Zeitraffer-Box - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Dieses Tutorial zeigt, wie Sie ein Raspberry Pi-Setup erstellen, um Zeitraffer aufzunehmen!

Das Setup besteht aus einer Box mit einer Lichtquelle und einer Kamera (PiCamera), die von einem Raspberry Pi gesteuert wird, um Bilder aufzunehmen und auf Google Drive hochzuladen.

Ich verwende meinen Leuchtkasten, um das Wachstum von Bakterienkolonien auf der Oberfläche von Petrischalen im Zeitraffer zu beobachten. Dieses Setup kann jedoch leicht an Zeitraffer angepasst oder visuell überwacht werden, was Sie möchten!

Ich werde Sie durch alle Schritte führen, die ich befolgt habe, um mein System zum Laufen zu bringen:

Schritt 1: Sie bereiten Ihr Google-Konto vor, damit Ihr Raspberry Pi selbstständig Bilder an Google Drive senden kann

Schritt 2: Sie richten Ihren Raspberry Pi so ein, dass er die Lichtquelle und die Kamera steuert und auf Ihr GoogleDrive zugreifen kann

Schritt 3: Sie bauen die Box und montieren die Picamera

Schritt 4: Sie werden den GPIO des Raspberry Pi und die Lichtquelle über ein Relais verdrahten

Schritt 5: Beginnen Sie mit der Aufnahme!

Beachten Sie, dass die Reihenfolge der Abschnitte in diesem Tutorial keine Rolle spielt. Sie können ihnen in beliebiger Reihenfolge folgen!

Lass uns STAAAAAAARTED werden

Lieferungen

1) 1 Raspberry Pi (Here Version Pi 3 Model B+) + 1 Picamera (Here Module V2) + 1SD-Karte (zwischen 8 und 32Gb)

2) 2 5V Netzteile, Tastatur, Maus, Bildschirm und WIFI für die Arbeit mit Ihrem Raspberry Pi

3) Ein 5V-Relais und ein paar elektrische Drähte.

3) Eine Lichtquelle (Hier verwende ich ein Lichtpad Gaomon GB4, um die Petrischalen von unten zu beleuchten!)

4) Eine große Kiste (oder Holzbretter, um sie zu bauen)

7) Übliche Werkzeuge (Zange, Schraubendreher, Klebeband, Lötkolben, Bohrer) + 3 Teilgewindeschrauben (2,2 bis 2,5 mm Durchmesser)

Schritt 1: Richten Sie Ihr Google-Konto ein

Einführung in diesen Schritt

Die vom Raspberry Pi aufgenommenen Bilder speichern wir auf Google Drive. Abgesehen davon, dass Sie vermeiden, den Speicher Ihres Pi zu füllen, können Sie Ihren Zeitraffer von überall auf der Welt überprüfen!

Google hat ein Python-Paket namens PyDrive veröffentlicht, mit dem Sie Dateien hochladen und herunterladen können mit… Python!

Google bietet zahlreiche Dokumentationen, um den Umgang mit PyDrive zu verstehen. Ich fand auch das Tutorial von Annis sehr hilfreich. Wenn Sie jedoch ein Biologe wie ich sind, könnte dieser ganze Programmierjargon (API, Scopes, Flow, Token…) etwas überwältigend sein. Also hier ist die Geschichte, wie ich sie verstehe:

Sie erstellen ein Projekt in Ihrem Google-Konto und aktivieren die Programmieroption für dieses Projekt. Google gibt Ihnen einen Namen und einen Passcode, den Ihr Python-Skript verwendet, um sich mit Ihrem Google-Konto zu verbinden. Bei der ersten Verbindung verwendet Python einen Autorisierungs-"Flow", bei dem es Google mitteilt, auf welchen Dienst es zugreifen möchte (Die Liste der Dienste, auf die Python zugreifen möchte, wird als "Bereich" bezeichnet). Wenn Google eine Flow-Anfrage von Python erhält, wird um Ihre Autorisierung gebeten. Sobald Sie dies manuell akzeptieren, erhält Python Anmeldeinformationen und ein Token, um sich in Zukunft ohne Ihre Autorisierung mit Google zu verbinden.

1) Gehen Sie zu Google Cloud Platform und klicken Sie im blauen Band auf Projekt auswählen. Klicken Sie oben rechts im Popup-Fenster auf Neues Projekt. Benennen Sie Ihr Projekt und klicken Sie auf Erstellen. Dadurch gelangen Sie zurück zur Willkommensseite. Klicken Sie erneut im blauen Menüband auf Projekt auswählen. Klicken Sie nun auf das soeben erstellte neue Projekt.

