儘管有人對汽車鐳射雷達有何看法，但可以預見，在不久的將來，這項技術將在我們的日常生活中佔據應有的地位。不僅用於汽車，而且幾乎所有東西。我們已經看到蘋果公司利用這種技術的新型iPad和iPhone。我想看看是否可以在3D印表機上列印的膠片載體上使用LIDAR（其最基本的功能）。

在使用Espon的v600和v700以及lomography的DigitaLIZA之後，我想製造一種多功能膠片載體，以幫助更快，更好地將膠捲負片數字化。我們幾乎沒有注意到它，但是相機感測器是我們可以很快獲得的最快的掃描器之一。從感測器逐行讀出捕獲的影象，其速率甚至可以使每秒120幀影片成為可能。而且此功能正變得越來越主流。另外，這些感測器通常提供的解析度和色彩質量在今天非常出色。因此，與十年前製造的掃描器相比，利用這些感測器製作膠片負片數字化的膠片載體變得越來越有意義。

注意到AliBaba和亞馬遜上所有便宜的LIDAR感測器，讓我想知道是否可以將這種技術結合到這種OPEN中畫幅膠片載體上。最常見的鐳射雷達利用紅外頻率使肉眼看不到它。為此膠片載體選擇的鐳射雷達稱為VL53L0X。該感測器設計用於測量幾釐米到一米範圍內的短距離。該模組利用了從垂直腔表面發射鐳射器（VCSEL）發出的940nm波長。在整合的單光子雪崩二極體（SPAD）上檢測從物件反射回來的光，並由此計算時間。由於距離與時間成正比，因此從光線的飛行時間（ToF）推匯出該距離。使用的VCSEL是1類鐳射器，

LIDAR一詞代表光檢測和測距。原則上，鐳射雷達就像雷達一樣。它們是定向測距裝置。但是，將LIDAR與RADAR分開的是它們使用的電磁（EM）頻率。RADAR基於射頻（Ra），而LIDAR基於更接近可見光譜（LI）的波長。剩下的縮寫DAR是Detection and Ranging。也許有一天，這些名稱將合併併成為EMDAR。

重要說明：膠片盒產生的靜電透過安裝螺絲被引導至LIDAR。這會導致LIDAR凍結，並且需要重新啟動。為避免這種情況，請勿使用螺釘安裝鐳射雷達。

使用FREECAD設計3D列印：

這是我第一次使用3D印表機。奇怪的是，使用第一批測試照片，一切都變得非常流暢。但是，是時候設計膠片載體了，而我上一次進行技術繪圖的時間是很多年前。而且，我只被教過使用T型尺和指南針在紙上作技術圖紙。但是因為3D印表機不瞭解基於紙的技術圖紙，所以我需要學習如何使用計算機輔助圖紙（CAD）軟體。由於Fusion 360（由AUTODESK提供）正在更改其免費許可條款，因此SOLIDWORKS通常可以由公司提供。這使我可以使用FreeCAD！我很快發現FreeCAD包含了多少功能。也許，甚至太多；這個開放軟體是在過去18年中由數百名開發人員開發的。起初感覺有點像叢林。我發現有正確的設計方法，也有使用FreeCAD的正確方法。這樣一來，便可以更輕鬆地回溯和完善設計。話雖如此，不久之後我偶然發現了FreeCAD臭名昭著的“拓撲命名問題”。當您決定更改設計的先前功能時，就會出現此問題，最終由於面和邊數量的更改而破壞了在下游使用的參考。這個和其他較小的軟體錯誤幾乎使我放棄了FreeCAD。但是我決定繼續努力，使其對我有用。併成功了！使我的學習過程變得更加輕鬆的一些YouTubers是：不久之後，我偶然發現了FreeCAD臭名昭著的“拓撲命名問題”。當您決定更改設計的先前功能時，就會出現此問題，最終由於面和邊數量的更改而破壞了在下游使用的參考。這個和其他較小的軟體錯誤幾乎使我放棄了FreeCAD。但是我決定繼續努力，使其對我有用。併成功了！使我的學習過程變得更加輕鬆的一些YouTubers是：不久之後，我偶然發現了FreeCAD臭名昭著的“拓撲命名問題”。當您決定更改設計的先前功能時，就會出現此問題，最終由於面和邊數量的更改而破壞了在下游使用的參考。這個和其他較小的軟體錯誤幾乎使我放棄了FreeCAD。但是我決定繼續努力，使其對我有用。併成功了！使我的學習過程變得更加輕鬆的一些YouTubers是：這個和其他較小的軟體錯誤幾乎使我放棄了FreeCAD。但是我決定繼續努力，使其對我有用。併成功了！使我的學習過程變得更加輕鬆的一些YouTubers是：這個和其他較小的軟體錯誤幾乎使我放棄了FreeCAD。但是我決定繼續努力，使其對我有用。併成功了！使我的學習過程變得更加輕鬆的一些YouTubers是：Brodie Fairhall，Jayanam，flowwies corner EN，Martham Engineering，MangoJelly Solutions，Andrew CAD和Joko Engineeringhelp。非常感謝他們！也就是說，我一直在學習如何以更好的方式和更有效的方式使用FreeCad。總而言之，FreeCAD就像其他模擬攝像機一樣。它可能有其侷限性，但是您使用的次數越多，使用它的速度就越快，效率越高。而且由於其活躍的開發人員，我只能想象它會進一步改善。有傳言說，目前正在開發的FreeCAD已經解決了臭名昭著的“拓撲命名問題”。

