Bachelor's Thesis

Adjustable stool for macro photography

Final Thesis 17.01 MB Appendix 10.6 MB

Author of thesis: Jan Kříž

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Ondřej Krajsa, Ph.D.

Reviewer: Ing. Pavel Paluřík

Abstract:

This bachelor thesis deals with the design and implementation of an adjustable stage for macro photography intended for automated image acquisition using the focus stacking method. The device enables controlled movement in the X, Y and Z axes, rotation of the photographed object and motorized tilt of the camera arm. The mechanical structure is designed using aluminium profiles, commonly available components used in 3D printers and 3D printed parts. The system is controlled by the Fysetc S6 V2.1 control board running grblHAL firmware and TMC2209 stepper motor drivers. The thesis also includes the design of a user application that allows the setting of imaging sequence parameters, communication with the control unit and camera triggering via USB. Finally, the movement axes, homing, positioning accuracy and automated imaging sequence are tested.

Keywords:

macro photography, focus stacking, adjustable stool, stepper motor, grblHAL, TMC2209, G-code, 3D printing, motion control, automated scanning

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Student obhájil bakalářskou práci a odpověděl na otázky členů komise a oponenta. Otázky: 1) Jaké jsou maximální provozní limity osy náklonu (Tilt) u vaší stolice a jsou tyto krajní polohy v systému nějak softwarově či hardwarově hlídány? 2) Zkoumal jste, jakým způsobem ovlivní excentrické zatížení při použití těžší zrcadlovky v náklonu celkovou stabilitu a přesnost polohování osy Tilt? 3) Jaký vliv má podle Vás fyzický převoz stolice na její mechanickou přesnost a kalibraci jako tomu je obdobně u převozu např. Prusa MK3S? 4) Jak provádíte inicializaci? Používáte na osách nějaké snímače polohy? 5) Na základě čeho jste usoudil, že chyba 1 mm je nepřijatelná? 6) Dělali jste nějaká opatření ke správnému napnutí řemenu?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Telecommunication and Information Systems (BPC-TLI)

Composition of Committee

prof. Ing. Jaroslav Koton, Ph.D. (předseda)
prof. Mgr. Pavel Rajmic, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Petr Dejdar, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Karásek, Ph.D. (člen)
Ing. Ondřej Krajsa, Ph.D. (člen)
Ing. Ondřej Pavelka (člen)
Ing. Alžbeta Kostelanská (člen)

Supervisor’s report
Ing. Ondřej Krajsa, Ph.D.

Student pracoval po celý semestr aktivně, konzultoval postup a průběžně prezentoval dosažené výsledky. Navrhl a realizoval funkční prototyp pětiové polohovatelné stolice pro makrofotografii (osy X, Y, Z, rotace objektu a náklon ramene). Zařízení využívá komponenty z oblasti 3D tisku (drivery TMC2209, desku Fysetc S6, firmware grblHAL) a doplňuje jej vlastní uživatelská aplikace v Pythonu pro řízení snímacích sekvencí.

Práce je rozsáhlá a výrazně prakticky zaměřená. Oceňuji, že student pokryl celý cyklus od mechanického návrhu přes oživení elektroniky až po softwarovou nadstavbu a reálné testování přesnosti posuvu. Výsledkem je funkční hardwarový základ s dobrým potenciálem pro další rozvoj.

Zařízení však vykazuje i technické nedostatky. Sensorless homing se v dané mechanické konstrukci nepodařilo úspěšně zprovoznit, což si vyžádalo náhradní manuální nastavování počáteční polohy. Měření navíc ukázalo, že osa Y s řemenovým převodem nedosahuje přesnosti optimální pro makrofotografii a vyžadovala by mechanické úpravy. V textu chybí detailnější zdůvodnění rozdílů mezi teoretickými a kalibrovanými hodnotami steps/mm a samotné ověření v rámci reálného focus stackingu mohlo být provedeno důsledněji.

Formální úprava je na dobré úrovni, práce má logickou strukturu a rozsah odpovídá požadavkům. Text je srozumitelný, byť obsahuje občasné překlepy a stylistické nedostatky. Technický popis mohl jít v některých pasážích více do hloubky. Kompletní přílohy (3D modely, kódy, firmware) však hodnotím jako velký přínos pro reprodukovatelnost.

Student zadání splnil. Points proposed by supervisor: 85

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Pavel Paluřík

Bakalářská práce studenta Kříže se zabývá komplexním návrhem, konstrukcí a softwarovým oživením polohovatelné stolice určené pro makrofotografii. Práce má celkem 52 stran a je členěna do 6 kapitol.

Teoretická část je zpracována věcně a uceleně poskytuje solidní přehled o specifikách makrofotografie, problematice skládání hloubky ostrosti a mechanických i elektronických komponentech potřebných pro samotnou stavbu.

Stěžejní je pak část praktická, která se věnuje vlastní realizaci. Student pro stavbu zvolil robustní mechanickou konstrukci z hliníkových profilů, kterou vhodně doplnil o vlastní 3D tištěné díly. Celý systém je založen na platformě řídící desky Fysetc s STM v kombinaci s budiči krokových motorů TMC2209. Velmi zdařilá je i softwarová nástavba, kde student vytvořil vlastní responzivní uživatelské řídící rozhraní, které s hardwarem komunikuje přes linku USB. Přínos práce vidím především v jejím přesahu do pokročilé mechanické konstrukce a v tom, že výsledkem je komplexní a plně funkční zařízení.

Po formální stránce je text na vysoké úrovni. Je logicky strukturovaný, doplněný o názorný 3D model, schéma a reálné fotografie zařízení. Práce s literaturou je adekvátní. Drobné stylistické či typografické nedokonalosti se vyskytují jen zřídka a nijak nesnižují celkovou hodnotu textu.
K práci mám nicméně následující připomínky:
- Zásadnější výtkou k praktické realizaci je absence testování stolice s reálnou zátěží v podobě těžší zrcadlovky s odpovídajícím makro objektivem. Stejně tak v práci postrádám praktické vyzkoušení a zhodnocení samotného procesu skládání expozic (focus stackingu), pro který je zařízení primárně určeno.
- V textu chybí přehlednější a ucelenější blokové schéma celého elektronického zapojení.
- Na závěr práce by bylo vhodné uvést podrobnější tabulku s finálními provozními parametry celého zařízení, jak to bývá zvykem (např. přesnost a velikost jednoho kroku v mm, maximální nosnost/zátěž stolice, spotřeba, rozměry pracovního prostoru atd.).

I přes výše uvedené hodnotím kladně. Cíle práce byly splněny v plné míře. Doporučuji práci k obhajobě a navrhuji hodnocení A – 91 bodů. Topics for thesis defence:
  1. 1) Jaké jsou maximální provozní limity osy náklonu (Tilt) u vaší stolice a jsou tyto krajní polohy v systému nějak softwarově či hardwarově hlídány?
  2. 2) Zkoumal jste, jakým způsobem ovlivní excentrické zatížení při použití těžší zrcadlovky v náklonu celkovou stabilitu a přesnost polohování osy Tilt?
  3. 3) Jaký vliv má podle Vás fyzický převoz stolice na její mechanickou přesnost a kalibraci jako tomu je obdobně u převozu např. Prusa MK3S?
Points proposed by reviewer: 91

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová