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Autor Tópico: DVD Laser Scanner Microscope  (Lida 3217 vezes)

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Offline dropes

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DVD Laser Scanner Microscope
« em: 30 de Maio de 2020, 22:08 »
DVD Laser Scanner Microscope ou LSM

Os microscópios são caritos, e os de lentes têm uma amplificação limitada, então porque não realizar um apenas por curiosidade.
Se um simples grupo-óptico de um DVD consegue distinguir os furos no disco, podemos aproveitar este pormenor para outras funções.

O resultado é bastante desanimador no inicio, à que ter paciência e realisar tudo com o maior cuidado, assim como foi referido num site “instructables”:

existem algumas desvantagens em (naturalmente)
não é rápido (aproximadamente meia hora para uma imagem ser concluída)
focar é difícil
a imagem não é nítida (mas não me importo, é surpreendente)
perigo de dependência :)


Apenas não concordo com a rapidez, meia hora é imenso, arduino à mistura por vezes dá nisto, diria 5min para 256x256 no máximo.

Tendo um saco “cheio”  de grupos ópticos, resolvi começar uma montagem que já tinha em vista à algum tempo.
Escolhi dois que me pareciam em melhor estado e que serviriam para o propósito:


O 1º realiza o varrimento horizontal, com focagem e laser para iluminação; o 2º realiza apenas o varrimento horizontal.

Num funcionamento normal de um GO, um laser ilumina o disco através de espelhos e lentes apropriadas, depois de reflectido, um sensor fotossensível capta o resultado enviando para a MB para ser processado; a focagem é imprescindível, esta é conseguida em aproximando ou afastando uma lente, depois num quadro de 4 foto-diodos obtêm-se um valor analógico que através de um simples cálculo verifica-se a correcta posição desta objectiva.

 
Este é o sensor que retirei do GO preto, infelizmente não consegui obter resposta dele e acabei por o substituir por um foto-diodo retirado de um Mouse, também se consegue boa focagem com um só LDR, movimentando a lente enquanto se obtêm leituras, no valor mais alto, ela estará focada.
O laser também foi substituído por um de gravação de DVDs, o de origem era um de IR apenas para leituras de DVDs:


Caixa pretendida (antes e depois):


Suporte tipo dobradiça para o GO (antes e depois dos cortes):


GO já montado no suporte, com vista do laser à esquerda e foto-diodo à direita, este sensor acabou por levar cola quente preta em cima, para eliminar os efeitos da iluminação exterior; na foto da direita, vê-se o GO em baixo ainda sem o suporte para as amostras:


Suporte das amostras já colocado no GO inferior, este realizará o movimento vertical, estando afastado a 0.5mm da caixa.
É muito importante que o peso da base seja o menor possível, já que o GO não foi concebido para levar nada em cima além da lente.
Peso total de 0.35gm, construído com PCB FR 0.5mm, plástico branco reflector e haste em fibra de vidro:


Vista inferior, já com uma ideia do espaço sobrado para a placa controladora:


Ainda em fase de testes e programação, construirei um programa para o PC receber a informação, escolher opções e visualizar no ecrã o resultado;
outro programa para o micro controlar os 3 eixos, dois deles (XY) através de um DAC 16b (PT8211) enquanto o eixo da focagem será via PWM pelo micro em 10b; a drive é este BA6790FP retirado de um disco, tem 4 canais e suporta ser alimentado por tensões baixas, tipo 5V apenas:


PCB em estudo, assim como tudo, é o que dá fazer tudo em simultâneo e também não vejo outra forma de fazer isto, por vezes fica difícil conciliar todos os componentes seja por espaço ou por características, e lá vou mudando aqui e ali, se couber tudo já fico contente, nesta “enorme” caixa ficará também na PCB uma ficha USB com um IC USB/serial, do USB tenho a alimentação que anda pelos 200mA no máximo, entretanto não posso aproveitar directamente dos 5V porque estes trazem muito ruído e alterações de valores, nada bom para um ADC, por isso deverei reduzir para 3.3 ou parecido.