使用3D印表機列印：

在CAD軟體上設計零件並生成其實體數字網格（.STL檔案）後，我需要弄清楚如何在3D印表機上進行列印。我很快就發現3D印表機需要從切片器軟體生成的G程式碼。令我驚訝的是，我意識到分離的CAD軟體和切片器是多麼的分開。人們自然地認為，如果將這兩個設計工具進行更多的合併，它們可能會受益。

G程式碼包含諸如設計層的橫截面，用於熔化細絲的溫度，床層溫度，用於固化塑膠零件的風扇速度等資訊，以便於建立G程式碼。我遇到了兩個軟體：PrusaSlicer和Cura。我必須選擇一個，然後我隨機選擇了PrusaSlicer。事後看來，可能是因為我買不起Prusa 3D印表機或e-3D印表機。我需要找出適用於我的3D印表機的典型設定。我最終找到了一個Youtube影片，其中包含以下內容：Ender 3（BV3D Bryan Vines的prusaSlicer設定）。這些設定效果很好，以至於最終阻礙了我的學習過程。對某些問題進行故障排除我有時花了很長時間，因為有很多我不完全瞭解的設定。但是，在線上有豐富的3D列印社群，這使學習變得非常輕鬆和有趣。可以極大地幫助我增進對3D列印理解的YouTube頻道包括：CNC廚房，教學技術和CHEP。

CREALITY ENDER 3 V2：

也許是因為它是我的第一臺3D印表機，但我真的很喜歡這臺印表機。開箱即用，該印表機經過最佳化，可列印聚乳酸（PLA）。PLA非常適合列印，因為它融化和流動非常好，不會從空氣中吸收太多的水，並且對列印過程中室溫的波動不那麼敏感。它最大的缺點是其玻璃態（翹曲）始於65攝氏度左右。

Ender 3印表機具有鮑登擠出機，這意味著細絲透過鮑登管從遠處推入列印噴嘴。不幸的是，鮑登管上使用的氣動聯結器最終將失效。好訊息是，更換更好的零件僅需幾美元，而且安裝非常容易。實際上，升級4件產品（成本將低於30美元）將使該印表機達到另一個水平。它們是：將塑膠擠出機更改為金屬擠出機，使用更堅固的調平床彈簧，使用Capricorn PTFE管和氣動接頭（請參閱專案部分）。也許這就是最初使Creality Ender 3成為世界上修改最多的3D印表機的原因。

印表機的庫存熱端列印的PLA非常好並且非常可靠。但是，它的缺點之一是PTFT管在熱端內，在PLA印刷期間可以上升到200C-220C。不幸的是，PTFT管的聚四氟乙烯襯裡在高於220度時開始崩解，產生有毒蒸氣。當您在特富龍鍋上烤紅肉時，也會發生同樣的情況。因此，我決定放心使用，並決定購買Micro-Swiss的全金屬熱銷（請參閱“專案”部分），該熱銷透過金屬鈦止動件將鮑登管與熱銷分開。

也許今天的單噴嘴長絲3D印表機的速度不如某些人希望的快。但是，當天設計獨特的東西並將虛擬設計轉換為物理物件非常有趣。這使我想知道為什麼我以前沒有3D印表機。我相信在不久的將來，我們將看到雙/三或四噴嘴同時在同一部分上工作。我相信目前這只是軟體方面的挑戰。一些噴嘴已經以140毫米/秒的速度列印。但是，當今大多數人會由於需要多臺3D印表機而節省時間。Prusa公司擁有一個著名的3D列印農場。這個伺服器場擁有400多臺3D印表機，它們不斷為其新3D印表機列印新零件。

此外，諸如Voltera之類的公司現在也正在展示用於電路的PCB印刷。我想在不久的將來，印刷物理零件和電子產品將合併。如果將使用的元件不斷地送入生產線，我不明白為什麼3D印表機不能完全滿足於生產完整的3D印表機。就像自我複製一樣。

好，回到列印和組裝膠片盒！

0-概述：主要設計目標膠片載體的主要特點3D列印零件組裝膠片盒（下載 膠片盒的連結），膠片載體的電子裝置（下載Arduino Sketch的連結），未來發展方向，使用的物品和費用。

有很多需要掩蓋的地方。因此，讓我們開始吧！

1-主要設計目標使用前輥進入膠片，後輥將膠片從膠片盒中推出。利用鐳射雷達自動攝取膠捲。利用LIDAR確定膠片是預切（短切）還是新顯影（未切長）。透過施加縱向拉力和精確的膠片彎曲而產生的橫向加強，將膠片平整在膠片載體中以進行清晰的掃描。在不同的膠片格式（645、6×6、6×7、6,9和135）之間切換，以實現精確的步進電機進度。使用微步（按鈕3和4）完美對準相機下方的膠捲。重新訪問檔案的過程變得容易。存檔的影片通常會被剪掉並套上袖子。因此，假設剩餘的膠條將被推到相同的位置（在鏡頭下方），則在拍攝任何照片之前（使用按鈕2之前），用微步長進行的調整會暫時儲存在系統中。使用磁鐵和黃銅插入物來形成堅固的薄膜載體結構，並使用橡膠底部以確保良好的抓地力。薄膜載體的2個主要特徵

開啟膠片盒電源後，系統將自動開始進行LIDAR校準以確定表面高度。如果使用了可選的RGB LED，它將透過轉動紅色來指示該校準的完成。與黑白薄膜相比，由於彩色薄膜在940nm頻率下更透明，因此需要對薄膜進行快速校準。插入第一部電影的所有內容都會自動執行。這些測量值的差異使系統能夠在不觸控膠片的情況下了解是否插入了膠片。

大部分工作集中在可靠地將膠片保持在膠片載體內。主要困難來自以下事實：與整個膜寬相比，中畫幅膜的邊緣沒有大量乳液。此外，薄膜的性質，薄膜剛度的差異以及薄膜捲曲度的不同都使這項任務變得更加困難。我進行了15次以上的設計迭代。我也開始閱讀學術論文，以瞭解彎曲薄膜的物理原理，但是在得出任何有意義的結果之前，我的上次膠片載體迭代非常幸運。就是說，這種設計在縱向彎曲較大（由於乳液）的薄膜上表現不佳。我所做的下一個設計在效能上是最好的，

