Modifizierte Kamera für OctoPi

Die hier beschriebene Modifikation an meinem 3D Drucker benötigte einen längeren Vorlauf. Es geht um die Kamera am Raspberry Pi. Genauer um die Brennweite der Linse. Der Hersteller hat die Kamera so gebaut, dass ab einem Abstand von ca. 48cm die Bilder scharf sind. Dieser Abstand ist an meinem Drucker viel zu groß.

Um die Brennweite der Linse zu ändern kann man entweder die verwendete Linse selbst auswechseln, oder eine zusätzliche Linse davor anbringen. Geeignete Linsen gibt es z.B. hier:

Diese Linsen gibt es in diversen Brennweiten - ich habe die OM3, OM4 und OM5 besorgt. Die Kamera selbst steckt in einem gedruckten Gehäuse. Ich musste das ursprüngliche Design

ein wenig ändern, damit die Linse eingebaut werden kann:

Der OpenSCAD-Code für die neue Gehäusefront sieht so aus:


/*
 Raspicam-Gehäuse mit Linse

 Quellen:

 http://www.thingiverse.com/thing:92208 (RaspiCam-Gehäuse)
 http://astromedia.eu/Material-fuer-Selbermacher/OPTI-Media-Acryglas-Linsen:::10_15.html (Acrylglas-Linsen 16,5mm)
 

*/

$linse_d=16.5;
$linse_h=3.6;
$loch_mitte_x=15;
$loch_mitte_y=12;

difference()

{
    gehause_linsenhalter();
    linse();
}

// Gehäuse + Linsenhalter

module gehause_linsenhalter() 

{
    gehaeuse();
    linsenhalter();
}

module gehaeuse() 

{
   import("raspberri_pi_camera_case_front_v0.4.2.STL");
}

module linsenhalter() 

{
   difference() 

   {
      translate([$loch_mitte_x,$loch_mitte_y,-3])
      cylinder(h=$linse_h + 3,r=$linse_d / 2 + 2);
      translate([$loch_mitte_x,$loch_mitte_y, -4])
      cylinder(h=$linse_h + 5,r=$linse_d / 2 - 2);
   }

}

module linse() 

{
   translate([$loch_mitte_x,$loch_mitte_y,-2])
   cylinder(h=$linse_h + 10.5,r=$linse_d / 2 + 0.2);
}

Heraus kommt diese modifizierte Front mit der Möglichkeit, eine Linse aufzunehmen:

Um die Kamera am Drucker zu fixieren, habe ich mir eine Schwanenhals-Halterung besorgt. Diese musste ich ebenfalls umbauen. Das Original hat am einen Ende einen Klinkenstecker:

Damit ist natürlich keinerlei Fixierung möglich. Am Raspberry Pi eingesteckt würde man auch noch den Sound-Ausgang verlieren - was in dieser Verwendung natürlich unerheblich ist. Den Klinkenstecker habe ich ausgebohrt und mit einer M3 Schraube ersetzt:

Damit lässt sich die Kamera wunderbar am Drucker befestigen:

Ich bin mit dem Ergebnis noch nicht zufrieden - aber es ist ein Anfang.

Wie genau ist so ein 3D Drucker?

Immer wieder werde ich gefragt, wie genau so ein Drucker arbeitet. Ich habe deshalb einmal die theoretischen Gegebenheiten zur Genauigkeit berechnet. Zunächst muss man den mechanischen Aufbau der Achsen berücksichtigen. Die X- und Y-Achse sind mechanisch identisch aufgebaut:

• Der Schrittmotor treibt über ein Zahnrad mit 16 Zähnen einen Zahnriemen mit 2,5mm Zahnabstand.
• Pro Schritt dreht sich die Motorachse um 1,8°
• Mit der Treiberelektronik werden sog. Mikroschritte möglich. Damit erhält man 16 Mikroschritte pro Schritt

Damit kann man die Schritte pro mm ausrechnen:

Das wären dann 0,0125mm Bewegung in X- oder Y-Richtung bei einem Mikroschritt.

Der Aufbau der Z-Achse ist anders:

• Der Schrittmotor ist direkt mit einer M6 Gewindestange verbunden.
• Pro Umdrehung bekommt man 1mm Hub bei einem M6 Gewinde
• Pro Schritt dreht sich die Motorachse um 1,8°
• Mit der Treiberelektronik werden sog. Mikroschritte möglich. Damit erhält man 16 Mikroschritte pro Schritt

Damit kann man die Schritte pro mm ausrechnen:

Das wären dann 0,0003125mm Bewegung in Z-Richtung bei einem Mikroschritt.