2) Klicken Sie oben links auf Ihrem Bildschirm auf das Burger-Menü. Wählen Sie in der linken Spalte des Bildschirms API & Services >> Dashboard. Wählen Sie dann direkt unter dem blauen Band + APIS und DIENSTE AKTIVIEREN. Suchen Sie anschließend in der Suchleiste nach Drive und wählen Sie Google Drive aus. Klicken Sie dann auf die Schaltfläche Aktivieren.

3) Gehen Sie zurück zum Burger-Menü >> API & Services und wählen Sie diesmal Credentials. Gehen Sie auf der nächsten Seite zum OAuth-Zustimmungsbildschirm und geben Sie Ihrer Anwendung einen Namen und speichern Sie. Klicken Sie nun auf die blaue Schaltfläche "Create Credentials" und wählen Sie die Option OAuth Client ID aus. Aktivieren Sie nun die Option Andere und Erstellen.

4) Jetzt können Sie eine Datei namens client_secret.json herunterladen. In dieser Datei werden Ihre Anmeldeinformationen und Ihr Token gespeichert. Es wird von Ihrem Python-Skript auf Ihrem Raspberry Pi verwendet, um mit Ihrem Google-Konto zu interagieren. Speichern Sie es zunächst auf einem Flash-Laufwerk als 'credentials.json', Sie werden es nach der Einrichtung auf Ihren Raspberry Pi übertragen.

Schritt 2: Einstellen des Raspberry Pi

Einführung in diesen Schritt:

Hier installieren Sie die Pakete und das Python-Skript für den Betrieb Ihres Raspberry Pi. Das Python-Skript lapser.py ist das Gehirn, das unser Zeitraffer-Gerät steuert. Es hat drei Hauptfunktionen:

1) Es handelt sich um das Google Drive. Wie in Abschnitt 1 erklärt, wenn Sie mehr über diesen Teil erfahren möchten, schauen Sie hier, hier und hier nach). 2) Es aktiviert den GPIO, um die Lichtquelle einzuschalten. 3) Es aktiviert die PiCamera zum Aufnehmen von Bildern.

Wenn Sie verstehen möchten, wie das Skript funktioniert, habe ich jeden Schritt ausführlich kommentiert und die Links zu den Online-Tutorials eingefügt, mit denen ich es geschrieben habe.

Gut, fangen wir an:

1) Bereiten Sie Ihre SD-Karte vor

Formatieren Sie Ihre SD-Karte, um FAT zu formatieren. Laden Sie NOOBS von der Raspberry Pi-Website herunter. Kopieren Sie alle Dateien aus Ihrem frisch heruntergeladenen Ordner und fügen Sie sie direkt auf Ihre SD-Karte ein. Wenn Sie nicht weiterkommen, finden Sie hier eine detaillierte Anleitung.

2) Booten Sie Ihren Raspberry Pi

Legen Sie einfach Ihre SD-Karte in Ihren Pi ein, schalten Sie ihn ein und befolgen Sie die Bootanweisungen.

3) Stellen Sie sicher, dass Ihr Raspberry Pi auf die richtige Zeit eingestellt ist:

>Geben Sie im Befehlsfenster folgenden Befehl ein:

sudo date -s "Mo 30. August 15:27:30 UTC 2019"

4) Stellen Sie sicher, dass Sie Python 3 verwenden

>Geben Sie im Befehlsfenster folgenden Befehl ein:

Python-Version

> Wenn die Python-Version nicht 3 ist, bearbeiten Sie die.bashrc-Datei, indem Sie den folgenden Befehl eingeben:

sudo nano ~/.bashrc

Scrollen Sie am Ende des Dokuments nach unten und fügen Sie am Ende der Datei die folgende Zeile hinzu:

Alias python=‘usr/bin/python3.5’

speichern und neu starten

5) Installieren Sie die benötigten Pakete:

>Geben Sie im Befehlsfenster die folgenden Befehle ein:

pip install pydrive

sudo apt-get install libatlas-base-dev

pip install google-auth-oauthlib

python -m pip install -U matplotlib

python -m pip install -U

sudo apt-get install python-gi-cairo

6) PiCamera aktivieren:

>Geben Sie im Terminal ein: sudo raspi-config

>Klicken Sie auf 5 Schnittstellenoption und dann auf P1-Kamera, aktivieren Sie die Kameraschnittstelle und starten Sie neu.

