3D szkenner a saját kezével: részletek és technológiák. Házi 3d szkenner

Ha 3D-s szkennert szeretne készíteni a saját kezével, először keressen egy webkamerát. Ha megvan, a teljes projekt költsége 40-50 dollárba kerül. Az asztali 3D szkennelés nagy ugrásokat tett az elmúlt években, de még mindig nagy korlátai vannak. A berendezés hardvere a szkennelés bizonyos mennyisége és felbontása alapján épül fel. Csak akkor kaphat jó eredményeket, ha az objektum megfelel a felvétel követelményeinek és felbontásának.

A térfogati üzemmódban történő felvétel elve

A fotogrammetria a tárgy körül minden oldalról készített közönséges kétdimenziós fényképeket használ. Ha egy objektum egy pontja legalább három képen látható, akkor a helyét három dimenzióban lehet háromszögelni és mérni. Több ezer vagy akár millió pont helyének azonosításával és kiszámításával a szoftver rendkívül pontos reprodukciót hozhat létre.

A hardver szkennerrel ellentétben ennek a folyamatnak nincs mérete vagy felbontása. Ha képet tud készíteni egy objektumról, beolvashatja azt:

• A fotogrammetria korlátozó tényezője a fényképek minősége, következésképpen a fotós készsége.
• A fényképeknek jól láthatónak és egyértelműen fókuszáltnak kell lenniük.
• Ezeket az objektum körül is el kell helyezni úgy, hogy mindegyik részük le legyen fedve.

3D szkenner nélkül csak háromdimenziós képet készíthet nagy tárgyakról. Nem fogja tudni beolvasni a kis elemeket. Hogy értsd meg ezt részletesebben, , elemezzük a fotogrammetria fogalmát.

Mi a fotogrammetria és hogyan befolyásolja az objektumok megjelenítését?

A fotogrammetria a fényképek mérésének tudománya, különösen a felületi pontok pontos helyzetének helyreállítása érdekében. Használható a kijelölt referenciapontok pályáinak rekonstruálására bármely mozgó tárgyon, annak alkotóelemein és a környezet közvetlen közelében.

Röviden, ez lehetővé teszi, hogy hozzon létre egy háromdimenziós rács Több fotó összehasonlításával a hasonlóságok a képek és háromszögelés őket háromdimenziós térben.

A fotogrammetria már egy ideje létezik, de csak akkor, amikor az Autodesk csatlakozott a Memento béta programjához, minden stabilan kezdett működni. Memento átnevezték ReMake, amikor elhagyta a béta fázisban. Varázslatnak hangzik, jobb? Nos, ez nem varázslat, hanem valóság. Most bárki háromdimenziós szkennelést végezhet anélkül, hogy több százat költene egy szkennerre. Még a megfizethető, nyílt forráskódú 3D szkennerek is elég sok tudást igényelnek ahhoz, hogy megfelelően működjenek. A fotogrammetria segítségével bárki megkaphatja, amit akar.

A fordulókör a szkenner létrehozásának második szakasza

Mindössze annyit kell tennie, hogy saját kezűleg hozzon létre egy 3D-s szkennert, az okostelefon, a mellékelt fejhallgató és a lejátszó. Így működik: elfordítja a fogantyút, és a lemezjátszó minden teljes fordulata esetén a telefon kameráját a fejhallgató hangereje 50-szer váltja ki.

Egyszerűen! Vigye át a fényképeket a számítógépére, majd használja az Autodesk ReMake-et csodákra. Elképesztő, de nemcsak rácsot hoz létre, hanem eszközöket is biztosít a rács felállításához, a lyukak javításához, a szintezéshez, a 3D nyomtatáshoz való felkészüléshez, vagy rendszerformaként szolgál a játékok vagy a vizualizáció 3D-s erőforrásaként!

Nos, figyelembe véve, hogy az Apple eltávolította az iPhone 7 vagy újabb fejhallgató-csatlakozóját, a szkenner létrehozásának frissített verzióját fogják használni. Ez a Bluetooth kamera triggerjének működési elvén alapul. Ez felváltja a fejhallgató-csatlakozó szükségességét.

