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Ein Raspberry Pi - Kassettenspiel

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Bitte beachten Sie: Dies ist die deutsche "Schwester" -Seite zur englischen Präsentation des LEGOscope, die Sie hier finden können: http://www.instructables.com/id/A-Raspberry-Pi-camera-based-microscope-built -von-/

Ich hatte mir vorgestellt, auch eine deutsche Version vorzubereiten, denn es ist schön, eine Idee weltweit in Englisch vorstellen zu können, aber lächerlich, dass meine Söhne Schulfreunde nicht in der Lage wären, den Anweisungen zu folgen, wie auf Englisch.
Ich versuche, beide Versionen im selben Versionsstand zu behalten, aber es könnte einige Unterschiede geben.
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Dies ist eine "Schwester" -Seite der entsprechenden englischsprachenden Präsentation des "LEGOscopes" (so).
Ich finde es toll wenn ich mit einer englischen Version. Auf der anderen Seite finde ich es dann aber unbefriedigend wenn die Schulfreunde meines Sohnes es nicht nachbauen kann, weil die Beschreibung auf englisch ist. In der Regel jedoch aktueller und ausführlicher sein.
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Ich habe eine Idee, wie ich mich verhalten soll. Ich habe mich schon vor längerer Zeit auf den Raspi für einen bestimmten Zweck als preisgünstiges Mikroskop mit anschließender Bildauswertung eignet. Ich habe von André Maia Chagas den Tipp erhalten es mit Einer PICAM von Waveshare zu probieren, Welche EINEN Objektiv mit verstellbarem Fokus Besitzt. AVC-shop.de in Berlin Hut Dann sterben Kamera besorgt und bietet sie jetzt auch über Empfehlung : Ihren Webshop ein.

Ich kann mich nicht vorstellen, dass es so ist.
Das Ergebnis funktioniert erstaunlich gut, so dass ich es mir vorstellen möchte.

Aufbau:
Da Mikroskop ist in der heutigen Version ein Auflichtmikroskop. Es wird ein beweglichen Objektträger und ein rechtwinklig dazu bewegbaren Halter für die Kamera, sodass die interessanten Bereiche auf ein Objekt exakt angefahren werden können. Der Fokus wird durch Drehen des Objektivs eingestellt. Der Abstand von Objektträger und Kamera, lässt sich durch Verkürzung oder Verlängerung der Säulen einstellen, auf denen der TRägerrahmen für die Kamera steht.

Material und Kosten:
Die WaveShare Modell B-Kamera kostet derzeit (Okt. 2015) ca. 25 €. Für einen Raspberry Pi 2 mit SD-Karte und Netzteil und Gehäuse 50 € rechnen. Desweiteren benötigt man noch ein etwas längeres Kabel (50 cm) für die Kamera.

Zudem braucht man noch eine Tastatur und eine Maus (; ich verwende eine Logitech K400R mit Touchpad) und einen Bildschirm mit HDMI-Anschluß, ein Fernseher mit HDMI-Anschluß geht auch.

Die meisten der LEGO Technik-Teile verwendet. Gg Lassen sich diese Seiten bei den entsprechenden Websites auch einzeln beziehen. Die beschriebene Mechanik ist nicht zwingend erforderlich, aber praktisch. Grundsätzlich lässt sich auch Objekt und Kameraschlitten auch von Hand verschieben. Wie hoch die effektiven Kosten für die LEGOs sind.

Fähigkeiten und Begrenzungen:
Die maximale Auflösung beträgt ca. 5 μm / Pixel. Das Mikroskop ist der Lage sehr kleine Objekte bis zu einer Größe von Staubkorns (20-100 μm) abzubilden. Die Auflösung reicht jedoch nicht für Zellen (ca. 5-10 μm).

Da die Linse eigentlich nicht für diesen Zweck ist, kommt es zu einem Effekt namens "chromatische Abberation", die in der Mitte des Bildes ein gelber Fleck ist. Der scharf abgebildete Bereich des Bildes begrenzt sich auf die Bildmitte.

In seiner geteilten Konfiguration ist das Mikroskop ein Auflichtmikroskop.
Es ist auch möglich, es zu einem Durchlichtmikroskop umzubauen, so dass man dann auch Objekte auf Glasobjektträgern ansehen kann. Allerdings habe ich dazu auch nicht-Legoteile verwendet. Beschreibung und Bilder folgen.

An die Beleuchtung sollte noch gearbeitet werden, bislang verwende ich einen LED Spot mit Schwanenhals und ggf. Noch eine Milchglassscheibe aus Plexiglas davor. Für das Durchlichtelement habe ich einen schwach 1,5 W LED-Element leicht modifiziert und mit einer 9V Blockbatterie betrieben. Schon das macht mehr Licht als notwendig.

Weitere Optimierung:
Schick also eine leichtere Einstellbarkeit des Fokus und des Abstands von Objekt und Kamera (z-Achse). Dies ist eine Übersetzung des englischen Originaltextes.

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Schritt 1: Der Objektträgerschlitten und die Objektträgerschlittenbahn

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Das gesamte Konstrukt steht auf einer etwas größeren LEGO-Platte. Als Objektträger verwende ich einen "Schlitten", der auf zwei Bahnen aus flachen Legosteinen läuft. Die Bahn des Schlittens ist seitlich durch Wände beschränkt. Auf der Unterseite des Schlittens befinden sich konvexe runde Steine, auf der Oberseite links und rechts Zahnstangen. In diesem greift je ein Zahnrad, das mit einem größeren Rad verbunden ist. Deutsch - Übersetzung - Linguee als Übersetzung von "leicht gemacht" vorschlagen Linguee - Wörterbuch Deutsch - Englisch ausschließlich englische Resultate für. Zudem ist es auch möglich, Als Basisplatte für den Schlitten habe ich eine 6 x 12 Platte verwendet. Ein vergleichbares Konstrukt findet sich beim LEGO Star Wars MTT.

Auf dem Objektträgerschlitten hab ich noch einige kleine Lasten. Auf den Begrenzungsmauern stehen die Säulen, auf denen die Mechanik für die Kamera ruht. Durch Veränderung der Zahl und der Kunst der Steine ​​kann dann der Abstand von Kamera und Objekt eingestellt werden. Ob ihr hier für die nonne oder eckige Steine ​​nehmt ist eigentlich egal.

Schritt 2: Die Kamera und die Kameraschlitten

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Wie BEREITS Erwähnt verwende ich Eine Waveshare Modell B Kamera . Es geht grundsätzlich Auch mit der Modell F Kamera , allerdings muss man Dann with the Objektiv wesentlich NÄHER ans Objekt. Ich habe als Abstandhalter vier 10 mm M2 Schrauben, die mit zwei M2 Muttern an der Kameraplatine sind. Hierzu wurde der Löcher vorsichtig auf 2 mm aufzubohren. Die Schraubenköpfe wurden dann mit einem 4x4 Legoplatte verklebt. Dieses Konstrukt erlaubt es die Kamera ggf. Auch auszubauen oder ihre Ausrichtung etwas zu verändern.

Die 4x4 Platte wird dann an einer 6x14 oder 6x12 Platte angebracht. Diese Kameraschlittenplatte ist beweglich in einem viereckigen Rahmen untergebracht, und sie links und rechts auf einer Reihe glatter Steine ​​aufliegt. Oben auf der Platte befindet sich eine Zahnstange und nochmals glatte flache Steine. Die Platte kann dann über einen Schneckengewinde bewegt und so die Kamera relativ genau positioniert werden. Das Schneckengewinde. Ich habe noch ein kleines Getriebe eingebaut.

Die Einstellung des Fokus erfolgt durch Drehen der Linse. Um dies zu tun habe ich ein LEGO-Gummirad etwas angepasst, damit es auf dem Kopf des Objektivs passt. Damit lässt sich jetzt noch viel leichter und exakter einstellen.

Wie schon gesagt wird der Abstand zwischen der Kamera und dem Objekt. Das "B" Objektiv hat eine Fokuslänge von 6 mm. Es ist auch noch eine WaveShare "F" Kamera mit einer Fokuslänge von 3,8 mm, deren Linse aber nicht so stark vergrößert und mit der man sich an das Objekt machen kann und muss.