7) Speichern Sie das Python Script lapser.py und die Datei Credentials.json auf Ihrem Raspberry Pi:

Laden Sie das in diesem Instructable.lapser.py bereitgestellte Python-Skript lapser.py herunter. Ich habe es zusammengestellt, indem ich einige Codes kopiert habe, die online gefunden wurden (ich gebe die Adressen der im Skript verwendeten Webseiten an). Credentials.json ist die Datei, die Sie im letzten Schritt von Abschnitt 1 erhalten haben, speichern Sie sie mit lapser.py im Ordner Documents Ihres Raspberry Pi.

8) Richten Sie den Authentifizierungsablauf mit Ihrem Google Drive ein:

lapser.py enthält alle Anweisungen zum Einrichten des ersten Authentifizierungsablaufs mit Ihrem Google-Konto mit der Anwendung, die Sie in Abschnitt 1 erstellt haben. Es überträgt die in Credentials.json gespeicherten Anmeldeinformationen an Google und öffnet Ihren Webbrowser, damit Sie sich manuell anmelden können in Ihrem Google-Konto ein und erteilen Sie Ihrer App die Berechtigung, auf Ihr Google Drive zuzugreifen. Sobald dies erledigt ist, gibt uns Google ein Token, das Lapser.py in Ihren Dokumenten als Datei namens token.pickles speichert, die verwendet wird, um in Zukunft ohne Ihre Eingabe Verbindungen herzustellen.

Führen Sie lapser.py aus, geben Sie das Terminal ein:

> CD-Dokumente

und dann:

> python-lapser.py

Melden Sie sich bei Ihrem Google-Konto an und erlauben Sie Ihrer Anwendung, auf Google Drive zuzugreifen.

Überprüfen Sie nach diesem Schritt, ob Ihr Raspberry Pi Bilder aufnimmt und auf Ihrem Laufwerk speichert.

9) Stellen Sie sicher, dass Ihr Raspberry Pi beim Booten lapser.py ohne Benutzereingaben ausführt:

Damit Ihr Raspberry Pi beim Booten lapser.py ausführen kann, weisen wir ihn an, das Terminal beim Booten zu öffnen und lapser.py auszuführen, wenn das Terminal geöffnet wird:

Um dem Pi mitzuteilen, dass er das Terminal beim Booten öffnen soll, ändern wir die Datei autostart. Geben Sie in das Befehlsfenster ein:

>sudo nano /etc/xdg/lxsession/LXDE-pi/autostart

Geben Sie dann @lxterminal direkt über der Zeile '@xscreensaver' ein. Speichern und schließen Sie, indem Sie Strg+x, dann y eingeben und dann eingeben.

Um lapser.py auszuführen, wenn das Terminal geöffnet wird, bearbeiten wir die.bashrc-Datei. Geben Sie in das Befehlsfenster ein:

> sudo nano /home/pi/.bashrc

Scrollen Sie nach unten zum Ende der Datei und geben Sie Folgendes ein:

echo Läuft beim Booten

sudo python /home/pi/Documents/lapser.py

Speichern und schließen Sie, indem Sie Folgendes eingeben: Strg+x, dann y und dann Eingabe.

10) Bewegen Sie einige Pakete herum:

Jetzt wird lapser.py beim Booten ausgeführt. Die benötigten Pakete werden jetzt jedoch an einem Ort gespeichert, auf den sie nicht zugreifen kann (/home/pi/.local/lib/python3.5/site-packages). Daher müssen wir diese Pakete an den Ort verschieben, auf den sie zugreifen können (/usr/lib/python3.5/dist-packages). Um diese Pakete zu verschieben, geben Sie den folgenden Befehl in Ihr Raspberry Pi-Terminal ein:

>sudo cp -a /home/pi/.local/lib/python3.5/site-packages/. /usr/lib/python3.5/dist-packages/

Sie können überprüfen, ob diese Pakete verschoben wurden, indem Sie mit dem Dateimanager zu diesem Speicherort gehen. Sie müssen mit der rechten Maustaste klicken und Ausgeblendete anzeigen auswählen, damit.local im Dateimanager angezeigt wird.

Dies ist das Ende dieses Abschnitts! Die nächsten Abschnitte werden etwas raffinierter: Wir bauen die Box und schließen den Raspberry Pi an, um mit unseren Zeitrafferaufnahmen zu beginnen!