• A kiváló minőségű fotogrammetrikus szkenneléshez minden oldalról kiváló minőségű fényképek szükségesek az objektumról.
• A kis dolgok beolvasásának legegyszerűbb megközelítése az objektum forgatása fényképezés közben.
• Ehhez a szkenner egy Arduino tábla által vezérelt léptetőmotort használ.
• A léptető rögzített összeggel forgatja az objektumot, majd az infravörös LED egy rohadt okos villogássorozattal kialszik, amely utánozza a kamera vezeték nélküli távirányítóját.

A gombokkal ellátott LCD képernyő lehetővé teszi a felhasználó számára az Arduino vezérlését. A gombok segítségével a felhasználó kiválaszthatja a forradalomonként készítendő képek számát. A saját kezével készített kiváló minőségű 3D szkenner automatikus üzemmódban működhet, ahol képet készít, előlegezi a léptetőmotort, majd megismétli, amíg teljes fordulatot nem végez.

Van egy kézi üzemmód is, amelyben minden gombnyomás készít egy képet, mozgatja a léptető vezérlő és vár. Ez hasznos az alkatrészek beolvasásához. A 3D szkenner a képet keretező keretre összpontosít.

Kiegészítő szoftver

Amikor a fotogrammetria szoftver egy fényképen lévő funkciót észlel, megpróbálja megtalálni azt a funkciót más képeken, és rögzíti a helyet az összes megjelenő képen.

1. Ha az objektum egy forgó objektum része, akkor jó adatokat kapunk.
2. Ha az észlelt függvény a háttérben van, és nem mozog, miközben az objektum többi részét beolvassa, ez a tér-idő kontinuum megszakadásához vezethet, legalábbis a a szoftver érintett.

Két megoldás létezik:

• Az egyik a kamera mozgatása a téma körül, hogy a háttér szinkronban maradjon a mozgással. Ez jó a nagy tárgyak számára, de sokkal nehezebb automatizálni a folyamatot.
• Egyszerűbb megoldás, ha a hátteret funkciók nélkül hagyja. Ez könnyebb a kis tárgyak esetében. Adja hozzá ehhez a megfelelő világítást, és már úton van az arctalan háttér felé.

Egy másik tipp az, hogy túlexponálja a képeket egy-két megállással. Ez lehetővé teszi, hogy további részleteket rögzítsen az objektum árnyékában, miközben elválasztja a hátteret, így az összes fennmaradó háttérobjektum csillogó fehér színben tűnik el.

• "Arduino". Olyan érintkezőkkel rendelkezik, amelyekre az LCD képernyő nem vonatkozik, ami megkönnyíti a csatlakozást.
• SAINSMART 1602 LCD pajzs, amelynek kijelzője és több gombja van a szkenner vezérléséhez.
• Léptetőmotor-Meghajtó (Easy Driver).

A NEMA 17 léptetőmotor elforgatja a szkennelési objektumot. Nagy léptetőmotorral (megfelelő meghajtóval és tápegységgel) ez a kiváló minőségű, kézzel készített 3D szkenner növelheti a szkennelési skálát. A 950 nm-es IR LED elindítja a kamerát. Néhány népszerű modellek a kézi 3D szkennerek ezen az elven alapulnak. A saját kezével megismételheti az építési folyamatot. Kínálunk több lehetőség közül lehet választani.

Tony Buzer Spinscan: az összes szkenner alapja

2011-ben a 3D nyomtatás zsenije, Tony Buzer kiadta a Spinscan-t. Ez egy házi nyílt forráskódú 3D szkenner, amely lézeren és digitális fényképezőgépen alapul. Később a MakerBot a Spinscan ötleteit használta fel egy zárt forráskódú digitalizáló szkenner létrehozására.

FabScan

A FabScan Érettségi projektként indult, azóta egy kis közösség fogadta el, amely továbbra is azon dolgozik, hogy javítsa képességeit. A FabScan úgy működik, mint sok más lézerszkenner, de ezt egy beépített ház segíti, amely segít kiegyenlíteni a fényszintet, megakadályozva a torzítást a szkennelés során.

Erotika

A lézerszkennerek alternatív módszere a strukturált fényszkenner. Lézer helyett pico projektorral a VirtuCube könnyen létrehozható több nyomtatott alkatrész és alapvető elektronika segítségével. Az egész rendszert kartondobozba lehet helyezni, hogy más fényforrások ne okozzanak nyomtatási hibákat.

Két új, érdekes nyílt forráskódú lézerszkenner már megjelent: a BQ Cyclop és a Murobo Atlas.

BQ-lézerszkennelő rendszer

A spanyol szórakoztató elektronikai vállalat, a BQ bejelentette a Cyclop 3D szkennert a CES-en. Cyclop használ két lézer vonal szinten, egy szabványos USB webkamera és egy egyedi Arduino vezérlő BQ. A BQ saját szkennelési alkalmazást írt Horus néven. Míg a jelentések szerint a Cyclop még nem áll rendelkezésre, a BQ kijelenti, hogy később lesz ebben az évben.

"Atlas" - olyan fejlett projekt, amely fejlesztéseket igényel

3D szkenner leírása a működés alapelvei a Murobo-tól jelenleg forrásokat keres a Kickstarteren. Mint a Spinscan, a Digitizer és a Cyclop, az Atlas lézeres lineáris modulokat és webkamerát használ egy objektum szkennelésére egy forgó platformon. Az Atlas felváltja az Arduino Raspberry Pi-t, hogy összekapcsolja a vezérlést és a rögzítést egy eszközbe. A Cyclophoz hasonlóan az Atlas alkotója azt ígéri, hogy nyílt forráskódú projekt lesz. Készletek $ 129 elkelt, de néhány maradt az ára $ 149 és $ 209.

2019-ben a vállalat célja egy okostelefonról létrehozott 3D-s szkenner kiadása, amely nemcsak a háttér láthatóságát jeleníti meg, hanem a kép rögzítésekor fókuszt is tervez. Amerikában a barkácsolási újdonságok feltűnőek. Ha nem tudja, hogyan készítsen 3D szkennert, használja a befejezetlen verziót "Atlas". Elég világos funkcionalitás van, és a fejlesztőknek csak villogniuk kell az eszközt, és biztosítaniuk kell azoknak a funkcióknak a működését, amelyeket ennek eredményeként látni akarnak.

CowTech Ciclop: a multifunkcionális eszköz új modellje

Az ár eléri a 160 dollárt (attól függően, hogy 3D alkatrészeket nyomtat-e vagy sem). A cég székhelye az USA-BAN. A kész képek felbontása eléri a 0,5 mm-t. Maximális letapogatási térfogat: 200 db 200 db 205 mm. A BQ képezte a DIY 3D szkenner készlet alapját egy 3D nyomtatóhoz. Saját kezével módosíthatja a modell verzióját, mielőtt képeket hozna létre négydimenziós térben.

A CowTech Engineering a BQ által vezetett alapokat használta fel, egyedi értéket adva a frissített modellnek. Vannak új lehetőségek:

• megtekintés a környezet,
• a háttér rögzítése,
• a lencse kijelzője fordított stílusban.

Igaz a nyílt forráskódú mozgalomhoz, a Cowtech Kickstarter kampányt indított, hogy pénzt gyűjtsön az eredeti - Ciclop CowTech gyártási verziójának elindításához. A csapat magas célt tűzött ki, hogy 10 000 dollárt gyűjtsön, de meglepetéssel és örömmel fogadta, amikor a közösség 183 000 dollárt tudott összegyűjteni. Született egy 3D szkenner készlet egy CowTech Ciclop DIY fényképezőgépből és telefonból.

Tehát mi a különbség a CowTech és a BQ DIY verzió között?

A CowTech Ciclop továbbra is Horus 3D szoftvert használ, mivel ez egy fantasztikus áruház az objektumok 3D szkenneléséhez. , a különbségek azonban kissé eltérő kialakításúak, amelyeket a csapat több napot töltött fejlesztéssel, hogy az alkatrészeket 3D-ben kinyomtathassák bármely FDM 3D nyomtatóra.

Ugyanazok az üresek használhatók a saját kezű eszközök fejlesztésére. Ennek a cégnek a 3D szkennerei és nyomtatói csak kis összeszerelési térfogattal rendelkeznek, így a CowTech olyan alkatrészeket fejlesztett ki, amelyek bármilyen nyomtatóra nyomtathatók, 115 610 65 mm összeszerelési térfogattal, amely szinte minden 3D nyomtatóban elérhető.

Ciclop a CowTech-től:

• Itt vannak állítható lézertartók.
• CowTech DIY használ lézeres vágás akril.

BQ Ciclop:

• A modellek menetes rudakat használnak.
• Nincs akril lézeres vágás.

