Jeśli chcesz zrobić skaner 3D własnymi rękami, najpierw znajdź kamerę internetową. Jeśli go masz, koszt całego projektu będzie kosztować 40-50 dolarów. W ostatnich latach skanowanie 3D na pulpicie zrobiło świetne skoki, ale wciąż ma wiele ograniczeń. Sprzęt sprzętowy opiera się na pewnej ilości uprawnień do skanowania. Możesz uzyskać dobre wyniki tylko wtedy, gdy obiekt spełnia wymagania i rozdzielczość strzelania.

Zasada strzelania w trybie 3D

Fotogrametria wykorzystuje zestaw zwykle dwuwymiarowych zdjęć wykonanych ze wszystkich stron wokół obiektu. Jeśli punkt na obiekcie można zobaczyć co najmniej na trzech zdjęciach, jego położenie może być triangulowane i mierzone w trzech wymiarach. Identyfikując i obliczając położenie tysięcy lub nawet milionów punktów, oprogramowanie może stworzyć niezwykle dokładne odtwarzanie.


W przeciwieństwie do skanera sprzętowego, proces ten nie ma ograniczeń co do rozmiaru ani uprawnień. Jeśli możesz sfotografować obiekt, możesz go zeskanować:

Czynnikiem ograniczającym fotogrametrię jest jakość zdjęć i, w konsekwencji, umiejętność fotografa.

Zdjęcia powinny być wyraźnie widoczne i wyraźnie ukierunkowane.

Powinny również znajdować się wokół obiektu, aby każda z jego części była zakryta.

Bez skanera 3D będziesz mógł stworzyć trójwymiarowy obraz tylko dużych obiektów. Małe obiekty nie będą skanowane. DoSzczegółowo, aby to zrozumieć, przeanalizujemy pojęcie fotogrametrii.

Czym jest fotogrametria i jak wpływa ona na odbicie obiektów?

Fotogrametria to nauka o uzyskiwaniu pomiarów z fotografii, szczególnie w celu przywrócenia dokładnej pozycji punktów powierzchni. Może być również użyty do przywrócenia trajektorii ruchu zaznaczonych punktów odniesienia na każdym poruszającym się obiekcie, jego komponentach oraz w bliskim sąsiedztwie środowiska.


Krótko mówiąc, umożliwia on stworzenie trójwymiarowej siatki kilku zdjęć, porównując podobieństwa między obrazami i triangulując je w przestrzeni trójwymiarowej. Fotogrametria istnieje od jakiegoś czasu, ale tylko wtedy, gdy Autodesk dołączył do swojego programu beta Memento, wszystko ustabilizowało się. Memento zostało przemianowane na Kam, gdy opuścił fazę beta. Brzmi jak magia, prawda? Cóż, to nie jest cud, to rzeczywistość. Teraz każdy może wykonać skanowanie trójwymiarowe, nie wydając setek na skaner. Nawet dostępne skanery 3D o otwartym kodzie źródłowym wymagają dużo wiedzy, aby zapewnić ich prawidłowe działanie. Dzięki fotogrametrii każdy może uzyskać to, czego chce.

Obrotowe koło - drugi etap tworzenia skanera

Wszystko, czego potrzebujesz do stworzenia skanera 3D własnymi rękami, to smartfon, słuchawki i odtwarzacz. Oto, jak to działa: obracasz uchwyt, a na każdy pełny obrót gramofonu kamera telefoniczna 50 razy wyrówna głośność słuchawek. Po prostu! Przenieś zdjęcia dokomputer, a następnie użyj programu Autodesk ReMake do działania cudów. To niesamowite, ale nie tylko tworzy dobrze siatkę, ale także zapewnia narzędzia do ustawiania siatki, naprawiania dziur, wyrównywania, przygotowywania do druku 3D lub służenia jako forma systemowa jako zasób 3D do gier lub renderowania!
Biorąc pod uwagę, że Apple usunął gniazdo słuchawkowe dla iPhone 7 i nowszych, zostanie użyta zaktualizowana wersja skanera. Podstawą jest zasada wyzwalania kamery Bluetooth. To zastąpi potrzebę gniazda słuchawkowego.

Wysokiej jakości skanowanie fotogrametryczne wymaga wysokiej jakości zdjęć obiektu ze wszystkich stron.