圖0：某些設計沒有正確彎曲膠片或確保數字化過程的膠片表面平坦。

當彎曲膜時，需要在重力作用下工作。使薄膜縱向彎曲成U形，並使乳液朝下，確保薄膜邊緣在不產生反重力的情況下向導軌施加壓力（紅線，下圖）。但是，這一壓力也不能太大是至關重要的。否則，由於薄膜的特性，它將開始側向彎曲。有趣的部分是在薄膜的充分彎曲之間取得平衡，以使薄膜在縱向上均勻，但又不要太大，以使橫向彎曲不會使薄膜表面翹曲。事後看來，我認為我將從學習如何對這個問題應用有限差分模擬中受益。

透過以下設計可以部分解決此問題。紅色軌道顯示軌道所施加的膠片彎曲的位置和數量。為了說明這一點，下面的渲染影象將主體設定為無障礙。

圖1：顯示主體如何以紅色（在Blender中渲染）從邊緣引導膠片。

圖2A：使用Kodak Portra 800在60mm的FujiFilm GA645 Professional上拍攝的影象。使用Fujifilm XT2和Venus Laowa 65mm f / 2.8 2X Ultra Macro APO鏡頭對膠片進行數字化處理。使用Camera Raw 12在Lightroom中開啟檔案，並使用Negative Lab Pro v2.2.0進行顏色轉換。該圖片是隨機選擇的，沒有其他編輯。對不起，灰塵。原始.RAF檔案可以從HERE下載。

圖2B：是上面圖片的放大版本。

此外，對於未切割的膠片，如上圖所示，後推出輥（左側）還有其他功能。這些滾筒的直徑略大於進氣滾筒。因此，當它們轉動相等時，這些輥子所覆蓋的距離會稍大一些。這樣可以確保膠片上的張力很小，從而使膠片在其軌道上保持平坦。因此，在組裝輥子時，請確保將帶有圓形標記的輥子用於後推出位置，將帶有負標記的輥子用於前進氣位置。

3- 3D列印零件

總共要列印10個部分，其中一個是可選部分。兩個由主體組成，兩個用於確保主體之間特定長度的墊片，四個滾輪（兩個用於進片，兩個用於推出），最後是觸覺圓形手柄。可選的圓形收集器部件適用於在掃描後將未切割的膠片奇異物帶到桌子上一個神秘位置的人。

圖3：顯示可以使用3D印表機（在Blender中渲染）列印的零件。

我使用的一些典型3D列印設定如下。對於主體，我通常至少使用2個實心底層和5個頂層實心層，2條周界線以及20％的填充（10％也可以）。將z軸解析度設定為0.25 mm，對周長使用50 mm / s的擠壓速率，對填充物使用70 mm / s的擠壓速率。這兩個主體可能需要大約12到15個小時的列印時間。對於滾筒，我建議填充率要高於40％，甚至可能達到100％。

我已經使用聚乳酸（PLA）來印刷這些零件。步進電機產生的熱量不足以使列印稿翹曲。但是，如果您連續使用步進電機一兩個小時，則會使與電機接觸的零件變軟。因此，我添加了一個程式碼，該程式碼將在15秒鐘不活動之後關閉步進電機，並且有一個開關可以關閉步進電機。將來，我可能會使用尼龍或碳纖維填充的尼龍進行列印以應對這種變形。

下圖顯示了零件的某些列印方向。即使對於像我這樣的經驗不足的人，列印也應該相對容易。主體對於隱藏4個螺釘頭的零件的截面只需要很小的支撐。滾軸受益於下方（右側）綠色的支撐。我注意到噴嘴有時會在沒有列印頭的情況下將其傾斜。間隔件和薄膜收集器也與輥類似地垂直取向。