Nincs ezzel semmi baj, és a szkennerek még mindig nagyon hasonlóak, de a CowTech csak a meglévő kialakítást kívánta javítani, nem pedig megreformálni. A CowTech honlapján 159 dollárért értékesít egy szkennelésre kész Ciclop-ot. Összességében ez egy nagyszerű olcsó DIY 3D szkenner, nagyon hatékony a lézeres háromszögelés 3D szkenneléshez.

Rotációs gépek és asztalok Szkennerek készítéséhez

1. A mobiltelefon DIY 3D szkenner technológiával van felszerelve: fotogrammetria-van egy technológiai jellemző.
2. Ár: Ingyenes önnyomtatás (bár az anyagok körülbelül 30 dollárba kerülnek).
3. Nagyon könnyű lesz ezt a 3D szkennert saját kezűleg létrehozni. Dave Clark, Egy brit gyártó, még az értékesítés megkezdése előtt gondoskodott arról, hogy a modellek megértsék. A pótalkatrészeket más Szkennerek létrehozására használják.

Ez azért van, mert a lézeres háromszögelés helyett fotogrammetrián alapul, és kompatibilis az okostelefonjával! Az eszközök szinkronizálásához letölthet egy 3D nyomtatási fájlt.

A saját kezével 3D-s szkennert készíthet improvizált eszközökből. Csak bíznia kell a DIY 3D alkotóiban. Egy egyszerű eszköz azonnal bekapcsolja az iPhone vagy Android egy 3D-s szkenner csatlakoztatásával ez a játékos. Ezután fejhallgatóval és telefonkamerával több mint 50 fényképet készít az objektumról, amelyet a lemezjátszó forgatásakor beolvasnak.

Miután elkészítette ezeket a képeket, feltöltheti őket egy olyan programba, mint az Autodesk ReCap, hogy a fényképeket teljes értékű 3D fájlokká alakítsa.

Összességében ez egy fantasztikus kreatív projekt és egy nagyszerű DIY 3D szkenner a szűkös költségvetésű emberek számára.

Microsoft Kinect 3D Scanner

Költsége még alacsonyabb - csak 99 dollár (azonban már nem kapható, bár a Kinect V2 továbbra is elérhető az Xbox One-val). A cég szlogenje: "Készítsen 3D szkennert a saját kezével "Kinect" lepje meg barátait.

Bár a Microsoft úgy reagált a keresletre, hogy saját 3D-s szkennelési alkalmazást hozott létre a Kinect szkennerhez, számos harmadik féltől származó lehetőség előnyösebb lehet. Ezek a következők:

• Az Occupital által gyártott Skanect, amely szerkezetérzékelőt is értékesít.
• ReconstructMe. Ez egy sor eszközt, amely lehetővé teszi, hogy végre 3D-s szkennelés kevesebb, mint 100 $.

Az eredmények nem fantasztikusak, de ezen az áron meglehetősen elfogadhatóak. Bebizonyosodott, hogy minőségi szempontból alacsonyabb a protogrammetria hagyományos változatainál, különösen apró részletekben, például olyan kis modelleken, mint a cápafogak. Ennek ellenére a kezdő 3D szkennerek számára ez egy fantasztikus belépő szintű termék, főleg, hogy lehet, hogy már van ilyen az Xbox 360-hoz.

Szkenner létrehozása előtt

Sok kamera van, amit használhatsz. Természetesen ahhoz, hogy tudja, hogyan készítsen 3D-s szkennert egy telefonról a saját kezével, ki kell számolnia, hogy mire lesz szüksége ehhez. Ha a PI Scan használatát tervezi a kamerák vezérléséhez, akkor a Canon PowerShot ELPH 160 készüléket kell használnia. De ha más beállítást használ, akkor itt van néhány általános ajánlások a választáshoz kamerák:

