DIY Photogrammetry Turntable

แรงบันดาลใจสำหรับโปรเจกต์นี้มาจากน้องชายของฉัน Fabio ซึ่งเป็นนักวิจัยชีววิทยาที่ Pisa University เขากำลังมองหาวิธีที่ง่ายและมีประสิทธิภาพในการบันทึกข้อมูลและสร้าง 3D Models ของกระดูกลิงสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ของเขา

เพื่อตอบสนองความต้องการของ Photogrammetry (การสร้าง 3D models จากภาพถ่ายหลายภาพ) ฉันได้ออกแบบและสร้าง Photogrammetry Turntable อัตโนมัติขนาดเล็กนี้ขึ้นมา มันใช้ Arduino UNO เป็นบอร์ดควบคุมหลัก และเคส DVD เก่าถูกนำมาใช้เป็นโครงสร้างหลัก (สำหรับการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว แม้ว่าในอนาคตฉันวางแผนที่จะออกแบบและ 3D print เคสที่สวยงามและแข็งแรงยิ่งขึ้น)

รายละเอียดการออกแบบทางวิศวกรรม

หัวใจหลักของโปรเจกต์นี้คือความเรียบง่ายแต่ทรงพลังในด้านฟังก์ชันการทำงาน โครงสร้างได้รับการออกแบบให้สามารถเปิดได้ง่ายสำหรับการอัปเกรดหรือเปลี่ยนส่วนประกอบภายใน (Modular Design)

ส่วนประกอบควบคุมและส่วนต่อประสาน:

• ON/OFF Switch: สำหรับควบคุมแหล่งจ่ายไฟหลัก
• Start and Reset Buttons: เพื่อเริ่มการทำงานหรือรีสตาร์ทรอบการทำงานทันที
• 3-way Mode Switch: นี่คือหัวใจของระบบควบคุม ทำให้ผู้ใช้สามารถเลือกโหมดต่างๆ ได้ดังนี้:
  1. Pause Mode: หยุดการทำงานชั่วคราว
  2. Coarse Mode: การหมุนหยาบ (จำนวนภาพน้อยต่อการหมุนหนึ่งรอบ) เหมาะสำหรับการสแกนวัตถุที่ไม่มีรายละเอียดซับซ้อน
  3. Fine Mode: การหมุนละเอียด (จำนวนภาพมากขึ้นต่อการหมุนหนึ่งรอบ) เพื่อเก็บข้อมูลภาพที่ถี่ขึ้นสำหรับการสร้างโมเดลความละเอียดสูง
• 5 LED Status Bar: ทำหน้าที่เป็น Progress Bar เพื่อแสดงให้ผู้ใช้ทราบว่าการหมุน (0-360 องศา) เสร็จสิ้นไปแล้วกี่เปอร์เซ็นต์
• Green Status LED: ไฟแสดงสถานะการทำงานหลัก มันจะ "กะพริบ" เมื่ออยู่ในโหมดสแตนด์บายรอคำสั่ง และ "ติดค้าง" เมื่อการหมุนกำลังดำเนินอยู่

การควบคุมมอเตอร์และตรรกะโปรแกรม

สำหรับโปรเจกต์นี้ ฉันเลือกใช้ DS04-NFC 360° Continuous Rotation Servo Motor ซึ่งแตกต่างจาก servo motor ทั่วไปตรงที่มันสามารถหมุนได้อย่างต่อเนื่อง ดังนั้น การควบคุม "องศา" ของการหมุนจึงไม่ได้ทำโดยคำสั่งตำแหน่งโดยตรง แต่ทำโดยการปรับสัญญาณ PWM (Pulse Width Modulation) ร่วมกับการกำหนดระยะเวลาการหมุนที่แม่นยำเพื่อจำลองการเคลื่อนที่แบบก้าว (stepping motion)

จากมุมมองทางวิศวกรรม มอเตอร์รุ่นนี้ให้แรงบิดที่เพียงพอที่จะรองรับวัตถุที่มีน้ำหนักได้ถึง 2 kilograms ซึ่งเพียงพอสำหรับตัวอย่างกระดูกสัตว์หรือวัตถุทางชีววิทยาที่ Fabio ตั้งใจจะสแกน

การประกอบวงจรและแหล่งพลังงาน

เพื่อให้แน่ใจถึงเสถียรภาพและความทนทานของระบบสำหรับการใช้งานจริง ฉันได้บัดกรีวงจรลงบน Double-side 40x60 mm PCB ซึ่งช่วยป้องกันสายหลุดระหว่างการหมุน

ระบบแหล่งจ่ายไฟได้รับการออกแบบมาเพื่อความยืดหยุ่น:

• สามารถใช้ 12V 1A Power Supply สำหรับการใช้งานในห้องปฏิบัติการเป็นเวลานาน
• หรือใช้ 9V battery (Transistor Battery) เพื่อความสะดวกในการพกพาเมื่อใช้งานนอกสถานที่

ด้วยการรวมกันของการเขียนโปรแกรมควบคุมมอเตอร์ที่แม่นยำและการออกแบบแผงควบคุมที่ใช้งานง่าย อุปกรณ์นี้ได้กลายเป็นเครื่องมือสำคัญที่ช่วยลดภาระงานลงอย่างมากและเพิ่มความแม่นยำในการสร้างคลังข้อมูลดิจิทัลสำหรับการวิจัยวิวัฒนาการของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม