3D skener z lastnimi rokami: podrobnosti in tehnologija. Doma izdelan 3d skener

Če želite izdelati 3D skener z lastnimi rokami, najprej poiščite spletno kamero. Če ga imate, bo celoten projekt stal 40-50 dolarjev. Namizno 3D skeniranje je v zadnjih letih naredilo velik napredek, vendar ima še vedno velike omejitve. Strojna oprema tehnike temelji na določeni količini in ločljivosti skeniranja. Dobre rezultate lahko dosežete le, če vaš predmet izpolnjuje zahteve in ločljivost.

Načelo delovanja prostorskega zvoka

Fotogrametrija uporablja niz običajnih dvodimenzionalnih fotografij, posnetih z vseh strani okoli predmeta. Če je točka na predmetu vidna na vsaj treh slikah, lahko njeno lokacijo trianguliramo in izmerimo v treh dimenzijah. Z zaznavanjem in izračunavanjem položaja tisočih ali celo milijonov točk lahko programska oprema izdela izredno natančno reprodukcijo.

Za razliko od strojnega optičnega bralnika pri tem postopku ni omejitev glede velikosti ali ločljivosti. Če lahko predmet fotografirate, ga lahko tudi skenirate:

• Omejitveni dejavnik pri fotogrametriji je kakovost fotografije in s tem spretnost fotografa.
• Fotografije morajo biti jasno vidne in ostro izostrene.
• Prav tako morajo biti nameščeni okoli predmeta, tako da so pokriti vsi njegovi deli.

Brez 3D skenerja lahko naredite le tridimenzionalne slike velikih predmetov. Majhnih predmetov ni mogoče skenirati. Če želite izvedeti več ugotovite to, Razumemo koncept fotogrametrije.

Kaj je fotogrametrija in kako vpliva na predstavitev predmetov?

Fotogrametrija je znanost o meritvah na fotografijah, zlasti za rekonstrukcijo natančnega položaja točk na površini. Uporablja se lahko tudi za rekonstrukcijo trajektorij označenih referenčnih točk na katerem koli premikajočem se objektu, njegovih sestavnih delih in v neposredni bližini okolja.

Na kratko, omogoča vam ustvarjanje tridimenzionalne mreže iz več fotografij s primerjavo podobnosti med slikami in triangulacijo v treh dimenzijah.

Fotogrametrija obstaja že nekaj časa, vendar so stvari začele delovati šele, ko se je Autodesk vključil s svojim beta programom Memento. Memento je bil preimenovan v ReMake, ko je zapustil fazo beta. Sliši se kot čarovnija, kajne?? To ni čarovnija, ampak resničnost. Vsakdo lahko zdaj izvaja 3D skeniranje, ne da bi zapravil več sto evrov za skener. Tudi za pravilno delovanje odprtokodnih 3D skenerjev je potrebno precej znanja. S fotogrametrijo lahko vsakdo dobi, kar želi.

Gramofon je druga stopnja ustvarjanja skenerja

Za lastnoročno izdelavo 3D skenerja potrebujete le pametni telefon, priložene slušalke in gramofon. Deluje takole: zavrtite ročico in pri vsakem popolnem obratu vrtljive mize se kamera telefona 50-krat sproži z glasnostjo vaših slušalk.

Preprosto! Fotografije prenesite v računalnik, nato pa s programom Autodesk ReMake ustvarite čudeže. Presenetljivo ni dober le pri ustvarjanju mreže, temveč ponuja tudi orodja za prilagajanje mreže, popravljanje lukenj, poravnavanje, pripravo za 3D tiskanje ali kot 3D vir za igre ali vizualizacije!

Glede na to, da je Apple odstranil priključek za slušalke za iPhone 7 in višje, bo uporabljena posodobljena različica oblikovanja optičnega bralnika. Na podlagi načela sprožilca za fotoaparat Bluetooth. S tem se nadomesti potreba po vtičnici za slušalke.

• Za visokokakovostno fotogrametrično skeniranje so potrebne visokokakovostne fotografije predmeta z vseh strani.
• Majhne predmete najlažje skeniramo tako, da jih med fotografiranjem obračamo.
• Skener uporablja koračni motor, ki ga upravlja plošča Arduino.
• Koračni mehanizem zavrti predmet za določeno količino, nato pa se infrardeča dioda LED ugasne v prekleto zapletenem nizu bliskov, ki posnema brezžični daljinski upravljalnik fotoaparata.

Zaslon LCD z nizom gumbov omogoča uporabniku nadzor nad Arduinom. Uporabnik lahko s tipkami izbere število posnetkov, ki jih je treba posneti v enem obratu. Doma izdelan visokokakovostni 3D skener lahko deluje v samodejnem načinu, ko posname sliko, pospeši koračni motor in to ponavlja, dokler ne opravi celotnega obrata.

Na voljo je tudi ročni način, v katerem Vsak pritisk na gumb posname sliko, premakne koračni krmilnik in počaka. To je uporabno za skeniranje podrobnosti. 3D skener se osredotoča na okvir, ki uokvirja sliko.

Dodatna programska oprema

Ko fotogrametrična programska oprema zazna element na fotografiji, poskuša najti ta element na drugih slikah in zabeleži lokacijo na vseh slikah, ki se pojavijo.

1. Če je predmet del vrtečega se predmeta, dobimo dobre podatke.
2. Če je zaznani element v ozadju in se med skeniranjem preostalega objekta ne premika, lahko povzroči motnjo v prostorsko-časovnem kontinuumu, vsaj kar se tiče vašega programska oprema.

Obstajata dve rešitvi:

• Prvi je premikanje fotoaparata okoli subjekta, tako da je ozadje sinhronizirano z gibanjem. To je dobro za velike predmete, vendar je postopek veliko težje avtomatizirati.
• Enostavnejša rešitev je, da ozadje ostane brez funkcij. To je lažje narediti za majhne predmete. Če dodate pravo osvetlitev, ste na dobri poti do brezobličnih ozadij.

Drug nasvet je, da slike presvetlite za stopinjo ali dve. S tem zajamete več podrobnosti v senci predmeta, hkrati pa ločite ozadje, tako da vsi preostali predmeti v ozadju izginejo v bleščeče beli barvi.

• "Arduino". Ima nožice, ki jih zaslon LCD ne pokriva, zato ga je mogoče enostavno priključiti.
• SainSmart 1602 LCD Shield, ki ima zaslon in nekaj gumbov za upravljanje optičnega bralnika.
• Gonilnik koračnega motorja (Easy Driver).

Koračni motor NEMA 17 vrti predmet, ki se skenira. Z velikim koračnim motorjem (z ustreznim gonilnikom in napajanjem) bi lahko ta domači visokokakovostni 3D skener povečal obseg skeniranja. 950 nm IR LED sproži kamero. Nekateri temeljijo na tem načelu priljubljeni modeli ročni 3D skenerji. Postopek gradnje lahko ponovite z lastnimi rokami. Ponujamo več možnosti, med katerimi lahko izbirate.

Spinscan Tonyja Boozerja: hrbtenica vseh skenerjev

Leta 2011 je Tony Boozer, genij 3D tiskanja, izdal napravo Spinscan. To je doma izdelan odprtokodni 3D skener, ki temelji na laserju in digitalni kameri. Podjetje MakerBot je pozneje uporabilo zamisli podjetja Spinscan in ustvarilo zaprtokodni skener Digitizer.

FabScan

FabScan se je začel kot diplomski projekt, nato pa ga je sprejela majhna skupnost, ki si še naprej prizadeva izboljšati njegove zmogljivosti. FabScan deluje kot številni drugi laserski skenerji, vendar mu pri tem pomaga vgrajeno ohišje, ki pomaga poravnati ravni svetlobe in preprečuje popačenje pri skeniranju.

VirtuCube

Alternativna metoda za laserske skenerje je skener s strukturirano svetlobo. VirtuCube je mogoče z uporabo pikoprojektorja namesto laserja preprosto ustvariti z več natisnjenimi deli in osnovno elektroniko. Celoten sistem je lahko nameščen v kartonski škatli, tako da drugi viri svetlobe ne povzročajo napak pri tiskanju.

Objavljena sta bila že dva zanimiva nova odprtokodna laserska skenerja: BQ Cyclop in Murobo Atlas.

BQ - sistem laserskega skeniranja

Špansko podjetje BQ, ki se ukvarja s potrošniško elektroniko, je na sejmu CES predstavilo 3D skener Cyclop. Ciklop uporablja dva laserska linijska nivoja, standardno spletno kamero USB in krmilnik Arduino po meri podjetja BQ. Družba BQ je napisala lastno aplikacijo za skeniranje, imenovano Horus. Medtem ko poročila kažejo, da Cyclop še ni na voljo, BQ pravi, da bo na voljo še letos.

"Atlas" - razvita zasnova, ki jo je treba izpopolniti

3D skener z opisom načela delovanja iz Muroba trenutno išče sredstva na Kickstarterju. Podobno kot Spinscan, Digitizer in Cyclop tudi Atlas uporablja laserske linearne module in spletno kamero za skeniranje predmeta na vrtljivi platformi. Atlas nadomešča Arduino Raspberry Pi za vključitev nadzora in zajemanja v napravo. Ustvarjalec Atlasa obljublja, da bo tako kot Ciklop odprtokodni projekt. Kompleti za 129 dolarjev so razprodani, nekaj pa jih je še na voljo za 149 in 209 dolarjev.

Leta 2019 namerava podjetje izdati 3D skener za pametne telefone, ki ne bo prikazoval le vidnosti ozadja, temveč bo pri zajemanju slike tudi konstruiral ostrino. Ameriške novosti DIY so osupljive. Če ne veste, kako izdelati 3D skener, uporabite nedokončano različico "Atlas". Funkcionalnost je dovolj jasna, razvijalci pa morajo le še posodobiti napravo in jo opremiti s funkcijami, ki jih želite videti kot rezultat.

CowTech Ciclop: nov model večnamenske naprave

Cena doseže 160 dolarjev (odvisno od tega, ali tiskate 3D ali ne). Podjetje ima sedež v ZDA. Ločljivost končnih slik je do 0,5 mm. Največji obseg skeniranja: 200 × 200 × 205 mm. BQ je osnova za komplet 3D skenerja za 3D tiskalnik. Model lahko izboljšate in z lastnimi rokami ustvarite štiridimenzionalne slike.

Družba CowTech Engineering je sredstva, ki jih je vodila družba BQ, uporabila za dodelitev edinstvene vrednosti posodobljenemu modelu. Značilnosti so se pojavile:

• pregled okolje,
• zajemanje ozadja,
• obrnjen zaslon objektiva.

Podjetje Cowtech, ki je zvesto odprtokodnemu gibanju, je začelo kampanjo na Kickstarterju, da bi zbralo denar za zagon proizvodne različice izvirnika - Ciclop CowTech. Ekipa si je zastavila visok cilj zbrati 10.000 dolarjev, vendar je bila presenečena in navdušena, ko je skupnost zbrala 183.000 dolarjev. The CowTech Ciclop DIY komplet za 3D kamero in telefonski skener appeared first on.

Kakšna je razlika med različicama CowTech in BQ DIY?

CowTech Ciclop še vedno uporablja programsko opremo Horus 3D, saj je fantastična trgovina za 3D skeniranje predmetov. Razlike pa so v nekoliko drugačni zasnovi, ki jo je ekipa razvila v nekaj dneh, tako da je dele mogoče natisniti na katerem koli 3D tiskalniku FDM.

Z enakimi polizdelki lahko tudi sami oblikujete naprave. Njihovi 3D skenerji in tiskalniki imajo le majhno prostornino za izdelavo, zato je CowTech razvil dele, ki jih je mogoče natisniti na katerem koli tiskalniku s prostornino za izdelavo 115 × 110 × 65 mm, ki jo imajo skoraj vsi 3D tiskalniki.

Ciclop podjetja CowTech:

• Tukaj so nastavljivi laserski nosilci.
• CowTech DIY uporablja lasersko izrezan akril.

BQ Ciclop:

• Modeli uporabljajo navojne palice.
• Brez laserskega rezanja akrila.

S tem ni nič narobe in skenerja sta si še vedno precej podobna, vendar je družba CowTech želela le izboljšati obstoječo zasnovo, ne pa je preoblikovati. CowTech na svoji spletni strani prodaja Ciclop, pripravljen za optični bralnik, za 159 dolarjev. Na splošno je odličen poceni DIY 3D skener, zelo učinkovit za lasersko triangulacijsko 3D skeniranje.

Vrtljivi stroji in mize za izdelavo optičnih bralnikov

1. Mobilni telefon, opremljen s tehnologijo 3D skenerja DIY: fotogrametrija - tehnološka posebnost.
2. Cena: brezplačno tiskanje (čeprav bodo materiali stali približno 30 dolarjev).
3. Ta 3D skener z lastnimi rokami bo precej enostavno ustvariti. Dave Clarke, britanski proizvajalec, je poskrbel, da lahko modeli uredijo. Deli bodo namenjeni za izdelavo drugih skenerjev.

Zato, ker temelji na fotogrametriji in ne na laserski triangulaciji ter je združljiv s pametnim telefonom! Prenesete lahko datoteko za 3D tiskanje in sinhronizirate svoje naprave.

3D skener lahko izdelate sami iz orodij, ki jih imate pri roki. Preprosto morate zaupati ustvarjalcem programa DIY 3D. Preprosta naprava vaš iPhone ali Android takoj spremeni v 3D skener, tako da ga povežete s tem predvajalnikom. Nato s slušalkami in fotoaparatom telefona posnemite več kot 50 fotografij predmeta, ki ga želite skenirati, ko se vrti na gramofonu.

Ko posnamete te slike, jih lahko naložite v program, kot je Autodesk ReCap, da jih spremenite v popolno 3D datoteko.

Vse skupaj je fantastičen ustvarjalni projekt in odličen DIY 3D skener za ljudi z omejenim proračunom.

Microsoftov 3D skener Kinect

Njegova cena je še nižja, le 99 USD (vendar ni več v prodaji, čeprav je Kinect V2 še vedno na voljo v konzoli Xbox One). Slogan podjetja: "Izdelajte svoj 3D skener iz "Kinect" in presenetite svoje prijatelje.

Čeprav se je Microsoft odzval na povpraševanje in ustvaril lastno aplikacijo 3D Scan za skener Kinect, obstajajo številne možnosti tretjih oseb, ki so morda primernejše. Ti vključujejo:

• Skanect, ki ga je izdelalo podjetje Occupital, ki prodaja tudi senzor strukture.
• ReconstructMe. Zagotavlja niz orodij, ki omogočajo 3D skeniranje za manj kot 100 dolarjev.

Rezultati niso fantastični, vendar so za to ceno povsem sprejemljivi. Izkazalo se je, da je po kakovosti slabša od tradicionalnih možnosti protogrametrije, zlasti pri majhnih podrobnostih, kot so majhni modeli, na primer zobje morskih psov. Kljub temu je za 3D skener za začetnike to fantastičen vstopni izdelek, še posebej, ker ga morda že imate za Xbox 360.

Preden sestavite optični bralnik

Uporabite lahko več fotoaparatov. Seveda morate izračunati, kaj boste potrebovali, če želite sami izdelati 3D skener iz telefona. Če nameravate uporabljati Pi Scan za nadzor fotoaparata, morate uporabiti fotoaparat Canon PowerShot ELPH 160. Če pa uporabljate druge nastavitve, je tukaj nekaj najpogostejših Izbira prave velikosti fotoaparati:

1. Koliko megapikslov potrebujete? Izmerite predmete, ki jih nameravate skenirati. Prizadevajte si za največjo povprečno velikost (ne izbirajte največji emisije). Večina učbenikov je na primer velika 22,86 × 27,94 cm. Zdaj pomnožite ta velikost na PPI (piksel na centimeter), ki ga nameravate zajeti. 300 je varen minimum, čeprav ne morete zgrešiti, če posnamete več. Torej v našem primeru - 9 × 300 = 2700. 11 × 300 = 3300. Potrebujemo sliko najmanj 2700 × 3300 = 8.910.000 slikovnih pik ali približno 9 megapikslov.
2. Kakšno vrsto nadzora potrebujete? Če skenirate samo eno knjigo ali če skenirate predmet samo zaradi njegove informacijske vsebine (in ne poskušate zajeti njegovega dejanskega videza), ne potrebujete zelo dobrih slik. Če se osvetlitev ali nastavitve fotoaparata spreminjajo od posnetka do posnetka, lahko še vedno dobite kakovostne rezultate.
3. Hitrost zaklopa - ravnovesje beline zaslonka ISO.
4. Vklop/izklop bliskavice. poljubna obdelava slik po meri (ostrenje, izboljšanje barv itd.). д.).
5. Ostrenje (najbolje z možnostjo zaklepanja ostrenja).
6. Izravnava osvetlitve.
7. Povečava slike - najbolj DSLR-ji omogočajo vse te vrste nadzora; pri kompaktnih fotoaparatih lahko samo fotoaparati Canon Powershot, ki podpirajo CHDK. Omogočajo vam nadzor nad vsem te nastavitve.

Veliko je odvisno od proračuna. Skenerji se prodajajo po enaki ceni kot fotoaparati. Če želite to narediti sami in imate omejen proračun. Oglejte si razpoložljivo optiko in tržni segment rezervnih delov.

• Prvi izziv pri izdelavi 3D laserskega skenerja je najti vrtljivo platformo. Krmiliti ga morate le z MatLabom. Namesto da bi porabili veliko denarja ali časa, lahko kupite koračni motor 28BYJ-48-5V s ploščo testnega modula ULN2003.
• Nato platformo prilepite na gred koračnega motorja in jo namestite v režo v držalu. Ploščad mora biti poravnana z "marmor", vendar imejte v mislih, da je cenejši, več je nezdružljivih premerov, zaradi katerih stvari ne morejo biti niti.
• Če imate metodo za natančno vrtenje, ki jo lahko nadzorujete v laboratoriju Mat Lab, nastavite kamero na poljubno razdaljo in višino ter lasersko črto levo ali desno od kamere in od vrtljivega stola. Kot laserja bi moral biti optimalen, da bi pokrival večji del vrtljive mize, vendar ne bi smel biti natančen, v kodi bomo upoštevali razliko v merilu modela.
• Najbolj pomemben del za pravilno delovanje, je umerjanje fotoaparata. Z orodjem za računalniški vid programa MatLab lahko natančno določite goriščno razdaljo in optično središče kamere z natančnostjo 0,14 piksla.

Upoštevajte, da bo sprememba ločljivosti fotoaparata spremenila vrednosti v postopku umerjanja. Osnovni vrednosti, ki ju iščemo, sta goriščna razdalja, merjena v enotah pikslov, in pikselske koordinate optičnega središča slikovne ravnine.

Večina poceni kompaktnih fotoaparatov nima programskega vmesnika. Upravljajo se lahko samo z ročnim ali mehanskim sprožanjem. Ekipa prostovoljcev je razvila programsko opremo, ki omogoča daljinsko upravljanje in konfiguriranje kompaktnih fotoaparatov Canon. Ta programska oprema se imenuje CHDK.

• CHDK se naloži na kartico SD, ki jo nato vstavite v fotoaparat.
• Ko se fotoaparat zažene, se CHDK zažene samodejno.
• Ker CHDK na kameri nikoli ne naredi trajnih sprememb, lahko vedno preprosto odstranite posebno kartico CHDK SD in kamera bo delovala pravilno.

CHDK je pomemben predpogoj za spodaj navedene programske krmilnike. Krmilniki so nameščeni na osebnem računalniku ali Raspberry Pi in komunicirajo s programsko opremo CHDK, ki je nameščena na kamerah, prek vmesnika USB. Pri drugih vrstah poceni kamer je edina možnost nadzora mehanski ali ročni zagon s strani monterjev, kot je prikazano zgoraj.