Schritt 3: Bauen Sie die Box

Einführung in diesen Schritt:

Die besten Zeitrafferaufnahmen werden in einer Umgebung mit konstantem Licht aufgenommen, in der sich nichts von dem, was Sie filmen, entfernt bewegt. Sie können jeden Raum verwenden, in dem sich die Beleuchtung nicht zu sehr ändert, wie z. B. eine große Kartenbox, ein Schrank, ein Lagerraum, solange Ihr Setup während der Aufnahme nicht gestört wird.

Mit einem Laserschneider können Sie eine ordentliche Box mit perfekten Abmessungen für Ihr Setup bauen. Um tolle Zeitraffer zu schießen, braucht man allerdings nicht so etwas Ausgefallenes. Sie können auch jeden Raum verwenden, in dem sich die Beleuchtung nicht zu sehr ändert, wie z. B. eine große Kartonschachtel, ein Schrank, ein Lagerraum…

1) Entwerfen Sie Ihre Box.

Ich habe mit einem Laserschneider (Trotec Speedy 360) eine Box (aus 6mm MDF-Holz) gebaut, die nicht nur die richtigen Abmessungen hat, sondern auch ein verdammt tolles Design hat.

Denken Sie daran, dass Ihre Box hoch genug sein muss, damit die Kamera Ihre gesamte Szene aufnehmen kann. Verwenden Sie das horizontale und vertikale Sichtfeld der Picamera, um abzuschätzen, wie hoch Ihre Kamera sein muss, um das aufzunehmen, was Sie filmen.

Ich habe Make a Box mit den folgenden Abmessungen (Breite: 303 mm, Länge: 453 mm, Tiefe (=Höhe): 350 mm, Dielenbreite: 6 mm) verwendet, um die Blaupausen zu erhalten. Ich habe ein paar Löcher für die Picamera und die Drähte hinzugefügt und auch einige coole trippige Zeichnungen eingraviert, die auf Freepik gefunden wurden.

2) Bauen Sie Ihre Box zusammen

3) Montieren Sie die Picamera

Eine ruhige Kamera zu haben, die sich während der gesamten Aufnahme nicht bewegt, ist sehr wichtig, um einen gut aussehenden Zeitraffer zu erhalten. Nachdem ich Klebeband, 3D-gedruckte PiCamera-Hüllen und andere ausprobiert hatte, hatte ich einen schönen Trick, um die Ausrichtung der Kamera festzulegen und sie fest auf der Box zu halten. Ich verwende 3 Schrauben, die nur an ihren Spitzen mit einem Gewinde versehen sind. Der gewindelose Teil geht durch die Holztiefe, während die Gewindespitze in das Picamera-Loch geht. Beim Drehen der Schraube bewegt die Gewindespitze die PiCamera-Ecke näher oder von der Oberfläche der Box weg. Auf diese Weise können Sie den Winkel Ihrer Kamera präzise und fest einstellen, um Ihre Szene aufzunehmen.

Bitte beachten Sie, dass dies der schlauste Teil dieses Instructable ist, da die Löcher und der Winkel genau mit denen auf der Picamera übereinstimmen müssen. Es ist wahrscheinlich am besten, dass Sie zuerst auf einem freien Stück Holz üben, bevor Sie anfangen, Löcher in Ihre schöne Box zu stechen!

Schritt 4: Verkabelung der Lichtquelle mit dem RaspberryPi

Einführung in diesen Schritt:

Dieser Abschnitt kümmert sich um die Verkabelung Ihrer Lichtquelle, Ihres 5V-Relais und des Raspberry Pi über seinen GPIO.

Wichtig: Ich habe keine Ahnung von der Arbeit mit Elektrizität und Hochspannung (ich bin ja nur Biologe). Ich kann die Sicherheit dieses Tutorials und des endgültigen Setups nicht garantieren. Seien Sie besonders vorsichtig bei Brandgefahr und beim Arbeiten mit Hochspannung!

Sie können hier nachlesen, wie ein 5V-Relais funktioniert, und hier für ein vollständiges Tutorial zur Steuerung des GPIO des RaspberryPi.

Sie werden vielleicht feststellen, dass ich keinen Widerstand in die Schaltung aufgenommen habe, die das Lichtpad mit Strom versorgt. Dies liegt daran, dass der LED-String darin bereits vermutet wird.

Ansonsten steht alles auf dem Video!

Schritt 5: Zeitraffer schießen

Und Sie sind fertig!

Viel Spaß und teile deine Kunst in den Kommentaren!