1. Hány megapixelre van szüksége? Mérje meg a beolvasni kívánt elemeket. Cél a legnagyobb átlagos méretre (ne válasszon a legnagyobb outliers). Például a legtöbb tankönyv 22,86 67,94 cm méretű. Most szaporodj ez a méret a rögzíteni kívánt PPI-n (pixel per centiméter) . A 300 biztonságos minimum, bár nem tévedhet el, ha többet megragad. Tehát a példánkban - 9 600 = 2700. 11 × 300 = 3300. Szükségünk van egy kép legalább 2700 db 3300 = 8,910,000 pixel, vagy körülbelül 9 megapixel.
2. Milyen ellenőrzésre van szüksége? Ha csak egy könyvet szkennel, vagy egy elemet csak az információs tartalma miatt szkennel (szemben a tényleges megjelenés megragadásával), akkor nincs szüksége nagyon jó felvételekre. Ha a világítás vagy a kamera beállításai felvételről felvételre változnak, akkor is kiváló minőségű eredményt kap.
3. Zársebesség-fehéregyensúly ISO rekesz.
4. Vaku be / ki. Bármilyen egyedi képfeldolgozás (élezés, színjavítás,. stb..).
5. Fókusz (ideális esetben a fókusz zárolásának képessége).
6. Hatáskompenzáció.
7. Kép Nagyítása-A Legtöbb Tükörreflexes fényképezőgépek engedélyezze ezt a fajta vezérlést; kompakt fényképezőgépekhez csak a CHDK-t támogató Canon Powershot kamerák használhatók. Ezek lehetővé teszik, hogy ellenőrizzék az összes ezek a paraméterek.

Sok múlik a költségvetésen. A szkennereket ugyanolyan áron értékesítik, mint a kamerákat. Ha mindent meg akarsz csinálni, akkor a költségvetés korlátozott. Vegye figyelembe az optika és a pótalkatrészek piacának rendelkezésre álló szegmensét.

• A háromdimenziós lézerszkenner létrehozásakor felmerült első nehézség egy forgó platform megtalálása. Ugyanakkor csak a MatLab segítségével kell kezelni. Ahelyett, hogy sok pénzt vagy időt költene, vásárolhat egy 28BYJ-48-5V léptetőmotort egy ULN2003 meghajtó tesztmodul táblával.
• Ezután ragassza fel a platformot a léptetőmotor tengelyére, majd helyezze a tartó belsejében lévő horonyba. A platformnak ugyanazon a szinten kell lennie "márvány", , de ne feledje, hogy minél olcsóbb, annál inkompatibilisebbek az átmérők, ami miatt a dolgok nem is egyenletesek.
• Ha rendelkezik olyan módszerrel a pontos forgatás eléréséhez, amelyet a Mat Lab-ban lehet vezérelni, állítsa be a kamerát Bármilyen távolságra és magasságban, valamint a lézervonalat a kamera bal vagy jobb oldalán és a lemezjátszótól. A lézer szögének optimálisnak kell lennie ahhoz, hogy lefedje a lemezjátszó nagy részét, de semmi sem lehet pontos, a modell skálájának különbségét a kódban kezeljük.
• A legtöbb fontos rész a megfelelő működés érdekében a fényképezőgép kalibrálása. Egy sor eszközt a számítógépes látás MatLab, akkor kap a pontos fókusztávolság és optikai központ a kamera pontossággal 0,14 Pixel.

Ne feledje, hogy a kamera felbontásának megváltoztatása megváltoztatja a kalibrációs folyamat értékeit. A keresett fő értékek a pixelegységekben mért fókusztávolság, valamint a képsík optikai középpontjának pixelkoordinátái.

A legtöbb olcsó kompakt fényképezőgép nem rendelkezik szoftver interfésszel. Csak kézi vagy mechanikus indítással vezérelhetők. De egy önkéntes csapat kifejlesztett egy szoftvert, amely lehetővé teszi a Canon kompakt fényképezőgépek távoli vezérlését és konfigurálását. Ezt a szoftvert CHDK-nak hívják.

• A CHDK-t egy SD-kártyára töltik be, amelyet ezután behelyeznek a kamerába.
• Amikor a kamera elindul, a CHDK automatikusan elindul.
• Mivel a CHDK soha nem módosítja véglegesen a kamerát, a fényképezőgép normál működéséhez mindig eltávolíthatja a speciális CHDK SD-kártyát.

A CHDK fontos előfeltétele az alább felsorolt szoftvervezérlőknek. A vezérlők PC-n vagy Raspberry Pi-n dolgoznak, és USB-n keresztül lépnek kapcsolatba a kamerákon futó CHDK szoftverrel. Más típusú olcsó kamerák használata esetén az egyetlen vezérlési lehetőség valamilyen mechanikus vagy kézi indítás a telepítőkön keresztül, a fentiek szerint.