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α7S +全周魚眼用ハウジング設置について

 
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投稿者 メッセージ
hkawa



登録日: 2014.02.21
記事: 1771
所在地: Ina, Nagano

記事日時: Fri May 27, 2016 5:05 pm    記事の件名: α7S +全周魚眼用ハウジング設置について 引用付きで返信

NN4 Shimodaさんのところへ、円周魚眼レンズを使ったHD観測システムを設置しました。
しばらく実働することを確認してからと思い先延ばししていたのですが、今度はもう不調か?との連絡もあったので壊れないうちに報告します。

最初は3月に設置に行ったのですが針金とアルミ箔で作ったシャッタが即壊れ、しばらく手動でカバーすることで地上で運用してもらっていました。
その後、激安3Dプリンタを仕入れABS樹脂のシャッタ成形に成功したので、5/13に設置位置を屋根上に変更し自動日光シャッタでの実働を開始しました。
果たして長期運用が可能かどうか未知数なところがありますが、チャレンジ中の状況です。

ハウジング構造
 筐体:BCAP型防水・防塵開閉式プラボックス タカチ電機工業 BCAP203015G
 透明ドーム:アクリルドーム φ150 ブロー成形 「はざいや」
 日光シャッタ制御:PIC16F648A+CDSセンサ サーボモータGWS S03T/2BBMG
 日光シャッタ: 3Dプリンタ出力 ABS樹脂(黒)
 ケーブルは塩ビ菅エルボを介して下向きに取り出し。(掃除口(ふたに穴あけ加工)+エルボ+塩ビ菅)
 アクリルドームはホットボンドにて接着。
 曇り防止用ヒータ(水道管凍結防止帯のサーモスイッチを外して直結化したもの)
 カメラ設置はL型金具と 1/4ネジ+蝶ナット利用。
  重みで下がるのでグリップ位置にユリアねじでサポートを付けました。
 HDMI 変換アダプタはマイクロ側コネクタのケーブル接続部プラスチックを削って、α7の純正ケーブルサポートに収めました。
  アダプタはHORIC HDMIマイクロ変換アダプタ 7cm Type A メスーType D オス

ハウジング設置台
 単菅+クランプで作成。
  基礎は1m単菅を地面に打ち込み。4m単菅をはしご状に組み、最上部にハウジングを固定
  ベニア8mm+角材に垂木クランプをネジ止めし、この板にプラボックスを固定(プラボックスのネジ穴利用)

問題点
 ・日光シャッタのABS樹脂の耐熱・耐候性
 ・アクリルドーム接着のホットボンドの耐熱・耐候性
 ・ボックス内部が直射日光化で温度上昇による内部機器への悪影響

課題
 ・ハウジング全体の日傘となるようなシャッタ(カーテン?)で日中の直射日光から保護したい。
   →これは下から紐で操作するような手動で良いと思う。
 ・曇り防止用ヒータの過熱防止制御を加えたい。
   当初、秋月電子の面ヒータ12V用を5Vで使ってみたが曇りが発生したため、スチル撮影で’使っていた水道ヒータに交換
   したのだが、まだ寒い季節だったからかもしれない。凍結防止帯はかなり熱くなるので心配である。
 ・あるいは曇り防止に換気システムを追加
   防水、湿気、ノイズ対策として離れた場所(室内?)にファンを設置してパイプで送風する?
 ・シャッタの閉じる方向を間違えた。
   現在は、シャッタ格納部が北。
 ・ドームは透過率や傷つきにくさなどガラスが望ましいが、予算の問題もあり調達できなかった。
   丸フラスコを取り寄せてみたが、これはかなりの歪みで断念。

システム概要
 キャプチャ自体は無理のないところでHD (60i)としたのでPCは数世代前のi7で動かしています。

 PC本体 Dell Vostro430S core i7 970 2.93Ghz, Mem 4GB, データ用HDD 1GBを追加
 Windows 10 64bit 無劣化圧縮 huffyuv 組み込み(huffyuv_mt.dll) UFO Capture HD V4.12
 キャプチャボード Black Magic Design Intensity Pro HD 30P
 HDMIケーブル BlueRigger ハイスピード 15m

