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Autor Tópico: DVD Laser Scanner Microscope  (Lida 3546 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  ;)

Offline dropes

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Re: DVD Laser Scanner Microscope
« Responder #14 em: 19 de Setembro de 2020, 23:06 »
Dou por finalizado este projeto, foi engraçado, mas parece que não consigo mais resultados que estes, vi na net imagens mais nítidas, parece que usavam lasers azuis, têm um comprimento de onda mais curto e conseguem melhor definição.

Aqui está o famoso opic, não estava contemplado no esquema e tive de soldar diretamente nos terminais adc do micro, maior asneira que fiz, foi remove-lo do grupo-optico, voltar a colocá-lo no mesmo sitio requer uma paciência danada, várias horas até conseguir afinar.
Para ajudar à festa, apenas detecta IR, ignora completamente o vermelho, não fazia ideia que um receptor de 780nm não detectasse 650nm, então tive de trocar o laser também:
 



Fotos do resultado, novamente o CD dos floyd, e ao lado direito uma memória EPROM (+-10min. Cada):
 


Aqui uma foto de um switch de 3 posições, calibrado para atingir outras escalas, por software não é possível além do DAC ser apenas de 16bits, que é pouca definição para o propósito:
 


Gama de escalas práticas:
x1 = 0.5mm a 500um
x10 = 500um a 50um
x100 = 50um a 5um