Pitkä valotus ja Astro-valokuvaus Raspberry Pi: llä: 13 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Astrofotografia on tähtitieteellisten esineiden, taivaallisten tapahtumien ja yötaivaan alueiden valokuvaus. Kuun, Auringon ja muiden planeettojen yksityiskohtien tallentamisen lisäksi astrofotografialla on mahdollisuus kuvata ihmissilmälle näkymättömiä esineitä, kuten himmeitä tähtiä, sumuja ja galakseja. Tämä kiehtoi meitä, koska saadut tulokset ovat henkeäsalpaavia ja ne voidaan saavuttaa pitkillä valotuskuvilla.

Laajentaaksemme tavallisen kameran monipuolisuutta, päätimme suunnitella ja rakentaa vadelmapi -virtalähteen, joka voidaan yhdistää DSLR -kameraan. Tämän avulla valokuvaaja voi esiasettaa tiettyjä muuttujia ja automatisoida kuvausprosessin pitkällä aikavälillä. Astrofotografia-valokuvien lisäksi tämä moduuli voi luoda tähtireittejä sisäänrakennetun ohjelman avulla ja voi myös luoda aikaviiveitä.

Jatka rakentaaksesi oma moduulisi ja ottaa upeita kuvia yötaivaasta. Jätä äänestys Raspberry-Pi-kilpailussa tukemaan projektiamme.

Vaihe 1: Yleiskatsaus moduulista

Ohjelma, jonka teimme, käsittelee kolmea eri prosessia:

Sovelluksen käyttöliittymä tai graafinen käyttöliittymä - tätä käyttäjä käyttää vuorovaikutuksessa ja ohjaa moduulia

Kameran hallinta - tämä on osa ohjelmaa, joka on vastuussa kameran käynnistämisestä oikeaan aikaan oikealle ajalle

Kuvien käsittely - tämä on ohjelman osa, jonka tehtävänä on yhdistää ja yhdistää otetut kuvat kauniiksi tähtikuvakuvaksi tai timelapse -videoksi

GUI kerää käyttäjältä parametrit, kuten kuvien välisen ajan ja kameran valotusajan. Sitten se kehottaa kameraa ottamaan kuvia näiden tekijöiden perusteella. Kun kaikki kuvat on otettu, jälkikäsittely tapahtuu. Lopputulos tallennetaan vadelmapi: n sisäiseen muistiin, jotta käyttäjä voi käyttää sitä pilven tai paikallisesti.

Vaihe 2: Tarvittavat materiaalit

Tämän projektin laitteisto on melko yksinkertainen, seuraava luettelo sisältää kaikki tarvittavat materiaalit.

Elektroniikka ja laitteisto:

• Raspberry Pi
• LCD -kosketusnäyttö
• M3 pultit x 8
• M3 lämmitetyt lisäosat x 8
• Kamera, joka on seuraavassa luettelossa (https://www.gphoto.org/proj/libgphoto2/support.php)
• Normaali virtapankki järjestelmän virtalähteeksi alueilla, joilla pistokkeeseen ei ehkä päästä helposti käsiksi

Raspberry pi -ohjelmointi ja konfigurointi vaatii muutamia oheislaitteita:

• Hiiri ja näppäimistö
• Ulkoinen HDMI -näyttö

Vaihe 3: 3D -tulostetut osat

Tulostimme 3D -kotelon kaikkien komponenttien pitämiseksi ja suunnittelimme kiinnittimen moduulin kiinnittämiseksi tavalliseen jalustaan. Osien tulostaminen kestää noin 20 tuntia, ja olemme linkittäneet tiedoston seuraaville STL -tiedostoille alla.

• Raspberry Pi -kotelo x 1, täyte 20%
• Kansi x 1, täyttö 20%
• Jalustakiinnike x 1, täyttö 40%
• Jalustan puristin x 1, täyttö 40%

Kun painetut osat ovat valmiita, tuet voidaan ottaa varovasti pois.

Vaihe 4: Lämpökappaleiden upottaminen

Muovisten kiinnitysreikien vahvistamiseksi upotimme lämpöä. Työnnä terälevyjä varovasti sisään juotosraudalla, kunnes ne ovat tasalla yläpinnan kanssa. Toista prosessi kahdeksalle kiinnitysreiälle varmistaen samalla, että pultin kierteet ovat helposti sisäänpäin ja kohtisuorassa.

Vaihe 5: Raspberry Pi: n ja näytön asentaminen

Kiinnitä vadelma pi paikalleen käyttämällä M3 -ruuveja vastaavilla kiinnitysrei'illä. Kytke sitten näyttö pistorasiaan kohdistamalla liittimien nastat. Aseta lopuksi kansi näytön päälle ja kiristä pultit. Moduuli on nyt valmis ohjelmiston lataamista varten.

Vaihe 6: Kiinnitys kolmijalkaan

Jotta moduuli olisi helposti saatavilla kameralle, päätimme sijoittaa sen jalustalle. Suunnittelimme räätälöidyn kiinnitystelineen, joka sopii tavalliseen kolmijalkaan. Kiinnitä teline jalustan jalan ympärille yksinkertaisesti kahdella ruuvilla. Tämä mahdollistaa moduulin kiinnittämisen ja irrottamisen helposti.

Vaihe 7: Asenna Raspberry Pi -käyttöjärjestelmä

Moduulin raspberry pi käyttää Debian -pohjaista käyttöjärjestelmää nimeltä Raspbian. Instructable -ajankohtana käyttöjärjestelmän uusin versio on Raspbian Buster, jota päätimme käyttää. Käyttöjärjestelmä voidaan ladata seuraavan linkin kautta. (Raspbian Buster OS) Varmista, että lataat vaihtoehdon "Raspbian Buster pöytätietokoneella ja suositellulla ohjelmistolla", koska jotkin suositelluista ohjelmistoista ovat hyödyllisiä tässä projektissa. Kun zip-kansio on ladattu, tarvitset micro SD -kortin, jonka muisti on noin 16–32 Gt.

SD-kortin flash-käyttöjärjestelmän kanssa suosittelemme Balena Etcher -ohjelmiston käyttöä, koska se on helppokäyttöinen. Sen voi ladata alla olevasta linkistä. (Balena Etcher) Kun avaat ohjelmiston, sinua kehotetaan valitsemaan juuri ladattu pakattu kansio ja kytkemään sitten SD-kortti tietokoneeseen. Ohjelmiston pitäisi tunnistaa automaattisesti ja napsauttaa lopuksi flash-kuvaketta. Prosessin tulisi kestää 2-3 minuuttia. Kun olet valmis, irrota muistikortti ja kytke se vadelmapiisi.

Liitä vadelma pi ulkoiseen näyttöön HDMI -kaapelilla ja liitä hiiri ja näppäimistö USB -porttien kautta. Lopuksi, käynnistä pi käyttämällä mikro-USB-porttia ja 5v-sovitinta, ja pi: n pitäisi aloittaa käynnistysprosessi. Käyttöjärjestelmä opastaa sitten tarvittavien päivitysten ja muiden asetusten läpi, kuten yhteyden muodostaminen langattomaan verkkoon ja päivämäärän ja kellonajan asettaminen. Kun prosessi on valmis, olet määrittänyt käyttöjärjestelmän pi-laitteellesi ja voit nyt käyttää sitä tavallisena tietokoneena.

Vaihe 8: Muut kirjastot ja vaatimukset

Jotta ohjelma toimisi, raspberry pi vaatii joidenkin kirjastojen ja riippuvuuksien asentamisen. Tässä on luettelo niistä kaikista (huomautus: käytimme tässä projektissa python3: a ja suosittelemme, että teet saman):

• Tkinter (tämä on sisäänrakennettu, kun latasit pythonin)
• PIL (tämä on myös esiasennettu pythonin kanssa)
• sh
• OpenCV
• gphoto2

Ennen kuin asennat paketteja, suosittelemme päivittämään raspberry pi -käyttöjärjestelmän komennolla sudo apt-get update. Sh -kirjasto voidaan ladata ja asentaa avaamalla päätelaite ja käyttämällä seuraavaa komentoa:

sudo pip3 asenna sh

Asenna gphoto2 -paketti yksinkertaisesti käyttämällä seuraavaa komentoa:

sudo apt-get install gphoto2

OpenCV -paketin lataaminen ja asentaminen on hieman pidempi prosessi. Suosittelemme käyttämään seuraavaa linkkiä, joka opastaa vaiheissa ja sisältää kaikki komennot yksityiskohtaisesti: https://www.pyimagesearch.com/2018/09/26/install-opencv-4-on-your-raspberry- pi/

Vaihe 9: Lisäohjaimet sisäiseen kosketusnäyttöön

Sisäänrakennettu kosketusnäyttö vaatii yksinkertaisia asetuksia toimiakseen. Käynnistä vadelma pi ja avaa päätelaite ja käytä seuraavia komentoja:

• sudo rm -rf LCD -show
• git-klooni
• chmod -R 755 LCD -show
• cd LCD-show/
• sudo./LCD35-show

Kun olet antanut viimeisen komennon, ulkoisen näytön pitäisi tyhjentyä ja pi: n pitäisi käynnistyä ja näyttää työpöytä kosketusnäytöllä. Jos haluat palata ulkoiseen näyttöön, avaa pääteikkuna näyttöruudulla ja käytä seuraavia komentoja.