圖4：prusaSlicer軟體的螢幕截圖，顯示了將執行的切片和支援的g程式碼，

4-組裝膠片載體

在列印完所需的零件之後，最好收集裝配所需的所有過去，如下圖所示。這些都是所需的，除了使用的電子裝置。這將在下一節中介紹。

使用了2個同步皮帶（專案1）。較短的同步皮帶（110毫米）將扭矩從步進電機傳遞到進氣輥。更長的正時皮帶300mm將扭矩從進氣輥傳遞到推出輥。在此過程中使用了四個20齒皮帶輪。手柄位於推出滾輪上，該設計有一個凹槽，可以使用烙鐵（專案2）將黃銅螺紋作為插入物融化。然後將平頭螺釘插入該螺紋中，以便將手柄牢固地連線到滾筒。圓形磁鐵固定在主體上的4個不同位置以及2個墊片上，如下圖所示。水暖墊片密封圈滾動到其在輥上的位置，從而對薄膜邊緣施加抓地力。

圖5：顯示了用於組裝膠片盒的零件。它包含2個構成主體的列印件，2個推出輥（標有減號），2個進氣輥（標有圓圈），2個墊片，一個帶紋理的固定旋鈕，2個20齒8mm定時皮帶輪（專案3），1個20齒6.35mm正時皮帶輪（專案4），1個20齒5mm正時皮帶輪（專案5），2個正時橡膠皮帶（300mm和110mm，專案1），僅4x m3 6螺釘，（專案6）（使用一個m3的鋼螺釘將積聚的靜電引到感測器上，使其停止工作！），8x液壓管道密封墊密封件11×2.5（專案7），4x圓柱形保險槓墊，尺寸：10mm x 3.5 mm（專案8） ），1x M3黃銅螺紋（第2項），1x六角平頭螺釘M3x8mm（第9項）和8x圓盤磁鐵，尺寸：10mm x 2mm（第10項）。

我可以想象這些印刷部件要麼完美地適合，而且在這種情況下沒有理由使用磁鐵和黃銅螺紋，或者鬆散一點。如果它們稍稍鬆動，則說明載體和墊片內有口袋。有時，磁體不需要任何粘合劑，因為將其放入需要一點力。但是，如果需要，可以使用普通的超級膠水（熱膠強度不夠）。

組裝過程應該很簡單。如果零件有點緊貼，也可能會在一兩天內鬆動，因為它們會相互調整。您可以從此處下載原始檔或.STL檔案。

有關更清晰的組裝說明，請不要忘記檢視上面的影片。

5-膠片載體的電子

圖6：圖片顯示紅色的步進電機控制器A4988（左，專案12），藍色的Arduino Nano（右，專案11）和黑色的光耦合器，用於將電子元件與攝像頭隔離（左下，專案13）。圖片未顯示可選的RGB LED，以及步進板在黃色（正）和綠色（負）線上使用的1000 micro Farad電容器（專案18）。

圖7：圖片顯示了控制器。開關立即終止步進電機的電源。從左到右的按鈕被標記為（1），用於在膠片格式之間切換（紅色是645，綠色是6×6，藍色是6×7，紫色是6×9，TURQUOISE 35mm），按下兩秒鐘將終止鐳射雷達並開始手動膠捲攝取模式，（2）觸發相機快門（當前已在佳能和富士膠片上測試），（3）左微移和（4）右微移，以實現精確的膠捲移動，（5）進行全畫幅移動，以及2第二次按下將開始手動取片。1個開關（第17項），5個按鈕（第16項），5個1000歐姆電阻器，迷你麵包板（第21項）以及預成型和普通跳線（第20項）。

圖8：使用的電子裝置和元件的接線圖。（A）是LIDAR感測器（GY-530 VL53L0X，LINK），（B）是可選的4針RGB LED，（C）是保護相機的光耦PC817，（D）是用於快門觸發的2.5毫米插孔， （E）是用於步進電機的直流電源。Arduino開發板透過USB mini-B電纜供電。

圖9：圖片顯示了連線到引腳A2，A1和A0的可選RGB led，紅色導線接地。330歐姆電阻器和一根紅線焊接在4針LED上（專案18）。有一個靜電問題正在打傷鐳射雷達裝置（專案14），我決定用熱膠覆蓋整個裝置（感測器除外）。但這還不夠，還需要卸下固定感測器的螺釘。熱膠幫助感測器舒適地坐在膠片盒內，而無需使用螺釘。步進馬達（專案15）

