Mahabang Pagkalantad at Astro-Photography Gamit ang Raspberry Pi: 13 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Ang Astrophotography ay ang pagkuha ng litrato ng mga astronomical na bagay, mga pangyayari sa kalangitan, at mga lugar ng kalangitan sa gabi. Bukod sa pagtatala ng mga detalye ng Buwan, Araw, at iba pang mga planeta, ang astrophotography ay may kakayahang makuha ang mga bagay na hindi nakikita ng mata ng tao tulad ng mga madilim na bituin, nebulae, at mga galaxy. Napahanga kami nito dahil ang mga resulta na nakuha ay nakamamangha at maaaring makamit sa mahabang pagkakalantad.

Upang mapalawak ang kagalingan ng isang regular na camera, nagpasya kaming magdisenyo at bumuo ng isang module na pinapatakbo ng raspberry pi na maaaring kumonekta sa isang DSLR camera. Pinapayagan nito ang litratista na i-preset ang ilang mga variable kung kaya't i-automate ang proseso ng pagkuha sa mahabang panahon. Maliban sa mga still ng astrophotography, ang modyul na ito ay maaaring makabuo ng mga landas ng bituin gamit ang tulong ng isang nakapaloob na programa at maaari ring lumikha ng mga time-lapses.

Sundin upang bumuo ng iyong sariling module at kumuha ng mga kamangha-manghang mga larawan ng night-sky. Bumaba ba ng isang boto sa Raspberry-Pi Contest upang suportahan ang aming proyekto.

Hakbang 1: Pangkalahatang-ideya ng Modyul

Ang programa na ginawa namin ay humahawak ng tatlong magkakaibang proseso:

Ang front-end ng application, o ang graphic na interface ng gumagamit - ito ang gagamitin ng gumagamit upang makipag-ugnay at makontrol ang module

Pagkontrol sa camera - ito ang bahagi ng programa na responsable para sa pagpapalitaw ng camera sa tamang oras para sa tamang dami ng oras

Pinoproseso ang mga imahe - ito ang seksyon ng programa na responsable para sa pagsasama-sama at pagsasama ng mga larawan na kinunan sa isang magandang imahe ng star-trail o sa isang timelaps na video

Tinitipon ng GUI ang mga parameter tulad ng agwat sa pagitan ng mga larawan at oras ng pagkakalantad ng camera mula sa gumagamit. Inuutusan nito ang camera na kumuha ng mga imahe batay sa mga salik na ito. Kapag nakuha ang lahat ng mga imahe naganap ang pagproseso ng post. At ang pangwakas na resulta ay nakaimbak sa panloob na memorya ng raspberry pi para ma-access ng gumagamit sa pamamagitan ng ulap o lokal.

Hakbang 2: Kailangan ng Mga Materyales

Ang hardware para sa proyektong ito ay medyo prangka, ang sumusunod na listahan ay naglalaman ng lahat ng mga materyal na kinakailangan.

Elektronika at Hardware:

• Raspberry Pi
• LCD Touch Display
• M3 Bolts x 8
• M3 Heated Inserts x 8
• Isang camera na umiiral sa sumusunod na listahan (https://www.gphoto.org/proj/libgphoto2/support.php)
• Isang Standard Power Bank upang mapagana ang system sa mga lugar kung saan ang isang plug ay maaaring hindi madaling ma-access

Ang pag-program at pag-configure ng raspberry pi ay mangangailangan ng ilang mga peripheral:

• Isang mouse at keyboard
• Isang panlabas na monitor ng HDMI

Hakbang 3: Mga Naka-print na Bahaging 3D

Nag-print kami ng 3d ng isang kaso upang hawakan ang lahat ng mga bahagi at nagdisenyo ng isang clamp upang mai-mount ang module sa isang regular na tripod. Ang mga bahagi ay tumatagal ng humigit-kumulang 20 oras ng oras ng pag-print at nag-link kami ng isang file para sa mga sumusunod na STL file sa ibaba.

• Raspberry Pi Case x 1, 20% infill
• Takpan ang x 1, 20% infill
• Tripod Mount x 1, 40% infill
• Tripod Clamp x 1, 40% infill

Kapag handa na ang mga naka-print na bahagi, maaaring maingat na alisin ng isa ang mga suporta.

Hakbang 4: Pag-embed ng Mga Insertong Heat

Upang palakasin ang mga butas ng mounting ng plastik, naka-embed kami ng mga pagsingit ng init. Ang paggamit ng isang panghinang na dahan-dahang itulak sa mga pagsingit hanggang sa mapula sila sa tuktok na ibabaw. Ulitin ang proseso para sa walong mounting hole habang tinitiyak na ang mga bolt thread ay madali at patayo.

