Ja vēlaties izveidot savu 3D skeneri, pirmais solis ir atrast tīmekļa kameru. Ja jums tas ir, visa projekta izmaksas maksās 40-50 dolārus. Darbvirsmas 3D skenēšana pēdējos gados ir guvusi lielus panākumus, taču tai joprojām ir būtiski ierobežojumi. Tehnikas aparatūra ir veidota, pamatojoties uz noteiktu skenēšanas apjomu un izšķirtspēju. Labus rezultātus var iegūt tikai tad, ja objekts atbilst uzņemšanas prasībām un izšķirtspējai.
Kā darbojas 3D fotografēšana
Fotogrammetrijā tiek izmantota parasto 2D fotogrāfiju kopa, kas uzņemta no visiem virzieniem ap objektu. Ja punktu uz objekta var redzēt vismaz trīs attēlos, tā atrašanās vietu var triangulēt un izmērīt trīs dimensijās. Nosakot un aprēķinot tūkstošiem vai pat miljonu punktu atrašanās vietu, programmatūra var izveidot ārkārtīgi precīzu reprodukciju.
Atšķirībā no aparatūras skenera šim procesam nav lieluma vai izšķirtspējas ierobežojumu. Ja varat nofotografēt objektu, varat to skenēt:
- Ierobežojošais faktorsfotogrammetrija ir fotogrāfiju kvalitāte un līdz ar to arī fotogrāfa prasme.
- Fotoattēliem jābūt skaidri redzamiem un skaidri fokusētiem.
- Tās arī jānovieto ap objektu tā, lai katra to daļa būtu nosegta.
Bez 3D skenera varat izveidot tikai lielu objektu 3D attēlu. Nevar skenēt mazus priekšmetus. Lai to izprastu sīkāk, mēs analizēsim fotogrammetrijas jēdzienu.
Kas ir fotogrammetrija un kā tā ietekmē objektu attēlošanu?
Fotogrammetrija ir zinātne par mērījumu veikšanu no fotogrāfijām, jo īpaši, lai rekonstruētu precīzu virsmas punktu atrašanās vietu. To var arī izmantot, lai rekonstruētu norādīto enkura punktu kustības ceļus uz jebkura kustīga objekta, tā komponentiem un tiešā vides tuvumā.
Īsi sakot, tas sniedz iespēju izveidot 3D režģi no vairākiem fotoattēliem, salīdzinot attēlu līdzības un triangulējot tos 3D telpā.
Fotogrammetrija pastāv jau kādu laiku, taču tikai tad, kad Autodesk iesaistījās savā Memento beta programmā, lietas sāka darboties. Memento tika pārdēvēts par ReMake, kad tas atstāja beta fāzi. Izklausās pēc maģijas, vai ne? Nu, tā nav maģija, tā ir realitāte. Tagad ikviens var veikt 3D skenēšanu, netērējot simtiem par skeneri. Pat pieejamu atvērtā koda 3D skeneriem ir nepieciešams diezgan daudz zināšanu, lai tie darbotos pareizi. NOikviens var iegūt to, ko vēlas, izmantojot fotogrammetriju.
Skaņas atskaņotājs - skenera izveides otrais posms
Viss, kas jums nepieciešams, lai izveidotu savu 3D skeneri, ir viedtālrunis, iekļautas austiņas un atskaņotājs. Tas darbojas šādi: jūs pagriežat kloķi, un katrā pilnā diska pagrieziena reizē tālruņa kameru aktivizē austiņu skaļums 50 reizes.
Vienkārši! Pārsūtiet fotoattēlus uz datoru un pēc tam izmantojiet Autodesk ReMake, lai darītu brīnumus. Tas ir pārsteidzošs, taču tas ne tikai labi savieno tīklu, bet arī nodrošina rīkus, lai pielāgotu tīklu, salabotu caurumus, izlīdzinātu, sagatavotos 3D drukāšanai vai kalpotu kā sistēmas forma kā 3D resurss spēlēm vai renderēšanai!
Tā kā Apple ir noņēmis austiņu ligzdu iPhone 7 un jaunākām versijām, tiks izmantota atjaunināta skenera izveides versija. Tas ir balstīts uz Bluetooth kameras sprūda darbības principu. Tas aizstās nepieciešamību pēc austiņu ligzdas.
- Lai veiktu augstas kvalitātes fotogrammetrisko skenēšanu, ir nepieciešamas augstas kvalitātes objekta fotogrāfijas no visiem leņķiem.
- Vienkāršākā pieeja mazu lietu skenēšanai ir pagriezt objektu fotografēšanas laikā.
- Lai to izdarītu, skeneris izmanto pakāpju motoru, ko kontrolē Arduino plate.
- Stepers pagriež objektu par noteiktu daudzumu, un pēc tam infrasarkanais gaismas diode nodziest satriecoši viltīgā zibspuldzes sērijā, kas atdarina kameras bezvadu tālvadības pulti.
LCD displejs ar pogu komplektuļauj lietotājam kontrolēt Arduino. Izmantojot pogas, lietotājs var izvēlēties uzņemamo kadru skaitu vienā apgriezienā. Augstas kvalitātes DIY 3D skeneris var darboties automātiskajā režīmā, kur tas uzņem attēlu, virza pakāpju motoru un atkārto to, līdz tas pabeidz pilnu apgriezienu.
Ir arī manuālais režīms, kurā katra pogas nospiešana uzņem attēlu, pārvieto skriešanas ripu un gaida. Tas ir noderīgi, lai skenētu detaļas. 3D skeneris fokusējas uz rāmi, kas veido attēlu.
Papildu programmatūra
Kad fotogrammetrijas programmatūra fotoattēlā nosaka kādu funkciju, tā mēģina atrast šo līdzekli citos attēlos un ieraksta atrašanās vietu visos parādītajos attēlos.
- Ja objekts ir daļa no rotējoša objekta, mēs iegūstam labus datus.
- Ja noteiktais līdzeklis atrodas fonā un nepārvietojas, kamēr pārējais objekts tiek skenēts, tas var izjaukt telpas-laika kontinuumu, vismaz attiecībā uz jūsu programmatūru.
Ir divi risinājumi:
- Viens no tiem pārvieto kameru ap objektu, lai fons būtu sinhronizēts ar kustību. Tas ir piemērots lieliem objektiem, taču ir daudz grūtāk automatizēt procesu.
- Vienkāršāks risinājums ir atstāt fonu neskartu. To ir vieglāk izdarīt maziem objektiem. Pievienojiet tam tiesībasapgaismojums, un jūs esat ceļā uz neparastu fonu.
Vēl viens padoms ir pāreksponēt attēlus ar vienu vai divām pieturām. Tas ļauj tvert vairāk detaļu objekta ēnā, vienlaikus atdalot fonu, lai visi atlikušie fona objekti izzustu izcili b altā krāsā.
- "Arduino". Tam ir tapas, kuras nesedz LCD ekrāns, tāpēc to ir viegli savienot.
- SainSmart 1602 LCD ekrāns ar displeju un dažām pogām skenera vadīšanai.
- Steppermotora draiveris (Easy Driver).
NEMA 17 pakāpju motors pagriezīs skenēto objektu. Ar lielu pakāpju motoru (ar atbilstošu draiveri un barošanas avotu) šis augstas kvalitātes DIY 3D skeneris var palielināt skenēšanas apjomu. 950 nm IR gaismas diode iedarbina kameru. Daži populāri rokas 3D skeneru modeļi ir balstīti uz šo principu. Jūs varat atkārtot būvniecības procesu ar savām rokām. Mēs piedāvājam vairākas izvēles iespējas.
Spinscan by Tony Buzer: visu skeneru pamats
2011. gadā 3D drukāšanas ģēnijs Tonijs Buzers izlaida programmu Spinscan. Šis ir atvērtā koda paštaisīts 3D skeneris, kura pamatā ir lāzers un digitālā kamera. Vēlāk MakerBot izmantoja idejas no Spinscan, lai izveidotu slēgtā avota digitalizētāja skeneri.
FabScan
FabScan sākās kā izlaiduma projekts, un kopš tā laika to ir pieņēmusi maza kopiena, kas turpina strādāt pie tā funkciju uzlabošanas. FabScan darbojas tāpat kā daudzi citi lāzerskeneri, taču to veicina iebūvētais korpuss, kas palīdz izlīdzināt gaismas līmeni, novēršot izkropļojumus skenēšanas laikā.
VirtuCube
Alternatīva lāzerskeneru metode ir strukturētais gaismas skeneris. Izmantojot piko projektoru lāzera vietā, VirtuCube var viegli izveidot ar dažām drukātām detaļām un pamata elektroniku. Visu šo sistēmu var ievietot kartona kastē, lai citi gaismas avoti neizraisītu drukas kļūdas.
Jau ir izlaisti divi aizraujoši jauni atvērtā pirmkoda lāzerskeneri: The BQ Cyclop un Murobo Atlas.
BQ - lāzerskenēšanas sistēma
Spānijas plaša patēriņa elektronikas uzņēmums BQ CES izstādē paziņoja par Cyclop 3D skeneri. Cyclop izmanto divus lāzera līniju līmeņus, standarta USB tīmekļa kameru un BQ pielāgoto Arduino kontrolieri. BQ ir uzrakstījis pats savu skenēšanas lietojumprogrammu ar nosaukumu Horus. Lai gan ziņojumi liecina, ka Cyclop vēl nav pieejams, BQ saka, ka tas būs vēlāk šogad.
"Atlas" ir izstrādāts projekts, kuram nepieciešami uzlabojumi
Murobo 3D skeneris pašlaik meklē līdzekļus vietnē Kickstarter. Tāpat kā Spinscan, Digitalizer un Cyclop, Atlas izmanto lāzera līniju moduļus un tīmekļa kameru, lai skenētu objektu uz rotējošas platformas. Atlas aizstāj Arduino Raspberry Pi, lai integrētu vadību un uztveršanu ierīcē. Tāpat kā Cyclop, Atlas veidotājs sola, ka tas būs projektsatvērtais avots. 129 ASV dolāru komplekti ir izpārdoti, bet daži joprojām ir 149 $ un 209 $.
2019. gadā uzņēmuma mērķis ir laist klajā uz viedtālruni balstītu 3D skeneri, kas ne tikai parādīs fona redzamību, bet arī konstruēs fokusu, uzņemot attēlu. Amerikā DIY jaunumi ir pārsteidzoši. Ja nezināt, kā izveidot 3D skeneri, izmantojiet nepabeigto Atlas versiju. Ir diezgan skaidra funkcionalitāte, un izstrādātājiem atliek tikai mirgot ierīci un nodrošināt to funkciju darbību, kuras viņi vēlas redzēt kā rezultātā.
CowTech Ciclop: jauns daudzfunkcionālās iekārtas modelis
Cena palielinās līdz 160 USD (atkarībā no tā, vai drukājat 3D daļas vai nē). Uzņēmums atrodas ASV. Gatavo attēlu izšķirtspēja sasniedz 0,5 mm. Maksimālais skenēšanas apjoms: 200 × 200 × 205 mm. BQ veidoja DIY 3D skenera komplekta pamatu 3D printerim. Ar savām rokām varat modificēt modeļa versiju, lai izveidotu attēlus četrdimensiju telpā.
CowTech Engineering izmantoja BQ vadītos līdzekļus, lai atjauninātajam modelim piešķirtu unikālu vērtību. Jaunas iespējas:
- vides apskats,
- fona tveršana,
- reversā stila objektīva displejs.
Uzticīgi atvērtā pirmkoda kustībai, Cowtech uzsāka Kickstarter kampaņu, lai savāktu naudu oriģinālā Ciclop CowTech ražošanas versijas izlaišanai. Komanda izvirzīja augstu mērķi savākt 10 000 USD, taču tika sagaidīta ar pārsteigumu unprieks, kad kopienai izdevās savākt 183 000 USD. Ir dzimis CowTech Ciclop DIY 3D kameru un tālruņa skenera komplekts.
Kāda ir atšķirība starp CowTech versiju un BQ DIY versiju?
CowTech Ciclop joprojām izmanto Horus 3D programmatūru, jo tas ir fantastisks veikals 3D objektu skenēšanai. Tomēr atšķirības slēpjas nedaudz atšķirīgā dizainā, ko komanda pavadīja vairākas dienas, lai izstrādātu detaļas, lai tās varētu drukāt 3D dimensijā uz jebkura FDM 3D printera.
Tās pašas sagataves var izmantot, lai izstrādātu ierīces ar savām rokām. Uzņēmuma 3D skeneriem un printeriem ir tikai neliels komplektācijas apjoms, tāpēc CowTech ir izstrādājis detaļas, kuras var izdrukāt uz jebkura printera, kura komplektācijas apjoms ir 115×110×65 mm, kas ir atrodams gandrīz visos 3D printeros.
CowTech Ciclop:
- Šeit ir regulējami lāzera turētāji.
- CowTech DIY izmanto lāzergrieztu akrilu.
BQ Ciclop:
- Modeļos tiek izmantoti vītņstieņi.
- Nav lāzera griezta akrila.
Nav liela problēma, un skeneri joprojām izskatās diezgan līdzīgi, taču CowTech plānoja tikai uzlabot esošo dizainu, nevis to reformēt. CowTech savā vietnē pārdod skenēšanai gatavu Ciclop par USD 159. Kopumā tas ir lielisks lēts 3D skeneris, kas ir ļoti efektīvs lāzera triangulācijas 3D skenēšanai.
Rotācijas iekārtas un galdi skeneru izveidei
- Mobilais tālrunisaprīkots ar DIY 3D skenera tehnoloģiju: fotogrammetrija - pieejama tehnoloģiskā funkcija.
- Cena: bezmaksas drukāšana pašam (lai gan materiāli maksās aptuveni 30 USD).
- Šo DIY 3D skeneri būs diezgan viegli izveidot. Britu ražotājs Deivs Klārks jau pirms pārdošanas sākuma parūpējās, lai modeļus varētu izjaukt. Rezerves daļas tiks izmantotas citu skeneru izgatavošanai.
Tas ir tāpēc, ka tas ir balstīts uz fotogrammetriju, nevis lāzera triangulāciju, un ir saderīgs ar jūsu viedtālruni! Varat lejupielādēt 3D drukājamo failu, lai sinhronizētu ierīces.
Ar savām rokām no improvizētiem līdzekļiem var izgatavot 3D skeneri. Jums vienkārši jāuzticas DIY 3D radītājiem. Vienkārša ierīce acumirklī pārvērš jūsu iPhone vai Android par 3D skeneri, pievienojot to šim atskaņotājam. Pēc tam, izmantojot austiņas un tālruņa kameru, tiek uzņemti vairāk nekā 50 objekta fotoattēli, kas tiks skenēti, kad disks griežas.
Kad esat uzņēmis šos attēlus, varat tos ielādēt programmā, piemēram, Autodesk ReCap, lai fotoattēlus pārvērstu pilnā 3D failā.
Kopumā šis ir fantastisks radošs projekts un lielisks DIY 3D skeneris cilvēkiem ar nelielu budžetu.
Microsoft Kinect 3D skeneris
Tas ir vēl zemāks – tikai 99 USD (bet vairs netiek pārdots, lai gan Kinect V2 joprojām ir pieejams Xbox One). Uzņēmuma sauklis ir: Izgatavojiet pats savu 3D skeneri no Kinect un pārsteidziet savus draugus.
Lai gan Microsoft ir atbildējis uz pieprasījumu, izveidojot savu Kinect skenerim paredzēto 3D skenēšanas lietotni, ir vairākas trešo pušu iespējas, kas varētu būt vēlamas. Tie ietver:
- Skanect, ražotājs Occupital, kas pārdod arī tekstūras sensoru.
- ReconstructMe. Tas nodrošina rīku komplektu, kas ļauj veikt 3D skenēšanu par mazāk nekā $100.
Rezultāti nav fantastiski, bet par tādu cenu tas ir diezgan pieņemami. Ir pierādīts, ka tā kvalitāte ir zemāka par tradicionālo protogrammetriju, īpaši smalkās detaļās, piemēram, mazos modeļos, piemēram, haizivs zobiem. Tomēr iesācējiem 3D skeneriem šis ir fantastisks sākuma līmeņa produkts, jo īpaši tāpēc, ka jums, iespējams, jau ir tāds Xbox 360.
Pirms skenera izveides
Varat izmantot daudzas kameras. Protams, lai zinātu, kā ar savām rokām izgatavot 3D skeneri no tālruņa, jums ir jāaprēķina, kas tam nepieciešams. Ja plānojat izmantot Pi Scan, lai kontrolētu kameras, izmantojiet Canon PowerShot ELPH 160. Bet, ja izmantojat kādu citu iestatījumu, šeit ir daži vispārīgi kameras ieteikumi:
- Cik megapikseļu jums ir nepieciešams? Izmēriet vienumus, kurus gatavojaties skenēt. Tiecieties uz lielāko vidējo izmēru (neizvēlieties lielākos novirzes). Piemēram, lielākā daļa mācību grāmatu ir 22,86 × 27,94 cm. Tagad reiziniet šo izmēru ar PPI (pikseļi uz centimetru), kuru plānojat uzņemt. 300-tas ir drošs minimums, lai gan jūs nevarat kļūdīties, ja paķerat vairāk. Tātad mūsu piemērā - 9 × 300=2700. 11 × 300=3300. Mums ir nepieciešams attēls ar vismaz 2700 × 3300=8 910 000 pikseļiem jeb aptuveni 9 megapikseļiem.
- Kāda vadība jums ir nepieciešama? Ja skenējat tikai vienu grāmatu vai skenējat vienumu tikai informatīvā satura dēļ (pretēji mēģinājumiem tvert faktisko izskatu), jums nav nepieciešami īpaši labi kadri. Ja apgaismojums vai kameras iestatījumi mainās atkarībā no kadra, jūs joprojām iegūsit labus rezultātus.
- Aizvara ātrums - b altā balansa ISO apertūra.
- Zibspuldze ieslēgta/izslēgta. Jebkura pielāgota attēlu apstrāde (asināšana, krāsu uzlabošana utt.).
- Fokuss (ideālā gadījumā iespēja bloķēt fokusu).
- Ekspozīcijas kompensācija.
- Palielinājums - lielākā daļa DSLR nodrošina visu šāda veida kontroli; kompaktkamerām, tikai Canon Powershot kamerām, kas atbalsta CHDK. Tie ļauj kontrolēt visus šos parametrus.
Daudz kas ir atkarīgs no budžeta. Skeneri tiek pārdoti par tādu pašu cenu kā kameras. Ja visu gribas darīt pats, tad budžets ir ierobežots. Pievērsiet uzmanību optikas un rezerves daļu tirgus pieejamajam segmentam.
- Pirmās grūtības, ar ko sastapās 3D lāzerskenera izveidē, ir atrast rotējošu platformu. Tajā pašā laikā to nepieciešams kontrolēt tikai ar MatLab palīdzību. Tā vietā, lai tērētu daudz naudas vai laika, jūs varat iegādāties28BYJ-48-5V pakāpju motors ar ULN2003 piedziņas pārbaudes moduļa plati.
- Pēc tam pielīmējiet platformu pie pakāpju motora vārpstas un ievietojiet to rievā turētāja iekšpusē. Platformai jābūt vienā līmenī ar "marmoru", taču ņemiet vērā, ka jo lētāka tā ir, jo nekonsekventāks ir diametrs, kas var padarīt lietas nelīdzenas.
- Ja jums ir metode, kā iegūt precīzu rotāciju, ko var kontrolēt Mat Lab, iestatiet kameru jebkurā attālumā un augstumā, kā arī lāzera līniju pa kreisi vai pa labi no kameras un atskaņotāja. Lāzera leņķim jābūt optimālam, lai nosegtu lielāko daļu atskaņotāja, taču nekam nav jābūt precīzam, mēs risināsim modeļa mēroga atšķirības kodā.
- Pareizai darbībai vissvarīgākā daļa ir kameras kalibrēšana. Izmantojot MatLab datorredzes rīku komplektu, varat iegūt precīzu kameras fokusa attālumu un optisko centru ar precizitāti 0,14 pikseļi.
Ņemiet vērā, ka, mainot kameras izšķirtspēju, tiks mainītas kalibrēšanas procesa vērtības. Galvenās vērtības, ko mēs meklējam, ir fokusa attālums, ko mēra pikseļu vienībās, un attēla plaknes optiskā centra pikseļu koordinātas.
Lielākajai daļai lētu kompaktkameru nav programmatūras interfeisa. Tos var darbināt tikai manuāli vai mehāniski. Taču brīvprātīgo komanda ir izstrādājusi programmatūru, kas ļauj attālināti vadīt un konfigurēt Canon kompaktkameras. Šo programmatūru saucCHDK.
- CHDK tiek lejupielādēts SD kartē, kas pēc tam tiek ievietota kamerā.
- Kad kamera tiek startēta, CHDK tiek startēta automātiski.
- Tā kā CHDK nekad neveic pastāvīgas izmaiņas kamerā, jūs vienmēr varat vienkārši izņemt speciālo CHDK SD karti normālai kameras darbībai.
CHDK ir būtisks priekšnoteikums tālāk norādītajiem programmatūras kontrolleriem. Kontrolieri darbojas datorā vai Raspberry Pi un sazinās ar CHDK programmatūru, kas darbojas kamerās, izmantojot USB. Izmantojot cita veida lētas kameras, vienīgā vadības iespēja ir kāda veida mehāniska vai manuāla palaišana, izmantojot instalēšanas programmas, kā parādīts iepriekš.