圖10：圖片顯示了整個結構：電氣單元和已組裝的膠片架。

如果您是Arduino Sketches的新手，並且不知道如何將指令碼上傳到Arduino Nano，請檢視我以前的部落格文章。您可能會找到足夠的解釋，說明如何使用Arduino IDE軟體將這些草圖上傳到Arduino板上。

組裝好電子元件後，您可以從 此處下載Arduino Sketch，以將其上傳到Arduino Nano。

6-未來方向

即使編碼器對此應用程式更有意義，但使用編碼器也會導致更多的滾筒和更多的膠片接觸。也許在IR頻率附近具有更堅固的感測器可以替代當前設定。

該影片載體的原始檔可在我的GitHub上找到。如果有人對這部影片載體實施其他功能，我將非常有趣。也許是跟蹤設計，可以使膠捲保持平坦，等等。用於135格式膠捲的墊片設計:)或超級8。

我沒有看到完全自動化這種中型膠片膠片載體的大量用途，因為整個角色中最多可以掃描16張影象。但是合併一些我之前的部落格文章中的全自動膠片掃描python程式可能對某些人來說很有趣。

在不久的將來，我可能會使用碳纖維尼龍絲印刷這種膠片支架，以獲得更好的剛性和更好的溫度彈性。

控制器板（例如具有WiFi功能的ESP32或具有Bluethooth功能的Arduino Nano 33 BLE）也可以用於將手機變成膠片載體的控制器。

我真的很喜歡微控制器，電容器和彩色麵包板，因此我不打算在短期內製造一個外殼。但是，看到這種開放式膠片載體的涼爽外殼設計會很有趣。

7項使用和成本

我通常使用亞馬遜購買該專案所需的東西。這主要是出於方便。在大流行期間，這也不需要我親自去商店。有時我還購買了比我需要的零件更多的零件，以為我可能想將其用於其他專案。如果您最終還不需要了部分，則可以隨時將其捐贈給您當地的學校。但是，根據膠片的數量和訂購地點的不同，對於膠片盒，它的價格低至100美元。如果包括3D印表機，則價格約為400美元（不升級）。

我已經連結了下面的專案，以便最輕鬆地找到合適的零件。但是，如果您使用下面的連結進行購買，我可能會收取少量佣金。這種可能的回扣也可能激勵我將來分享其他專案。使用這些連結不會影響價格。就是說，我還建議您使用其他網站以獲得更優惠的價格。

希望您喜歡本使用手冊。如果您有任何疑問或建議，請不要退縮。

我也要感謝社群參與這個專案。您的問題和建議非常有幫助。

節日快樂 ！！

使用的物品：

這些是我已訂購和使用的物品。有些附有*。這是因為它們不再可用，但應以相同的方式工作。

3D印表機：

Creality Ender 3 v2，

微瑞士的hotend，

升級Ender 3（摩ri座Bowden PTFE管，金屬擠出機，特氟龍切管器，剛性彈簧，氣動耦合器）

電影載體：

110mm和300mm閉環橡膠帶，黃銅螺套，GT2 20齒8mm正時皮帶輪，GT2 20齒6.35毫米正時皮帶輪，GT2 20齒5mm正時皮帶輪，六角螺絲和螺栓組，用於m3 6mm，O型圈分類，尺寸為11×2.5，圓柱形保險槓墊，尺寸：10mm x 3.5 mm，用於M3x8mm的六角平頭螺釘套件，圓盤磁鐵，尺寸：10mmx2mm。我只發現 10mm x 1mm *

電子產品

Arduino的奈米，步進電機控制器A4988，光耦，LIDAR ToF感測器，Nema 17止動馬達，按鈕，切換，電容器4腳RGB LED和電阻（也可以使用430Ohm和470Ohm）*，跳線和預成型的跨接線，迷你麵包板關於作者

Seckin Sinan Isik是駐加拿大蒙特利爾的電影攝影師。您可以在他的網站上找到他的更多作品，並確保在Facebook 和 Instagram上關注他 。本文也在此處釋出 ， 並經許可共享。