare lo strumento Pull per farlo.

Ora usando lo strumento Sottrai, sottrai l'LCD dal solido che hai appena creato. Questo dovrebbe lasciare una rientranza dell'LCD nel pieno e lasciare un'apertura per l'LCD e i pulsanti.

Riposizionare l'LCD copiato.

Puoi allontanare leggermente il nuovo solido dall'assieme in modo da avere un aspetto migliore. Ho aggiunto una cresta di 1 mm x 1 mm intorno all'interno del ritaglio LCD che impedirà la caduta dell'LCD.

Supporto per treppiede opzionale

Ho un inserto in ottone UNC 1/4-20 di riserva che bussa da un altro progetto. Si dà il caso che sia la filettatura corretta per i supporti standard del treppiede. Vedendo una grande opportunità ho aggiunto in una sezione per l'inserto in ottone sulla base della fotocamera.

Passaggio 5: il livello successivo

Usando lo stesso metodo di regolazione di un solido di base 20x20x20 possiamo costruire il livello successivo.

I PCB sono tenuti negli slot negli strati, quindi non sono necessarie viti a parte le quattro viti del case.

Ci sono anche solo due coppie di cavi, quindi il sistema è molto semplice e ottimo con cui lavorare. Dovrai solo dedicare un po' di tempo a fare spazio per tutti i componenti e controllare gli spessori del PCB.

Passaggio 6: chirurgia

Ricorda di creare un canale per l'FFC della videocamera.

Sono andato con 1 mm di spessore e 1 mm per lato.

Passaggio 7: più livelli

Continua a costruire la custodia per racchiudere tutti i componenti. Ricorda di fare spazio per i componenti sugli strati sopra e sotto di essi.

Passaggio 8: il fronte

La parte anteriore della fotocamera è aperta a qualche interpretazione artistica di come dovrebbe apparire una fotocamera. Volevo che il copriobiettivo fosse rimovibile, quindi ho inserito quattro mezzi dadi M3 in uno degli strati e ho fatto spazio per alcune viti M3 corrispondenti per tenere il copriobiettivo.

Il tocco finale è stato aggiungere il nome dell'immagine nella parte anteriore e arrotondare gli angoli della fotocamera.

Passaggio 9: ritocchi finali

Ho usato un piccolo cilindro per creare una piccola apertura per le dita per inserire e rimuovere la scheda MicroSD dal Modello A+.

Ho iniziato a creare fori per far brillare i LED PowerBoost in modo che fosse facile vedere lo stato di alimentazione e di carica, ma a metà del lavoro necessario, soprattutto perché non mi piaceva l'idea del ritaglio, ho colpito il altra possibilità invece di stampare la custodia in materiale trasparente. In questo modo potevo lasciare il caso così com'era:)

Devo ammettere che ero un po' bloccato su come avvitare il caso insieme. Non volevo che le filettature spuntassero dai dadi sul retro e mi è piaciuto molto l'aspetto della vite a testa cilindrica incassata nella parte anteriore. Naturalmente volevo lo stesso sul retro.

Dopo aver riflettuto un po' ho pensato a come affrontarlo…

L'idea è nata da un'area che stavo esaminando nel design del montaggio dell'elettronica del BigBox in cui utilizziamo i distanziatori PCB per sollevare la scheda Rumba dalla piastra di base della stampante. Avevo visto distanziatori con filettatura femmina ad entrambe le estremità e sebbene potessi mettere un distanziatore in ogni angolo e avvitarli semplicemente dalla parte anteriore e posteriore. Ciò significherebbe che non ci sarebbero noci nocive o fili nudi che spuntano!

Ho fatto dei fori esagonali in alcuni degli strati interni dove avrei inserito un supporto in ottone femmina-femmina M3 da 20 mm. Infine ho impostato il materiale per la custodia sul vetro in modo che fosse trasparente.

Passaggio 10: prima stampa e adattamento di prova

Stampa

123D Design può esportare file STL da utilizzare con affettatrici. Uso Simplify3D ma ce ne sono molti altri tra cui Cura e Repetier.

Una volta esportati gli STL, possiamo importarli nel nostro slicer. Taglia i file e genera il G-Code per la stampa. Ho usato Natural PLA per la prima stampa di prova. Ci sono volute circa 10 ore per stampare tutte le parti.

Prova di adattamento

Segui il processo di assemblaggio e controlla che tutti i fori siano conformi ai componenti, che la fotocamera FFC si inserisca nello slot e che il display LCD e i pulsanti siano allineati correttamente.

Ho scoperto che il taglio per il treppiede non funzionava molto bene, quindi risolveremo questo e alcuni altri problemi nel passaggio successivo.

Passaggio 11: correzioni

La protuberanza nello strato LCD per l'inserto in ottone deve essere modificata. Il piano è spostarlo nella sezione più grande in uno spazio adatto dove non si interromperà con nulla.

Il primo passo è rimuovere il vecchio alloggiamento. È un semplice processo di sottrazione della sezione indesiderata.

Quindi sposta il modello dall'inserto in ottone nel punto desiderato e crea una nuova fessura con lo strumento di sottrazione.

Ho dovuto giocare un po' con i fori per i pulsanti LCD per allineare bene le cose.

Passaggio 12: assemblaggio finale

Ho ristampato le parti in PLA Naturale trasparente ad eccezione del coperchio frontale che è stato realizzato con M-ABS rosso trasparente e il copriobiettivo è in PLA nero.

Ora è il momento di mettere insieme la fotocamera!

Al cavo di alimentazione dai connettori DuPont femmina crimpati PowerBoost I. Non ho inserito il solito alloggiamento in plastica perché sono troppo lunghi per entrare nello spazio tra l'LCD e il Raspberry Pi. Coprirli con un pezzo di termoretraibile impedirà loro di andare in cortocircuito su qualsiasi cosa se dovessero muoversi un po'.

Ho scoperto che dare un po' di curva all'FFC ha reso molto più facile passare attraverso gli slot.

Se lo desideri, puoi ridurre la lunghezza del cavo della batteria, ma assicurati di conservare il vecchio nastro kapton o, idealmente, di sostituirlo con un nuovo nastro.

Montare le viti e i distanziatori in ottone per completare la telecamera. Successivamente lo accendiamo.

Passaggio 13: accendi

Inserisci la scheda MicroSD, dai un po 'di succo per un po' se pensi che la batteria potrebbe essere scarica, quindi quando sei pronto, fai scorrere l'interruttore di alimentazione.

Lo schermo diventerà bianco per alcuni secondi mentre il sistema si avvia, la sequenza di avvio dovrebbe apparire sullo schermo abbastanza velocemente.

Dopo che è stato caricato, naviga nei menu e imposta l'opzione Archiviazione su DropBox o dove preferisci!

Vai a fare qualche foto

È possibile spegnere la fotocamera uscendo dal software (tramite il menu delle impostazioni), quindi premere il pulsante di accensione sul display LCD. Infine, quando si accende lo spegnimento sul display LCD, puoi spegnere l'alimentazione con l'interruttore a scorrimento. In alternativa, mentre sei nel software, premi il pulsante di accensione sul display LCD e attendi finché lo schermo della fotocamera non risponde. Dagli qualche secondo in più e poi spegni l'alimentazione con l'interruttore a scorrimento.

Passaggio 14: montaggio su un treppiede e immagini di esempio

Rimuovere la staffa del treppiede rimovibile dal treppiede, avvitarla alla base della fotocamera e inserirla nel treppiede.

Godere:)

Secondo Premio al Concorso Raspberry Pi