สร้างราง Dolly อัตโนมัติด้วย Arduino

สวัสดีครับ ในโพสนี้ก็จะมารวมรวมขั้นตอนการทำราง Dolly หรือรางสไลด์ ที่เอาไว้เลื่อนกล้องนะครับ

มาเริ่มดูจากอุปกรณ์กันนะครับ ในโปรเจ็คนี้ผมออกแบบคร่าวๆ ในหัวก่อน แล้วก็สั่งของมา แล้วค่อยออกแบบจริงๆ จังๆ ในคอมนะครับ เพราะว่าเมื่อเราได้จับต้องอุปกรณ์ต่างๆ มันทำได้ออกแบบได้ง่ายขึ้นครับ

อุปกรณ์ (ลิงค์สั่งซื้อกดดูได้เลยครับ)

1. Andoer 80cm / 32″ 4 Bearings Camera Slider
2. Arduino Mega 2560
3. มอเตอร์เกียร์ 12v 50RPM
4. Arduino Modules
   • L298N H-Bridge motor driver
   • LCD Keypad shield
   • DC-to-DC Step Up XL6009
5. Limit switch ×2
6. ส่วนของอุปกรณ์สายพาน
   • สายพาน timing GT2 belt width 6mm
   • Timing Pulley 20 ฟัน 2GT 
   • Pulley Wheel 20 ฟัน 2GT
   •  Timing Belt Fixing Clamp 9*40mm
7. ส่วนของอุปกรณ์ลั่นชัตเตอร์กล้อง (ในส่วนนี้ซื้อได้ตามร้านอิเลคโทรนิกส์ทั่วไปครับ)
   • NPN Transistor BC547
   • Resistor 1K Ω
   • 2.5mm female headphone jack

---

เมื่ออุปกรณ์พร้อมแล้ว มาดูในส่วนของตัวยึดมอเตอร์ ที่ผมได้ออกแบบ 3D ด้วยโปรแกรม Autodesk Fusion 360 ซื่งเป็นโปรแกรมออกแบบ (CAD) ที่นิยมมาก แต่ผมเพิ่งลองใช้เป็นครั้งแรกกับการออกแบบชื้นนี้ การออกแบบครั้งนี้ ผมยึดกับ concept ที่ว่า จะไม่เจาะ ไม่เลื่อย ไม่แก้ไขตัวราง แต่จะเปลี่ยนตัวหยุดที่เลื่อนกล้องไม่ให้ออกนอกราง(ตัวที่ผมถอดออกมาวางด้านซ้าย) เป็นที่ยึดมอเตอร์แทน

2D design วาดคร่าวๆ ใน Tablet

พอออกแบบเรียบร้อยแล้วก็ปริ้น 3D ออกมาสิครับ บอกตรงๆ ว่าไม่เคยออกแบบแล้วปริ้น 3D มาก่อนเลยในชีวิต ครั้งนี้เลยตื่นเต้นมาก ไม่ว่าการออกแบบของเราจะใส่ค่าอะไรผิดรึเปล่า ซึ่งอาจจะปริ้นออกมาแล้วโครงสร้างพัง หรือว่าขนาดต่างๆ ซึ่งไม่รู้ว่าจะพอดีกับส่วนประกอบชิ้นอื่นรึเปล่า และราคาของการปริ้นแต่ละครั้ง ก็ไม่ถูก  (แต่ก็ไม่แพงนะคิดว่า แต่ถ้าต้องปริ้นมากกว่า 1 ครั้งก็ไม่ไหวนะ)

https://www.facebook.com/plugins/post.php?href=https%3A%2F%2Fwww.facebook.com%2Fmaxmaczaa%2Fposts%2F10210991059844720&width=500&show_text=false&height=646&appId

แต่ก็ปริ้นออกมาได้ดี โครงสร้างไม่พัง และแข็งแรงมาก ถึงแม้จะมีปัญหาเล็กน้อยตอนแรกก็คือว่าช่องใส่มอเตอร์เล็กไปหน่อย แต่ก็แก้ไขโดยการใช้หัวขัดติดกับสว่านขัดออก อันนี้ถือว่าปลื้มมาก

 

Printed parts with motor and timing pulley

Printed parts with motor and timing pulley

physical parts with 3D design

physical parts with 3D design

เมื่อผมได้ที่ยึดมอเตอร์และยึดสายพานอีกด้านแล้ว ก็ทำการติดตั้งเข้ากับรางพร้อมสายพาน

 

เดินสายผ่าน pulley ทั้งสองข้างแล้วตัดสายพานตรงที่มันมาบรรจบกันครบ 1 รอบ

เมื่อตัดเสร็จก็ยึดกับตัวเลื่อนโดยผมทำพลาติกรูปตัว L มายึดกับตัวยึดอะลูมิเนี่ยม

พอเดิินระบบสายพานเสร็จ ก็ลองต่อไฟ 12v เข้ามอเตอร์ดูครับ ถ้าสามารถเลื่อนได้ก็ถือว่าผ่านด่านแรกแล้ว 🙂

---

ด่านต่อไปจะเป็นของการวางระบบเพื่อใช้กับ Arduino โดนในโปรเจกนี้ผมจะใช้ Arduino mega เพราะว่า pin มันเยอะดี ถ้าใช้ Uno แค่ติดจอไป pin ต่างๆ ก็โดนจอบัง i/o pin หมดแล้ว เลยใช้ mega สะดวกกว่า

ผมได้ออกแบบคร่าวๆ โดยครั้งนี้ใช้ concept ว่า มันต้องพกไปไหนมาไหนได้ ซึ่งแหล่งจ่ายไฟก็หนีไม่พ้น powerbank แต่ว่ามอเตอร์และตัวขับมอเตอร์ของเราเป็น 12v เลยต้องมีตัวแปลงไฟจาก 5v -> 12v โดยใช้ boost converter นั่นเอง

แผงวงจรและการต่อสายไฟ

ตัวระบบนี้ นอกจากจะมีมอเตอร์ ยังติดตั้ง Limit switch สำหรับตรวจสอบว่ากล้องเลื่อนมาสุดรางรึยัง ถ้ากล้องเลื่อนมาสุดรางแล้วเดี๋ยวผมจะให้มันสลับการหมุนของมอเตอร์เพื่อที่กล้องจะได้ไม่ค้างและมอเตอร์จะไม่ถูกฝืนเมื่อกล้องมาสิ้นสุดที่ปลายของราง

อีกอย่างของระบบนี้ก็คือระบบลั่นชัตเตอร์กล้อง เพื่อให้ตัว Aruino สามารถสั่งกล้องให้ถ่ายรูปเมื่อรางไม่ขยับ สลับกับให้รางขยับ เพื่อที่ภาพจะได้ไม่เบลอถ้าเกิดว่าเราถ่ายไปและขยับกล้องไปในเวลาเดียวกัน การลั่นชัตเตอร์กล้องผมใช้ Transistor BC547 กับ 2.5mm jack ต่อเข้ากล้องครับ

ต่อไปก็ลองต่อสายตามที่ได้ออกแบบไว้ดูครับ(แต่อย่าเพิ่งต่อแบบถาวร ต่อแบบคร่าวๆ ไปก่อนครับ)

---

มาถึงด่านสุดท้ายก็คือ… การเขียนโปรแกรมให้ Arduino หิ__หิ
มันไม่ได้ง่ายบอกเลย มีความ challenge อยู่สองจุดสำหรับ project นี้ก็คือ

• ต้องเขียนโปรแกรมเป็น GUI มีเมนูสำหรับตั้งค่าต่างๆ ได้
• ตัวโปรแกรมห้ามใช้ Delay() เพื่อให้กล้องเลื่อนตามเวลาที่กำหนด เพราะว่าจะทำให้ Arduino ค้าง และไม่สามารถทำงานได้จนกว่าจะจบ Delay() ซึ่งเมื่อต้องการหยุดกล้องจากการเลื่อน ก็ต้องรอให้ Delay() สิ้นสุดก่อน หรือว่าเมื่อกล้องเลื่อนมาสุดราง ถ้าใช้ Delay() ก็จะไม่สามารถ Detect และเปลี่ยนทิศทางของการเลื่อนกล้องได้ทันทีเมื่อกล้องเลื่อนมาสุดรางแล้ว – แก้ปัญหาโดยการใช้ millis() จับเวลาแทน

Flow chart โง่ๆ ซึ่งมันไม่มีใครอ่านออกหรอกรวมทั้งผม 555+

ใครอยากโหลดตัวโปรแกรมโหลดไปได้เลยครับ

ตัวโปรแกรมมีอยู่ 3 โหมดก็คือ

1. โหมด Video – ในโหมดนี้ไม่มีอะไร แค่ขยับไปมาเรื่อยๆ ตามความเร็วที่เราปรับ(ปรับตอนไหนก็ได้) ถ้าชนขอบก็ขยับไปทางตรงข้าม จนกว่าเราจะสั่งหยุด
2. โหมด Timelapse – จะทำการ ถ่ายรูป-ขยับ-หยุด ไปเรื่อยๆ ตามเวลาที่เราตั้งไว้ ซึ่งสามารถตั้งได้สองอันก็คือเวลาระหว่างการถ่ายรูป(Interval) และเวลาขยับมอเตอร์(Move time)
3. Settings – ยังไม่ได้ทำ55 แต่จะเอาไว้ตั้งค่าต่างๆ เช่น fps สำหรับเอาไว้คำนวณและแสดงผลเวลาของวิดีโอที่เราจะได้จากการถ่าย Timelapse และอาจจะเอาไว้ตั้งเวลาสำหรับหน่วงเวลาต่างๆ

เมื่อโปรแกรมเสร็จก็ยัดเข้าบอร์ด แล้วก็ Tweak จนกว่าจะพอใจ เป็นอันเสร็จสิ้นครับ ^0^

Download : GitHub  (code, schematic, 3D files)

---