 
Este é ainda um pequeno teste do que ele consegue fazer, com a largura máxima XY, revela em LSM diferentes desfocamentos, algo a corrigir.
Também fiz um scanner do papel para comparar ao do LSM, não estaria a fazer pior resultado e mais valia estar quietinho.
O objectivo é baixar o movimento dos eixos para conseguir uma maior ampliação, mas isso só funcionará se a focagem for perfeita.

Imagens de um papel com a área de captura de aproximadamente 0.8x0.8 mm :


Semelhantes montagens (apenas para tirar ideias):
Eixos independentes com altifalantes: https://www.instructables.com/id/Scanning-Laser-Microscope-With-Arduino/
Um exemplo interessante, apesar de não gostar da forma como realizou os eixos XY: https://www.instructables.com/id/Laser-Scanning-Microscope/
O melhor resultado, na 2ª versão não publicada, foi usado o quadrante para a focagem:  http://www.gaudi.ch/GaudiLabs/?page_id=652
Confecção de PCBs, usando o GO para focagem: http://www.diyouware.com/node/161


Não sei se alguém por aqui já fez uma coisa destas, seria bom trocar impressões.
Ainda em estudo, resultados num futuro próximo ;)

Offline Njay

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Re: DVD Laser Scanner Microscope
« Responder #1 em: 01 de Junho de 2020, 20:32 »
Upa upa, que este Homem não brinca em serviço :D

Neste momento não é a minha praia, mas já te conhecendo, aguardo as cenas dos próximos capítulos :)

Offline dropes

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Re: DVD Laser Scanner Microscope
« Responder #2 em: 01 de Junho de 2020, 21:54 »
Obrigado :)

Ainda em breadboard, algumas alterações e código, lá vou chegando a alguma coisa.
O que vejo a atrapalhar são apenas interferências que não vão desaparecer enquanto não mudar para PCB.
Tenho o micro (atmega8-16pu) a 20MHz 3.5V um pouco além das limitações dele, mas por enquanto está-se portar bem.

Aqui estão algumas fotos já de CD, consigo aumentar o zoom +6 vezes, entretanto as interferências... (o CD está na vertical):


ps: resolução 512 x 512 +-1min. cada

Offline jm_araujo

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Re: DVD Laser Scanner Microscope
« Responder #3 em: 02 de Junho de 2020, 09:39 »
Uau! Estão com boa pinta os resultados!!

Offline senso

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Re: DVD Laser Scanner Microscope
« Responder #4 em: 02 de Junho de 2020, 12:52 »
Fantástico!  :o
Avr fanboy

Offline Njay

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Re: DVD Laser Scanner Microscope
« Responder #5 em: 02 de Junho de 2020, 23:18 »
Ali na faixa 13 a contar da direita, parece-me PinkFloyd :D



ps: resolução 512 x 512 +-1min. cada

Offline KammutierSpule

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Re: DVD Laser Scanner Microscope
« Responder #6 em: 03 de Junho de 2020, 14:59 »
Ali na faixa 13 a contar da direita, parece-me PinkFloyd :D
:o Dark Side of the moon?!

Nao percebi .. como se faz o varrimento XY ? Estava `a espera de ver algo a controlar os eixos XY ou o que e' que nao percebi ai?

Offline dropes

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Re: DVD Laser Scanner Microscope
« Responder #7 em: 03 de Junho de 2020, 15:09 »
Ali na faixa 13 a contar da direita, parece-me PinkFloyd :D
Estás lá perto ;D não te consigo confirmar porque cortei um cadito do cd da clix e agora meu leitor não identifica.

Tenho andado à volta do circuito, vou colocar um limitador de corrente para o laser de 20 a 80mA com switch pelo micro; a seu tempo.

Nao percebi .. como se faz o varrimento XY ? Estava `a espera de ver algo a controlar os eixos XY ou o que e' que nao percebi ai?

Um grupo ótico consegue deflectir a lente apenas num sentido, também pode aproximar ou afastar esta lente para focar.
Se tivermos dois grupos ópticos, um deles a 90º, então uma das lentes pode servir de base em que esta se desloca verticalmente, enquanto outro grupo ótico em cima tem a lente a deslocar-se horizontalmente, procedendo também a focagem, iluminação e aquisição.
A deslocação das lentes são mínimas, diria 1mm, que é o suficiente. Os GOs ficam imóveis.

Offline KammutierSpule

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Re: DVD Laser Scanner Microscope
« Responder #8 em: 03 de Junho de 2020, 15:48 »
uhm oks.. irei percebendo melhor :)

E aquelas distorcoes da imagem nos lados, sao por causa dos erros dessa defleccao? E porque so ocorrem em dois lados?

Offline dropes

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Re: DVD Laser Scanner Microscope
« Responder #9 em: 03 de Junho de 2020, 19:26 »
As distorções que se vêm do lado esquerdo já não tem a ver com interferências, mas sim com o tempo de repouso entre varrimentos.

A lente faz um varrimento da esq. para a dta. (é quase como nas tvs), depois tem de voltar à esq; se não esperar um pouco para começar novo varrimento, a inercia faz com que demore a ganhar "velocidade".
Sem tempo de espera é mais rápido mas faz este efeito.

Na imagem de cima acontece o mesmo, depois da focagem ao centro, volta ao ponto de partida e sem esperas distorce no topo.

Uns delays pelo meio e fica bem.
As restantes interferência são mesmo de usar em breadboard.

:o Dark Side of the moon?!

É o lado B dos CDs ;)

Offline dropes

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Re: DVD Laser Scanner Microscope
« Responder #10 em: 24 de Junho de 2020, 17:32 »



Parece que coube tudo, tive de trocar o DAC (LC78815M) porque avariou o que tinha, este tem alimentação separada (analógica/digital) além de outras mariquices que só atrapalham.

O micro é um Atmega8, depois temos o BA6790 com 4 saídas em ponte, duas para os eixos XY, outra para a focagem da lente, e a restante para a corrente do laser.

Todos os ajustes são via série pelo PC (depois de receber cada linha, envia os parâmetros):
brilho, contraste, corrente do laser, focagem fina, velocidade de varrimento e escala.



Offline dropes

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Re: DVD Laser Scanner Microscope
« Responder #11 em: 28 de Junho de 2020, 14:25 »
last edit:
Sem dúvida que no que toca às interferências, melhorou bastante.
Se bem que a focagem ainda se torna difícil e para erro meu, o ponto de maior iluminação não corresponde a estar focado, está perto mas não o suficiente.
Por isso vou recorrer a um "OPIC Light Detector" como deveria ter feito no inicio, em vez de trocar por um LDR comum.


Nesta imagem consegue-se ter melhor visualização da forma de onda, a zona linear é a correta para se obter a amostra e não a de maior intensidade.

Consigo chegar lá ao ajustar os parâmetros, focagem, velocidade, intensidade laser, etc... se bem que fica demorado e quando já se tem tudo afinado, a imagem acaba, e para se ter novo rastreamento, tem de se afinar tudo novamente, já para não se falar de que cada amostra reflete de forma diferente e perco muito tempo.

Outro erro foi de usar um DAC que divide os 16bits em 3 secções, cada secção é trabalhada de forma diferente para que no final tenha um sinal analógico o mais linear possível; isto parece-me impecável, mas na prática não o é, pois em sinais mais fracos consegue-se "ver" essa transição entre as 3 secções (LC78815M).

Solução:
- Não vou realizar nova pcb, mas vou trocar o LDR pelo OPIC, + flat-cable 7 com 5 entradas ADC do micro.
- Para remediar o DAC, vou aumentar o sinal de saída deste, reduzindo ao mesmo tempo a corrente dos eixos... não é complicado e a dinâmica aumenta (já testado).

Offline samc

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Re: DVD Laser Scanner Microscope
« Responder #12 em: 21 de Julho de 2020, 17:22 »
Parabens pelo projeto!

Offline dropes

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Re: DVD Laser Scanner Microscope
« Responder #13 em: 21 de Julho de 2020, 21:09 »
Parabens pelo projeto!
Obrigado :)

Já troquei o OPIC, apenas detecta o LASER IR e nada de vermelhos; entretanto estou satisfeito com os resultados.
Tenho andado à volta disto, e para não estar constantemente a publicar aqui, só o farei quando terminar  ;)