• chmod -R 755 LCD -show
• cd LCD-show/
• sudo./LCD-hdmi

Vaihe 10: Timelapse -moduuliohjelman suorittaminen

Liitä vadelma pi ulkoiseen virtalähteeseen virtaliitäntää käyttämällä. Suorita ohjelma lataamalla ja purkamalla alla oleva pakattu kansio. Kopioi koko kansio raspberry pi: n työpöydälle. Jos haluat suorittaa ohjelman ja graafisen käyttöliittymän, avaa tiedosto nimeltä UI.py ja graafisen käyttöliittymän pitäisi näkyä vadelma pi: n kosketusnäytöllä.

Liitä seuraavaksi kamera vadelmapi -laitteeseen USB -kaapelilla. Säilytä oletusarvot graafisessa käyttöliittymässä ja napsauta käynnistyspainiketta. Tämän pitäisi laukaista kamera 5 kertaa 2 sekunnin välein. Kun olet valmis, näet kameran ottamat kuvat Kuvat -kansiossa.

Vianmääritys: Jos kamera ei laukea, varmista, että kameramalli on seuraavassa luettelossa. https://www.gphoto.org/proj/libgphoto2/support.php Jos kamerasi on tässä luettelossa, varmista, että liitännät ovat suojatut ja että kameraan on kytketty virta.

Vaihe 11: Astro-valokuvauksen suositellut kameran asetukset

Seuraavassa on joitain kameran asetuksia, joita suosittelemme astrofotografian aikana.

• Kameran tulisi olla manuaalinen ja tarkennuksen ääretön
• Kiinnitä kamera jalustalle
• Kameran asetusten tulee olla manuaalitilassa
• Suljinaika: 15-30 sekuntia
• Aukko: Pienin mahdollinen objektiivillesi, f-2.8 on ihanteellinen
• ISO: 1600-6400

Varmista kameran asetusten lisäksi, että taivas on kirkas. Ihannetapauksessa pitäisi olla myös maaseudulla kaukana kaikista kaupungin valoista ihanteellisten tulosten saamiseksi.

Vaihe 12: GUI: n ymmärtäminen

GUI sisältää kolme arvoa, joita käyttäjä voi säätää:

Valotusaika määrittää kameran suljinajan. Jos esimerkiksi ammut tähtiä yötaivaalla, suositellaan 15–30 sekunnin suljinaikaa. Aseta tällöin arvoksi 30 sekuntia. Jos valotusaika on alle yhden sekunnin, voit pitää arvon 0: na

Intervalliaika määrittää ajan, jonka haluat kahden valotuksen välillä. Aikaväleissä suosittelemme 1–5 minuutin väliaikaa

Valotusten määrä määrittää, kuinka monta kuvaa haluat ottaa timelapsea varten. Vakiovideoita toistetaan noin 30 kuvaa sekunnissa, mikä tarkoittaa, että jos napsautat 30 kuvaa, saat yhden sekunnin videota. Tämän perusteella käyttäjä voi päättää tarvittavien kuvien määrän

Käyttöliittymässä on itsestään selvä käyttöliittymä. Nuolipainikkeita käytetään lisäämään tai pienentämään arvoja ja käynnistyspainiketta, kun parametrit on viimeistelty. Tämä laukaisee kameran, joka olisi jo pitänyt liittää jonkin pi: n USB -portin kautta. Kuvat tallennetaan vadelmapi: n muistiin, jossa voidaan tehdä lisämuutoksia.

Vaihe 13: Äärettömyyteen ja sen jälkeen

Kun olemme käyttäneet tätä moduulia usein, olemme tyytyväisiä saavutettuihin tuloksiin. Hieman kokemusta astrovalokuvauksesta voi ottaa kauniita valokuvia. Toivomme, että tämä projekti oli hyödyllinen, jos pidit siitä, tue meitä pudottamalla äänestys.

Hyvää tekemistä!

Toinen sija Raspberry Pi -kilpailussa 2020