我的树莓派相机最终成品 (R1 Mini)









这篇文章篇幅很长,感谢能读到最后的朋友!

过去一个月里,我一直在打磨这个设计。现在,我觉得是时候和大家分享一下它的制作过程了。首先要说明的是,这并非一篇“教程”;设计中有些部分虽然经过调整后勉强能用,但若要实现“打印出来即可直接使用”的效果,其实还需要重新设计。因此,与其说这是一篇“如何制作”的指南,不如说是一篇关于“它是如何被制作出来”的分享。该相机的具体规格如下:

外壳尺寸:100mm x 100mm x 100mm
电池:10,000mAh Mophie Powerstation
相机模块:Arducam IMX477 HQ
镜头接口:C/CS 接口
电源输出:5V USB-C
按键:休眠/关机、FPS(帧率)、ISO(感光度)、W/B(白平衡)
主板:树莓派 5 (Raspberry Pi 5) - 4GB 内存
存储:16GB SanDisk Micro SD 卡
外部存储:传输速率超过 100Mbps 的 USB 3.0 存储设备
显示屏:微雪 (Waveshare) 4 英寸 720x720 HDMI 屏幕
续航时间:待机约 8-9 小时;录制约 5-6 小时
倾斜传感器:MPU6050 加速度计
散热:树莓派 5 专用主动式散热器

整体设计:
所有部件均使用 Autodesk Fusion 软件进行建模,所用零件大多为手头现有的材料。在设计时,我特别注意在合适的位置增设了通风口——因为我发现当温度超过 60°C 时,塑料外壳会发生轻微变形。加装主动式散热器后,温度可控制在 50-55°C 以内,虽已接近上限,但目前尚未出现任何问题。电池放置在一个连接于左侧面板的“支架”上,方便在需要拆解时进行取用;此外,还专门为扁平 USB-C 线缆预留了开口,使其在插拔过程中能被稳固地固定在原位。所有侧面板均预留了 -1mm 的公差,以便于拆卸;除相机模块外,其余螺丝固定点均采用了 M2 热熔螺母。树莓派 5 及显示屏主板安装在外壳底部的另一个支架上(该设计本应支持通过 I2C 协议连接屏幕——尽管我手头的设备未能成功实现,但引脚对位完全吻合,推测可能是我这块屏幕的 I2C 功能本身存在缺陷)。这种布局使整体结构更加简洁,同时也让树莓派处于较高位置,从而获得更好的散热效果,并方便访问 I/O 接口。

组装:
在……之后所有部件打印完成后,我在前、左、右和后侧面板的安装孔位中嵌入了 M2 螺纹热熔螺母;此外,还额外安装了 4 个螺母,用于将显示屏和树莓派 5 (Raspberry Pi 5) 固定在外壳上。组装顺序是先准备好各面板及其组件——例如,在前侧面板上安装摄像头模块,并将杜邦线焊接到 3.3V 灯丝 LED 灯上,然后将其压入顶部的预留孔位中。为了保险起见,我在导线连接处点了一点强力胶,防止导线拉扯到 LED 灯。树莓派安装位置的下方留有空间,可用于收纳多余的线缆,确保线缆不会被外壳挤压。我还将 USB-C 电源线和 HDMI 转 Micro HDMI 转接器连接到了树莓派上(该转接器随 Waveshare 显示屏附带,且配合显示屏自带的支撑柱使用非常合适);同时,将显示屏的 USB-C 电源线接入,并从底部搁板下方引出。随后,使用 4 颗 M2 螺丝将前侧面板固定在外壳上。

接下来处理后侧面板。由于需要尽可能方便地操作 GPIO 引脚,我将侧面板和显示屏的安装留到了最后。我在后侧面板上安装了 4 个按键和一个 USB-C 输出接口。为了简化组装,我使用了一块 60mm x 10mm 的磁铁,将所有的接地线(GND)都吸附在上面,仅留出一根杜邦线连接至 GPIO 的接地引脚,从而避免了系统内线缆过于杂乱。其余线缆则分别连接到了对应的 GPIO 引脚上;USB-C 输出接口仅需连接 5V 引脚和任意一个 GND 引脚即可。为了增加趣味性,我还加入了一个取自 Xbox 手柄扳机键的小型振动马达,这样在按下按键或插入 USB 闪存盘时,就能产生轻微的触觉反馈(注意:该马达必须固定在外壳主体上,而不能安装在侧面板上)。随后,我将 GPIO 附近的线缆尽可能整齐地整理好(确保没有任何导线接触到主动散热风扇),并将后侧面板固定在外壳上,操作方式与之前相同。 ……前面板。

接下来是安装显示屏。出厂时,显示屏和驱动板是通过强力胶粘在一起的。我将它们分开了,因为现在显示屏需要放置在树莓派(Raspberry Pi)下方。这是一个极其困难的操作,如果你打算尝试,请务必格外小心,因为稍有不慎就可能损坏屏幕。此外,该显示屏使用的并非树莓派常用的 DSI 排线,因此你需要一根 51 针、间距为 0.3mm 的延长线,并配合一个转接器将其连接到屏幕上。延长线可以从显示屏下方穿过支架,引至装置前方,即摄像头模块的后方。为了方便组装,我先将延长线连接到驱动板上,同时让转接器保持连接在屏幕端。随后,我撕掉了背面的粘胶保护层,将屏幕安装到……

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