 カメラ:Sony α7S
 レンズ: Sigma 8mm F3.5 Canon EFマウント
 アダプタ:STOK EF-NEX 変換アダプタ

・カメラ設定
 モード:動画、ISO:128000固定、SS 1/30 F3.5

*カメラの設定は、最後に変更したかもしれません。再確認します。

最後に費用概算を上げておきます。
 PC本体 3万円、メモリ追加2G 3000円、HDD追加 1TB 3000円、キャプチャカード 7000円 (全て中古調達)
 HDMI変換アダプタ 700円、HDMIケーブル 2200円
 防水ボックス 3000円、アクリルドーム 3500円、日光シャッタ制御基板+サーボ 2000円
 日光シャッタ樹脂代 100円 (3dプリンタは送料・関税込み3万円弱!!)
 単菅及びクランプなど 5000円



IMG_0081.jpg
 説明:
ハウジング内状況
 カメラ用電源アダプタとシャッタ用電源アダプタ(5V)及びヒータ(凍結防止帯)に給電。
 HDMIケーブルはなるべく無理がかからないように取り回ししました。
 ケーブルは配管掃除口のフタに穴を開けて通してあります。
 日光シャッタのサーボなどはホットボンド固定です。
 ファイルサイズ:  312.64 KB
 閲覧数:  8307 回

IMG_0081.jpg



IMG_5693.JPG
 説明:
ハウジング取り付け
 ボックスに合わせたベニア板に角材を付け、そこに垂木クランプをネジ止めしてあります。
 ファイルサイズ:  143.42 KB
 閲覧数:  8307 回

IMG_5693.JPG



IMG_5691.JPG
 説明:
全体
 単菅は鼻隠し板へ角材を介してよりかけて、倒れないよう針金で引っ張ってあります。
 ファイルサイズ:  203.21 KB
 閲覧数:  8307 回

IMG_5691.JPG



IMG_0086.mp4
 説明:
日光シャッタ動作状況
 電源On時の確認用に 半閉ー全閉ー全開ー全閉ー半開(ー全閉)で動いています。
 まだ明るいために最後は全閉状態となりました。
 通常動作では全閉か全開のみです。

ダウンロード
 ファイル名:  IMG_0086.mp4
 ファイルサイズ:  1.1 MB
 ダウンロード回数:  497 回

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Shimoda



登録日: 2006.12.12
記事: 3426
所在地: 長野県朝日村

記事日時: Fri May 27, 2016 7:05 pm    記事の件名: Re: α7S +全周魚眼用ハウジング設置について 引用付きで返信

hkawaさんには口頭で伝えたものを形にしてもらいました。感謝にたえません。
このシステムで-1等以上の流星は確実に写っているようです。
観測例を紹介します。まだ火球といえるほどのものは写っていませんが、5月20日に撮影された-3.0等の5月のへびつかい北群(NOP)に判定された流星で、8か所から同時観測されています。



M20160520_220602_JPNN4_FEP.jpg
 説明:
2016年5月20日22時06分02秒の流星
α7s+Sigma8mmF3.5
 ファイルサイズ:  60.56 KB
 閲覧数:  8296 回

M20160520_220602_JPNN4_FEP.jpg



B20160520_220602GMAP.jpg
 説明:
対地経路
 ファイルサイズ:  95.53 KB
 閲覧数:  8296 回

B20160520_220602GMAP.jpg



M20160520_220602_JPNN4_FE.wmv
 説明:
動画

ダウンロード
 ファイル名:  M20160520_220602_JPNN4_FE.wmv
 ファイルサイズ:  2.55 MB
 ダウンロード回数:  592 回

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SonotaCo
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登録日: 2004.08.07
記事: 12653
所在地: 139.67E 35.65N

記事日時: Sat May 28, 2016 6:49 am    記事の件名: Re: α7S +全周魚眼用ハウジング設置について 引用付きで返信

構成も工作も見事なシステムで、感心しました。特にドーム内で回転する日光シャッターを3Dプリンタで作ったという所がすごいと思います。

ウチではα7sが結構熱に弱く 過熱によるシャットダウンが起こるので、夏場日中はファンを回して観測箱内を冷やしています。気温にもよると思いますが、結露防止にも効果があるのでやはりファンはあったほうがいいかな と思いますがどうでしょうか。

ウチでも将来的にはこのような箱に入れた高仰角カメラも用意したいと思っています。
こんなカメラが増えるといいですね。
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Shimoda



登録日: 2006.12.12
記事: 3426
所在地: 長野県朝日村

記事日時: Sun May 29, 2016 5:30 am    記事の件名: Re: α7S +全周魚眼用ハウジング設置について 引用付きで返信

SonotaCoさん コメントありがとうございました。
構造等の詳細についてはhkawaさんから答えてもらいますが、現状について。

ボックス内の過熱については最初から心配がありました。できればヒーター等をつけずに対応したかったのですが、仮設時にどうしてもドーム内が曇ってしまい、対応が必要でした。
手っ取り早い方法として、デジカメ火球カメラで採用して効果のあった凍結防止隊を取り付けたわけです。
曇りについては全く発生してませんが、おそらく40℃くらいに発熱するヒーターを夜間ボックスの中に入れているので、いいと思っていません。まずホットボンドが取れてしまうのではないかというのが最初の心配でした。
ヒーターは朝カメラの電源とともに切って、夕方入れています。
カメラのシャットダウンは今まで発生してませんが、ボックス内の温度変化を測定するために、今朝ボックスを開けて温湿度ロガーを突っ込もうとしたところ、案の定ホットボンドが融けて脱落し、一部カメラに接触していました。
とりあえずそのまま温湿度ロガーを挿入し蓋をして、様子を見ながら対応を考えることにしました。まだ前途多難です。

日光シャッターは今のところ何とか動いています。レンズ全面を覆っているわけではありませんが、カメラに影響は出ていません。
α7sの設定についても今の状態でよいのか手探りですが、今のところ順調に観測しています。
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前田



登録日: 2004.09.01
記事: 2754
所在地: Miyazai JAPAN (E131.4, N31.8)

記事日時: Thu Jun 02, 2016 12:11 am    記事の件名: すばらしい。 引用付きで返信

宮崎の前田です。

hkawaさん、Shimodaさん
情報提供ありがとうございます。詳しくて参考になります。こういうのを見るとわくわくしてきます。
立体的なシャッターでしたか。その形を見て自作はあきらめました。
1枚目の写真では、シャッターは見えてますか。よく分からないのですが。

ハウジングはかなり重そうですね。それで、それを支える棒もすごくがっちりしていますね。これなら台風が来ても大丈夫そうですね。

4Kで無いのが惜しいですが、ケーブルの長さの問題もあり、難しいのでしょうか。

これを見ると、魚眼レンズの使用は難しいそうなので、作るなら超広角レンズかなあと考えました。

カメラなどの設定も、参考になりますし、納得できる数値です。だた、ISO:128000固定が、少し高いような気がしました。これは、箱に入れてあるので、日によって変えたりはできないんですね。空が暗いと、そこまで感度が上げられると言うのが少し驚きです。

フラスコは、私も調べたことがありますが、光学的に全くだめですね。ガラスのドームのはどこで買えるんでしょうか。あまり見たことありませんが、受注生産?
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Shimoda



登録日: 2006.12.12
記事: 3426
所在地: 長野県朝日村

記事日時: Thu Jun 02, 2016 7:35 am    記事の件名: Re: すばらしい。 引用付きで返信

前田さんコメントありがとうございます。私に関係する部分お答えします。

>1枚目の写真では、シャッターは見えてますか。よく分からないのですが。
1枚目の写真にはシャッターはほとんど写っていません。一部軸の部分が黒く見えます。改めて写真付けます。

>ハウジングはかなり重そうですね。それで、それを支える棒もすごくがっちりしていますね。これなら台風が来ても大丈夫そうですね。
ハウジングは意外に軽く、2kg程度だと思います。短管足場パイプは土木仮設用の一般的なもので、仕事上よく使います。手でゆすったくらいではほとんど動きません。

>4Kで無いのが惜しいですが、ケーブルの長さの問題もあり、難しいのでしょうか。
本当は4Kで使いたいところですが、無理をしなかったということです。確実に稼働したかったので。

>だた、ISO:128000固定が、少し高いような気がしました。これは、箱に入れてあるので、日によって変えたりはできないんですね。空が暗いと、そこまで感度が上げられると言うのが少し驚きです。
お察しの通り設定は容易に変えられません。レンズがF3.5ですのでこの感度にしても月がなければ空は真っ暗です。環境に恵まれていると思っています。

>フラスコは、私も調べたことがありますが、光学的に全くだめですね。ガラスのドームのはどこで買えるんでしょうか。
OAOスカイモニターについてOAO戸田さんに伺ったところ、フラスコを使っているとのことでした。私も買ってみましたが全然だめで、ワインのデキャンタにしようかと思っています。
http://dbc.nao.ac.jp/rep/vol4/181/RNAOJvol4p181.pdf
これは木曽観測所の全天カメラも同様のようでした。ほかに光学ガラスのドームも予備に買ってあるとのことで教えてもらいました。
http://www.athena-opt.com/nauticam_seasea/images/na-s1-5.pdf
http://www.athena-opt.com/
ただし、直接問い合わせたところ、ガラスドームのみの販売はコピー製造されたことがあったようで、中止しているとのことでした。それにしても10万円近くします。
現在、デジカメ火球カメラ時代から使用しているアクリルドームを使っています。以下のページのフリーブロー形成φ150mmです。レンズをドームになるべく近くすることによって、画質や傷、汚れの影響が小さくなります。
https://www.hazaiya.co.jp/category/akuriru_dome.html

日光シャッターの具体的な事柄、PC等ハード、ソフトについてはhkawaさんに任せます。

【追記】
ガラスドームのアテナ工央さんは特注可能とおっしゃっていたメーカーだったかもしれません。いろいろ聞いているので曖昧になってしまった。



P6010056.JPG
 説明:
日光シャッター
 ファイルサイズ:  48.03 KB
 閲覧数:  8078 回

P6010056.JPG


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前田



登録日: 2004.09.01
記事: 2754
所在地: Miyazai JAPAN (E131.4, N31.8)

記事日時: Sun Jun 05, 2016 11:43 am    記事の件名: レスどうも 引用付きで返信

前田です。
Shimodaさん、追加写真などありがとうございます。
1番最初の写真でシャッターはドームの右側に見えている黒い部分ですね。

ガラスドームの情報ありがとうございます。水中写真で需要があるんですね。
今の準全天カメラを作るとき(5年以上前)に調べたところ確かパナソニックの防犯カメラに180度視野のものがあって、
そのハウジングが5,6万したと思います。α7sだと、それにぎりぎり入らないぐらい
なので、市販だと10万とかしてしまうんでしょうね。

梅雨よけヒータのことも参考になります。今の準全天カメラには、何も付けていないので、
気温の下がる夕方には直ぐに曇ってしまっています。
SonotaCoさんのところのα7sが熱で落ちる話は、始めて知りました。EOS6Dは
強制的にソフトで連続運転しているので、最近はカメラが暖かくて気持ち悪いのですが、
α7sも危ないんですね。

そもそも、α7sはビデオ撮影にかなり重点を置いて作られているでしょうが、1日10時間
ぐらい連続運転されると耐久性が気になります。私も場合は晴れた時だけの運用なので、
たいしたことはありませんが。
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hkawa



登録日: 2014.02.21
記事: 1771
所在地: Ina, Nagano

記事日時: Sun Jun 05, 2016 6:36 pm    記事の件名: 魚眼レンズ用日光シャッタ 引用付きで返信

日光シャッタ部分、分かりにくかったので同時作成していた2号機で写真を撮りました。

・01閉状態では魚眼レンズ全面を覆うのが理想ですがちょっと足りていません。
・02観測時の開状態ではレンズの高さギリギリです。
・03駆動機構はサーボモータへ針金でリンクさせています。シャッタは軽いのでアルミ針金で十分でした。
  曲げやすいのでここで角度を調整できます。
・04裏面には制御基板とサーボモータをつけています。これは2号機でサーボが小さいものになっています。
  接着は全てホットボンドで済ませているので、これからの高温が心配です。
・05 3Dプリント時の画面、これは外側の分です。印刷時間は1時間45分、ABS樹脂の重さは9gとなっています。
  内側は7gでこれに針金を加えても20g弱となり、トルク2.5kgf・cmという超小型サーボでも駆動できています。
  樹脂は3Dプリンタのおまけについてきた黒ABS、日中の太陽も透けて見えなかったので遮光はOKでした。

WatecとCCTV用レンズでは電源断時に全閉となる自動アイリスの安心感もあり、もう2年ほど外に出しっぱなしで運用しています。
さすがに産業用システムの信頼性ということでしょうか。
それに比べるとデジ一眼では色々な心配もあったのですが、もともとCanon Xシリーズで毎晩30sシャッタを連続で切るという荒技をしていたこともあり今回の挑戦を始めました。

すでに2度ほど日光シャッタが途中で引っかかっていたという報告を受けていますが、もしかするとシャッタ自体が変形し始めているのかもしれません。
日中の直射日光を避けるシェードが喫緊の課題です。
現在、ハウジングの内部温度を記録し始めているので、結露防止を含めた換気システムも試行していこうと思っています。

4Kシステムについては必要となるPCのスペック、カメラからのケーブルなどハードルが格段に上がってしまうのと、
全周魚眼では周辺の歪曲などの影響で解像度を上げても、と思いこちらでは選択肢に入れていませんでした。



05フ?リントテ?ータ.jpg
 説明:
3Dプリント時の画面
 外側シャッタ
 ファイルサイズ:  100.58 KB
 閲覧数:  7985 回

05フ?リントテ?ータ.jpg



04裏面.jpg
 説明:
裏面駆動機構
 制御基板、サーボサーボとリンク
 ファイルサイズ:  99.87 KB
 閲覧数:  7985 回

04裏面.jpg



03シャッター駆動機構.jpg
 説明:
シャッタ駆動機構
 やっつけ仕事です
 ファイルサイズ:  102.72 KB
 閲覧数:  7985 回

03シャッター駆動機構.jpg



02開状態.jpg
 説明:
シャッタ開状態
 夜間観測時
 ファイルサイズ:  106.91 KB
 閲覧数:  7985 回

02開状態.jpg



01閉状態.jpg
 説明:
シャッタ閉状態
 昼間時
 ファイルサイズ:  101.92 KB
 閲覧数:  7985 回

01閉状態.jpg


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Shimoda



登録日: 2006.12.12
記事: 3426
所在地: 長野県朝日村

記事日時: Sun Jun 26, 2016 2:40 pm    記事の件名: ボックス内部の温湿度 引用付きで返信

ボックス内部に温度・湿度ロガーを入れて、直射日光の当たらない軒下につるした同一機種との比較を行いました。使用したロガーは以下のものです。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-02602/

測定は5月29日から6月21日まで行い、ボックス内部は5分間隔、外気は1時間間隔でデータ採取してあります。この期間、凍結防止隊のヒーターは切断してあり、日射時間帯はカメラセンサー保護のために塩ビ製の炊事用ボールをかぶせて日光を遮っていました。
期間内は梅雨に入ってしまったので、極端に暑い日はありませんでしたが、6月20日に外気温27.5℃が最高でした。同時間帯にボックス内部は34℃まで上がりました。
計測結果から、ボックス内部は予想よりも温度上昇は少なく、カメラの耐熱温度以内だと思われます。
湿度は、外気は夜間に90%くらいまで上昇することが多かったものの、日中は40~60%程度で、準高冷地のさわやかさでした。ボックス内部は50~70%程度のことが多く、一日の変動も小さかったものの、夜間は格差が大きく結露しやすくなることが分かります。ただし、期間中ヒーターをつけてなかったものの、顕著な結露はありませんでした。また、温度上昇が原因と思われるカメラのトラブルはありませんでした。



BOX温湿度グラフ.gif
 説明:
温湿度変化グラフ
 ファイルサイズ:  43.44 KB
 閲覧数:  7863 回

BOX温湿度グラフ.gif


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前田



登録日: 2004.09.01
記事: 2754
所在地: Miyazai JAPAN (E131.4, N31.8)

記事日時: Tue Jul 05, 2016 12:47 am    記事の件名: 詳しい写真どうも 引用付きで返信

前田です。
hkawaさん、詳しい写真と解説ありがとうございます。
ちょっとまねできないレベルで、あまり参考になりません。(笑)

先週末も晴れていたので観測していたら、夜の夕立で、急に雨になり
びっくりしました。
とりあえず、カメラをハウジングに入れたいと思っています。
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