Ciclop/Horus(3) 光学系の調整と配線

AliExpress で入手したラインレーザーモジュール。分解するとシリンドリカルレンズと焦点調整のための凸レンズが現れます。それらを外した奥にあるのがレーザーダイオード。
値段が値段なので致し方ないのですが、当たりハズレがあります。レーザーダイオードの質、取り付け向き、どれもこれもバラツキが大きい。
まずはレンズ類を外した状態で選別します。選別するので、購入個数は最低でも3ケ以上が良いですね。一個200円しません。

クラス1とはいえ光を直接見るのは抵抗があります。白い紙に照射して光の具合を見定めます。

肉眼で見てもいまいちわかりませんが、デジカメで写真に撮ると違いがわかりやすいです。この写真では1ケだけ通電していますが、複数個を同じ電源に並列に接続して同時に点灯照射して比べます。
かなり太めのラインが出ます。その輝度と大きさを比べて、ほぼ同じように光っている2ケを選び出します。少々暗くてもいいので揃っていることが重要です。
あとでラインの向きがわかるようにマーキングしておきます。

選んだモジュールに凸レンズを取り付けてスポット光にします。

凸レンズは黒い筒に内蔵。バネで黒い筒が突っ張るようになっており、黒い筒を回すとレンズが前後して焦点を合わせる仕組みです。
ターンテーブルの回転中心でスポットの直径が最小になるようにします。なので、175×√3=約303mm の位置に焦点が合うように調整します。
この写真の場合、左と右のモジュールでは左のほうが明るいですよね。これではダメです。
なぜ揃える必要があるのかというと、Horus には左右差を吸収するすべがないからです。Horus で暗い方に露出を合わせると、明るい方はノイズだらけになります。明るい方に合わせると、暗い方は取りこぼしが増えます。なのでこの段階でできるだけ揃えておかなければなりません。

焦点が合ったらシリンドリカルレンズを取り付けて光を線状にします。大した差はないとは思いますが、集光する前の太いラインと向きを合わせます。
凸レンズを保持している黒い筒、シリンドリカルレンズの外側のローレット付きの輪、ともにとても緩みやすいので、ホットボンドや木工用接着剤などで緩みどめをしておくと良いでしょう。

Webカメラ C270

レーザーと同様にターンテーブルの回転中心にピントが合うようにします。350-36.6=313mmの位置ですね。これも実機搭載状態でなくてもできます。
Horus のモニタ画面よりもデジタルズームで画像が拡大できるLogicool純正アプリの方が画面が見やすいです。
調整方法について参考にさせていただいたのはこちらのサイト。

カメラのフォーカスを調整する方法

ネジ止めされているカバーを開けて中の光学系をいじることで焦点の調整をします。ホットメルトかエポキシかなにかの接着剤をチョン付で軽く固定してありますが、接着剤はカッターや精密ドライバなどでポロリと簡単に外せます。

レンズの外周にある歯車状のギザギザをクリクリ回してピントを調整します。ほんのちょっと回すだけでだいぶピントが変わるので慎重に。

配線接続

Arduino UNO に zum scan shield を取り付けて各部配線を行います。
とはいっても、基板に配線するのはステッピングモータとラインレーザーモジュールだけ。Webカメラは普通にPCにつなぎます。
zum scan shield の回路図はここにありました。シルクに極性が書いてなかったら見てみるといいでしょう。
ちなみに BQ と BQ Labs の関係についてはよくわかりません。

ステッピングモータのドライバは、DIY業界で最も有名な A4988 です。マイクロステップ駆動なのでジャンパの設定が必要。ジャンパピンはドライバソケットの下にあります。すべてのジャンパをショートします。

ラインレーザーモジュールはここに。カメラ側からターンテーブルを見たときに左にあるのが左でL1、右にあるのが右でL2です。

ほんとにこれだけです。
zum scan shield には、もう一軸分のステッピングモータの口をはじめとして、将来の増設で役に立ちそうなコネクタが幾つか装備されています。まあ当分使うことはないと思いますがね。AliExpress で売っている互換品の中にはそもそも実装されていないものもあったりします。

ハードウェアはこれで完成。次回は Horus をインストール、調整します。ここからが本番です。

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