Steuerung der RaspiCam NEBEN den Werkzeuge Raspistill und Raspivid Auch einige Einfacher zu bedienende Programm und Python-Scripte. There is for the PiVision funktioniert recht gut. Daneben lässt sich die Kamera auch über Mathematica ansteuern, und die Aufnahmen können über Mathematica Scripte bearbeitet und auswertet werden. Ich habe auf der Basis eines Mathematica-Scripts, das BobTheChemist für sein Raspiscope entwickelt hat, selbst einige Scripte erstellt. Ich werde diese nochmals überarbeiten und dann irgendwann diese Anleitung beifügen.

Schritt 3: Beispielaufnahmen: Fotos und Filme

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Deutsch - Übersetzung - Linguee als Übersetzung von.

Da wären:
- eine Feder;
- eine Fruchtfliege;
- 2x eine 1 Cent-Münze (1x auch mit Barthaar);
- das LEGO-Logo auf dem Knopf einer LEGO-Platte;
- ca. 100 μm größe Glasperlen. Diese haben im Inneren noch kleine Kanäle und sind daher nicht klar;
- eine eingetrocknete Suspension von Hefe-Zellen (die kleinen bunten Punkte) mit einer der 100 μm Glaskugeln als Größenvergleich;
- die Spitze einer Insulin-Nadel und ein Video, mit der Nadelspitze 100 μm Glaskugeln verschoben werden;
- ein Stück zerbrochene CD und die Spitze eines fossilen Haifischzahns;
- Aufnahmen eines Satzes von ELISpot Reaktionen (Negativ-Kontrolle, Antigen A, Antigen B, Positiv-Kontrolle).

Schritt 4: Scripte für Aufnahme und Bildauswertung

Wie schon gesagt muss ich hier noch einige der Mathematica-Scripte einstellen. Mathematica ist ein sehr mächtiges aber verhältnismäßig einfach zu programmierendes Werkzeug für mathematische Aufgaben und ist in der Raspian-Distribution für den Raspberry kostenfrei enthalten.

Mein Augenmerk lag dabei auf einer bestimmten Anwendung, bei der es darum geht die Anzahl, Größe, Form und Intensität. 30-120 μm kleiner Flecken (Spots) auf einen ca. 5-6 mm große runden Membran zu erfassen. Der wissenschaftliche Hintergrund hierfür ist das ELISpot -Verfahren, with the man zB Stärke der Die zellulären Immunantwort Einer Person oder Eines Tiers gegen Krankheitserreger oder Impfstoffe messen Kann.

Für die Auswertung muss dabei erstmal die auszuwertende Region ( "Region of Interest", ROI) möglichst sauber ausgewählt werden. Hier ist es sinnvoll zu beschneiden.
Dann werden die relevanten Signale im ROI vom Hintergrund zu unterscheiden. Hierzu Wird meist ein Schwellwert (Threshold) Elle Verfahren eingesetzt, dh es wird ein Intensitätswert Definiert der Signal und Hintergrund von Einander trennt. Hieraus Wird Dann Eine schwarz-weiße Maske Erstellt, sterben in der Signale als Blobs Abgebildet Sind. Anhand von Parametern wie Größe und Form wird dann versucht "echte" von Störsignalen zu unterscheiden. Durch den Einsatz Eines Wasserscheiden (Wendepunkt ) Verfahrens Kann Auch noch Versucht Werden Jene Blobs, sterben eigentlich Aus zwei oder mehr benachbarten Flecken Bestehen, in this Teile zu zerlegen. Zuletzt wird die überarbeitete Maske dann wieder auf die Aufnahme angewendet, die als "echte" Signale beurteilten Spots markiert und ihre Eigenschaften in der Aufnahme wie zB Intensität und Intensitätsverteilung oder Farbe analysiert.

Für solche Aufgaben is also Zwar Auch Großartige und sehr Mächtige Programm Wie ImageJ , Welches Auch Auf dem Raspi läuft. Der Arbeitsablauf ist dort aber meist relativ komplex und besteht aus mehreren Einzelschritten. Ich hätte aber gerne eine einfache zu bedienende und integrierte Lösung, mit der auch Nicht-Spezialisten arbeiten könnten.

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