Diseño de un mando secuencial para proceso de focus stacking en estereoscopios NIKON SMZ1000

Abstract

Este trabajo de tesis consiste en el diseño e implementación de un mando secuencial para el control de la perilla de enfoque de un microscopio estereoscópico NIKON SMZ1000. El apilamiento de imágenes consiste en la toma de fotos a distintas distancias focales, para luego realizar un apilamiento de imágenes y obtener una imagen con enfoque total. Para lograr esto, el tornillo de enfoque mueve el cabezal del estereoscopio varios pasos de manera secuencial y precisa. Este proceso fue programado para trabajar en un desplazamiento delimitado y un aumento configurados por el usuario. Mediante un motor paso a paso, la perilla avanzara un paso a la vez hasta llegar a la posición final. Entre cada paso, una cámara DSLR (del inglés Digital single-lens reflex camera) ubicada en el trinocular superior tomara la fotografía. Tras finalizar la serie, el conjunto de imágenes finales puede ser apilado con diversos softwares de edición como son Helicon Focus, Adobe Photoshop o CombineZP. El mando secuencial es implementado utilizando un Arduino Mega 2560 como controlador, un motor NEMA 17 de 2.1A para el movimiento y un driver DVR8825 para el control del motor. El trabajo se realizó en colaboración con Microscopios Nikon Perú, la cual aporto con experiencia técnica y fórmulas para la elección del paso sugerido por aumento. Los resultados experimentales demuestran un ahorro de tiempo al usuario de hasta un 65 %, mejor calidad de imagen y eliminación del error ´ humano por causa del movimiento del cabezal o descuadre de márgenes.

This thesis consists of the design and implementation of a sequential control for controlling the focus knob of a NIKON SMZ1000 stereoscopic microscope. Image stacking consists of taking photographs at different focal lengths, and then stacking the images to obtain a fully focused image. To achieve this, the focus screw moves the stereoscope head several steps sequentially and precisely. This process was programmed to work within a defined displacement and magnification configured by the user. Using a stepper motor, the knob will advance one step at a time until it reaches the final position. Between each step, a DSLR camera located in the upper trinocular will take the photograph. After completing the series, the final set of images can be stacked with various editing software such as Helicon Focus, Adobe Photoshop, or CombineZP. The sequential command is implemented using an Arduino Mega 2560 as the controller, a 2.1A NEMA 17 motor for movement, and a DVR8825 driver for motor control. The work was carried out in collaboration with Nikon Peru Microscopes, which provided technical expertise and formulas for selecting the suggested magnification step. The experimental results demonstrate user time savings of up to 65 %, improved image quality, and the elimination of human error caused by head movement or margin misalignment.