Najłatwiejszym sposobem skanowania małych rzeczy jest obracanie obiektu podczas fotografowania.

W tym celu skaner wykorzystuje silnik krokowy napędzany przez płytkę Arduino.

Stepper przywraca obiekt do ustalonej wartości, a następnie dioda podczerwieni suszy bestię ze skomplikowanymi seriami błysków, symulując bezprzewodowy pilot zdalnego sterowania kamery.

Ekran LCD z zestawem przycisków pozwala użytkownikowi kontrolować Arduino. Za pomocą przycisków użytkownik może wybrać liczbę zdjęć, które należy wykonać na turę. Wykonany własnoręcznie, skaner 3d o wysokiej jakości może pracować w trybie automatycznym, gdzie wykonuje zdjęcie, promuje silnik krokowy i powtarza go, aż do pełnego obrotu. Istnieje również tryb ręczny, w którym każdy przycisk wykonuje migawkę, przesuwa kontroler kroków i czeka. Jest to przydatne do skanowania szczegółów.Skaner 3D skupia się na ramce wokół obrazu.

Dodatkowe oprogramowanie

Gdy oprogramowanie fotogrametryczne wykrywa funkcję na zdjęciu, próbuje znaleźć tę funkcję w innych obrazach i zapisuje lokalizację we wszystkich obrazach, które się pojawiają.

Jeśli obiekt jest częścią obracającego się obiektu, otrzymujemy dobre dane.

Jeśli wykryta funkcja jest w tle i nie porusza się, dopóki druga część obiektu nie zostanie zeskanowana, może to doprowadzić do awarii kontinuum przestrzenno-czasowego, przynajmniej w odniesieniu do oprogramowania.

Istnieją dwa rozwiązania:

Jedną z nich jest przesuwanie kamery wokół obiektu, aby tło było zsynchronizowane z ruchem. Jest to dobre dla dużych obiektów, ale o wiele trudniej jest zautomatyzować ten proces.

Prostszym rozwiązaniem jest opuszczenie tła bez opieki. Ułatwiaj małe przedmioty. Dodaj do tego odpowiednie oświetlenie i już jesteś w drodze do beztwarzowego tła.

Kolejną wskazówką jest przedefiniowanie obrazów przez stop lub przez dwa. Pozwala to uchwycić więcej szczegółów w cieniu obiektu, jednocześnie oddzielając tło, dzięki czemu wszystkie pozostałe obiekty tła znikają w błyszczącym białym kolorze.

Arduino. Ma styki, które nie są zamknięte przez ekran LCD, co ułatwia podłączenie.

Osłona LCD SainSmart 1602 z ekranem i kilkoma przyciskami do sterowania skanerem.

Step Driver Engine (Easy Driver).

Silnik krokowy NEMA 17 obróci skanowany obiekt. Z dużym silnikiem krokowym (zodpowiedni sterownik i źródło zasilania), ten wysokiej jakości skaner 3D z własnymi rękami może zwiększyć skalę skanowania. PODCZERWIENI LED 950 nm uruchamia kamerę. Na tej zasadzie opierają się popularne modele ręcznych skanerów 3D. Z rękami możesz powtórzyć proces budowania. Oferujemy kilka opcji do wyboru.

Spinscan Tony'ego Buzzera: Podstawa wszystkich skanerów

W 2011 roku geniusz druku 3D, Tony Buzzer, wydał Spinscan. Jest to domowy skaner 3D o otwartym kodzie źródłowym oparty na laserze i aparacie cyfrowym. Później użył pomysłów MakerBot z Spinscan do stworzenia skanera z zamkniętym źródłem Digitizer.

FabScan

FabScan rozpoczął jako projekt dyplomowy i od tego czasu został przyjęty przez małą społeczność, która kontynuuje prace nad poprawą swoich możliwości. FabScan działa tak samo, jak wiele innych skanerów laserowych, ale jest zasilany przez wbudowaną obudowę, która pomaga obniżyć poziom oświetlenia, zapobiegając zniekształceniom.

VirtuCube

Alternatywną metodą dla skanerów laserowych jest strukturalny skaner światła. Używając projektora pico zamiast lasera, VirtuCube można łatwo stworzyć za pomocą kilku elementów druku i podstawowej elektroniki. Cały ten system można umieścić w tekturowym pudełku, aby inne źródła światła nie powodowały błędów w druku. Dwa nowe, ekscytujące skanery laserowe o otwartym kodzie źródłowym zostały już wydane: The BQ Cyclop i Murobo Atlas.

BQ - laserowy system skanowania

Hiszpańska firma elektroniki użytkowej BQ ogłasza skaner 3DCyclop w CES. Cyclop wykorzystuje dwa poziomy liniowe na poziomie lasera, wbudowaną kamerę internetową i interfejs kontrolera Arduino USB od BQ. BQ napisał własną aplikację do skanowania o nazwie Horus. Podczas gdy raporty mówią, że Cyclop nie jest jeszcze dostępny, BQ twierdzi, że będzie to jeszcze w tym roku.

Atlas to rozbudowany projekt, który wymaga udoskonalenia

Skaner 3D z opisem zasad pracy z Murobo szuka obecnie funduszy na Kickstarterze. Podobnie jak Spinscan, Digitizer i Cyclop, Atlas używa laserowych modułów liniowych i kamery internetowej do skanowania obiektu na obrotowej platformie. Atlas zastępuje Arduino Raspberry Pi, aby łączyć sterowanie i przechwytywanie w urządzenie. Podobnie jak Cyclop, twórca Atlas zapowiada się jako projekt open source. Zestawy sprzedano za 129 USD, ale niektóre pozostały po cenie 149 USD i 209 USD. W 2019 roku firma zamierza wydać skaner 3D stworzony ze smartfona, który nie tylko będzie odzwierciedlał widoczność tła, ale także skoncentruje się na przechwytywaniu obrazu. W Ameryce uderzają nowości z majsterkowania. Jeśli nie wiesz, jak zrobić skaner 3D, użyj niekompletnej wersji "Atlasu". Istnieje dość wyraźna funkcjonalność, a programiści muszą tylko odczytać urządzenie i zapewnić pracę tych funkcji, które chcą w rezultacie zobaczyć.

CowTech Ciclop: nowy model urządzenia wielofunkcyjnego

Cena dochodzi do 160 USD (w zależności od tego, czy wpisujesz części 3D, czy nie). Firma ma siedzibę w USA. Rozdzielczość gotowych obrazów osiąga 05 mm. Maksymalne skanowanie: 200 x 200 x 205 mm. BQ stanowiło podstawę zestawu 3D skanera do drukarki 3D. IchDłońmi możesz udoskonalić wersję modelu, aby stworzyć obrazy w czterowymiarowej przestrzeni. CowTech Engineering wykorzystała fundusze kierowane przez BQ, podając unikalną wartość zaktualizowanego modelu. Możliwości:

przegląd środowiskowy,

wychwytywanie tła,

wyświetlanie soczewek w odwróconym stylu.

Lojalny ruch open source, Cowtech, rozpoczął kampanię Kickstarter, aby zebrać pieniądze na uruchomienie oryginalnej wersji - Ciclop CowTech. Zespół postawił sobie wysoki cel - zebrać 10 000 $, ale został powitany z zaskoczeniem i entuzjazmem, kiedy społeczność była w stanie zebrać 183 000 $. Zestaw skanera 3D z aparatu i telefonu CowTech Ciclop DIY ożywa.

Jaka jest więc różnica między wersją CowTech a BQ DIY?

​​Firma CowTech Ciclop wcześniej korzystała z oprogramowania Horus 3D, ponieważ jest to fantastyczny sklep do skanowania obiektów w 3D. Różnice polegają jednak na nieco innym projekcie, który zespół spędził kilka dni na opracowaniu, aby umożliwić drukowanie szczegółów w 3D na dowolnej drukarce 3D FDM. Te same przedmioty mogą być używane do tworzenia urządzeń własnymi rękami. Skanery 3D i drukarki tej firmy mają tylko niewielką ilość elementów montażowych, dlatego firma CowTech opracowała części, które można drukować na dowolnej drukarce 115 x 110 x 65 mm, która jest obecna w prawie wszystkich drukarkach 3D. Ciclop od CowTech:

Tutaj są regulowani właściciele laserów.

CowTech DIY stosuje akrylowanie laserowe.

BQ Ciclop:

Modele używają prętów gwintowanych.

Cięcie laserowe akrylu jest nieobecne.

Nic w tym nie maprzerażające, a skanery wciąż wyglądają całkiem podobnie, ale CowTech zamierzał jedynie poprawić istniejący projekt, zamiast go zreformować. CowTech sprzedaje gotowy do skanowania Ciclop za 159 USD na swojej stronie internetowej. Ogólnie jest to świetny tani skaner 3D, bardzo skuteczny w skanowaniu 3D za pomocą laserowej triangulacji.

Obrotowe maszyny i stoły do ​​skanerów

Telefon komórkowy wyposażony w technologię skanera 3D DIY: fotogrametrię - istnieje funkcja technologiczna.

Cena: bezpłatne drukowanie na własną rękę (chociaż materiały będą kosztować około 30 USD).

Ten skaner 3D zostanie stworzony własnymi rękami. Dave Clark, brytyjski producent, przed rozpoczęciem sprzedaży zaczął dbać o to, aby modele mogły sobie z nim poradzić. Części pójdą stworzyć inne skanery.

Wynika to z faktu, że jest on oparty na fotogrametrii, a nie na laserowej triangulacji i kompatybilny z twoim smartfonem! Możesz pobrać plik do drukowania 3D, aby zsynchronizować urządzenia. Własnymi rękami skaner 3D wyjdzie z narzędzi. Trzeba tylko zaufać twórcom DIY 3D. Proste urządzenie natychmiast zamienia telefon iPhone lub Androida w skaner 3D, podłączając go do tego odtwarzacza. Następnie za pomocą słuchawek i telefonu z aparatem wykonuje ponad 50 fotografii obiektu, który zostanie zeskanowany podczas obracania stołu obrotowego. Po zrobieniu tych zdjęć można je pobrać do aplikacji, takiej jak Autodesk ReCap, w celu przekształcenia zdjęć w kompletny plik 3D. Generalnie jest to fantastyczny projekt kreatywny i świetny majstersztykSkaner 3D dla osób o ograniczonym budżecie.

Microsoft Kinect 3D Scanner

Jego koszt jest jeszcze niższy - tylko 99 USD (ale nie jest już sprzedawany, chociaż Kinect V2 jest nadal dostępny w Xbox One). Motto firmy: "Zrób swój własny skaner 3D z Kinetty i zaskakuj znajomych." Chociaż firma Microsoft odpowiedziała na żądanie, tworząc własne skanowanie 3D dla skanera Kinect, istnieje wiele opcji innych firm, które mogą być lepsze. Należą do nich:

Skan, wykonany przez Occupital, który również sprzedaje czujnik konstrukcji.

Rekonstrukcja. Zapewnia zestaw narzędzi, które umożliwiają wykonywanie skanowania 3D za mniej niż 100 USD.

Wyniki nie są fantastyczne, ale przy takiej cenie jest całkiem do zaakceptowania. Udowodniono, że jest on gorszy od tradycyjnych protogrammetrowych wariantów jakości, zwłaszcza w małych detalach, na przykład w małych modelach, takich jak zęby rekinów. Jednak dla początkujących skanerów 3D jest to fantastyczny produkt klasy podstawowej, tym bardziej, że możesz już go mieć na konsolę Xbox 360.

Zanim utworzysz skaner

Jest wiele kamer, z których możesz korzystać. Oczywiście, aby wiedzieć, jak zrobić skaner 3D z telefonu sam, musisz dowiedzieć się, co musisz zrobić. Jeśli planujesz używać Pi Scan do sterowania kamerami, powinieneś użyć Canon PowerShot ELPH 160. Ale jeśli korzystasz z innej konfiguracji, oto kilka typowych opcji aparatu:

Ile megapikseli potrzebujesz? Zmierz przedmioty, które chcesz zeskanować. Celuj w najwyższą średnią wielkość (nie wybieraj największych emisji). Na przykładwiększość podręczników w rozmiarze 2286 x 2794 cm. Teraz pomnożyć tę kwotę na PPI (pikseli na centymetr, które zamierzają zdobyć 300 -. Bezpiecznego minimum, choć nie może się nie udać, jeśli chwycić więcej Tak, w naszym przykładzie. - 9 x 300 = 2700. 11 x 300 = 3300. mamy obraz co najmniej 2700 x 3300 = 8910000 pikseli, czyli około 9 megapikseli.

Co trzeba kontrolować? Jeśli skanujesz książkę lub zeskanować przedmiot tylko dla jego zawartości informacyjnej (w przeciwieństwie do próbując uchwycić rzeczywisty wygląd view), nie trzeba bardzo dobrych strzałów. Jeśli ustawienia oświetlenia lub kamery różnią się od strzału do strzału, nadal się wyniki jakości

Prędkość migawki. - balans bieli, ISO przysłony

Flash On /Off Wszelkie specjalny przetwornik obrazu (ostrość, poprawa koloru... . i tak dalej d)

Focus (idealnie, aby zablokować ostrość)

Działania kompensacyjne

Zwiększenie obrazu - większość lustrzanek umożliwić wszystkim tego rodzaju kontroli....; aparaty kompaktowe tylko aparat Canon Powershot, wspieranie CHDK. Pozwalają kontrolować wszystkie te parametry.

Wiele zależy od budżetu. Skanery są sprzedawane w tej samej cenie co aparaty fotograficzne. Jeśli chcesz, aby to wszystko zrobić samemu, wtedy budżet jest ograniczony. Należy zwrócić uwagę na dostępne optyki segmentu oraz części zamiennych.

Pierwsza trudność w tworzeniu trójwymiarowego skanera laserowego - znajdowaniu platformę obrotową. Jednak musi być kontrolowany tylko za pomocą MatLab. Zamiast tegoAby wydać dużo pieniędzy lub czasu, można kupić silnik krokowy 28BYJ-48-5V z modułem płyty testującym napęd ULN2003.

Następnie przykleić platformę do wału silnika krokowego i umieścić w rowku wewnątrz uchwytu. Platforma powinna znajdować się na tym samym poziomie, co "marmur", ale należy pamiętać, że tańsze, bardziej niekompatybilne średnice mogą sprawić, że rzeczy będą nierówne.

Jeśli masz metodę uzyskania dokładnego obrotu, który możesz kontrolować w Mat Lab, ustaw kamerę na dowolną odległość i wysokość, a także linię lasera po lewej lub prawej stronie kamery i gramofonu. Kąt nachylenia lasera powinien być optymalny do pokrycia większości stołu obrotowego, ale nic nie powinno być dokładne, przetworzymy różnicę w skali modelu w kodzie.

Najważniejszą częścią prawidłowej obsługi jest kalibracja kamery. Korzystając z zestawu narzędzi do wizualizacji komputerowej MatLab, można uzyskać dokładną długość ogniskowej i centrum kamery optycznej do 014 pikseli.

Należy pamiętać, że zmiana rozdzielczości kamery zmieni wartości procesu kalibracji. Głównymi wartościami, których szukamy, są długość ogniskowa mierzona w jednostkach pikseli i współrzędne pikseli centrum optycznego płaszczyzny obrazu. Większość tanich aparatów kompaktowych nie ma interfejsu oprogramowania. Można je kontrolować tylko ręcznie lub mechanicznie. Ale zespół wolontariuszy opracował oprogramowanie, które pozwala na zdalne zarządzanie kompaktowymi aparatami firmy Canon i dostosowywanie ich. To wszystkoOprogramowanie nazywa się CHDK.

Moduł CHDK jest ładowany na kartę SD, którą następnie wkłada się do aparatu.

CHDK uruchamia się automatycznie po uruchomieniu aparatu.

Ponieważ CHDK nigdy nie wprowadza ciągłych zmian w kamerze, zawsze można uzyskać specjalną kartę SD CHDK do normalnej pracy z aparatem.

CHDK jest ważnym warunkiem wstępnym dla wymienionych poniżej kontrolerów programów. Kontrolery działają na PC lub Raspberry Pi i wchodzą w interakcję z oprogramowaniem CHDK działającym na kamerach przez USB. W przypadku korzystania z innych typów tanich aparatów, jedyną opcją sterowania jest mechaniczne lub ręczne uruchamianie programów instalacyjnych, jak pokazano powyżej.