Hakbang 5: Pag-mount sa Raspberry Pi at Screen

Ang paggamit ng M3 bolts ay ligtas ang raspberry pi sa lugar gamit ang kaukulang mga butas sa pag-mount. Pagkatapos plug sa display sa pamamagitan ng pagkakahanay ng mga pin ng konektor. Panghuli, ilagay ang takip sa screen at i-fasten ang mga bolt. Handa na ang modyul para ma-upload ang software.

Hakbang 6: Pag-attach sa Tripod

Upang gawing madaling ma-access ang module sa camera, nagpasya kaming ilagay ito sa tripod. Dinisenyo namin ang isang pasadyang mounting bracket na umaangkop sa isang karaniwang tripod. Gumamit lamang ng dalawang mga turnilyo upang i-clamp ang bundok sa paligid ng isang binti ng tripod. Pinapayagan nitong i-attach at alisin ang module nang madali.

Hakbang 7: Pag-set up ng Operating System ng Raspberry Pi

Ang raspberry pi sa module ay nagpapatakbo ng isang operating system na batay sa Debian na tinatawag na Raspbian. Tulad ng oras ng Instructable, ang pinakabagong bersyon ng OS ay ang Raspbian Buster, na kung saan ay nagpasya kaming gamitin. Maaaring ma-download ang OS gamit ang sumusunod na link. (Raspbian Buster OS) Tiyaking i-download ang pagpipilian na nagsasabing "Raspbian Buster na may desktop at inirekumendang software" dahil ang ilan sa mga inirekumendang software ay magiging kapaki-pakinabang para sa proyektong ito. Kapag na-download na ang naka-zip na folder, kakailanganin mo ang isang micro SD-card na may memorya na tungkol sa 16 hanggang 32 GB.

Upang mai-flash ang SD-card gamit ang OS, inirerekumenda namin ang paggamit ng software ng Balena Etcher, dahil simpleng gamitin ito. Maaari itong ma-download mula sa sumusunod na link. (Balena Etcher) Kapag binuksan mo ang software, bibigyan ka ng utos na piliin ang naka-zip na folder na na-download mo lamang, pagkatapos ay i-plug ang SD-card sa iyong computer, at dapat awtomatikong makita ang software, sa wakas ay mag-click sa flash icon. Ang proseso ay dapat tumagal ng 2 hanggang 3 minuto. Kapag nakumpleto, i-unplug ang memory card at i-plug ito sa iyong raspberry pi.

Ikonekta ang raspberry pi sa isang panlabas na monitor gamit ang isang HDMI cable, at ikonekta ang isang mouse at keyboard sa pamamagitan ng mga USB port. Panghuli, paganahin ang pi gamit ang micro-USB port at isang 5v adapter, at dapat na simulan ng pi ang proseso ng pag-boot. Dadalhin ka din ng OS sa mga kinakailangang pag-update at iba't ibang mga setting, tulad ng pagkonekta sa isang wireless network at pag-set up ng petsa at oras, sundin lang. Kapag nakumpleto na ang proseso, na-set up mo na ang OS sa iyong pi at maaari mo na itong gamitin bilang isang regular na computer.

Hakbang 8: Karagdagang Mga Aklatan at Mga Kinakailangan

Upang matiyak na tumatakbo ang programa, ang raspberry pi ay nangangailangan ng ilang mga aklatan at dependency na mai-install. Narito ang isang listahan ng lahat sa kanila (tandaan: ginamit namin ang python3 para sa proyektong ito at inirerekumenda namin sa iyo na gawin ang pareho):

• Tkinter (papasok ito sa built kapag nag-download ka ng sawa)
• PIL (dumating din ito na paunang naka-install na may sawa)
• sh
• OpenCV
• gphoto2

Bago mag-install ng anumang mga pakete inirerekumenda namin ang pag-update ng OS ng raspberry pi gamit ang command sudo apt-get update. Maaaring mai-download at mai-install ang sh library sa pamamagitan ng pagbubukas ng isang terminal at paggamit ng sumusunod na utos:

sudo pip3 install sh

Upang mai-install ang gphoto2 package gamitin lamang ang sumusunod na utos:

sudo apt-get install gphoto2

Ang pag-download at pag-install ng OpenCV package ay isang mas mahabang proseso. Inirerekumenda namin ang paggamit ng sumusunod na link, na gumagalaw sa iyo sa mga hakbang at detalyadong nagbibigay ng lahat ng mga utos: https://www.pyimagesearch.com/2018/09/26/install-opencv-4-on-your-raspberry- pi /

Hakbang 9: Karagdagang Mga Driver para sa Onboard Touchscreen Display

Ang onboard touch screen ay nangangailangan ng ilang simpleng pag-configure upang gumana ito. Patayin ang raspberry pi at buksan ang isang terminal at gamitin ang mga sumusunod na utos:

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

Kapag naipasok mo na ang huling utos, dapat mawalan ng blangko ang iyong panlabas na monitor at dapat na mag-boot ang pi at ipakita ang desktop sa onboard touchscreen. Upang bumalik sa iyong panlabas na monitor, buksan ang isang window ng terminal sa onboard screen at gamitin ang mga sumusunod na utos.

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

Hakbang 10: Pagpapatakbo ng Timelapse Module Program

Una kumonekta sa raspberry pi sa isang panlabas na power bank, gamit ang power port. Upang patakbuhin ang programa, i-download at i-unzip ang naka-zip na folder na naka-attach sa ibaba. Kopyahin ang buong folder sa desktop ng raspberry pi. Upang patakbuhin ang programa at ang GUI, buksan ang file na pinangalanang UI.py at dapat lumitaw ang GUI sa touch screen ng raspberry pi.

Susunod, ikonekta ang camera sa raspberry pi gamit ang isang USB cable. Panatilihin ang mga default na halaga sa GUI at mag-click sa start button. Dapat nitong ma-trigger ang camera ng 5 beses sa mga agwat ng 2 segundo. Kapag nakumpleto, maaari mong makita ang mga larawan na nakuha ng camera sa folder ng Mga Larawan.

Pag-troubleshoot: Kung sakaling hindi mag-trigger ang camera, tiyaking ang modelo ng iyong camera ay naroroon sa sumusunod na listahan. https://www.gphoto.org/proj/libgphoto2/support.php Kung ang iyong camera ay nasa listahang ito, tiyaking ligtas ang mga koneksyon at nakabukas ang iyong camera.

Hakbang 11: Inirekumendang Mga Setting ng Camera para sa Astro-Photography

Narito ang ilang mga setting ng camera na inirerekumenda namin habang gumagawa ng astrophotography.

• Ang iyong camera ay dapat na nasa manual focus at itakda ang focus sa infinity
• I-mount ang camera sa isang tripod
• Ang mga setting ng camera ay dapat na nasa manual mode
• Bilis ng shutter: 15-30 segundo
• Aperture: Pinakamababang posible para sa iyong lens, perpekto ang f-2.8
• ISO: 1600-6400

Bukod sa mga setting ng camera, tiyaking may malinaw na kalangitan. Sa isip na ang isa ay dapat ding nasa kanayunan na malayo sa lahat ng mga ilaw ng lungsod para sa mga perpektong resulta.

Hakbang 12: Pag-unawa sa GUI

Naglalaman ang GUI ng tatlong mga halaga na maaaring ayusin ng gumagamit:

Tinutukoy ng Oras ng Exposure ang bilis ng shutter ng iyong camera. Halimbawa, kapag nag-shoot ka ng mga bituin sa langit sa gabi, inirekomenda ang bilis ng shutter na 15 hanggang 30 segundo, sa mga ganitong kaso, itakda ang halagang ito sa 30 segundo. Kung ang oras ng pagkakalantad ay anumang mas mababa sa 1 segundo, maaari mong mapanatili ang halaga bilang isang 0

Tinutukoy ng Oras ng Agwat ang dami ng oras na nais mo sa pagitan ng dalawang pagkakalantad. Sa kaso ng mga time-lapses, inirerekumenda namin ang isang agwat ng oras ng isang bagay sa pagitan ng 1 hanggang 5 minuto

Tinutukoy ng bilang ng mga Exposure ang bilang ng mga larawan na nais mong kunin para sa timelapse. Ang mga karaniwang video ay nagpe-play ng halos 30 fps, na nangangahulugang kung nag-click ka sa 30 mga larawan makakakuha ka ng isang segundo ng video. Batay dito maaaring magpasya ang gumagamit sa bilang ng mga larawan na kinakailangan

Nagtatampok ang UI ng isang nagpapaliwanag na interface. Ginagamit ang mga arrow button upang madagdagan o mabawasan ang mga halaga at ang start button kapag natapos ang mga parameter. Ito ay nagpapalitaw ng camera na dapat ay konektado sa pamamagitan ng isa sa mga USB port ng pi. Ang mga imahe ay nai-save sa memorya ng raspberry pi kung saan maaaring gawin ang mga karagdagang pagbabago.

Hakbang 13: Sa Infinity at Higit pa

Matapos magamit nang madalas ang modyul na ito, masaya kami sa mga nakuhang resulta. Na may kaunting karanasan sa astro-potograpiya ang isa ay maaaring makuha ang mga magagandang larawan. Inaasahan namin na ang proyektong ito ay kapaki-pakinabang, kung gusto mo suportahan kami sa pamamagitan ng pagbaba ng isang boto.

Maligayang Paggawa!

Runner Up sa Raspberry Pi Contest 2020